2022年高二物理 閉合電路歐姆定律知識精講 魯教版【本講教育信息】一. 教學內(nèi)容：閉合電路歐姆定律【基礎知識】 1. 電動勢 （1）電源：電源是把其他形式的能轉化為電能的裝置，不同的電源，兩極間的電壓不同。這是由電源本身性質決定的。 （2）電動勢：描述電源把其他形式的能轉化為電能本領大小的物理量，它在數(shù)值上等于電路中內(nèi)電壓與外電壓的和。 2. 閉合電路歐姆定律 （1）閉合電路 （2）內(nèi)電壓和外電壓 電源內(nèi)阻上所降落的電壓稱為內(nèi)電壓，外電路兩端的電壓稱為外電壓，也叫路端電壓。 （3）內(nèi)容：流過閉合電路的電流跟電路中電源的電動勢成正比，跟電路中內(nèi)外電阻之和成反比，公式或。 3. 路端電壓U與外電阻R的變化關系 電源的電動勢和內(nèi)電阻是由電源本身決定的，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的。 （1）外電路的電阻增大時，由知I減小，則電源內(nèi)電壓減小，由E=U內(nèi)+U外知路端電壓U外增大，相反，外電路電阻減小時，I增大，U外減小。 （2）兩種特殊情況： 外電路斷開時，R=，路端電壓U=E； 外電路短路時，R=0，U=0，（短路電流），短路電流由電源電動勢和內(nèi)電阻共同決定，由于r一般很小，短路電流往往很大，極易燒壞電源或線路而引起火災。 4. 公式法確定電源的電動勢和內(nèi)電阻，對某一確定電源E、r為確定值。 （1）由E=U+Ir知，只要知道兩組U、I的值（U1、I1，U2、I2）就可以通過解方程組，求出E、r的值。 （2）由知，只要知道兩組U、R的值（U1、R1，U2、R2）就能求解E、r。 （3）由E=IR+Ir知，只要知道兩組I、R的值（I1、R1，I2、R2）就能求解E、r。5. 電路中的能量關系（1）閉合電路的功率 根據(jù)能量守恒，電源的總功率等于電源的輸出功率與電源內(nèi)阻上消耗的功率之和。 即 所以在中 IE為電源總功率，是電源內(nèi)非靜電力移動電荷做功，把其他形式的能（化學能、機械能等）轉化為電能的功率；IU為電源輸出功率，在外電路中，這部分電功率轉化為其他形式的能（機械能、內(nèi)能等）；I2r為電源內(nèi)由內(nèi)阻而消耗掉的功率轉化為內(nèi)能。 （2）電源的輸出功率和效率與外電阻的關系怎樣 電源的輸出功率 當R=r時，P出有最大值，即 由此我們可以知道，當R<r時，P出隨R的增大而增大； 當R>r時，P出隨R的增大而減小。 說明：上述情況都是在E和r不變的情況下適用。 電源的效率： （純電阻電路） 故：當R增大時，效率提高；當R減小時，效率降低；當R=r時，電源有最大輸出功率，但效率僅為50%。 6. 電動勢和電壓的區(qū)別 （1）電壓表示電場力做功將電能轉化為其他形式的能的本領，電動勢表示非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能的本領； （2）電壓由電源、導體電阻及導體的連接方式共同決定，電動勢只由電源本身決定，與外電路無關。 7. 關于電動勢E的幾個關系式 （1）E=U內(nèi)+U外適用于所有閉合電路。 （2）E=I（R+r）由閉合電路歐姆定律得到，它僅適用于外電路為純電阻的電路。 （3）U=EIr適用于所有閉合電路，常用來判斷路端電壓的變化和測量電源電動勢及內(nèi)電阻。 8. 易錯易混點（1）如圖所示，將適當量程的電壓表直接接在電源的兩極上，所測的電壓值等于電源的電動勢嗎？ 當電壓表接在電源的兩極上時，電壓表與電源構成了閉合電路，如圖所示，電壓表所測量的為路端電壓U，即 由上式可以看出U<E，但隨著RV的增大，U增大。在一般情況下，RV>>r所以。 結論：電壓表直接接在電源的兩極上其示數(shù)不等于電源的電動勢值，但與電源電動勢的大小接近。（2）在含有非純電阻用電器的閉合電路中，如圖所示，內(nèi)阻為R的直流電動機，接在電動勢為E，內(nèi)阻為r的直流電源上，電動機正常工作，電路中的電流為I，這時，因為在外電路中，除了產(chǎn)生內(nèi)能外還有機械能產(chǎn)生，根據(jù)能量守恒，電源提供的功率IE，一部分被電源消耗I2r，另一部分消耗在外電路上，有。 即：有： 所以：，路端電壓： 外電路上消耗的功率P外=UI 有，所以E=Ir+U仍然成立 （3）電源如果短路，即電阻不計的導線直接接在電源的正、負極上，由于電源本身存在內(nèi)阻，所以通過導線的電流不是無窮大，而是（稱為短路電流）。 （4）新舊電池的不同之處有哪些？ 舊的電池與新電池相比，其內(nèi)阻較大，即r舊>>r新；舊電池的電動勢略小于新電池的電動勢，所以通常不能將新舊電池混合使用?！镜湫屠}】 例1. 關于電動勢下列說法中正確的是（ ） A. 