人教版物理选修3-1练习第二章第7节闭合电路的欧姆定律

1、宇习目标:1.卷禺启合电搭旳欣器定羊及其舍戎窘世包課的屯目奔袅于为、冷宅務上 :电苗丰荔之珀=技.逞梓尊盘岂医当負载詬矣泉.井世甲就爭定鴛迪行电哲井并科计黄，抽曹理电潭为紡厘.喻出迪卑矗内沮詢涓耗对率井範聘媒把甲曲皆龙点来 :博肉闻合电諾取有关问匡.、闭合电路的欧姆定律-1 描述闭合电路的几个基本物理量用导线把电源、用电器连接起来就构成了闭合电路，如图所示。外电路(1) 内电路：电源内部的电路叫做内电路，其电阻叫做内电阻，通常用r 表示；闭合电路中，通常用 U内表示 Ir，它是内电路的电势降落，即内电路两端的电压，称为内电压_(2) 夕卜电路：电源两极之间的外部电路叫做外电路，其电阻叫做外电阻

2、:闭合电路中，通常用 U外表示 IR，它是外电路的电势降落，即外电路两端的电压，称为外电压丄常称 为路端电压，简单地记为U。(3) 内、外电路的特点：外电路中电流由电源正极流向负极,沿电流方向电势降低；内 _电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高。_2.闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 _公式：I =:适用范围：纯电阻电路。R+ r(3)常用的变形公式及适用范围：E = U外+ U内或 U外=E Ir :适用范围：任何闭合电路。判一判1电源的两端可以用导线直接连在一起( (X)2.外电路断开时，路端电压就是电源的电动势(

3、 (X)3用电压表直接与电源两极相连，电压表的示数略小于电源的电动势( (V)二、路端电压与负载的关系- 1.路端电压与外电阻的关系U外=E U内=E 闭合电路的欧姆定律硕习导引区 i思*社削思船9b 屉门砒H自主学习结论：（1）R 增大TU外增大。外电路断路时 U外=E。（3）外电路短路时 U外=0。2.路端电压与电流关系： U外=E lr。注意部分电路欧姆定律的U-I 图象与闭合电路欧姆定律的U-I 图象比较部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律U-I 图象研究对象对某一固定电阻而言，两端电压与通过电流成正比关系对电源进行研究，电源的外电压与电流的变化关系图象的物理意义表示导体的性质 R=U U

4、, R 不随 U与 I 的变化而变化表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻联系电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R 的变化才会引起外电压 U外和总电流 I 的变化选一选一个闭合电路，是由电池供电的，外电路是纯电阻时，下列说法正确的是（）A 当外电阻增大时，路端电压增大B.当外电阻减小时，路端电压增大C 当外电阻减小时，电路中的电流减小D .电池的内阻越小，外电阻变化时，路端电压的变化越大解析：选 A 根据 U = E lr，当外电阻增大时，I 减小，U 增大，A 正确，B 错误；根据 I = ，可知外电阻减小时， 电路中的电流增大，C 错误；再根据

5、U = E lr ,AU =山, R + r可知电池的内阻越小，外电阻变化时，路端电压变化越小，故D 错误。LAIRLAIR UKUKi.闭合电等欧黑蔑達羽垂毎导蛊岸签自号电注因雨去燮此问監3,富合电鱼学疽戋琼星刘效率问題：电洱舛三辞劝寧 电摞零蜥出功寧和败里!1.解决闭合电路问题的一般步骤(1)认清电路中各元件的连接关系，画出等效电路图。求总电流 I :若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电 压求总电流 I ；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。(3) 根据串、并联电路的特点或部分

6、电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。(4) 当外电路含有非纯电阻元件时( (如电动机、电解槽等)，不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流，也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算得到。2闭合电路中的几个关系式几种形式说明(1)E = U + U内ER(1)I =D丄”和 U 丄 E 只适用于外电路为纯电阻的R十 rR 十 r闭合电路(2) 由于电源的电动势 E 和内电阻 r 不受 R 变化的影响，从 IE E不难看出，随着 R 的增加，电路中电 R+ r流 I 减小(3)U E Ir 既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电

