高中物理 第二章 恒定电流 第七节 闭合电路欧姆定律课件1 新人教版选修3-1
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第7节闭合电路的欧姆定律1.了解内电路、外电路,知道电动势等于内外电路电势降落之和。
2.掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算。
3.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系。
一、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的组成及电流流向2.闭合电路的欧姆定律二、路端电压与负载(外电阻)的关系1.路端电压与电流的关系:U=□01E-Ir。
2.路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时,电流I□02减小,外电压U□03增大,当R增大到无限大(断路)时,I =□040,U=□05E,即断路时的□06路端电压等于电源□07电动势。
(2)外电阻R减小时,电流I□08增大,路端电压U□09减小,当R减小到零时,即电源短路时I =□10E r,U =□110。
在实验课上,小明同学用电压表去测量1节新干电池的电动势约为1.5 V,1节旧干电池的电动势约为1.45 V ,现在他把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V 2 W”的小灯泡两端,结果发现小灯泡不发光,检查电路的连接,各处均无故障。
电池虽然旧了,但电动势并没有减小多少,那么小灯泡为什么不亮呢?提示:电池变旧后,电动势并不明显减小,但内阻明显变大,因而使电路中的电流很小,小灯泡不发光。
(1)电动势就是电源两极间的电压。
( )(2)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。
( ) (3)外电路的电阻越大,路端电压就越大。
( ) (4)闭合电路中的短路电流无限大。
( )(5)电源断路时,电流为零,所以路端电压也为零。
( )(6)外电阻变化可以引起内电压的变化,从而引起内电阻的变化。
( ) (7)电源U I 图象上某点纵、横坐标的乘积对应此时的输出功率。
( ) 提示:(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)√课堂任务闭合电路的欧姆定律仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
人教版高二物理(选修3-1)第二章恒定电流 第7节闭合电路欧姆定律典型例题深度分析例1. 如图所示,电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R 1=10Ω,R 2=8Ω.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.0.28AB.0.25AC.0.22AD.0.19A 解析一:当电键K 接1时:1E I R r=+ 即 E=0.2(10+r ) 当电键K 接2时:1E I R r=+ 即:10.2(10)8E r I R r r+==++20.2(1)8r =++ 可见,0.2A <I <0.25A 故答案:C解析二: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 。
例题2:如图所示,当滑动变阻器的滑片P 由b 端向a 端滑动过程中,试分析各电表示数的变化情况。
分析与解: 该电路是R 1与R 2并联后再与R 3串联。
各表的测量情况:A 1和A 2测量的是通过R 1和R 2中的电流,A 3测量的是干路中的电流,V 1测量路端电压,V 2测量的是R 1和R 2并联后两端的电压,V 3测量的是R 3两端的电压。
当P 向b 滑动时,R 2↑(“↑”表示增大)引起−→−−R 12↑引起−→−−I 总()总总I R r=+ε↓(“↓”表示减小),∴A 3↓∵()U U I r =-↑ε∴V 1↑ ∵I 总↓引起−→−−U U IR 333()=↓∴V 3↓23()U U U -↑2V ∴↑()∵∴∵总I I U R A I I I I 11211221=⎛⎝⎫⎭⎪↑↑=-↓∴A 2↓。
