2012高考物理一轮能力提升 7-2闭合电路欧姆定律考点+重点+方法

1 第二课时第二课时 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 教学要求教学要求 1 认识内电路和外电路 了解电动势与内电阻 2 理解闭合电路欧姆定律 并用它对全电路进行有关计算 3 理解路端电压 输出功率与负载的关系 知识再现知识再现 一 电动势一 电动势 1 物理意义 反映不同电源把其他形式的能转化为 本领大小的物理量 2 大小 等于 断开时的路端电压 也等于把 1 C 的正电荷从电源负极移到正 极时非静电力所做的功 3 内电阻 电源内部对电流的阻碍阻碍作用 其值由电源本身决定 议一议 电动势为 E 内阻为 r 的几个电池串联 并联后的总电动势和总内阻分别为多大 二 闭合电路欧姆定律二 闭合电路欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流跟电源的 成正比 跟 的电阻之和 成反比 这个结论叫闭合电路的欧姆定律 2 公式 I 或者 E U外 Ir U外 U内 3 路端电压 外电路两端的电压 即电源的输出电压 U E 一 Ir 三 电路中的能量三 电路中的能量 1 电源的总功率 指电源提供的全部电功率 公式为 P总 2 电源的输出功率 指电源提供给外电路的功率 公式为 P出 3 电源的内部发热功率 指电源内电阻消耗的功率 公式为 P内 4 电源的效率 指用电器得到的电功率跟电源的总功率的比值 公式为 纯电阻电路中 重点突破 知识点一电源电动势与内电阻电源电动势与内电阻 电动势与电压的区别与联系 1 电源电动势是表征电源特性的物理量 只与电源有关 与外电路的状况无关 电路中任 意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关 2 电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领 即非静电力移送单位正电 荷从电源负极至正极所做的功 电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做 的功 是把电能转化为其他形式的能 3 两者之间的联系 电路闭合时 E U内 U外 电路断开时 E U外 应用应用 1 1 关于电源和电动势 下列说法中正确的是 A 在电源内部把正电荷从负极移到正极 非静电力做功 电能增加 B 对于给定的电源 移动正电荷非静电力做功越多 电动势就越大 C 电动势越大 说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多 D 电动势越大 说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极移送电荷量越多 导示导示 在电源内部把正电荷从负极移到正极 非静电力做功 等于电能增加 A 对 且做功 越多 电动势就越大 B 对 反过来电动势越大 说明非静电力在电源内部从负极向正极移 送单位电荷量做功越多 而与移动电荷量无关 C 对 D 错 故选 ABC 2 知识点二路端电压路端电压 1 路端电压与外电阻的关系 2 路端电压与电流强度的关系 根据 E U外 Ir 可得 U外 E 一 Ir 由此式可 知 U 随 I 的增大而减小 它们的关系图线 也称电源外特性曲线 如图所 示 此图象的物理意义是 1 图线与纵轴的交点对应的电压为电源的电动势 2 图线的斜率的绝对值表示电源的内阻 3 图线与横轴的交点表示短路电流 4 在图线上一点的坐标的乘积为电源的输出功率 应用应用 2 2 如图甲所示的电路中 R1 R2均为定值电阻 且 R1 100 R2阻值未知 R3为 一滑动变阻器 当其滑片 P 从左端滑至右端时 测得电 源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示 其中 A B 两点是滑片 P 在变阻器的两个不同端 点得到的数据 求 1 电源的电动势和内阻 2 定值 电阻 R2的阻值 3 滑动变阻器的最大阻值 导示导示 1 由图可知 E 20V r 0 05 2 滑动片 P 在变阻器的右端时 对应图乙中的 B 点 R2 r 4 0 8 5 R2 4 5 3 滑动片 P 在变阻器的右端时 对应图乙中的 B 点 R外 16 0 2 80 根据串并联总电阻 可求得变阻器的最大电阻 R3 300 知识点三电源功率与效率电源功率与效率 1 能量形式 Eq qU外 qU内它反映出移动单位电荷的过程中 非静电力做功与电场力做功 量值相等 即其他形式的能量转化为电能 再由电能转化为电阻只及 r 上的内能 转化过程 中 能量守恒得到体现 2 功率形式 IE IU外 IU内或 IE IU I2r 3 电源的输出功率 时 若 R 增大 则 P出增大 当只 r 时 若 R 增大 则 P出减小 应注意 对于内外电路上 的固定电阻 其消耗的功率仅取决于电路中的电流的大小 4 电源的效率 对于给定的电源 内阻一定 效率随外电阻的增大而单调增加 当 R