高中物理 闭合电路的欧姆定律同步练习5 新人教版选修3VIP

用心 爱心 专心 1 第七节第七节 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 学习目标学习目标 一 知识与技能 一 知识与技能 1 能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式 知道电源的电动势等于内 外电路上电势 降落之和 2 理解路端电压与负载的关系 知道这种关系的公式表达和图线表达 并能用来分析 计算有关问题 3 掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点 知道电源的电动势等于电源没有接入 电路时两极间的电压 4 熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题 5 理解闭合电路的功率表达式 知道闭合电路中能量的转化 二 过程与方法 二 过程与方法 1 通过演示路端电压与负载的关系实验 培养利用 实验研究 得出结论 的探究物 理规律的科学思路和方法 2 通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题 培养运用物理知识解决实际 问题的能力 三 情感 态度与价值观 三 情感 态度与价值观 通过本节课教学 加强对科学素质的培养 通过探究物理规律培养创新精神和实践能力 学习重点学习重点 推导闭合电路欧姆定律 应用定律进行有关讨论 学习难点学习难点 路端电压与负载的关系 自主学习自主学习 1 内 外电路 导线组成外电路 是内电路 在外电路中 沿电 流方向电势 2 闭合电路的电流跟电源电动势成 跟内 外电路的电阻之和成 这个结论叫做闭合电路欧姆定律 用心 爱心 专心 2 3 电动势和电压 断路时的路端电压 电源电动势 闭合电路中 电动势 等于 电势降落之和 同步导学同步导学 1 路端电压路端电压 U 随外电阻随外电阻 R 变化的讨论变化的讨论 电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的 不随外电路电阻的变化而改变 而电流 路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的 有R rR E U 1 外电路的电阻增大时 I 减小 路端电压升高 2 外电路断开时 R 路端电压 U E 3 外电路短路时 R 0 U 0 I r E 短 路电流 短路电流由电源电动势和内阻共同决定 由于 r 一般很小 短路电流往往很大 极 易烧坏电源或线路而引起火灾 2 路端电压与电流的关系路端电压与电流的关系 闭合电路欧姆定律可变形为 U E Ir E 和 r 可认为是不变的 由此可以作出电源的路端 电压 U 与总电流 I 的关系图线 如图所示 依据公式或图线可知 1 路端电压随总电流的增大而减小 2 电流为零时 即外电路断路时的路端电压等于电源电动 势 E 在图象中 U I 图象在纵轴上的截距表示电源的电动势 3 路端电压为零时 即外电路短路时的电流 I r E 图线斜 率绝对值在数值上等于内 电阻 4 电源的 U I 图象反映了电源的特征 电动势 E 内阻 r 例例 1 如图所示 图线 a 是某一蓄电池组的伏安特性曲线 图线 b 是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线 若已知该蓄电池组的内 阻为 2 0 则这只定值电阻的阻值为 现有 4 只这种规格的 定值电阻 可任意选取其中的若干只进行组合 作为该蓄电池组的外 电路 则所组成的这些外电路中 输出功率最大时是 W 解析 由图象可知蓄电池的电动势为 20V 由斜率关系知外电阻阻值为 6 用 3 只这种 电阻并联作为外电阻 外电阻等于 2 因此输出功率最大为 50W 3 闭合电路中的电功率和电源的效率闭合电路中的电功率和电源的效率 闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路的反映 用心 爱心 专心 3 由 E U U 可得 EI UI U I 或 EIt UIt U It 1 电源的总功率 P EI I U U 若外电路是纯电阻电路 还有 P I2 R r rR E 2 2 电源内部消耗的功率 P内 I2r U I r U 2 3 电源的输出功率 P出 P总 P内 EI I2r UI 若外电路为纯电阻电路 还有 P出 I2R 4 电源的效率 rR R E U P P E 最后一个等号只适用于纯电阻电路 电源的输出功率 r E r E rR Rr rR RE P 44 4 22 22 2 