7、阻的闭合电路Er(3)U = E - Ir(U、I 间关系) )R(4)U =齐产(U、R 间关系) )典型例题例 1.如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表( (均为理想电表) )的示数各为 1.6 V 和 0.4 A;当 S 断开时，它们的示数各改变 0.1 V 和 0.1 A，求电源的电动势及电阻。- - -1一 h h 解析当 S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得知识点一闭合电路欧姆定律的理解与应用Ui= E Iir即 E = 1.6+ 0.4r当 S 断开时，外电阻增大，所以电压表示数增大，电流表示数减小，由闭合电路欧姆 定律得U2=EJr,即 E = 1.6+ 0.1 + (

8、0.4 0.1)r解得 E = 2 V , r= 1a答案2 V 1a即时巩固1 如图所示，当开关 S 断开时，电压表示数为 3V，当开关 S 闭合时，电压表示数为A 5：3C . 2 : 3D . 3 : 2解析：选 D S 断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即：E = 3 V, S 闭合时，U外=1.8 V,所以 U内=E U外=1.2 V。因 U外=IR, U内=Ir ,所以 R : r = U外：U内=1.8 : 1.2 =3 : 2。関闭合电路的动态变化问题闭合电路中只要电路的某一部分发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分 的电流、电压都发生变化。其分析的一般思路为(1)

9、 明确电路结构，即电路各元件的连接方式。(2) 明确局部电阻的变化和外电路总电阻R总的变化。运用 I总=匚判断 I总的变化。R总+ r(4) 运用 U内=1总r 判断 U内的变化。(5) 运用 U外=E U内判断 U外的变化。(6) 运用电学公式定性分析各支路相关量的变化。注意对于有电压变化的闭合电路问题，由 值相等，即| AJ外|=| AJ内|。B. 3 : 5E= U外+ U内可知：内、外电路电压变化的绝对1.8 V，则外电阻 R 与电源内阻典型例题例 2.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S 闭合后，在滑动变阻器Ro的滑动端向下滑动的过程中（）A .电压表与电流表的示数都减小B.电压表

10、与电流表的示数都增大C .电压表的示数增大，电流表的示数减小D .电压表的示数减小，电流表的示数增大解析滑动变阻器 Ro的滑片向下滑动的过程中，Ro接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，Ri两端的电压变大，R2两端的电压变小，电流表的示数变小，A 正确。答案A点评直流电路动态分析思路基本思路是“部分T整体T部分”，即从阻值变化入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由欧姆定律判知 I总和 U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、 并联分流等规律判知各部分的变化情况。即时巩固2.如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为 r

11、。当滑动变阻器的滑片 P 向 b 移动时，电压表 的读数 Ui与电压表 的读数 U2的变化情况是（）A.Ui变大，U2变小B.Ui变大，U2变大C.Ui变小，U2变小D.Ui变小，U2变大解析：选 A 滑片 P 向 b 移动时，滑动变阻器连入电路中的有效阻值增大，干路中的 总阻值增大，总电流变小，内电压变小，外电压变大，即Ui变大，由于总电流变小，所以闭合电路的有关功率和效率问题U2变小，故选项 A 正确。1 +则电源的输出功率为P出=UI2 2REE2=2R R+r r号.+4r由上式可以看出：当 R = r 时，电源的输出功率最大,PmE2。4r当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越

12、小。当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越大。(4)P出与 R 的关系如图所示。3.电源的效率(1)定义：输出功率跟电路消耗的总功率的比值，表达式为更U1 =Un= P总EI = E若外电路为纯电阻电路，则趾=U = IR = Rn= P总E =I R+ r = R+ r，外电路电阻越大,_rR1.电源的三种功率物理意义表达形式总功率P总电源向整个电路提供的总功 率，表示将其他形式的能转化 为电能的功率任何电路都有 P总=EI， 若外 电路为纯电阻电路，可表示为2E2电源内阻热功率 P内电源内阻上消耗电能的功率P内= 12r输出功率 P出外电路消耗的功率任何电路都有卩卩外=U外1,若 外

13、电路为纯电阻电路， P外=2 22E R外U外I R外=-2三者关系：P总=P内+ P出2.电源的输出功率如图所示为电阻 R 与电源构成的一个闭合电路，电源的电动势为E，内电阻为 r,电源效率越高。注意(1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有50%。判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻。当P输出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻Ri、R2,且 RiR2= r2。典型例题例 3.如图所示，电源的电动势 E = 9.0 V，内阻 r= 2.0Q固定电阻 Ri= 1.0QR2为可变电阻，其阻值在 010Q范围内调节。当 R2=_