在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極，非靜電力做功，電能增加 B. 對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢就越大 C. 電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極向正極移動，單位電荷量做功越多 D. 電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極，移送電荷量越多 解析：電源是將其他能量轉化為電能的裝置，是通過電源內(nèi)部的非靜電力做功來完成的，所以，非靜電力做功，電能就增加，因此選項A正確。電源電動勢是反映電源內(nèi)部其他形式能轉化為電能的能力的物理量，電動勢在數(shù)值上等于移送單位電荷量的電荷所做的功，不能說電動勢越大，非靜電力做功越多，也不能說電動勢越大，被移送的電荷量越多，所以選項C正確。 答案：AC例2. 如圖所示的電路中，當S閉合時，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當S斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動勢。 解析：當S閉合時，R1、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得： U=EIr即E=1.6+0.4r 當S斷開時，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得： U=EIr即 由得：E=2V，r=1 答案：2V 例3. （xx·江蘇理綜）如圖所示的電路中，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E和r，當閉合開關S，向左移動滑動變阻器的滑片時，下列說法正確的是（ ） A. 電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大 B. 電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小 C. 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小 D. 電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大 解析：閉合開關S，向左移動滑動變阻器的滑片時，電路中總電阻變大，總電流變小，即通過電流表的電流變?。挥砷]合電路歐姆定律E=U+Ir可知，I減小，則電壓表示數(shù)增大，D正確。 例4. 如圖所示的電路中，已知R1=8，電流表讀數(shù)為0.75A，電壓表讀數(shù)為2V，由于某一只電阻斷路，使電流表示數(shù)為0.8A，電壓表的示數(shù)變?yōu)?.2V。（1）是哪一只電阻發(fā)生了斷路？（2）電源的電動勢和內(nèi)阻各是多少？ 思維分析：電阻斷路后，兩表均有示數(shù)，說明一定是R1斷路。只要分別求出斷路前后的路端電壓和總電流就可通過解方程組的方法求出E、r。 解析：（1）由題意知一定是R1斷路。 （2）R1斷路后，電源的外電路只有R2，電壓表示數(shù)為路端電壓，電流表示數(shù)為總電流，即U1=3.2V，I1=0.8A，。R1斷前，流過R1的電流為，電路中的總電流，路端電壓 所以有E=U1+I1r，E=U2+I2r 代入數(shù)據(jù)E=3.2+0.8r，E=3+r 解得E=4V，r=1 答案：（1）R1斷路；（2）4V 1 例5. 如圖所示電路中，電源電動勢E=10V，內(nèi)電阻r=0.5，電動機的電阻R0=1.0，電阻R1=1.5，電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求： （1）電源釋放的電功率。 （2）電動機消耗的電功率，將電能轉化為機械能的功率。 （3）電源的輸出功率。 解析：（1）電動機正常工作時，總電流為：，電源消耗的電功率為 （2）電動機兩端的電壓為： 電動機消耗的電功率為： 電動機消耗的熱功率為： 電動機將電能轉化為機械能的功率，據(jù)能量守恒為： （3）電源的輸出功率為： 答案：（1）；（2），；（3）例6. 某實驗室中有不知電動勢和內(nèi)阻的電池及不知阻值的電阻各一個，手中只有電流表一只，已知定值電阻若干，以及實驗所需開關及導線，請你想辦法測出未知電阻的阻值，說明重要的操作過程，并畫出實驗電路圖。 