2017_2018学年高中物理第二章恒定电流第10讲习题课：闭合电路欧姆定律的应用学案新人教版选修3_1

第二章 恒定电流 7 闭合电路的欧姆定律A 级 抓基础1．(多选)关于电动势及闭合电路欧姆定律，下列说法正确的是( ) A ．电源电动势越大，电源所能提供的电能就越多 B ．电源电动势等于路端电压C ．外电路的电阻越大，路端电压就越大D ．路端电压增大时，电源的输出功率可能减小 答案：C D2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( ) A ．如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大B ．如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小C ．如外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小D ．如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量 答案：D3．(多选)如图所示为某一电源的U －I 图象，由图可知( )A ．电源电动势为2 VB ．电源内阻为13 ΩC ．电源短路时电流为6 AD ．电路路端电压为1 V 时，电路中电流为5 A 答案：AD4.如图所示的电路中，电源的内阻不可忽略，当开关S 闭合时，电流表的示数为0.30 A ，则当S 断开时，电流表的示数可能是( )A ．0.28 AB ．0.42 AC ．0.52 AD ．0.58 A 答案：A5.在如图所示的电路中，当变阻器R 3的滑动触头向上移动时，则( )A ．电压表示数变小，电流表示数变大B ．电压表示数变大，电流表示数变小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 答案：B6.如图所示，R 为电阻箱，○V 为理想电压表，当电阻箱读数为R 1＝2 Ω时，电压表读数为U 1＝4 V ；当电阻箱读数为R 2＝5 Ω时，电压表读数为U 2＝5 V ．求：(1)电源的电动势E 和内阻r .(2)当电阻箱R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值P m 为多少？ 解析：(1)由闭合电路欧姆定律得E ＝U 1＋U 1R 1r ，①E ＝U 2＋U 2R 2r .②联立①②并代入数据解得E ＝6 V ，r ＝1 Ω. (2)由电功率表达式得P ＝E 2（R ＋r ）2R ，③将③式变形为P ＝E 2（R －r ）2R＋4r ，④由④式知，R＝r＝1 Ω时，P有最大值P m＝E24r＝9 W.B级提能力7．(多选)如图所示为闭合电路中两个不同电源的U－I图象，则下列说法中正确的是( )A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2C．电动势E1>E2，内阻r1>r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大答案：AD8.电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、变阻器R串联，如图所示，设R0＝r，R ab＝2r，当变阻器的滑片自a端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是( )A．电池的输出功率B．变阻器消耗的功率C．固定电阻R0消耗的功率D．电池内阻消耗的功率答案：B9．如图所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则( )A．R1接在电源上时，电源的效率高B．R2接在电源上时，电源的效率高C ．R 1接在电源上时，电源的输出功率大D ．电源的输出功率一样大 答案：A10．如图所示的电路中，电键S 1、S 2、S 3、S 4均闭合，C 是水平放置的平行板电容器，极板间悬浮着一油滴P ，欲使P 向上运动，应断开电键( )A ．S 1B ．S 2C ．S 3D ．S 4解析：四个开关都闭合油滴静止不动：q U d＝mg ，此时电压等于R 3的电压．要使其向上运动，则使电压增大．只有断开S 2电容器两端电压变大等于电源电动势．答案：B11.(多选)在如图所示的电路中，灯泡L 的电阻大于电源的内阻r ，闭合开关S ，将滑动变阻器的滑片P 向左移动一段距离后，下列结论正确的是( )A ．灯泡L 变亮B ．电源的输出功率变小C ．电容器C 上电荷量减少D ．电流表读数变小，电压表读数变大解析：将滑动变阻器的滑片P 向左移动一段距离后，R 的阻值变大，电路中电流变小，灯泡L 变暗，A 错误；当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，灯泡L 的电阻大于电源的内阻r ，则当P 向左移动一段距离后，外电路电阻比r 大得越多，电源的输出功率变小，B 正确；路端电压变大，电阻R 两端电压变大，电容器C 两端电压变大，电容器C 上电荷量增加，C 错误，D 正确．答案：BD12.如图所示，已知电阻R 1＝4.0 Ω，R 2＝6.0 Ω，电源内阻r ＝0.60 Ω，电源的总功率P 总＝40 W ，电源输出功率P 出＝37.6 W ．求：(1)A 、B 间的电压U ； (2)电源电动势E ；(3)R 3的阻值．解析：由P 总－P 出＝I 2r ，得I ＝40－37.60.6A ＝2 A. 由P 总＝EI ，得到电源的电动势E ＝402V ＝20 V.AB 间的电压U AB ＝R AB I ＝R 1R 2R 1＋R 2·I ＝2.4×2 V ＝4.8 V.(3)路端电压U ＝E －Ir ＝20－2×0.6 V＝18.8 V. 由欧姆定律得，外电路总电阻为R ＝U I ＝18.82Ω＝9.4 Ω. 得到，R 3＝R －R 1R 2R 1＋R 2＝7 Ω.。

