高二物理人教選修3-1第二章第7節(jié)《閉合電路的歐姆定律》（新人教）

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歡迎進入物理課堂 7閉合電路的歐姆定律 1 閉合電路 內(nèi)部 內(nèi)電阻 內(nèi)電壓 負 正 1 閉合電路的組成 內(nèi)電路 電源 的電路 其電阻稱為 內(nèi)電阻所降落的電壓稱為 在內(nèi)電路中電流從 極流向 極 外部 路端電壓 正 負 外電路 電源 的電路 其兩端電壓稱為 在外電路中電流從 極流向 極 2 內(nèi) 外電壓的關(guān)系 內(nèi) 外電壓之和等于電源電動勢 2 閉合電路的歐姆定律 正比 反比 1 內(nèi)容 閉合電路的電流跟電源的電動勢成 跟 內(nèi) 外電路的電阻之和成 I ER r 純電阻 2 公式 適用條件 外電路為 電路 E U外 U內(nèi) E U外 Ir 3 常用的變形公式 E E 3 關(guān)于閉合電路 以下說法正確的是 D A 閉合電路中 電流總是從電勢高的地方流向電勢低的地方B 閉合電路中 路端電壓越大 內(nèi)電壓也越大C 閉合電路中 電源的電動勢等于外電路的路端電壓D 當外電路斷開時 路端電壓的大小等于電動勢 4 電動勢為3V的電池 輸出電流為3A 由此可知 A 內(nèi) 外電阻相差1 B 內(nèi) 外電阻之和為1 C 外電阻為1 D 內(nèi)電阻為1 解析 由閉合電路的歐姆定律 故B正確 答案 B 知識點1閉合電路的歐姆定律 1 閉合電路 外電路和內(nèi)電路 圖2 7 1 圖2 7 1 1 電源內(nèi)部的電路叫 內(nèi)電路的電阻叫 當電路中有電流通過時 內(nèi)電路兩端的電壓叫 用U內(nèi)表示 內(nèi)電路 內(nèi)電阻 內(nèi)電壓 2 電源外部的電路叫 外電路兩端的電壓習慣 上叫 用U外表示 外電路 路端電壓 3 電動勢E 外電壓U外與內(nèi)電壓U內(nèi)三者之間的關(guān)系 E U外 U內(nèi) 2 閉合電路歐姆定律的推導 1 外電路中電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 E外 2 內(nèi)電路中電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 E內(nèi) 3 非靜電力做功為W EIt 根據(jù)能量守恒定律 有W E 外 E內(nèi) 所以EIt 整理得E IR Ir 即I I2Rt I2rt ER r I2Rt I2rt 閉合電路的歐姆定律 1 內(nèi)容 閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比 跟內(nèi) 外電路的電阻之和成反比 2 表達式 I ER r 其中R為外電路的等效電阻 r為內(nèi) 電阻 E為電源的電動勢 E是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量 數(shù)值上等于不接用電器時電源兩極間的電壓 E r大小由電源確定 只適用于外電路為純電阻的閉合回路 3 變形公式 E U外 U內(nèi) E U外 Ir 4 公式的適用范圍 I ER r E U外 U內(nèi)與E U外 Ir適用于任何閉合電路 即外電路為純電阻電路與非純電阻電路均成立 例1 下列關(guān)于電源的說法 正確的是 A 電源向外提供的電能越多 表示電動勢越大B 電動勢就是電源兩端的電壓C 電源的電動勢與外電路有關(guān) 外電路電阻越大 電動勢就越大D 電動勢越大的電源 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大 解析 電源向外提供的電能除與電動勢有關(guān)之外 還與輸出的電流 通電時間有關(guān) 故選項A錯誤 只有當外電路斷路時 電動勢才等于電源兩端的電壓 故選項B錯誤 