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示 而当内外 电阻相等时 电源的输出功率最大 为 r E Pm 4 2 4 闭合电路中局部电阻的变化而引起电流 电压的变化是典型的电路的动态变化问题 闭合电路中局部电阻的变化而引起电流 电压的变化是典型的电路的动态变化问题 此类问题应在明确各用电器或电表所对应的电流 电压的基础上 按局部 R 的变化 全局 I总 U端的变化 局部 U分 I分的变化 的逻辑思维进行分析推理 使得出 的每一个结论都有依据 这样才能得出正确的判断 例例 2 如图所示的电路中 若将滑动变阻 器的滑动触头向 b 端滑动时 试判断图中八只 表的示数将怎样变化 各电表内阻对电路的影 响均不考虑 解析 本题为 动态 分析问题 可用常 规分析法逐步推出结论 R2的滑片向下滑动 R2值变大 引起 R总 变大 由 rR E I 总 可知总电流变小 即电 流表 A 示数变小由 U IR总 可知端压变大 即电压表 V 示数变大 用心 爱心 专心 4 由 4 4 R U I 可知 I4变大 即电流表 AA示数变大 由 I1 I I4 可知 I1变小 即电流表 A1示数变小 由 U1 I1R1可知 U1变小 即电压表 V1示数变小 由 U2 U U1 可知 U2变大 即电压表 V2示数变大 由 3 2 3 R U I 可知 I3变大 即电流表 A3示数变大 由 I2 I1 I3 可知 I2变小 即电流表 A2示数变小 例例 3 图 a 为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线 由图可知 两者不成线 性关系 这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故 参考这根曲线回答下列问题 不计 电流表和电池的内阻 1 若把三个这样的电灯串联后 接到电动势为 12V 的电源上 求流过灯泡的电流和每个 灯泡的电阻 2 如图 b 所示 将两个这样的灯并联后再与 10 的定值电阻串联 接在电动势为 8V 的 电源上 求通过电流表的电流值以及每个灯的电阻值 解析 1 把三个这样的电灯串联后 每只电灯得到的实际电压为VV4 3 12 再在图 a 上 可以查到每只电灯加上 4V 的实际电压时的工作电流为 I 0 4A 由此可以求出在此时每只电灯 的实际电阻 10 4 0 4 I U R 2 在图 b 所示的混联电路中 设每只电灯上的实际 电压和实际电流分别为 U 和 I 在这个闭合电路中 电源 电动势值应等于全电路电压降之和 即 E U 2IR0 代值 并整理得 U 8 20I 这是一个反映电路约束 因电路结构 特点而必须满足的电流 电压关系 的直线方程 把该直线在图 a 坐标系中画出 如图所示 用心 爱心 专心 5 而在该坐标系中原来就有一根反映元件约束 因元件即电灯的特点而必须满足的电流和电压关 系 的曲线 这两条曲线的交点所表达的电流 I 和电压 U 同时满足了电路结构和元件的要求 该元件实际上将工作在这个特定的电流和电压上 我们可以把这一点称作为该元件的 工作点 现在我们可以在图上查出该工作点为 U 2V I 0 3A 这样 我们就可以求出此时每只灯泡 的实际电阻 7 6 3 0 2 I U R 当堂达标当堂达标 1 在闭合电路中 下列叙述正确的是 A 闭合电路中的电流跟电源电动势成正比 跟整个电路的电阻成反比 B 当外电路断开时 路端电压等于零 C 当外电路短路时 电路中的电流趋近于 D 当外电阻增大时 路端电压也增大 2 有一电动势为 3V 内阻不能忽略的电池两端接一电阻 R 1C 电荷通过 R 时 在 R 上产生 的热量 A 大于 3JB 小于 3J C 等于 3JD 电源内阻未知 无法确定 3 如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的 U I 图象 则下列说法中正确的是 A 电动势 E1 E2 短路电流 I1 I2 B 电动势 E1 E2 内阻 r1 r2 C 电动势 E1 E2 内阻 r1 r2 D 当两电源的工作电流变量相同时 电源 2 的路端电压变化较大 4 一个电源分别接上 8 和 2 的电阻时 两电阻消耗的电功率相等 则电源内阻为 A 1 B 2 C 4 D 8 5 如图所示电路中 A B 两灯均正常发光 R 为一滑动变阻器 P 为滑动片 若将滑动 片向下滑动 则 A A 灯变亮 B B 灯变亮 C R1上消耗功率变大 D 总电流变小 6 如图所示的电路中 当变阻器 R3的滑动头 P 向 b 端移动时 用心 爱心 专心 6 A 电压表示数变大 电流表示数变小 B 电压表示数变小 电流表示数变大 