r 时 50 当 R 0 时 0 当 R 时 100 应用应用 3 3 如图所示 已知电源内阻 r 2 定值电阻 R1 0 5 求 3 1 当滑动变阻器的阻值 R2为多大时 电阻 R1消耗的功率最大 2 当变阻器的阻值为多大 时 变阻器消耗的功率最大 3 当变阻器的阻值为多大时 电源输出功率最大 导示导示 1 电阻 R1为定值电阻 电流大 功率就大 所以当滑动变阻器的阻值 R2为零时 R1 消耗的功率最大 2 可将 R1看作电源的内电阻 所以当 R2 R1 r 2 5 时 变阻器消耗的功率最大 3 当电路内外电阻相等时 R2 R1 r R2 1 5 电源输出功率最大 等效法是物理解题时常用的一种方法 使用该方法时 要看准如何等效 哪 部分可等效成什么等问题 方法探究 类型一类型一应用图象解题应用图象解题 1 由 P 一 R 图象知 对于 E r 一定的电源 外电阻 R 一定时 输出功率只有唯一的值 输 出功率 P 一定时 一般 R 有两个值 R1 R2 与之对应 2 将电源 E r 与一个电阻相连 即电源向电阻 R 供电 在 U I 图象中画出电源的伏安特 性曲线和导体 R 的伏安特性曲线 其交点 U I 的坐标乘积 UI 为电源的输出功率也就是 R 的功率 利用上述联系可借助图象解题 例例 1 1 把一个 10 V 2 0 W 的用电器 A 纯电阻 接到某一电动势和内阻都不变的电源上 用电器 A 实际消耗的功率是 2 0W 若换上另一个 10 V 5 0W 的用电器 B 纯电阻 接到这 一电源上 用电器 B 实际消耗的功率有没有可能反而小于 2 0 W 设电阻不随温度改变 导示导示 电源的输出功率随外电路阻值的变化而变化 如下式所示 用图象法解题时 首先要明确图象的物理意义 即图象中的每一点 图象中 曲线的极值坐标 图象中特殊坐标点等 类型二类型二等效电源法解题等效电源法解题 等效电源法就是把一个较为复杂的电路看做是两部分组成的 其中一部分看做是用电器 另一部分就是既有电动势 又有内电阻的电源 例例 2 2 如图所示 电源的电动势 内电阻未知 R1 R2的阻值也未知 当在 a b 间接入不 同的电阻时 电流表有不同的示数 如下表所示 请完成此表格 导示导示 由于电源的电动势 E 内电阻 r 以及 R1 R2都是未知的 若用常规做法是难以求解 的 这时 可采用等效电源法 将除 R 之外的电路当作等效电源 R 是等效电源的外电阻 4 等效电路图如右图所示 虚框内是等效电源 设等效电源的电动势为 E 内电阻为 r 根据闭合电路的 成功体验 1 利用如图电路 可以测定电路电动势和内电阻 已知 R1 R2 R3 1 当电键 K 断开时 电压表读数为 0 8 V 当电键 K 闭合时 电压表的读数为 1V 该电源的电动势和内阻分别为 V 2 如图 AB CD 为两根平行的相同的均匀电阻丝 MN 为另一根电阻丝 其电阻为 R 它可以在AB CD 上滑动并保持与 AB 垂直 MN 与 AB CD 接 触良好 图中电压表为 理想电压表 电池的电动势和内阻都不变 B D 与电池两极连接的导线的电阻可忽略 当 MN 处于图中位置时 电压表的读数为 U1 4 0V 已知将 MN 由图中位置 向左移动一段距离 L 后 电压表的读 数变为 U2 3 0V 若将 MN 由图中位置向右移动 一段距离 L 电压表的读数 U3是多少 3 06 广州市统考卷 如图所示 电源的电动势E 7 5 V 内阻r 1 0 定值电阻 R2 12 电动机M的线圈的电阻R 0 50 闭合开关 S 电动机转动稳定后 电压表的 示数U1 4 V 电阻R2消耗的电功率P2 3 0 W 求电动机转动稳定后 1 电路的路端电压 2 通过电动机的电流 4 07 南京期末调研 如图所示 电解槽A和电炉B并联后接到电源上 电源内阻 1r 电炉电阻 19R 电解槽电阻 0 5r 当 S1闭合 S2断开时 电炉消耗功率 684W S1 S2都 闭合时电炉消耗功率 475W 电炉电阻可看作不变 试求 1 电源的电动势 2 S1 S2都闭合时 流过电解槽的电流大小 3 S1 S2都闭合时 电解槽中电能转化成化学能的功率 5 参考答案 1 K 断开 I1 U R E R1 R2 r K 闭合 E I2 R r K 断开 I1 U R2 0 8A E 0 8 2 r K 闭合 I2 U R2 1A E 2V r 0 5 2 回路总电阻为 R 总 电源电动势为 E 移动 MN 距离为 L 时电阻增加或减小 R ER R 总 U1 ER R 总 R U2 ER R 总 R U3 U3 6V 3 1 路端电压等于R2两端的电压 由 R U P 2 得 V 06 V 120 3 222 RPUU 2 电源的电动势E U2 Ir 由此得干路电流 A 5 1 A 0 1 0 65 7 2 r UE I 通过R2的电流 A 5 0 A 12 0 6 2 2 2 R U I 通过电动机的电流I1 I I2 1 5 0 5 A 1 0 A 4 1 当 S1闭合 S2断开时电炉功率为 1 P 电炉中电流 1684 6A 19 P I R 电源电动势 120VEI