高二物理欧姆定律北师大版知识精讲

用心 爱心 专心 高二物理高二物理欧姆定律欧姆定律北师大版北师大版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 欧姆定律 教学过程 一 教学重点 1 电源 使导体两端存在持续电压 把其他形式的能转化为电能的装置 2 电动势 E 1 物理意义 反映电源把其他形式能转化为电能的本领 2 大小 等于电源没有接入电路时 电源两极间的电压 等于电路接通后 内外电路电压之和 等于电路通过 1C 电量时电源所提供的能量 3 单位 伏 V 3 闭合电路欧姆定律 1 内容 闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比 跟整个电路的电阻成反比 公式 2I E Rr 3 适用范围 外电路是纯电阻电路 4 路端电压与电流的关系曲线 U I 图像 U E I O I 路端电压 U E Ir U I 图像如图所示 图线与纵坐标的交点表示外电路断开情况 其值为电源电动势 E 图线与横坐标的交点表示外电路短路情况 其值为短路电流 短 I E r 图线斜率的绝对值等于电源的内电阻 短 r U I E I tan 注意 当纵轴起始点不为 时 图线与横轴交点 不是短路电流 则0 1 1 Ir E I 二 难点分析 用心 爱心 专心 1 关于全电电路欧姆定律 表达式 纯电阻 中 对任何闭合 内内 EUUUIrIRIrEUUUIr 电路 纯电阻电路 非纯电阻电路 均适用 而或仅适用EIRIrI E Rr 于纯电阻电路 2 电路工作状态 闭合电路中 电源电动势 E 和电源电阻 r 不变 当外电阻 R 改变时 电路中的电流 I 内电压 U 内 路端电压 U 都要发生改变 R I E Rr Er I UIr r U EUU E U 由 不变 由 不变 由 不变 内内 外电路断路时 内 RIUUE 00 外电路短路时 短内 RI E r UIrEU 00 3 利用闭合电路欧姆定律分析电路动态变化的一般思路 1 首先要进行电路综合分析 弄清各电表测的是哪段电路的哪个物理量 弄清变阻 器电阻变化的情况等 2 由部分电路电阻变化推断外电路总电阻的变化 再由闭合电路欧姆定律判断总电 流 总电压的变化 3 判断各分路中电流 电压的变化 用部分电路欧姆定律判断阻值不变部分的电路中电流 电压的变化 灵活运用电路中整体和局部的关系 判断电阻值变化部分的电压和电流的变化 例题分析 例 1 两个阻值均为 R 的电阻 第一次串联后接在电源上 第二次并联后接在电源上 若第一次通过电阻的电流恰为第二次通过每个电阻的电流的 2 3 求电阻的阻值 R 与电源 内阻之比是多少 分析 分析 如图 1 所示 两电阻串联后 接在电源上 则由闭合电路欧姆定律 I E Rr I 11 2 也即通过每个电阻的电流 R R I1 E r 图 1 两电阻并联后接在电源上 如图 2 所示 则回路总电流 干路电流 用心 爱心 专心 I E R r I I 2 2 2 2 但通过每个电阻的电流 I R R I I2 图 2 即I IE Rr 2 22 注意 I2为回路总电流而不是通过每个电阻的电流 解 解 电路串联接在电源上 I E Rr 1 2 1 电阻并联接在电源上 通过每个电阻的电流I E R r I IE Rr 2 2 2 22 2 又II 1 2 3 3 联立 1 2 3 得 R r 4 1 例 2 如图所示电路中 当变阻器 R 的滑动片 P 向下滑动时 电压表 V 和电流表 A 的 示数变化情况是 A V 和 A 的示数都增大 B V 和 A 的示数都减小 C V 示数增大 A 示数减小 D V 示数减小 A 示数增大 A V R1 R2 E r R3 R P 分析 分析 判断类似电表示数变化或小灯泡亮度变化的问题 应先弄清电路的结构特点 进而从引起电路变化的原因入手 根据欧姆定律及局部电路与整体电路之间的关系 进行 严密的逻辑推理 解 解 当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时 用心 爱心 专心 RRIUUIRV UUEIrRR IIIIIA RR 总总总 总 总 示数 示数 222 3312 33 因此本题的答案为 A 说明 说明 本题中在讨论 IR时 很多同学会想到用部分电路欧姆定律 IR U3 R 来讨论 但 是我们发现 U3和 R 的变化都是减小的 由于不知道 U3和 R 哪一个数减小得更多 所以无 法判断 IR的变化 故应改用整体和局部的电流关系来讨论 例 3 如图所示的电路中 电源电动势 E 12V 内阻 r 2 R1 10 当滑动变阻器 的滑键置于某一位置时 电路中电压表示数为 2V 电流表示数为 0 8A 若两表均视为理 想的 求 1 R2的阻值 2 若改变 R 的阻值 当电压表示数为 6V 