2.2 欧姆定律【学习目标】1.经历探究导体电压和电流关系的过程,体会利用U-I图象来分析实验数据、总结实验规律的方法。

2.理解电阻定义,掌握欧姆定律,并能用欧姆定律来解决实际问题。

3.知道伏安特性曲线,知道线性元件和非线性元件;通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验,掌握利用分压电路改变电压的基本技能。

【知识导学】1.电阻(1)物理学中把导体两端的①电压和通过导体的②电流的比值叫作该导体的电阻。

(2)导体的电阻跟导体③本身的性质有关,而与通过导体的电流无关。

(3)电阻的单位是④欧姆,简称⑤欧 ,符号是Ω。

1 Ω=1 V/A,1 MΩ=⑥103 kΩ=⑦106Ω。

2.欧姆定律(1)内容:导体中的电流跟导体两端的⑧电压成正比,跟导体的⑨电阻成反比。

(2)适用范围:欧姆定律适用于金属导电和⑩电解质溶液导电,不适用于气态导体和半导体元件。

3.导体的伏安特性曲线(1)导体的I-U图象叫作导体的伏安特性曲线。

(2)伏安特性曲线是一条直线的元件叫作线性元件。

(3)伏安特性曲线不是一条直线的元件叫作非线性元件。

【三“点”探究】主题1:研究实验电路(重点探究)研究教材中“演示实验”的电路图,回答下列问题。

(1)如图所示,滑片处于滑动变阻器最左端时,电流表和电压表的示数是多少?(2)滑片向右滑动过程中电流表和电压表的示数如何变化?(3)图中虚线框内滑动变阻器的接法,跟前面学习的连接方法有什么不同?这样连接的好处是什么?主题2:进行实验(1)连接教材中“演示实验”电路的过程中,开关应该断开还是闭合?甲(2)开关闭合前,对滑动变阻器的滑片位置有何要求?(3)一位同学在实验过程中做好如下的记录,请根据该记录的数据用描点法在图乙中作出U-I图象。

所画的图象是一条什么样的图线?你能得出什么样的结论?①如图甲所示,把导体A接入电路中的M、N两点间,闭合S调节滑动变阻器的滑片,可以得到关于导体A的几组电压和电流数据,如下表:导体A电压/V 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0电流/A 0 0.20 0.42 0.60 0.78 0.98②换用另一导体B代替A进行实验,又可得到导体B的几组电压、电流数据:导体B电压/V 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0电流/A 0 0.13 0.28 0.40 0.54 0.66乙主题3:欧姆定律(1)根据实验结果总结欧姆定律内容并写出表达式及该定律的适用范围。

