2006年高三物理恒定电流复习教案.doc

2006年高三物理恒定电流复习教案第一节 基本概念和定律一、复习目标1掌握电流、电阻、电功、电热、电功率等基本概念；2掌握部分电路欧姆定律、电阻定律3知道电阻率与温度的关系，了解半导体及其应用，超导及其应用二、难点剖析1.电流电流的定义式： 决定式：I电流的 微观表达式I=nqvS注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式Iqt计算电流强度时应引起注意。2.电阻定律导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比。（1）是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是m。（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。材料的电阻率与温度有关系： 金属的电阻率随温度的升高而增大（铂较明显，可用于做温度计）；合金锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。半导体的电阻率随温度的升高而减小（热敏电阻、光敏电阻）。有些物质当温度接近0 K时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。3.欧姆定律（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。4.电功和电热（1）对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t=（2）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。三、典型例题1在10 s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2 C，向左迁移的负离子所带的电量为3 C求电解槽中电流强度的大小。解：电解槽中电流强度的大小应为IA0.5 A2 来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.6010-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2=_。L4L质子源v1 v2解：按定义，由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，则由。而3 实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：A. B. C. D.I I I Io U o U o U o U 解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。4 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P电=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热=5W，所以机械功率P=31W5.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm，bc=5 cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流强度为1 A，若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为（A）A.4 AB.2 A C.AD.A6.如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为U，则.（D）通过两段导体的电流相等两段导体内的自由电子定向移动的平均速率不同细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度A.B. C.D.7.家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PCT元件，PCT元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度t的关系如图所示.由于这种特性，PCT元件具有发热、控温双重功能.对此，以下判断中正确的是(AD)A.通电后，其电功率先增大后减小 B.通电后，其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2间的某一值不变四、同步练习1.关于电阻率，下列说法中不正确的是A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻2下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象PU2oPU2oPU2oP U2o A. B. C. D.3.如图1283所示，a、b、c、d是滑动变阻器的4个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中并要求滑片P向接线柱c移动时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是A.a和bB.a和cC.b和cD.b和d4.一个标有“220 V、60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V，在此过程中，电压（U）和电流（I）的关系可用图象表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是5.一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则A.通过导线的电流为 B.通过导线的电流为C.自由电子定向移动的平均速率为 D.自由电子定向移动的平均速率为6.在电解槽中，1 min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.1251021和7.51020，则通过电解槽的电流为_.7.