时 电流表的示数 是多大 A V R R2 R1 分析 分析 本题主要考查闭合电路的基本规律及其应用 所涉及的重要知识点有闭合电路 欧姆定律 串并联电路的各物理量的关系 解题时要在掌握规律的基础上灵活运用 解 解 1 因 R 1两端电压等于电源端电压 故当 示数为 0 8A 时 UI RVV 11 08108 此时 电源内电压为 内 UEUVVV 1284 电路中总电流为 内 I U r AA 4 2 2 流过的电流为RIIIAAA 221 20812 RUUUVVV R22 826两端电压 所以R U I 2 2 2 6 12 5 用心 爱心 专心 2 设电压表示数为 6V 时 流过 R1 R2的电流分别为 I1 I2 则电源端电压为 U I1R1 1 也可表示为 U UR I2R2 2 又由 E U Ir 可得 U E I1 I2 r 3 将上三式代入数值解得 I1 0 9A 即电流表示数为 0 9A 例 4 如图所示 电源电动势 E 24V 内电阻 r 2 R1 4 R2 10 R3 6 R4 3 现在 A B 间连接一电压表 读数为多大 若在 A B 间连接一电流表 读数为多大 电表均为理想电表 R1 A B R3 R2 R4 分析 分析 由于电路比较复杂 因此 应首先画出等效电路图 电路应画得越典型越易看 为好 因为这样便于我们识别电路 以便运用串联电路 并联电路的规律解决问题 关于电表 对于理想电表 电压表内阻无限大 电流表内阻无限小 接入电路后 对 电路没有影响 对于实际电表 如实验中的电表 电压表看成大电阻 电流表看成小电 阻 接入电路后 对电路是有影响的 解 解 当 A B 间接电压表时 画出等效电路如图所示 电压表读数应为 R3 R4上电压 之和 R1 R3 R4 R2 外电压电阻为 RR RRR RRR 4 213 123 8 据闭合电路欧姆定律 I E Rr A 24 82 24 通过和的电流分别为 RR 43 IIII 43 1 2 故电压表的示数 UI RI RV 3344 126243144 若 A B 间接入电流表 等效电路如图所示 此时 外电路总阻 用心 爱心 专心 R1 R3 R2 R4 R RR R R RR RR R R RR 12 34 34 12 34 34 3 据闭合电路欧姆定律得 I E Rr A 24 32 48 据串联 并联电路规律得 I I R R A 1 1 36 所以II IA 21 483612 I R RR IA 3 4 34 2 04 电流表示数 IIIA A 13 36044 模拟试题模拟试题 1 关于直流电路中电源电动势和路端电压的概念 以下说法正确的是 A 电源电动势是表示电源本身特性的物理量 它不随外电路的电阻变化而变化 B 在一个闭合电路中 路端电压不可能大于电源电动势 C 在闭合电路中 路端电压随外电路的电阻增大而增大 D 在闭合电路中 路端电压随外电路的电阻增大而减小 2 如图所示 图中绘出了闭合电路的路端电压 U 随闭合电路中外电阻 R 而变化的四个 图象 图中的 E 和 r 分别表示电源的电动势和内电阻 这四个图象中正确的是 U V U V U V U V E E E E E 2 E 2 E 2 E 2 R R R R r r r r A B C D 用心 爱心 专心 3 一太阳能电池板 测得它的开路电压为 800mV 短路电流为 40mA 若将该电池板与 一阻值为 20 的电阻器连成一闭合电路 则它的路端电压是 A 0 10VB 0 20VC 0 30VD 0 40V 4 如图所示中电源电动势为 E 内电阻为 r A B 为相同的两个灯泡 R1为定值电阻 R 为滑动变阻器 当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时 则以下判断正确的是 A A 灯变暗 B 灯变亮 B A 灯变暗 B 灯变暗 C R1消耗的功率变大 D R1消耗的功率变小 A E B r R R1 5 在如图所示的电路中 当变阻器 R1的滑片 C 向上滑动时 电流表 A1和 A2及电压表 V1和 V2的示数变化情况是 A A1增大 A2减小 V1和 V2均减小 B A1 A2和 V1均增大 V2减小 C A1和 V1减小 A2和 V2增大 D A1 A2和 V2均增大 V1减小 A1 A2 V2 V1 E r R2 R3 R1 C 6 手电筒的两节干电池已经用了较长时间 灯泡只发出很微弱的光 把它们取出来用电 压表测电压 电压表示数很接近 3V 再把它们作为一个台式电子钟的电源 电子钟能正常 工作 下列说法正确的是 A 这两节干电池的电动势减小了很多 B 这两节干电池的内电阻增大较大 C 这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡额定电压小 D 这台电子钟正常工作时电流一定比小灯泡正常工作时电流小 