例题3、如图所示,电源电动势为3伏,电路接通后发现电灯L 不工作,用一个伏特表分别测得各处电压值为:U ab =0,U bc =3伏,03cd ad U U ==,伏,又知电路中只有一处出现故障,由此可知:A .灯L 发生断路或短路B .电阻R 1一定发生断路C .电阻R 2 一定发生短路D .电池组中两电池间发生断路解析:由U ab =0,0cd U =可知电路断路,根据闭合电路的 欧姆定律及部分电路的特点,有:R EU R R r=+可知,只有当R 趋向无穷大时, 该电阻两端的才会等于电源电动势E ,故得R 1断路,答案:B例题4.如图所示电源内阻为2R 0,滑线变阻器的最大电阻为3R 0,则当滑动触头P 从a 滑到b 的过程中1) 电源的输出功率如何变化? 2) 变阻器R 上消耗的电功率如何变化? 3) 固定电阻R 0上消耗的电功率如何变化?解析:当外电阻R+R 0=r=2R 0,即R=R 0时,电源的输出功率最大,故当滑动触头P 从a 滑到b 的过程中电源的输出功率先变小后变大;把R 0看成是电源内阻的一部分,则变阻器的总电阻不会超过“内电阻”,而且外电阻与内电阻的差值越来越大,故变阻器R 上消耗的电功率一直减小;由于R 0是定值电阻,其上消耗的电功率仅与电流有关,易得R ↓,→I ↑→P (=I 2R 0)↑1.如图8-5-15所示的电路中,R 1=3.5Ω,R 2=6Ω,R 3=3Ω,电压表为理想电表,当开关S 断开时,电压表示数为5.7V ;当开关S 闭合时,电压表示数为3.5V ,求电源的电动势和内电阻解:S 断开则V 表测路端电压,S 闭合则V 表测R 1两端的电压,故:1211U E=U +R +R r1232223U E=U +R ()r R R R R ++解得:E=6V 、r=0.5Ω2.如图所示,变阻器R 2的最大电阻是10 Ω,R 3=5 Ω,电源的内电阻r =1 Ω,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R 1正常发光,求:(1)电灯阻值R 1是多少?(设R 1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:1)P 总-P 出=I 2r 得I=2A又P 出=IU 得U=6V所以:I R3=U/R 3=1.2A I R1=0.8A故 R 1+R 2=U/0.8=7.5得R 1=2.5Ω 另:E=U+Ir=8V2)要使L 中功率不变,则I=0.8A 不变 故R总=E/I=10Ω 此时R 2=6.5Ω 即变大1.5Ω3.某电炉在额定电压下的电功率为P 0=400W ,电源在不接负载时的路端电压与电炉的额定电压相同.当把电炉接到该电源时,电炉实际消耗的功率为P 1=324W .若将两个这样的电炉并联接入该电源,那么两个电炉实际消耗的总功率P 2为多少? 解:设电炉额定电压为U 0,则由题意得:20400U R= (1)因为P 1/P 0=324/400=0.81 故U 1/U 0=0.9 得0.118U r R== (2)当再接入一个电炉时20()22U R R rP +==20162121U R (3)4.如图所示,电阻R 3=4 Ω,电表为理想表.开始时R 1、R 2、R 3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 .(1)哪个电阻断路?(2)求电阻R 1、R 2的阻值各为多少? (3)电源电动势和内阻各为多少?解:(1)R 1短路、R 3断路V 表读数为零,排除;R 2断路、短路均不可能;R 3短路A 表读数增大,故只能是R 1断路。
7 闭合电路的欧姆定律根底夯实一、选择题(1~4题为单项选择题,5~7题为多项选择题) 1.关于闭合电路,如下说法正确的答案是( ) A .电源短路时,放电电流为无限大 B .电源短路时,内电压等于电源电动势 C .用电器增加时,路端电压一定增大D .把电压表直接和电源连接时,电压表的示数等于电源电动势 答案:B解析:电源短路时,R =0,放电电流I =E r,U 内=E ,A 错误,B 正确;当并联用电器增加时,并联电阻变小,电路中的电流变大,内电压变大,路端电压变小,C 错误;当电压表直接和电源连接时,电压表不视为理想电表时,电路中有微小电流,内电路有一定的电势降落,D 错误。
2.一太阳能电池板,测得它的开路电压(电动势)为800mV ,短路电流为40mA ,假设将该电池板与一阻值为60Ω的电阻器连成一闭合电路,如此它的路端电压是( )A .0.10VB .0.20VC .0.40VD .0.60V答案:D 解析:r =E I 短=0.80.04Ω=20Ω,U =E R +rR =0.6V 。
3.一同学将变阻器与一只6V,6~8W 的小灯泡L 与开关S 串联后接在6V 的电源E 上,当S 闭合时,发现灯泡发光。
按此图的接法,当滑片P 向右滑动时,灯泡将( )A .变暗B .变亮C .亮度不变D .可能烧坏灯泡 答案:B解析:由图可知,变阻器接入电路的是PB 段的电阻丝,当滑片P 向右滑动时,接入电路中的电阻丝变短,电阻减小,灯泡变亮,B选项正确。
由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡。
4.(福建师大附中2014~2015学年高二上学期期末)在如下列图的电路中,开关S原来是闭合的,现将S断开,如此灯泡L亮度变化和电容器C带电量变化情况是( ) A.灯泡L变亮、电容器C带电量增加B.灯泡L变亮、电容器C带电量减少C.灯泡L变暗、电容器C带电量增加D.灯泡L变暗、电容器C带电量减少答案:A解析:由图可知,当开关闭合时,R2与L串联后与R3并联,再与R1串联;当开关断开时,R3断开,总电阻增大,总电流减小,R1分压与内电压减小,灯泡两端电压增大;故灯泡变亮;电容器并联在电源两端,因内电压减小,路端电压增大,故电容器两端电压增大,由Q=UC可知,电容器带电量增加。