3 欧姆定律[学习目标] 1.通过探究电压和电流的关系，体会利用I－U图象处理、分析实验数据.2.进一步体会比值定义法，理解电阻的定义和欧姆定律.3.掌握伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件.一、欧姆定律[导学探究] 现有两个导体A和B，利用如图1所示的电路分别测量A和B的电压和电流，测得的实验数据见下表.图1(1)在坐标系中，用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I，分别将A和B的数据在图2坐标系中描点，并作出U－I图线.图2(2)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压的关系如何？U与I的比值怎样？(3)对导体A、B，在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流的阻碍作用大？答案(1)U－I图线如图所示(2)对导体A (或导体B )，电流与它两端的电压成正比，导体A 或导体B 的电压与电流的比值是个定值，但两者的比值不相等.(3)电压相同时，B 的电流小，说明B 对电流的阻碍作用大. [知识梳理]1.电阻：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比. (1)定义式：R ＝UI.(2)单位：欧姆(Ω)，常用的单位还有千欧(k Ω)、兆欧(M Ω)，且1 Ω＝10－3k Ω＝10－6M Ω. (3)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小.2.欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比. (1)表达式：I ＝U R.(2)适用范围：适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)，而对气体导电、半导体导电不适用. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)由R ＝U I知，导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定.(×)(2)导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关.(√)(3)对于确定的导体，其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值.(√) (4)电流相同时，电阻越大，其电压降越大.(√) 二、导体的伏安特性曲线[导学探究] 研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系，可以用公式法，可以用列表法，还可以用图象法.分析图3中两电学元件的I －U 图象，我们可以得出两元件的电流和电压有怎样的关系？图3答案 甲为非线性关系；乙为线性关系，电流与电压成正比. [知识梳理]1.伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I ，用横坐标表示电压U ，这样画出的导体的I －U 图象叫做导体的伏安特性曲线.若I －U 图象为直线，图线的斜率表示导体电阻的倒数.即k ＝I U ＝1R，图线的斜率越大，电阻越小，如图4，R A ＞R B .图42.线性元件和非线性元件：(1)线性元件：伏安特性曲线是一条直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液. (2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件.如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体)和半导体元件. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)凡导电的物体，其伏安特性曲线一定是直线.(×) (2)伏安特性曲线上某点的切线斜率等于电阻的倒数.(×) (3)线性元件的电压与电流成正比.(√)(4)电阻的I －U 图象和U －I 图象为直线时，两种图象的斜率均表示电阻的倒数.(×)一、欧姆定律的理解和应用1.R ＝UI是用比值法定义的电阻的定义式，导体的电阻R 由导体本身的性质决定，不是由U 和I 决定的.对于某一导体，它的电阻R 不变，它的电压U 和电流I 成正比.2.I ＝UR是欧姆定律的数学表达式，它反映了导体中电流与电压、电阻的比例关系.常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路). 例1 某金属导体两端所加电压为8 V 时，10 s 内通过某一横截面的电荷量为0.16 C ，求： (1)导体的电阻；(2)若导体两端电压为10 V ，求通过导体的电流. 答案 (1)500 Ω (2)0.02 A解析 (1)电压U 1＝8 V,10 s 内通过电荷量Q ＝0.16 C ，则电流I 1＝Q t ＝0.1610 A ＝0.016 A ，电阻R ＝U 1I 1＝80.016Ω＝500 Ω.(2)若导体两端电压为U 2＝10 V ，则电流I 2＝U 2R ＝10500A ＝0.02 A.针对训练 若加在某导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大？ 