電源的電動勢由電源自身的性質(zhì)決定 與有無外電路無關(guān) 故選項C錯誤 電動勢是反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量 故選項D正確 答案 D 觸類旁通 1 關(guān)于閉合電路與電動勢 下列說法正確的是 A 電源短路時 閉合電路電流為無限大B 電源短路時 電源內(nèi)電壓等于電源電動勢C 電動勢E的單位與電勢 電勢差的單位都是伏特 故三者本質(zhì)上一樣D 把電壓表直接和電源連接時 電壓表的示數(shù)總是等于電源電動勢 數(shù)值上才等于電源的電動勢 D錯 電源短路時電流為I 解析 電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量 而電壓是電場中兩點間的電勢差 電動勢與電壓有著本質(zhì)的區(qū)別 C錯 當電源開路時 兩極間的電壓在 A錯 答案 B 例2 如圖2 7 2所示電路中 R1 R2 R3 1 電壓表內(nèi)阻很大 當開關(guān)S斷開時 電壓表示數(shù)為0 8V 當開關(guān)S閉合時 電壓表示數(shù)為1V 求電源的電動勢與內(nèi)阻 圖2 7 2 觸類旁通 2 某電池當外電路斷開時的路端電壓為3V 接上8 的負載電阻后其路端電壓變?yōu)闉? 4V 則可以判定該電池的電動 勢E和內(nèi)電阻r為 A E 2 4V r 1 C E 2 4V r 2 B E 3 0V r 2 D E 3 0V r 1 答案 B 知識點2路端電壓與負載的關(guān)系 1 路端電壓與負載 外 消耗電能 1 路端電壓U 是 電路上總的電勢降落 2 負載R 電路中 的元件 可知 當R 時 U增大 2 路端電壓與外電阻的關(guān)系 增大 減小 1 根據(jù)U E Ir I ER r 當R 時 U減小 2 當外電路斷開時 R I U 當電源兩端短路時 R 0 I U 不允 許電源短路 0 E 0 3 當外電路是純電阻時 根據(jù)外電壓U IR R為外電路的等效電阻 得出電流I越大 外電壓U也越大 根據(jù)U E Ir得出電流I越大 外電壓U越小 為什么會得出不同的結(jié)論 究竟應如何理解外電壓U與電流I的關(guān)系 當外電路是純電阻時 外電壓U IR 但當R變化時 I也變化 且R增大時 I減小 所以不能用U IR來判斷U的變化 而應根據(jù)U IR E Ir來分析 即R增大時 I減小 U增大 增大 Ir增大 U減小 當外電路短 1 路端電壓與外電阻的關(guān)系 由U E Ir 當外電阻R增大時 I ER r 減小 Ir減小 U增大 當外電路斷開時 R I 0 Ir 0 U E 當 外電阻R減小時 I ER r 路時 R 0 I Er 稱為短路電流 U 0 由于通常的電源內(nèi) 阻很小 短路時會形成很大的電流 這就是嚴禁把電源兩極不經(jīng)負載直接相接的原因 2 路端電壓與電流的關(guān)系 1 公式 U E Ir 路端電壓隨著電路中電流的增大而減 小 2 U I圖象 一條傾斜的直線 如圖2 7 3所示 圖2 7 3 例3 雙選 圖2 7 4所示的是兩個閉合電路中兩個電 源的U I圖象 下列說法中正確的是 A 電動勢E1 E2 內(nèi)阻r1 r2B 電動勢E1 E2 內(nèi)阻r1 r2C 電動勢E1 E2 發(fā)生短路時的電流I1 I2D 當兩電源的工作電流變化相同時 電源1的路端電壓變化較大 圖2 7 4 答案 AC 觸類旁通 3 對閉合電路的說法中 錯誤的是 A A 電源短路時 路端電壓等于電動勢B 電源短路時 路端電壓為零C 外電路斷開時 路端電壓最大D 外電路的電阻增大時 路端電壓也增大 1 閉合回路中的幾個功率及其關(guān)系 1 電源的總功率 P總 EI U外I U內(nèi)I P出 P內(nèi) 2 電源內(nèi)部消耗的功率 P內(nèi) I2r U內(nèi)I P總 P出 3 電源的輸出功率 P出 U外I EI I2r P總 P內(nèi) 