人教版高二物理(选修3-1)第二章恒定电流第7节闭合电路欧姆定律典型例题深度分析例1.如图18—13所示,电流表读数为0.75A ,电压表读数为2V ,R 3= 4Ω,若某一电阻发生断路,则两电表的读数分别变为0.8A 和3.2V.(1)是哪个电阻发生断路?(2)电池的电动势和内电阻分别为多大?[解析] (1)假设R 1发生断路,那么电流表读数应变为零而不应该为0.8A ;假设R 3发生断路,那么电压表读数应变为零而不应该为3.2V 。
所以,发生断路的是R 2。
(2)R 2断路前,R 2与R 3串联、然后与R 1并联;R 2断路后,电池只对R 1供电,于是有22R ×3.2=0.8R 由此即可解得 R 1rR R R R R E++++32132)(rR E+1=0.8 [规律总结] 象进行分析,从而得出故障的种类和位置。
一般的故障有两种:断路或局部短路。
例2.在如图所示的电路中,R 1、R 2、R 3、R 4皆为定值电阻,R 5为可变电阻,电源的电动势为E ,内阻为r ,设电流表A 的读数为I ,电压表V 的读数为U ,当R5的滑动触头向a 端移动时,判定正确的是( )A .I 变大,U 变小.B .I 变大,U 变大.C .I 变小,U 变大.D .I 变小,U 变小. [解析] 当R 5向a 端移动时,其电阻变小,整个外电路的电阻也变小,总电阻也变小,根据闭合电路的欧姆定律EI R r=+知道,回路的总电流I 变大,内电压U 内=Ir 变大,外电压U 外=E-U 内变小,所以电压表的读数变小,外电阻R 1及R 4两端的电压U=I (R1+R 4)变大,R5两端的电压,即R 2、R 3两端的电压为U ’=U 外-U 变小,通过电流表的电流大小为U ’/(R 2+R 3)变小,答案:D [规律总结] 在某一闭合电路中,如果只有一个电阻变化,这个电阻的变化会引起电路其它部分的电流、电压、电功率的变化,它们遵循的规则是:(1).凡与该可变电阻有并关系的用电器,通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大,它们也增大. (2).凡与该可变电阻有串关系的用电器,通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大,它们也增大.所谓串、并关系是指:该电阻与可变电阻存在着串联形式或并联形式 用这个方法可以很简单地判定出各种变化特点.简单记为:并同串反[例3] 已知如图,E =6V ,r =4Ω,R 1=2Ω,R 2的变化范围是0~10Ω。
【关键字】高中第7节闭合电路欧姆定律一、选择题1.下列关于紧闭电路的说法中,错误的是()A.电源短路时,电源的内电压等于电动势B.电源短路时,路端电压为零C.电源断路时,路端电压最大D.电路的外电阻增加时,路端电压减小[导学号]解析:选D.根据紧闭电路欧姆定律E=IR+Ir,当外电路短路时,R=0,E=Ir,U =0,A、B正确.当外电路断路时,I=0,Ir=0,E=U外,C正确.电路的外电阻增加时,路端电压应增大,D错误.故选D.2.在已接电源的紧闭电路里,关于电源的电动势、内电压和外电压的关系,下列说法正确的是()A.若外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大B.若外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势必然减小C.若外电压不变,则内电压减小,电源电动势也会随内电压减小D.若外电压增大,则内电压减小,电源的电动势始终等于二者之和[导学号]答案:D3.(多选)上海世博会中国馆的所有门窗都采用LOM-E玻璃,它可将太阳能转化为电能并储存起来.国家馆顶上的观景台也引进了最先进的太阳能薄膜,它能储藏阳光并利用光电转换将太阳能转化为电能.已知太阳能电池板的开路电压为800 mV,短路电流为40 mA.现将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一紧闭电路,下列说法正确的是()A.电池板的电动势为800 mVB.电池板的内电阻为20 ΩC.紧闭电路的路端电压为800 mVD.紧闭电路的路端电压为400 mV[导学号]解析:选ABD.太阳能电池板的电动势等于开路电压,即E=800 mV,A正确;内阻r==20 Ω,B正确;将其与20 Ω的电阻器连成紧闭电路,则路端电压为U=IR=R=400 mV,D正确.4.(多选)如图所示,甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻)的路端电压与通过它们的电流I 的关系图线,下列说法中正确的是()A.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等B.