7 家用电饭锅有两种工作状态 一是锅内水烧干前的加热状态 一是水烧干后的保温状 态 其电路如图所示 R1是一电阻 R2是加热用的电阻丝 则电饭锅 A s 闭合为保温状态 B s 断开是加热状态 C s 闭合为加热状态 用心 爱心 专心 D s 断开是保温状态 R1 S 220V R2 8 如图所示 直线 A 和 B 分别为电源 a b 路端电压与电流的关系图 设两个电源的内 阻分别为rr ab 若将一定值电阻R0分别接到 a b 两电源上 通过R0的电流分别为 II ab 和 则 A rrII abab B rrII abab C rrII abab D rrII abab U V Ea Eb A B I A O 9 如图所示 闭合开关 S 并调节滑动变阻器滑片 P 的位置 使 A B C 三灯亮度相同 若继续将 P 向下移动 则三灯亮度变化情况为 A A 灯变亮B B 灯变亮 C A 灯最亮D C 灯最亮 S C B R P A 10 如图所示电路中 当滑动端 P 由 a 向 b 滑动过程中 关于 电表示数 用心 爱心 专心 变化正确的是 A 增大变小 B 先减小后增大 增大 C 先减小后增大 先增大后减小 D 先减小后增大 减小 A1 A2 V b P a 11 如图所示的电路中 滑动变阻器的滑片 P 从 a 滑向 b 的过程中 3 只理想电压表的示 数变化的绝对值分别为 UUU 123 下列各值可能出现的是 A UVUVUV 123 321 B UVUVUV 123 132 C UVUVUV 123 05115 D UVUVUV 123 02108 V1 V2 V3 P a b 12 在如图所示电路中 当R1的滑动触头移动时 A R1上电流的变化量大于R3上电流的变化量 B R1上电流的变化量小于R3上电流的变化量 C R2上电压的变化量大于路端电压的变化量 用心 爱心 专心 D R2上电压的变化量小于路端电压的变化量 R1 R2 R3 E r 13 如图所示 安培表的读数为IA 075 伏特表的读数为 U 2V 某一电阻烧断后安 培表的读数变为IA 08 伏特表的读数变为UV 32 已知R34 则烧断的电阻 原来的阻值为 电源电动势为 V V A R1 R2 R3 14 如图中的甲图所示电路中 不计电表内阻的影响 改变滑线变阻器滑动片的位置 图乙为电压表VV 12 示数随电流表 A 示数变化的两条图线 其中表示电压表V1与电流表 A 示数变化关系的图像是 由图线可求出电池的内阻 r 15 如图所示的电路中 电源的电动势 E 10 2V 变阻器的阻值 R 12 电阻 R120 当变阻器的滑片 P 滑至 a 端时 电压表 V 的示数为 9 0V 求 1 电源的内电阻 2 变阻器和电阻R1消耗的电功率 3 将滑片 P 滑至变阻器 Pb 段电阻RPb 50 时 电压表 V 的示数和变阻器消耗 的电功率 电压表内阻的影响不计 用心 爱心 专心 16 如图所示 电流表示数为 0 75A 电压表示数为 2 0V 经一段时间后 某一电阻烧 断 使电流表示数变为 0 8A 电压表示数变为 3 2V 已知R34 各表均为理想电表 问 1 哪个电阻被烧断 2 电阻R1的阻值是多少 3 电源电动势和内电阻各是多少 17 在如图所示的电路中 已知电源的电动势为 6 3V 内电阻为052 1 R R23 R35 闭合开关 S 调节滑动变阻器的滑动头 求通过电源的电流范围 18 A B 两只电压表 串联后接在同一电源上 表 A 的示数为 8 0V 表 B 的示数为 5 0V 如果将表 B 单独接在电源上 它的示数为 10 0V 求电源的电动势 19 如图所示 电源电动势 12V 内阻r 1 电阻RR 14 15 RR 23 3 求 1 电键 K 断开时 A B D 三点的电势 2 电键 K 闭合时 流过电键 K 中的电流强度及电流方向 用心 爱心 专心 试题答案试题答案 1 ABC2 D3 D4 BC 5 A6 BD7 CD8 B 9 AD 提示 提示 当滑片向下移动时 RRIUII PPP BBC ABC 总 由于PI R 2 三灯功率相同时 II AC 可得RR CA 当滑片向下移动后 IIII CABA 因此PP CA 故选 A D 10 B 11 BD 提示 提示 由电路连接关系知 UUU 213 这是由于Rab变小电压减小 灯电 压变大 V1示数应为两值之差 VV 23 两表中V2变化大 12 AC 提示 提示 R1滑动触头移动时 R1中电流与 R2中电流变化情况相反 因此 R1中电流变化 要比 R3中电流变化大 A 正确 B 错误 滑动触头移动时 由于并联部分与 R3是串 联关系 此处电压变化与 R3的电压变化是同样增加 或是减小 因此 C 正确 D 错 误 13 8 4 14 a UU II 32 21 提示 提示 电压表V1测量的是电