若加在导体两端的电压变为原来的时，导体中的电流减小0.2 A，如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流将变为_.8.如图所示，电源可提供U=6 V的恒定电压，R0为定值电阻，某同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于Rx两端，其示数为2 A，当将电流表换成电压表（内阻无限大）后，示数为3 V，则Rx的阻值为_.9.将阻值为16 的均匀电阻丝变成一闭合圆环，在圆环上取Q为固定点，P为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如图1288所示，要使Q、P间的电阻先后为4 和3 ，则对应的角应分别是_和_. 10.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.11.甲、乙两地相距6 km，两地间架设两条电阻都是6 的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，如图所示，读数为6 V，电流表的读数为1.2 A，则发生短路处距甲地多远？12.某用电器离电源L m，线路上电流为I A，若要求线路上电压不超过U V，输电线电阻率为m，则该输电线的横截面积需满足什么条件?13.如图所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球，它系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线.从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表 （金属丝和导线电阻不计）.图中虚线OC与AB相垂直，且OC=h，电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上.整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试写出加速度a与角的关系及加速度a与电压表读数U的对应关系.（2）这个装置能测得的最大加速度是多少?参考答案1.A 2.C3.CD 4.ACD 5.BC6.5 A 7.1.2 A 8.3 9.;或.圆形滑动变阻器Q、P之间的电阻为两段圆弧的电阻R1、R2并联所得的总电阻，找出总电阻与关系即可求解.10.r=4 11.2.5 km 12.S13.（1）小球受力如图所示，由牛顿定律得：a=gtan.设细金属丝与竖直方向夹角为时，其与电阻丝交点为D，CD间的电压为U，则，故得a=gtan=g.（2）因CD间的电压最大值为U/2，即Umax=U/2，所以amax=g.第二节 串并联电路 电表的改装一、复习目标：1熟练掌握串并联电路的特点，能够化简电路2掌握含容电路的分析与计算3掌握电流表、电压表的改装原理，掌握伏安法测电阻的两种解法，并能够分析测量误差4掌握滑动变阻器的两种用法二、难点剖析：1串并联与混联电路（1）串联：电流强度 II1I2In电压 UU1U2Un电阻 RR1R2Rn电压分配 功率分配 （2）并联：电流强度 II1I2In电压 UU1U2Un电阻 电流分配 功率分配 2电路中有关电容器的计算。（1）电容器跟与它并联的用电器的电压相等。（2）在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上。（3）在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。3电表的改装（1）电流表原理和主要参数电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角与电流强度I成正比，即kI，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻Rg：即电流表线圈的电阻；满偏电流Ig：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故UgIgRg（2）电流表改装成电压表方法：串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即n，则根据分压原理，需串联的电阻值，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。（3）电流表改装成电流表方法：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即n，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。4电阻的测量（1）伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）由于电流表的分压作用，电阻的测量值比真实值偏大由于电压表流的分流作用，电阻的测量值比真实值偏小（2）实验电路（电流表内外接法）的选择（1）若，一般选电流表的内接法（2）若，一般选电流表外接法。5滑动变阻器的使用（1）滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点 负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法EULEILEIL分压接法0ULE0ILE（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小（2）滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法下列三种情况必须选用分压式接法要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RLR0Rap，所以RL与Rap的并联值R并Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=Rap，显然ULRap，且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.下列情况可选用限流式接法测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.