电流都是I0时,两电源的内电压相等C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻[导学号]解析:选AC.甲、乙两图线的交点坐标为(I0,U0),外电路为纯电阻说明两电源的外电阻相等,故A正确;图线的斜率的绝对值大小表示电源内电阻的大小(电动势与短路电流的比值),图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值,表明电源甲的内阻大于电源乙的内阻,故D错误;图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小,由图线可知,甲与U 轴交点的坐标值比乙的大,表明电源甲的电动势大于电源乙的电动势,故C正确;电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内=Ir,因为电源甲的内阻较电源乙的内阻大,所以当电流都为I0时,电源甲的内电压较大,故B错误.故选A、C.5.(多选)(2016·南昌高二联考)如图所示为两电源的U-I图象,则下列说法正确的是()A.电源①的电动势和内阻均比电源②大B.当外接相同的电阻时,两电源的输出功率可能相等C.当外接相同的电阻时,两电源的效率可能相等D.不论外接多大的相同电阻,电源①的输出功率总比电源②的输出功率大[导学号]解析:选AD.图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势,图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,因此A对;作外接电阻R的U-I图线分别交电源①、②的伏安特性曲线于S1、S2两点,电源的工作点横、纵坐标的乘积IU为电源的输出功率,由图可知,无论外接多大电阻,两工作点S1、S2横、纵坐标的乘积都不可能相等,且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大,故B错,D对;电源的效率η===,因为电源内阻不同则电源效率不同,C错.6.在如图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r.在滑动变阻器的滑动触片P从图示位置向下滑动的过程中()A.电路中的总电流变大B.路端电压变大C.通过电阻R2的电流变大D.通过滑动变阻器R1的电流变小[导学号]解析:选A.在滑动变阻器R1的滑动触片P向下滑动的过程中,R1接入电路的电阻变小,外电路总电阻变小,由紧闭电路欧姆定律分析电路中的总电流变大,故A正确.路端电压U=E-Ir,I变大,E、r不变,则U变小,故B错误.路端电压U变小,通过电阻R2的电流变小,故C错误.总电流变大,通过电阻R2的电流变小,所以通过滑动变阻器R1的电流必定变大,故D错误.7.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器.当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2、V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变化情况是()A.I1增大,I2不变,U增大B.I1减小,I2增大,U减小C.I1增大,I2减小,U增大D.I1减小,I2不变,U减小[导学号]解析:选B.R2的滑动触点向b端移动时,R2接入电路的电阻减小,整个电路的总电阻减小,总电流增大,内电压增大,外电压减小,即电压表示数减小,R3电压增大,R1、R2并联电压减小,通过R1的电流I1减小,即A1示数减小,而总电流I增大,则流过R2的电流I2增大,即A2示数增大.故A、C、D错误,B正确.8.(多选)如图所示,R是光敏电阻(随光照强度增大,电阻减小),当它受到的光照强度增大时()A.灯泡L变暗B.光敏电阻R上的电压增大C.电压表V的读数减小D.电容器C的带电荷量增大[导学号] 解析:选CD.光照强度增大时,R 的阻值减小,闭合电路的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律知I =E R +r +R 灯增大,灯泡L 变亮,选项A 错误;光敏电阻R 上的电压U R =E -I (r +R 灯)减小,选项B 错误;电压表V 的读数U =E -Ir 减小,选项C 正确;电容器C 两端的电压等于灯泡两端的电压,灯泡两端的电压U L =IR 灯增大,所以电容器C 的带电荷量Q =CU L 增大,选项D 正确.9.(2016·天津南开中学测试)如图所示电路中,R 为一滑动变阻器,P 为滑片,若将滑片向下滑动,则在滑动过程中,下列判断错误的是( )A .电源内电路消耗功率一定逐渐增大B .灯泡L 2一定逐渐变暗C .电源效率一定逐渐减小D .R 上消耗功率一定逐渐变小[导学号] 解析:选D.滑动变阻器滑片P 向下滑动,R ↓→R 并↓→R 外↓.由闭合电路欧姆定律得I =Er +R 外推得I ↑.