7.2电动势 闭合电路欧姆定律

7.2电动势闭合电路欧姆定律班级姓名编写：陈熠学习目标:电源电动势和内阻闭合电路欧姆定律电路动态问题分析自主学习：《金版新学案》第七章第二讲考点梳理1、2，基础自测部分3、电源的输出功率和电源的效率⑴电源的功率：P = = P内+ P外．①P内系电源内部消耗的功率，P内= ，以热的形式散发．②P外系电源输出的功率，P外= ，转化成其他形式有能量．在纯电阻电路中，P外= I2R =E2R－r2R＋4r；显然，当R = r时，电源的输出功率最大，最大值P m = ；当R向接近r阻值的方向变化时，P出，当R向远离r阻值的方向变化时，P出，如图所示．⑵电源的效率：η = P出P总×100% =UE×100% =RR＋r×100%，R越大，η越大，当R = r时，P出最大，η = 50%．可见，输出功率最大时，电源的效率并不是最高．思考与练习1．一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1 = 10 Ω，R2 = 120 Ω，R3 = 40 Ω．另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计．则（）A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 ΩB．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 ΩC．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 VD．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V2．有关电压与电动势的说法中正确的是（）A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B．电动势就是电源两极间的电压C．电动势公式E = W/q中的W与电压U = W/q中的W是一样的，都是静电力所做的功D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量3．“神舟八号”与“天宫一号”的成功对接，使中国空间站建设迈出了坚实的一步．飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量．若一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（）A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V师生共查：《金版新学案》第七章第二讲重点突破考向聚焦（考向一、二、三）三．考点分类探讨典型问题〖考点1〗电路的动态分析【例1】在如图所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时（）A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小【变式跟踪1】如图所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡均能发光．在将滑动变阻器的触片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是（）A．小灯泡L1、L2均变暗B．小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗C．电流表A读数变小，电压表V读数变大D．电流表A读数变大，电压表V读数变小〖考点2〗闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率【例2】如图所示，已知电源电动势E = 5 V，内阻r = 2 Ω，定值电阻R1= 0.5 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10 Ω.求：⑴当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？⑵当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？⑶当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？【变式跟踪2】如图所示电路，电源电动势为E，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1 = R2 = r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是（）A．电路中的总电流先减小后增大B．电路的路端电压先增大后减小C．电源的输出功率先增大后减小D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大〖考点3〗电源的U–I图象的应用【例3】图甲是一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于_________________________________________________________________．如图乙所示，将这个电灯与20 Ω的定值电阻R串联，接在电动势为8 V的电源上，则电灯的实际功率为__________ W．（不计电流表电阻和电源内阻）【变式跟踪3】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．当外接同样的电阻时，两电源的输出功率可能相等C．当外接同样的电阻时，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〖考点4〗含电容器电路的分析与计算【例4】如图所示的电路中，电源电动势E = 3 V，内电阻r = 1 Ω，定值电阻R1 = 3 Ω，R2 =2 Ω，电容器的电容C = 100 μF，则下列说法正确的是（）A．闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为1.5 VB．闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4 CC．闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10－4 CD ．先闭合开关S ，电路稳定后断开开关S ，通过电阻R 1的电荷量为3.0×10－4 C【变式跟踪4】如图所示，R 是光敏电阻，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 的带电荷量增大四．考题再练 高考试题1．【2012·上海卷】直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电源的 （ ）A ．总功率一定减小B ．效率一定增大C ．内部损耗功率一定减小D ．输出功率一定先增大后减小【预测1】某同学将一直流电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内阻的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知（ ）A ．反映P r 变化的图线是cB ．电源电动势为8 VC ．电源内阻为2 ΩD ．当电流为0.5 A 时，外电路的电阻为6 Ω2．【2013安徽高考】用图示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x 是待测电阻，R 0是定值，G 是灵敏度很高的电流表，MN 是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P 的位置，当通过电流表G 的电流为零时，测得MP = l 1，PN = l 2，则R x 的阻值为（ ） A ．102l R l B ．1012l R l l + C ．201l R l D ．2012l R l l + 【预测2】如下图所示电路中，R 1 = 12 Ω，R 2 = 6 Ω，滑动变阻器R 3上标有“20Ω 2 A ”字样，理想电压表的量程有0 ～ 3 V 和0 ～ 15 V 两挡，理想电流表的量程有0 ～ 0.6 A 和0 ～ 3 A 两档，闭合开关S ，将滑片P 从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5 V 和0.3 A ；继续向右移动滑片P 至另一位置，电压表指针指在满偏的1/3，电流表指针指在满偏的1/4，则此时电流表示数为________A ，该电源的电动势为________V ．五．课堂演练 自我提升1．在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，若调整可变电阻R 的阻值，可使电压表的示数减小ΔU （电压表为理想电表），在这个过程中 （ ）A ．通过R 1的电流减小，减少量一定等于ΔU /R 1B ．R 2两端的电压增加，增加量一定等于ΔUC ．路端电压减小，减少量一定等于ΔUD ．通过R 2的电流增加，但增加量一定大于ΔU /R 22．如图所示，直线A 为电源a 的路端电压与电流的关系图象；直线B 为电源b 的路端电压与电流的关系图象；直线C 为一个电阻R 的两端电压与电流的关系图象．如果将这个电阻R 分别接到a 、b 两电源上，那么有（ ）A ．R 接到a 电源上，电源的效率较高B ．R 接到b 电源上，电源的输出功率较大G M N PR 0 R xC ．R 接到a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D ．R 接到b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高3．如图所示，E 为内阻不能忽略的电池，R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，V 与A分别为电压表和电流表．初始时S 0与S 均闭合，现将S 断开，则（ ）A ．V 的读数变大，A 的读数变小B ．V 的读数变大，A 的读数变大C ．V 的读数变小，A 的读数变小D ．C 的读数变小，A 的读数变大4．在如图所示的电路中，C 为一平行板电容器，闭合开关S ，给电容器充电，当电路中电流稳定之后，下列说法正确的是 （ ）A ．保持开关S 闭合，把滑动变阻器R 1的滑片向上滑动，电流表的示数变大，电压表的示数变大B ．保持开关S 闭合，不论滑动变阻器R 1的滑片是否滑动，都有电流流过R 2C ．保持开关S 闭合，将电容器上极板与下极板距离稍微拉开一些的过程中，R 2中有由b 到a 电流D ．断开开关S ，若此时刚好有一带电油滴P 静止在两平行板电容器之间，将电容器上极板与下极板稍微错开一些的过程中，油滴将向上运动5．如图所示的电路中，电源的电动势为E ，内电阻为r ，闭合开关S ，待电流达到稳定后，电流表示数为I ，电压表示数为U ，电容器C 所带电荷量为Q ，将滑动变阻器的滑动触头P 从图示位置向a 端移动一些，待电流达到稳定后，则与P 移动前相比 （ ）A ．U 变小B ．I 变小C ．Q 不变D ．Q 减小6．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R 1、R 2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．要使尘埃P 向下加速运动，下列方法中可行的是A ．把R 2的滑片向左移动B ．把R 2的滑片向右移动C ．把R 1的滑片向左移动D ．把开关S 断开7．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如右图所示，图中U 为路端电压，I 为干路电流，a ，b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa ，ηb ．由图可知ηa ，ηb 的值分别为 （ ）A ．34、14B ．13、23C ．12、12D ．23、138．如图所示，现有甲、乙、丙三个电动势E 相同而内阻r 不同的电源，由这三个电源分别给定值电阻R 供电，已知它的阻值大小关系为R > r 甲 > r 乙 > r 丙，如果将R 先后接在三个电源上时的情况相比较，下列说法正确的是 （ ）A ．接在甲电源上时，电源内阻消耗的功率最大B ．B ．接在乙电源上时，电源的总功率最大C ．接在丙电源上时，电源的输出功率最大D ．接在甲电源上时，电源的输出功率最大。