圖2 7 5 P出與R的關(guān)系如圖2 7 5所示 由上式得 R越大 越大 當R r時 電源的輸出功率最大 而此時電源的效率為50 例4 雙選 如圖2 7 6所示 R1為定值電阻 R2為可變電阻 E為電源電動勢 r為電源內(nèi)阻 下列說法正確的是 A 當R2 R1 r時 R2上獲得最大功率B 當R2 R1 r時 R1上獲得最大功率C 當R2 0時 R1上獲得最大功率D 當R2 0時 電源的輸出功率最大 圖2 7 6 圖2 7 7 IR1 且I 解析 求R2的電功率時 可將R1視為電源內(nèi)阻的一部分 如圖2 7 7所示 R2的電功率是等效電源的輸出功率 當R2 R1 r時 R2獲得的電功率最大 A正確 而R1的電功率P1 2 ER1 R2 r 可知 R2 0時 R1獲得的電功率最大 B錯誤 C正確 在討論電源的輸出功率時 R1 R2 為外電阻 內(nèi)電阻r恒定 由于R1和r具體數(shù)值未知 所以當R2 0時 電源的輸出功率并不一定最大 D錯誤 答案 AC 觸類旁通 4 如圖2 7 8所示的閉合電路 電源內(nèi)阻不為零 閉合 開關(guān)調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值 以下分析正確的是 A 滑動變阻器的阻值越大 電源的輸出功率越大B 滑動變阻器的阻值越大 電源的總功率越大C 滑動變阻器的阻值越小 電源的輸出功率越大 圖2 7 8 D 滑動變阻器的阻值越小 電源內(nèi)阻消耗的功率也越大 解析 當滑動變阻器的阻值R與內(nèi)阻r相等時輸出功率最大 A C錯誤 滑動變阻器的阻值越大 I減小 電源的總功率P總 EI越小 B錯誤 P內(nèi) I2r隨I增大而增大 D正確 答案 D 判斷總電流的變化 2 閉合電路的動態(tài)問題分析 1 閉合電路的動態(tài)分析具體步驟如下 認識電路 明確各部分電路的串 并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測量對象 由局部電阻變化判斷總電阻的變化 由I ER r 據(jù)U E Ir判斷路端電壓的變化 由歐姆定律及串 并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分電路電壓及電流的變化 2 閉合電路的動態(tài)分析常用方法 任一電阻增大 減小 則電路的總電阻增大 減小 任一電阻增大 減小 則該電阻兩端的電壓一定會增大 減小 而通過該電阻的電流會減小 增大 討論定值電阻上的電壓或電流變化時 可用部分電路歐 能用I UR 進行分析 這時應根據(jù)總電壓和部分電壓的關(guān)系或 干路電流與各支路電流的關(guān)系進行判斷 例5 在如圖2 7 9所示電路中 當變阻器R3的滑片 P向b端移動時 A 電壓表示數(shù)變大 電流表示數(shù)變小B 電壓表示數(shù)變小 電流表示數(shù)變大 圖2 7 9 C 電壓表示數(shù)變大 電流表示數(shù)變大D 電壓表示數(shù)變小 電流表示數(shù)變小 答案 B 思維總結(jié) 電路的動態(tài)分析應該先局部后整體 整體后再局部 先局部是看由于局部的電阻變化而引起的總電阻的變化 然后看整體的干路電流和路端電壓的變化情況 結(jié)合它們的變化情況再分析需要求解的物理量的變化 觸類旁通 5 如圖2 7 10所示的電路 在滑動觸頭由a端滑向b 端的過程中 下列表述正確的是 A 路端電壓變小B 電流表的示數(shù)變大C 電源內(nèi)阻消耗的功率變小D 電路的總電阻變大圖2 7 10 解析 滑動觸頭由a到b R1電阻值減小 總電阻變小 總電流增大 內(nèi)電壓增大 路端電壓減小 A正確 D錯誤 再結(jié)合歐姆定律知電流表的示數(shù)變小 B錯誤 由P內(nèi) I2r知電源內(nèi)阻消耗的功率變大 C錯誤 答案 A 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全