三、典型例题1 已知如图，R1=6，R2=3，R3=4，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_。解：本题解法很多，注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单：电流之比是I1I2I3=123；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2，因此电压之比是U1U2U3=112；在此基础上利用P=UI，得P1P2P3=1262 已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1R R R L2RA. B. C. D. 解：A、C两图中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等。可以直接看出：B图总功率为200W，D图总功率为320W，所以选B。3 实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I =kU 3的规律，其中U表示棒两端的电势差，k=0.02A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0V的电源上。求：（1）当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16A？（2）当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5？6VU1 U2解：画出示意图如右。（1）由I =kU 3和I=0.16A，可求得棒两端电压为2V，因此变阻器两端电压为4V，由欧姆定律得阻值为25。（2）由于棒和变阻器是串联关系，电流相等，电压跟功率成正比，棒两端电压为1V，由I =kU3得电流为0.02A，变阻器两端电压为5V，因此电阻为250。rRa bSRxUorE4 左图为分压器接法电路图，电源电动势为E，内阻不计，变阻器总电阻为r。闭合电键S后，负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线 A. B. C. D.解：当Rx增大时，左半部分总电阻增大，右半部分电阻减小，所以R两端的电压U应增大，排除；如果没有并联R，电压均匀增大，图线将是；实际上并联了R，对应于同一个Rx值，左半部分分得的电压将比原来小了，所以正确，选C。R1 R3R2ECA B BC C C5 已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1CA U BR1 R2R3 R4+ P解：由于稳定后电容器相当于断路，因此R3上无电流，电容器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压，从而增大其带电量。改变R3不能改变电容器的带电量。因此选BD。6已知如图，R1=30，R2=15，R3=20，AB间电压U=6V，A端为正C=2F，为使电容器带电量达到Q =210- 6C，应将R4的阻值调节到多大？解：由于R1 和R2串联分压，可知R1两端电压一定为4V，由电容器的电容知：为使C的带电量为210-6C，其两端电压必须为1V，所以R3的电压可以为3V或5V。因此R4应调节到20或4。两次电容器上极板分别带负电和正电。还可以得出：当R4由20逐渐减小的到4的全过程中，通过图中P点的电荷量应该是410-6C，电流方向为向下。7如图所示的电路中，4个电阻的阻值均为R，E为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m，电量为q的带电小球.当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.解：由电路图可以看出，因R4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3，当K闭合时，设此两极板间电压为U，电源的电动势为E，由分压关系可得UU3E小球处于静止，由平衡条件得mg 当K断开，由R1和R3串联可得电容两极板间电压U为U由得UUUU表明K断开后小球将向下极板运动，重力对小球做正功，电场力对小球做负功，表明小球所带电荷与下极板的极性相同，由功能关系mgqmv20因小球与下极板碰撞时无机械能损失，设小球碰后电量变为q，由功能关系得qUmgd=0mv2联立上述各式解得qq即小球与下极板碰后电荷符号未变，电量变为原来的.8如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则安培表A1的读数 安培表A2的读数；安培表A1的偏转角 安培表A2的偏转角；伏特表V1的读数 伏特表V2的读数；伏特表V1的偏转角 伏特表V2的偏转角；（填“大于”，“小于”或“等于”）解：大于 等于 大于 等于9某电流表的内阻在0.10.2之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A待测电流表A1（量程0.6A）； B电压表V1（量程3V，内阻约2k）C电压表V2（量程15V，内阻约10k）；D滑动变阻器R1（最大电阻10）E定值电阻R2（阻值5） F电源E（电动势4V）G电键S及导线若干（1）电压表应选用_；（2）画出实验电路图；（3）如测得电压表的读数为V，电流表的读数为I，则电流表A1内阻的表达式为：RA = _。解：本题利用电压表指电压，电流表指电流的功能，根据欧姆定律R=计算电流表的内阻。由于电源电动势为4V， 在量程为15V的电压表中有的刻度没有利用，测量误差较大，因而不能选；量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势，但可在电路中接入滑动变阻器进行保护，故选用电压表V1。由于电流表的内阻在0.10.2之间，量程为0.6A ，电流表上允许通过的最大电压为0.12V，因而伏特表不能并联在电流表的两端，必须将一个阻值为5的定值电阻R2与电流表串联再接到伏特表上，才满足要求。滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式节能些，因而滑动变阻器采用限流的连接方式 。