14、时，Ri消耗的电功率最大；当 R2=_时，R2消耗的电功率最大。本题中，因 Ri是定值电阻，据 P = I2R,当电流 1=E E最大，即 R2= 0 时，Ri消耗的 r+ Ri十R2电功率最大，欲使 R2消耗的电功率最大，可将Ri+ r 看成电源的等效内阻，即当R2= Ri+r = 3.0Q寸，R2消耗的电功率最大。答案03.0Q例 4.如图所示，线段 A 为某电源的 U-I 图线，线段 B 为某电阻的 U-I 图线，当上述电源和电阻组成闭合电路时，求:(1) 电源的输出功率 P出；(2) 电源内部损耗的电功率；电源的效率n解析(i)从 A 的图线可读出电源电动势 E = 3 V，内阻 r=

15、产=3 3Q=0.5QIm6从图象的交点可读出路端电压U = 2V，电路电流 1 = 2A则电源的输出功率为P出=UI = 4 W。2电源内部损耗的电功率P内=I r = 2 W。解析电源的输出功率P=当 R= r 时，输出功率最大。在电源的总功率为 P总=IE = 6 W出故电源的效率为n=P-x100%沁66.7%。P总答案(1)4 W (2)2 W (3)66.7%点评利用 U-I 图线解题的注意点电源的 U-I 图线与电阻的 U-I 图线的物理意义不同，前者是路端电压与电路电流的函数关系，后者是加在电阻两端的电压与通过的电流的函数关系。从图象中能知道哪些物理量及从两个图象能求出哪些物理

16、量是解题的关键。即时巩固3.多选如图所示，电动势为 E，内阻为 r 的电池与定值电阻 Ro、滑动变阻器 R 串联，已知 Ro= r,滑动变阻器的最大阻值是2r,当滑动变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端滑动时，下列说法中正确的是( () )A .通过 Ro的电流一直变大B.电源的输出功率先变大后变小C .滑动变阻器消耗的功率变小D .定值电阻 Ro消耗的功率先变大后变小解析：选 AC 当滑动变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端滑动时，电路中的总电阻变小， 电 动势和内电阻不变，得知总电流变大，即通过Ro的电流一直变大，故 A 正确；当滑动变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端滑动时，电源的

17、内电阻小于外电阻，随着外电阻的减小，电源的内外电阻差值减小，所以电源的输出功率一直变大，故B 错误；将 Ro等效到内电阻中，内电阻变为 2r,滑动变阻器消耗的功率可看成等效电源的输出功率，R外w2r，随着外电阻的减小，输出功率减小，故 C 正确；总电流变大，根据 P = I2Ro知，Ro不变，定值电阻 Ro消耗的功率变大，故 D 错误。达标练I学业水平小別.让学 生赴盘打铁消化所学. 既练速度又练准度能力竦I课下能力提升、提速提能，每课-檢飙步训练提能区、学业水平达标1.关于闭合电路( (电源内阻不能忽略) )，下列说法中正确的是( () )A .闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的

18、地方B.闭合电路中，电源的路端电压越大，电源的输出功率就越大C .闭合电路中，外电阻越大，电源的路端电压就越大D .闭合电路中，电流越大，电源的路端电压就越大解析：选 C 闭合电路的外电路中，电流从电势高的地方流向电势低的地方，内电路 中，电流从电势低的地方流向电势高的地方，选项A 错误；闭合电路中，当内外电路的电阻相等时，电源的输出功率最大，故电源的路端电压越大，电源的输出功率不一定大，选ER项 B 错误；根据 U = 严可知，闭合电路中，外电阻越大，电源的路端电压就越大，选项R + rC 正确；闭合电路中，电流越大，电源的路端电压不一定大，选项D 错误。2.多选如图是某电源的路端电压与电流