由电源内电路消耗功率P 内=I 2r 可得P 内↑,A 正确.U 外↓=E -I ↑r ,U 1↑=(I ↑-I L1↓)R 1,U L2↓=U 外↓-U 1↑,P L2↓=U 2L2↓R L2,故灯泡L 2变暗,B 正确.电源效率η↓=I 2R 外I 2(R 外+r )=R 外R 外+r =11+r R 外↓,故C 正确.R 上消耗的功率P R =U 2L2↓R ↓,P R 增大还是减小不确定,故D 错.10.如图所示,M 、N 是平行板电容器的两个极板,R 0为定值电阻,R 1、R 2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m 、带正电的小球悬于电容器内部.闭合开关S ,小球静止时受到悬线的拉力为F .调节R 1、R 2,关于F 的大小判断正确的是( )A .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变大B .保持R 1不变,缓慢增大R 2时,F 将变小C .保持R 2不变,缓慢增大R 1时,F 将变大D .保持R 2不变,缓慢增大R 1时, F 将变小[导学号] 答案:B二、非选择题11.(2016·长沙高二检测)如图所示的电路中,已知R 1=4 Ω,电流表的读数I =0.75 A ,电压表读数U =2.0 V ,经一段时间后一电阻断路,使电流表的读数变为I ′=0.80 A ,而电压表的读数变为U ′=3.2 V ,求:(1)发生断路的电阻是哪一个?(2)电源电动势和内阻各是多少?[导学号] 解析:(1)因某电阻烧断,电流表、电压表示数均增大,若R 1、R 3断路,电流表或电压表无读数,可断定发生断路的电阻是R 2.(2)由R 2烧断后:电压表的示数等于路端电压,则R 3=U ′I ′=3.20.8Ω=4 Ω 根据闭合电路欧姆定律得U ′=E -I ′r 即有3.2=E -0.8r ①R 2未烧断时:路端电压U ″=R 3I =4×0.75 V =3 V通过R 1的电流I 1=U ″-U R 1=3-24A =0.25 A 总电流:I 0=I 1+I =0.25 A +0.75 A =1.0 A则有U ″=E -I 0r即3=E -r ②联立①②解得E =4 V ,r =1 Ω.答案:(1)R 2 (2)4 V 1 Ω12.电路图如图甲所示,若电阻R 阻值未知,电源电动势和内阻也未知,电源的路端电压U 随电流I 的变化图线及外电阻的U -I 图线分别如图乙所示,求:(1)电源的电动势和内阻;(2)电源的路端电压;(3)电源的输出功率.[导学号] 解析:(1)由题图乙所示U -I 图线知:电源电动势E =4 V ,短路电流I 短=4 A ,故内阻r =E I 短=1 Ω. (2)由题图知:电源与电阻构成闭合回路时对应路端电压U =3 V.(3)由题图知:R =3 Ω,故P 出=I 2R =3 W.答案:(1)4 V 1 Ω (2)3 V (3)3 W此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word 可编辑版本!。
考点18 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(选修3-1第二章:恒定电流的第七节闭合电路的欧姆定律)★★★○○○○1、闭合电路欧姆定律内容: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.2、公式: (1)I=ER r,只适用于纯电阻电路(E 为电源的电动势,R 为外电路电阻,r 为电源的内阻); (2)E=U 外+U 内,适用于任何电路(U 外为外电路电压,也叫路端电压,U 内为内电路电压)。
1、路端电压U 与电流I 的关系 (1)关系式:U =E -Ir. (2)电源的U -I 图象如图所示.①当电路断路即I =0时,U=E ,即纵坐标的截距为电源电动势. ②当外电路电压为U =0时,横坐标的截距为短路电流,I 短=E r.③图线的斜率的绝对值为电源的内阻.即r =|ΔU ΔI |=EI m ,斜率的绝对值越大,表明电源的内阻越大。
④图线上任一点对应的U 、I 的比值为此时外电路的电阻,即R =UI。
⑤图线上任一点对应的U 、I 的面积UI 为电源的输出功率,而电源的总功率P 总=EI ,P 总-P 出=EI-UI为电源的发热功率。
2、路端电压与外电阻的关系一般情况U=IR=ER+r·R=E1+rR,当R增大时,U增大特殊情况(1)当外电路断路时,I=0,U=E(2)当外电路短路时,I短=Er,U=0(四川省资中县球溪高级中学2020学年高二上学期12月考)如图所示,甲、乙为两个独立电源的路端电压与通过它们的电流I的关系图线,下列说法中正确的是( )A. 电流都是I0时,两电源的内电压相等B. 路端电压都为U0时,它们的外电阻相等C. 电源甲的内阻小于电源乙的内阻D. 电源甲的电动势小于电源乙的电动势【答案】B【精细解读】A项:电流都是I0,由图看出电源甲的内阻大于电源乙的内阻,两电源的内电压不相等.故【点拨】解决本题关键是学生理解U-I图像的物理意义:横坐标截距为短路电流,纵坐标截距为电源电动势,图像斜率绝对值为电源内阻。