故本题电压表选用V1；设计电路图如图1所示；电流表A1内阻的表达式为： RA =-R2。10用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 ，额定功率为1 W）；电流表A1（量程00.6 A，内阻0.2 ）；电流表A2（量程03 A，内阻0.05 ）；电压表V1（量程03 V，内阻3 k）；电压表V2（量程015 V，内阻15 k）；滑动变阻器R0（050 ），蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选_，并画出实验电路图.错解分析：没能据安全性、准确性原则选择A1和V1，忽视了节能、方便的原则，采用了变阻器的分压接法.解题方法与技巧：由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U=2.2 V，I=0.45 A.则电流表应选A1，电压表应选V1.又因=24.5 Rx，则电流表必须外接.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin=0.11 AI额，故可用限流电路.电路如图所示. 四、同步练习R1R2R3abc1在如图所示的电路中，R1=R2=R3，在a、c间和b、c间均接有用电器，且用电器均正常工作，设R1、R2、R3上消耗的功率分别为P1、P2、P3，则（ ）AP1P2P3 BP1P3P2 CP1P2=P3D因用电器的阻值未知，无法比较三个功率的大小2、如图所示的电路中，L1、L2为“220V、100W”灯泡，L3、L4为“220V，40W”灯泡，现将两端接入电路，其实际功率的大小顺序是（ ） AP4P1P3P2 BP4P1P2P3 CP1P4P2P3 DP1P4P3P2 3、如图所示，把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路，甲电路所加的电压为8V，乙电路所加的电压为14V。调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的电功率分别为P甲和P乙，下列关系中正确的是（ ） AP甲 P乙 BP甲 P乙 CP甲 = P乙 D无法确定 4、两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B串联在电路中，A的长度为L，直径为d；B的长度为2L，直径为2d，那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为（ ） AQA：QB=1：2 BQA：QB=2：1 CQA：QB=1：1 DQA：QB=4：15、如图所示，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而离用户电灯L很近，输电线有电阻。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（ ） A使用电炉a时对电灯的影响最大 B使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大 C使用电炉c时对电灯几乎没有影响 D使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样6、一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率（ ） A等于91W B小于91W C大于91W D条件不足，无法确定7、把两个标有“6V、3W”和“6V、4W”的小灯泡串联，则串联电路允许达到的最大功率是 W；把这两个小灯泡并联，则并联电路允许达到的最大功率是 W。8、如图所示的电路中，R1=10，R2=4，R3=6，R4=3，U=2.4V。在ab间接一只理想电压表，它的读数是 ；如在ab间接一只理想电流表，它的读数是 。9、一灵敏电流计，允许通过的最大电流（满刻度电流）为Ig=50A，表头电阻Rg=1k，若改装成量程为Im=1mA的电流表，应并联的电阻阻值为 。若将改装后的电流表再改装成量程为Um=10V的电压表，应再串联一个阻值为 的电阻。10. 如图所示的（甲）、（乙）中的小灯泡都相同，（甲）图中电压恒定为6 V，（乙）图中电压恒定为12 V，调节可变电阻R1、R2使四只小灯泡都恰好正常发光（功率相同），这时可变电阻接入电路中的电阻值之比R1R2=_它们消耗的电功率之比P1P2=_.11.如图所示，分压电路的输入端电压为U=6 V，电灯L上标有“4 V、4 W”，滑动变阻器的总电阻Rab=13.5 ，求当电灯正常发光时，滑动变阻器消耗的总功率.12.如图所示是电饭煲的电路图，S1是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点（103 ）时，会自动断开，S2是一个自动控温开关，当温度低于70 时，会自动闭合；温度高于80 时，会自动断开.红灯是加热时的指示灯，黄灯是保温时的指示灯.分流电阻R1=R2=500 ，加热电阻丝R3=50 ，两灯电阻不计.（1）分析电饭煲的工作原理.（2）简要回答，如果不闭合开关S1，能将饭煮熟吗？（3）计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比.参考答案1. A 2、D 3、A 4、B 5、D 6、BD 7、21/4W、7W 8、1.8V、2/3A9、52.6；994410、14，1111、4 W12、（1）电饭煲盛上食物后，接上电源，S2自动闭合，同时手动闭合S1，这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到80时，S2自动断开，S1仍闭合；水烧开后，温度升高到103时，开关S1自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至70时，S2自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到80时，S2又自动断开，再次处于保温状态.（2）如果不闭合开关S1，则不能将饭煮熟，因为只能加热到80.（3）加热时电饭煲消耗的电功率P1=，保温时电饭煲消耗的电功率P2=，两式中R并=.