19、的关系图象，下列结论正确的是（）A .电源的电动势为 6.0 VB.电源的内阻为 12QC .电源的短路电流为0.5 AD .电流为 0.3 A 时的外电阻是 18Q解析：选 AD 由于该电源的 U-I 图象的纵轴坐标不是从零开始的，纵轴上的截距虽为电源的电动势，即 E = 6.0 V，但横轴上的截距 0.5 A 并不是电源的短路电流，且内阻应按斜时外电阻 R= p r= 18 Q,故选项 A、D 正确。3.多选许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多电池板组成。某电池板不接负载时的电压是 600 mV，短路电流是 30 mA。则下列说法正确的是（）A .该电池板的电动势是600 mV

20、B.该电池板的内阻为 20QC如果将一 20Q的电阻同该电池板组成闭合回路，电源的输出功率为300 WD 可以通过调节外电路的电阻值来调节该电池板的电动势 解析：选 AB 电池板不接负载时的电压是600 mV，即该电池板的电动势是 600 mV ,0 6故 A 正确；由题，E = U= 0.6 V，又 E = I短r，得：r =Q=20Q,故 B 正确；如果将率的绝对值计1 1AIAI1 16.0 5.00.5 0Q= 2Q由闭合电路欧姆定律可得，电流I = 0.3 A一 20Q的电阻同该电池板组成闭合回路，电路中的电流：1 = 一J =A = 1.5X102R+ r 20 + 20A，电源的

21、输出功率为：P= IR = 1.5X102X20 W = 0.3 W，故 C 错误；电池板的电动势是由其本身性质决定的，与外电路的电阻值无关，故D 错误。A.E=2.4 V,r=1QB.E=3V,r=2C.E=2.4 V,r=2QE=3V,r=1Q4.如图所示的电路中，电源的电动势果将滑动变阻器的滑片向b 端滑动，则A 灯 L 更亮，电流表的示数减小B.定值电阻 R2消耗的功率增大I 减小，电流表示数减小，根据E = U外+ Ir , U外变大，灯两端电压变大,L 更亮。再根据 P2= 12, I总减小，IL变大，故 12变小，R2功率变小，故 B、C、A 正确。5.电源的电动势为4.5 V、

22、外电阻为 4.0 耐，路端电压为 4.0 V。(1)电源的内阻是多少?(2)如果在外电路再并联一个4.0 仙勺电阻，路端电压是多大?代入数据解得：r= 0.5则可以判定电池的电动势 E 和内阻 r 为(E 和内电阻 r 恒定不变，灯 L 恰能正常发光，如C 灯L 变暗，电源的总功率减小D 灯解析:L 变暗，电流表的示数增大选 A 滑片向 b 端滑动，Ri变大，电路中总电阻变大，路端电压变大，根据故灯D 错误,解析：( (1)由欧姆定律得:U = IR外=-Rr+ R(2)两电阻并联的总电阻R4.0X4.04.0+4.0Q =2 2Q则路端电压 U 4 54545X2 V=3.6 V0.5+2答

23、案：( (1)0.5Q(2)3.6 V、课下能力提升(十八)基础练、选择题1. 一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上 8Q的负载电阻后路端电压降为2.4 V,解析：选 B 外电路断开时的路端电压等于电动势，即E = 3V，接上 8Q的负载电阻后，路端电压 U= EU Ur = 2.4 V，可得 r= 2QB 正确。R2.太阳能电池板，测得它的开路电压为 800 mV，短路电流为 40 mA。若将该电池板与一阻值为 20Q的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（）A. 0.10 VB. 0.20 VC . 0.30 VD . 0.40 V解析：选 D 由已知条件得：E = 800 mV，又

24、因 I短=旦，所以 r=E E=800800 Q= 20QrI短40所以 U = IR = R=800 x20 mV = 400 mV = 0.40 V，选项 D 正确。R+ r 20 + 203.多选在如图所示的 U-I 图象中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线n为某一电阻 R 的两端电压与电流的关系图象。用该电源直接与电阻电路，由图象可知（）B.电阻 R 的阻值为 1QC .电源的输出功率为 4WD .电源的效率为 50%解析：选 ABC 由题图直线I可得，纵轴截距为电源电动势：E = 3 V，横轴交点为短路电流：IQ=6 A,电源内阻 r=E E= 0.5Q故 A 正确；