解析：第一步，從實驗室中選出已知阻值的電阻R1和R2，開關S1和S2，電流表、電池等器材組成如圖所示電路，先測出電池的電動勢E和內(nèi)阻r，測量過程為：閉合S1，當S2與接觸時，已知電阻R1接入電路，電流表示數(shù)為I1，由閉合電路歐姆定律得 當S2與接觸時，電阻R2接入電路，電流表示數(shù)為I2，得 聯(lián)立上式，解之可得： 第二步，用測出電動勢和內(nèi)阻（第一步）的電池、未知阻值的待測電阻Rx、開關、導線等組成如圖所示電路，測量時閉合S1，電流表示數(shù)為I，由閉合電路的歐姆定律可得： 將第一步中測出的E和r值代入，就可算出Rx的值?！灸M試題】（答題時間：50分鐘） 1. 關于電源的電動勢，下面敘述正確的是（ ） A. 電源的電動勢就是接在電源兩極間的電壓表測得的電壓 B. 同一電源接入不同的電路，電動勢就會發(fā)生變化 C. 電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量 D. 在閉合電路中，當外電阻變大時，路端電壓增大，電源的電動勢也增大 2. 下列說法中正確的是（ ） A. 電源的電動勢實質上就是電源兩極間的電壓 B. 電源的電動勢在數(shù)值上等于兩極間的電壓 C. 電源的電動勢與電壓的單位相同，但與電壓有本質的區(qū)別 D. 電動勢越大，電源兩極間的電壓一定越高 3. 單位電荷量的正電荷沿閉合電路移動一周，在內(nèi)外電路中釋放的總能量決定于（ ） A. 電源的電動勢B. 通過電源的電流 C. 路端電壓的大小D. 內(nèi)、外電阻之和 4. 將電阻R1和R2分別單獨與同一電源相連，在相同的時間內(nèi)，兩電阻發(fā)出的熱量相同，則電源內(nèi)阻應為（ ） A. B. C. D. 5. 在如圖所示的電路中，當開關S閉合后和未閉合S前相比，三個電表示數(shù)的變化情況為（ ） A. V變大，A1變大，A2變小 B. V變大，A1變小，A2變大 C. V變小，A1變大，A2變小D. V變小，A1變小，A2變大 6. 在如圖所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r0，設電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U，當R5的滑動片P向圖中a端移動時（ ） A. I變大，U變小B. I變大，U變大C. I變大，U變小D. I變小，U變小 7. 如圖所示的電路中，閉合開關，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)L1變亮，L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是（ ）A. R1斷路B. R2斷路C. R3短路D. R4短路 8. 跟蹤訓練：在如圖中，當可變電阻R的阻值減小時（ ） A. a、b兩點間的電壓增大B. a、b兩點間的電壓減小 C. 通過R的電流增大D. 通過R的電流減小 9. 如圖，電源路端電壓U保持不變，當開關S閉合后，若要電壓表讀數(shù)Uab變小，則滑片P應向_端滑動（填“a”或“b”） 10. 如圖所示，發(fā)電機的內(nèi)阻r=0.1，負載電阻R=22，電路中的電流I=10A，每根連接導線的電阻RL=0.1，則發(fā)電機的電動勢E=_V，電源的輸出功率P出=_W，發(fā)電機的功率P=_W。11. 許多人造衛(wèi)星都用太陽能供電，太陽能電池由許多片電池板組成。某電池板不接負載時的電壓是600V，知短路電流是30A，求這塊電池板的內(nèi)阻。12. 如圖所示的電路中，電路消耗的總功率為40W，電阻R1為4，R2為6，電源內(nèi)阻r為0.6，電源的效率為94%。求： （1）a、b兩點間的電壓； （2）電源的電動勢。 13. 如圖所示的電路中，E=3V，r=0.5，R0=1.5，變阻器的最大阻值R=10。求： （1）當變阻器R的阻值為多大時，R消耗的功率最大？ （2）當變阻器R的阻值為多大時，R0消耗的功率最大？ 14. 如圖所示電路中，R1=R2=R3=1，電壓表內(nèi)阻很大，當S斷開時，電壓表示數(shù)為0.8V，當S閉合時，電壓表示數(shù)為1V，求電源電動勢與內(nèi)電阻。15. 一臺“6V，15W”的直流電動機的電樞電阻為0.5，接在電動勢E=6V，內(nèi)阻r=0.5的電源上工作時，測得電動機兩端電壓是5V，求：（1）電源的總功率；（2）電源的輸出功率；（3）電動機的發(fā)熱功率；（4）電動機的輸出功率?！驹囶}答案】1. AC2. C3. A4. C5. C6. D7. A8. BD9. b10. 223; 2220; 223011. 12. （1）4.8V; （2）20V13. （1）W （2）W 14. 2V 0.515. （1） 12W （2） 10W （3） 2W （4）8W