从而有P1P2=121第三节 闭合电路欧姆定律一、复习目标：1掌握闭合电路欧姆定律，并能应用其解决有关问题；2掌握路端电压和外电路电阻的关系，掌握讨论电路结构变化题的一般方法3掌握闭合电路的U-I图象二、难点剖析1电动势（1）物理意义：反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量（2）大小：等于电路中通过1 C电量时电源所提供的电能的数值，等于电源没有接入电路时两极间的电压，在闭合电路中等于内外电路上电势降落之和EU外U内2闭合电路的欧姆定律闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比：I常用表达式还有：EIRIrUU和UEIr3路端电压U随外电阻R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：（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UE；（3）外电路短路时，R0，U0，I（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4路端电压与电流的关系闭合电路欧姆定律可变形为UEIr，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1021所示依据公式或图线可知：图1021（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，UI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图线斜率绝对值在数值上等于内电阻5闭合电路中的几种电功率闭合电路的欧姆定律就是能的转化和能量守恒定律在闭合电路中的反映由EUU可得EIUIUI或EItUItUIt（1）电源的总功率：o RP出PmrPEI（2）电源内部消耗的功率：P内I2r（3）电源的输出功率：P出P总P内EII2rUI若外电路为纯电阻电路，还有电源的输出功率，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。（4）电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）6同种电池的串联n个相同的电池同向串联时，设每个电池的电动势为Ei，内电阻为ri，则串联电池组的总电动势EnEi，总内阻rnri串联电池组一般可以提高输出的电压，但要注意电流不要超过每个电池能承受的最大电流三、典型例题E rR2R11已知如图，E =6V，r =4，R1=2，R2的变化范围是010。求：电源的最大输出功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。解：R2=2时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，所以，当R2=6时，R2上消耗的功率最大为1.5W。R1R2R3R4E r2以右图电路为例：试分析当滑动变阻器的滑片向左滑动过程中各电阻中电流、电压如何变化.解析：滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，R1增大，总电阻一定增大；由，I一定减小；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定减小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定减小。2AR1R21S3 如图，电源的内阻不可忽略已知定值电阻R1=10，R2=8当电键S接位置1时，电流表的示数为0.20A那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值A.0.28A B.0.25AC.0.22A D.0.19A解：电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V，所以电键接2后路端电压低于2V，因此电流一定小于0.25A所以只能选C。4 如图所示，电源电动势为E，内电阻为r当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为U1和U2，下列说法中正确的是 V2V1L1L2L3PA.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C.U1U2解：滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗。U1减小，U2增大，而路端电压U= U1+ U2减小，所以U1的变化量大于 U2的变化量，选BD。Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im5 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：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。6将电阻R1和R2分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同电池组向两个电阻供电时的电流分别是I1和I2，电池组内阻消耗的功率分别是P1和P2，电池组的效率分别是1和2，电阻两端的电压分别是U1和U2若已知电流I1I2，则有AR1R2 BU1U2C12 DP1P2【解析】 根据题画出电源及电阻R1、R2的UI图象，由图象不难得出R1R2，U1U2，由P内I2r知，P1P2，12，选项C正确【答案】 C7如图10217所示，电源电动势E10 V，内阻r0.5 ，“8 V，16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R01 ，求：图10217（1）路端电压；（2）电源的总功率；（3）电动机的输出功率【解析】 该题为非纯电阻电路设干路总电流为I，则810I0.5得I4 A，故P总EI40 W又ILA2 A，故IMIIL2 A，PM总82 W1 W，PM出1 W221 W12 W【答案】 （1）8 V（2）40 W（3）12 W8如图10219所示，电阻R34 ，电表为理想表开始时R1、R2、R3中都有电流通过，电压表示数为2 V，电流表示数为0.75 A后来三个电阻中有一个发生断路，使电压表示数变为3.2 V，电流表示数变为0.8 A图10219（1）哪个电阻断路？