25、由直线n可得，当 U = 2 V 时，I = 2I0A，根据欧姆定律：R =学学=1Q故 B 正确；两条直线的交点坐标表示该电源与该电阻串联时，电阻两端的电压和通过电阻的电流，交点处U = 2 V、I = 2 A，电源的输出功率 P= UI=4 4 W W，故 C 正确；电源的效率n=f=f=U U= E- 66.7%，故 D 错误。4.在如图的闭合电路中，当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，两电表读数的变化是（）R 相连组成闭合A.电源的电动势为 3V，内阻为A.A 变大，V 变大B.A 变小，V 变大C . A变大,V 变小D . A 变小，V 变小解析：选 B 当滑片 P 向右移动时，R

26、 变大，电路中的总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律知电路中的电流 I = 变小，即电流表读数变小；电压表读数U= E- I Ro变大,R+ RoB 正确。5.如图所示， C 为两极板水平放置的平行板电容器。闭合开关S，当滑动变阻器 Ri、R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器C 两极板间的带电尘埃 P 恰好处于静止状态，A. 把 Ri的滑片向左移动B. 把 R2的滑片向左移动C .把 R2的滑片向右移动D 把开关 S 断开解析：选 B Ri和电容器是串联关系，只起到接通电容器作用，改变该电阻不会影响电容器板间电场，尘埃 P 依然静止，A 错误；对于尘埃 P 有：Uq= mg，把 R2的滑片向

27、左移动可以减小板间电压，反之可以增大电压，当减小电压时，尘埃 正确，C错误；断开开关 S，电容器直接与电源正、负极相连，所以电容器板间电压增大, 尘埃 P 将向上做加速运动， D 错误。二、非选择题当开关 S 接 a 点时，标有“ 5 V 2.5 W”的小灯泡 L 正常发光,电阻 R 的值；(2)电源的电动势和内阻。解析：( (1)电阻 R 的值为 R= 4Q= 4QI21当开关接 a 时，有 E = U1+ hr,4 V。求:P 将向下加速运动，B6.如图所示的要使尘埃 P 向下加速运动,当开关 S 接 b 点时，通过电阻R 两端的电压为又U U1=5 5 V V，I I1=TA=.5A。当

28、开关接 b 时，有 E = U2+ I2r，又 U2= 4 V,応=1 A,联立解得 E = 6 V , r = 2Qo答案：（1）4Q（2）6 V 2Q提能练一、选择题1.为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，配合下列哪组仪器，不能达到实验目的（电表均为理想电表）（）（）A .一个电流表和一个电阻箱B个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器C .一个电压表和一个电阻箱D.一个电流表和一个滑动变阻器解析：选 D 测定电源的电动势和内阻的原理是闭合电路欧姆定律E = U + Ir，用电压表测量路端电压 U、用电流表测量电流 I，利用滑动变阻器调节外电阻，改变路端电压和电 流，实现多

29、次测量，即由一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器组合可测量电源的电 动势和内阻，也可以在没有电压表的情况下，用一个电流表和一个电阻箱组合测量，电阻 箱可以读出阻值，由 U = IR 可求出路端电压，或用电压表和电阻箱组合，由电压表读数与 电阻箱读数之比求出电流，故A、B、C 能达到实验目的，D 不能。2.在如图所示的电路中， Ri、R2、R3和 R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动 势为E，内阻为 r,设电流表？的读数为 I，电压表 的读数为 U，当 R5的滑动触点向图中 a 端移动时（ ）Ri %A. I 变大，U 变小B. I 变大，U 变大C. I 变小，U 变大D . I 变

30、小，U 变小解析：选 D 当 R5的滑动触点向图中 a 端移动时，R5接入电路的电阻变小，外电路的 总电阻变小，总电流变大，路端电压变小，即电压表的读数 U 变小；由于总电流变大，使得 Ri、R3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R2和 R4串联两端电压变小，则电流表？的读数 I 变小，故选 Do3.如图所示，直线 OAC 为某一直流电源的总功率随电流 I 变化的图线，曲线OBC 表 示同一直流电源内部的热功率随电流 I 变化的图线。若 A、B 点的横坐标均为 1 A,那么 AB 线段表示的功率为（）-IA. 1 WB. 6 WC. 2 W解析：选 CD. 2.5 W由题图知，在 C 点，电源的总功率等于电源内部的热功率，所以电源的电动势为 E = 3 V，短路电流为 I =