C 电压表示数变大 电流表示数变大D 电压表示数变小 电流表 示数变小 7 如图所示的电路中 电阻 R1 6 R2 3 S 断开时 电流表 示数为 0 9A S 闭合时 电流表示数为 0 8A 则电源电动势为 E V 内阻 r 8 如图所示的电路中 电源电动势 E 10V 内阻 r 1 0 当滑动变阻器的阻值调节 为 R1 3 0Q 后 开关 S 断开和接通时 A B 之间电路消耗的电功率都为 P 4 0W 求 开关 S 闭合的前 后 通过 R2的电流各是多大 9 如图所示电路中 R3 4 电流表读数为 0 75A 电压表读数为 2V 由于某一电阻断路 使电流表读数为 用心 爱心 专心 7 0 8A 而电压表读数为 3 2V 问 1 哪一只电阻断路 2 电源电动势和内电阻各多大 10 如图所示的电路中 R1 3 R2 6 R3 1 5 C 20 F 当开关 S 断开时 电源所释放 的总功率为 2W 当开关 S 闭合时 电源所释放的总功率为 4W 求 1 电源的电动势和内电阻 2 闭合 S 时 电源的输出功率 3 S 断开和闭合时 电容器所带的电荷量各是多少 拓展提高拓展提高 1 关于电源电动势的说法 正确的是 A 在某电路中每通过 2C 的电荷量 电池提供的电 能是 4J 那么这个电池的电动势是 0 5V B 电源的路端电压增大时 其电源电动势一定也增大 C 无论内电压和外电压如何变化 其电源电动势一定不变 D 电源的电动势越大 电源所能提供的电能就越多 2 单位电荷绕闭合电路一周 如外电路是纯电阻电路 外电路中产生的热量仅决定于 A 电流的大小 且与电流的平方成正比 B 电源电动势的大小 且与电动势的大小成正比 C 路端电压的大小 且与路端电压的大小成正比 D 各部分电阻值的大小 且与电阻值成反比 3 在灯泡旁并联一只大功率的电炉 发现电灯变暗 这是因为 用心 爱心 专心 8 A 电炉从电灯上分出了一部分电流 B 输电线上电压增大 电灯上电压下降 C 电炉的额定电压大于电灯的额定电压 D 原来电灯上的电压有一部分分给了电炉 4 一电源 电动势为 E 内阻为 r 当它和一标有 6V 3W 的小灯泡构成闭合回路时 小 灯泡恰好正常发光 如果该电源与一标有 6V 6W 的小灯泡构成一闭合回路 该灯泡 A 正常发光 B 比正常发光暗 C 比正常发光亮 D 因不知电源内阻的大小 故无法确定 5 如图所示电路中 电源的内电阻不能忽略 已知定值电阻 R1 10 R2 8 当开关 S 接到 位置 1 时 电压表 V 的示数为 2V 当开关S 接到位置 2 时 电 压表 V 的示数可能为 A 2 2VB 1 9V C 1 6VD 1 3V 6 如图所示电路中 当开关 S 闭合时 电流表和电压表读数的变化是 A 两表读数均变大 B 两表读数均变小 C 电流表读数增大 电压表读数减小 D 电流表读数减小 电压表读数增大 7 如图所示的电路中 当可变电阻 R 的阻值增大时 A UAB增大B UAB减小 C IR增大D IR减小 8 如图所示的电路中 电源电动势为 6V 当开关 S 接通后 灯 用心 爱心 专心 9 泡 L1和 L2都不亮 用电压表测得各部分电压是 Uab 6V Uad 0 Ucd 6V 由此可判定 A L1和 L2的灯丝都烧断了B L1的灯丝烧断了 C L2的灯丝烧断了D 变阻器 R 断路 9 电动势为 E 内阻为 r 的电池与固定电阻 R0 可变电阻 R 串联 如图所示 设 R0 r Rab 2r 当变阻器的滑动片自 a 端向 b 端滑动时 下列各物理量中随之减小的是 A 电池的输出功率 B 变阻器 消耗的功率 C 固定电阻 R0上消耗的功率 D 电池内 电阻上消耗的功率 10 如图所示的电路中 当 S 断开时 电源内部消耗的功率与输出功率之 比为 1 3 当 S 闭合时 它们的比为 1 1 则下列说法正确的是 A R1 r 1 1 B R1 R2 2 1 C 两次输出功率之比为 1 1 D S 断开与 S 闭合时输出功率之比为 3 4 11 如图所示 直线 A 为电源的路端电压 U 与电流 I 的关系 图象 直线 B 是电阻 R 的两端电压与其中电流 I 的关系图象 用该电源与电阻 R 组成闭合电路 则电源的输出功率为 W 电源的效率为 12 如图所示的电路中 电池的电动势 E 0 V 内电阻 r 2 0 固定电 阻 R1 1 0 R2为可变电阻 其阻值在 0 10 范围内调节 问 取 R2 时 R1消耗的电功率最大 取 R2 时 R2消耗的电功率最大 13 如图所示的电路中 电源电动势为 10V R1 4 R2 6 电容 C 30 F 电源内阻忽略 不计 求 1 闭合开关 S 稳定后通过电阻 R1的电流 2 将开关 S 断开 再次稳定后 求通过 R1的