（2）求电阻R1、R2的阻值各为多少？（3）电源电动势和内阻各为多少？【解析】 （1）由于电流表A、电压表V的示数都不为零，所以断路的电阻为R1（2）R1断后，电压表V的示数即为R2两端电压所以 R24 R1断路前R2两端电压U2I2R20.754 V3 VR3两端电压U3U2U1（32） V1 V由串联电阻的分压特点所以 R14 8 通过R1、R3的电流 I1A0.25 A（3）R1断路前EU2（I1I2）r0.754（0.750.25）rR1断路后EU2I2r3.20.8r联立以上两式得E4 V，r1 【答案】 （1）R1；（2）8 ；4；（3）4 V；1 9如图10220所示，变阻器R2的最大电阻是10 ，R35 ，电源的内电阻r1 ，当电键S闭合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16 W，电源的输出功率为12 W此时电灯R1正常发光，求：图10220（1）电灯阻值R1是多少?（设R1阻值恒不变）（2）当电键S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻改变多少?【解析】 （1）电源内阻消耗的功率P内P总P出4 W电源I2 A外电路总电阻为 6 由串、并联知识得 R12.5 （2）S断开时，要使电灯R1正常发光，电流仍为I1A0.8 A由闭合电路欧姆定律得：I1即0.8所以R26.5 故变阻器改变了1.5 【答案】 （1）2.5 ；（2）1.5 10如10221所示电路中，电源电动势E6 V，内阻r1 ，R1、R2、R3、R4的电阻均为3 ，（1）若在a、b两点间接上理想的电压表，其示数多大？（2）若在a、b两点间接上理想的电流表，其示数又是多大？图10221【解析】 理想电压表其内阻RV，即a、b间是断路的电压表的示数由R2、R4两端电压确定；理想电流表其内阻RA0，即a、b间相当于导线连通，此时电流表的示数由流过R2、R3的电流确定弄清电路的结构，由闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律便可得出两表的示数（1）若在a、b两点间接上理想的电压表，测得的是R2和R4之间的电压，外电路总电阻为R，RR45 电路中的总电流为I，I1 A流过R2中的电流为I2，I2A所以，电压表的示数UIR4I2R24 V（2）当a、b两点间接上理想电流表，则电路变为R2和R4并联后与R1串联，然后再与R3并联，此时外电路的总电阻为R，R（R1）R3/（R1R3）1.8 电路中的总电流为IIA电流表测得的是通过R2和R3的电流，R2、R4、R1组成的支路的电阻R04.5 ，故该支路中的电流I1A，流过R4的电流为，所以通过电流表的电流IAI1.71 A【答案】 （1）4 V；（2）1.71 A11如图10222所示，电源电动势为4 V，电阻R14 ，R22 ，R310 ，R46 ，已知电流表的示数为0.3 A，求图10222（1）电压表V1的示数是多大？（2）电压表V2的示数是多大？（3）电源的内电阻r是多大？【解析】 题中是理想电表，故电压表V略去即可（看作“断路”），电流表A处用导线替代（看作“短路”），则外电路结构一目了然（1）R1两端的电压U1I1R10.34 V1.2 V在R2、R3串联电路中，V1的示数为U1V1.0 V（2）电压表V2的示数等于U1与的电压之和，通过R2、R3上的电流为I2A0.10 A干路中的电流II1I20.3 A0.10 A0.40 A，电阻R4两端的电压U4IR40.406 V2.4 V电压表V2的示数U2U1U41.2 V2.4 V3.6 V（3）由闭合电路的欧姆定律EUIr，可求得电池组的内电阻r1 【答案】 （1）1.0 V；（2）3.6 V；（3）1 12 如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6的电阻，每只电阻都直接与接线柱相连。测得Rab=6，Rac=Rad=10。Rbc=Rbd=Rcd=4，试画出黑盒内的电路。a cb da cb d解：由于最小电阻是Rbc=Rbd=Rcd=4，只有2只6串联后再与1只6并联才能出现4，因此bc、cd 、db间应各接1只电阻。再于ab间接1只电阻，结论正合适。R1R21056VFabc13在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：A直流10V挡； B直流0.5A挡；C直流2.5V挡； D欧姆挡。解析：根据题给条件，首先判定不能选用欧姆挡，因为使用欧姆挡时，被测元件必须与外电路断开。先考虑电压挡，将黑表笔接在b端，如果指针偏转，说明R1与电源连接的导线断了，此时所测的数据应是电源的电动势6V。基于这一点，C不能选，否则会烧毁万用表；如果指针不偏转，说明R1与电源连接的导线是好的，而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R1与R2之间导线是断的，否则说明R2与电源间导线是断的，A项正确。再考虑电流表，如果黑表笔接在b端，指针偏转有示数则说明R1与电源连接的导线是断的，此时指示数I=E/（R1+R2）=0.4A,没有超过量程；如果指针不偏转，说明R1与电源间连接的导线是好的，而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R1与R2之间导线是断的，此时示数I=E/R2=1.2A,超过电流表量程，故B不能选。（2）给定测量值，分析推断故障14如图所示为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、b与220V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V。由此可知：（A）ab间电路通，cd间电路不通（B）ab间电路不通，bc间电路通（C）ab间电路通，bc间电路不通（D）bc间电路不通，c