（一）闭合电路欧姆定律1、电源电动势：电源是把其他形式的能转化为电能的装置。

电动势是表征电源把其他形式的能量转换成电能的本领大小的物理量；电动势的大小由电源本身的性质决定，数值等于电路中通过1C电量时电源所提供的能量，也等于电源没有接入电路时两极间的电压；电动势是标量，方向规定为由电源的负极经电源内部到正极的方向为电源电动势的方向。

2、闭合电路欧姆定律（1）闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成，也可叫含电源电路、全电路。

（2）在闭合电路里，内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律，设电源的内阻为r，外电路的电阻为R，那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir，电流流过外电阻时的电压降为U外=IR，由U外＋U内=E，得。

该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比，即为闭合电路欧姆定律，适用条件是外电路为纯电阻电路。

3、路端电压与负载变化的关系（1）路端电压与外电阻R的关系：（外电路为纯电阻电路）其关系用U—R图象可表示为：（2）路端电压与电流的关系U=E－Ir（普适式）其关系用U—I图象可表示为当R=∞时，即开路，当R=0时，即短路，其中，r=|tgθ|.4、闭合电路中的功率（1）电源的总功率（电源消耗的功率）P总=IE电源的输出功率（外电路消耗的功率）P输=IU电源内部损耗的功率：P损=I2r由能量守恒有：IE=IU＋I2r（2）外电路为纯电阻电路时：由上式可以看出：即当R=r 时，此时电源效率为：（2）当R>r 时，随R 的增大输出功率减小。

（3）当R<r 时，随R 的增大输出功率增大。

（4）当时，每个输出功率对应2个可能的外电阻R 1和R 2，且（二）“串反并同”定则：在外电路为混联的闭合电路中，讨论因某一电阻发生变化引起电路中各参量的变化时，可采用以下简单的方法：“串反并同”，当某一电阻发生变化时，与它串联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相反的变化；与它并联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相同的变化。