答案 2 A解析 由欧姆定律得：R ＝U 0I 0，电压变化后有：R ＝3U 05I 0－0.4 A，解得I 0＝1 A.电压加倍后同理可得R ＝U 0I 0＝2U 0I 2，所以I 2＝2I 0＝2 A.二、导体的伏安特性曲线 1.I －U 图象与U －I 图象的区别(1)坐标轴的意义不同：I －U 图象中，横坐标表示电压U 、纵坐标表示电流I ；U －I 图象中，横坐标表示电流I ，纵坐标表示电压U .(2)图线斜率的意义不同.I －U 图象中，斜率表示电阻的倒数，U －I 图象中，斜率表示电阻，如图5所示，在图甲中R 2＜R 1，图乙中R 2＞R 1.图52.注意：若I －U 图象或U －I 图象为曲线，如图6所示，则某点与原点连线的斜率的倒数(或斜率)表示电阻.如图所示，R ＝U 0I 2≠U 0I 1.图6例2 如图7所示的图象所对应的两个导体：图7(1)电阻R 1∶R 2为多少？(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U 1∶U 2为多少？ (3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I 1∶I 2为多少？ 答案 (1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3解析 (1)因为在I －U 图象中，R ＝1k ＝ΔUΔI ，所以R 1＝10×10－35×10－3 Ω＝2 Ω，R 2＝10×10－315×10－3 Ω＝23 Ω，所以R 1∶R 2＝2∶23＝3∶1.(2)由欧姆定律得U 1＝I 1R 1，U 2＝I 2R 2，由于I 1＝I 2，则U 1∶U 2＝R 1∶R 2＝3∶1. (3)由欧姆定律得I 1＝U 1R 1，I 2＝U 2R 2，由于U 1＝U 2，则I 1∶I 2＝R 2∶R 1＝1∶3.例3 (多选)如图8所示，为某一金属导体的伏安特性曲线，由图象可知( )图8A.该导体的电阻随电压的升高而增大B.该导体的电阻随电压的升高而减小C.导体两端电压为2 V 时，电阻为0.5 ΩD.导体两端电压为2 V 时，电阻为1 Ω 答案 AD解析 该导体的伏安特性为曲线，但根据R ＝U I知，某点与原点连线的斜率倒数表示电阻，故可知U ＝2 V 时，R ＝22Ω＝1 Ω，且导体电阻随电压升高而增大.1.(多选)下列判断正确的是( )A.由I ＝U R 知，电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比B.由I ＝U R 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比C.由R ＝U I可知，I 一定时，导体的电阻R 与U 成正比，U 一定时，导体的电阻R 与I 成反比 D.对给定的导体，比值U I是个定值，反映了导体本身的性质 答案 ABD2.如图9所示是A 、B 两电阻的U －I 图象，则两电阻之比及连接相同电压情况下的电流之比分别是( )图9A.R A ∶R B ＝2∶1，I A ∶I B ＝2∶1B.R A ∶R B ＝2∶1，I A ∶I B ＝1∶2C.R A ∶R B ＝1∶2，I A ∶I B ＝2∶1D.R A ∶R B ＝1∶2，I A ∶I B ＝1∶2 答案 B解析 U －I 图象中图象的斜率表示电阻的阻值，则由题图可知，A 的电阻R A ＝2.00.2Ω＝10 Ω；B 的电阻R B ＝2.00.4Ω＝5 Ω，则R A ∶R B ＝10∶5＝2∶1；电压相同时，电流与电阻成反比，故电流之比为1∶2.3.电路中有一段导体，给它两端加上4 V 的电压时，通过它的电流为10 mA ，可知这段导体的电阻为________ Ω；如果给它两端加上10 V 的电压，在单位时间内通过某一横截面的电荷量为________ C ；如果要让导体的电流为15 mA ，则需要在其两端加上________ V 的电压. 答案 400 2.5×10－26解析 由R ＝U 1I 1可得R ＝40.01 Ω＝400 Ω由I 2＝U 2R 可得I 2＝10400A ＝0.025 A由q ＝I 2t 可得q ＝0.025 C ＝2.5×10－2C 由U 3＝I 3R 可得U 3＝1.5×10－2×400 V＝6 V.一、选择题(1～7题为单选题，8～9题为多选题) 1.根据欧姆定律，下列判断正确的是( ) A.导体两端的电压越大，导体的电阻越大B.加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数C.电流经过电阻时，沿电流方向电势要降低D.虽然电解液短时间内导电的U －I 图线是一条直线，但欧姆定律并不适用 答案 C解析 导体的电阻与电压无关，A 错误；对气体，欧姆定律不成立，即UI≠常数，B 错误；由U ＝IR 知电流每经过一个电阻要产生一定的电势降落，欧姆定律适用于电解液导电，C 正确，D 错误.2.有四个金属导体，它们的U －I 图象如图1所示，电阻最大的导体是( )图1A.aB.bC.cD.d答案 D解析 根据欧姆定律公式I ＝U R可得定值电阻的U －I 图象是一条经过坐标原点的直线，斜率表示电阻，故导体d 的电阻最大.选项D 正确.3.在电阻为4 Ω的导体中通以恒定电流，5 min 内通过导体横截面的电荷量是45 C ，这时加在导体两端的电压是( ) A.60 V B.6 V C.0.6 V D.3.6 V 答案 C解析 通过导体的电流为I ＝q t ＝455×60A ＝0.15 A ；根据欧姆定律得，加在导体两端的电压是U ＝IR ＝0.15×4 V＝0.6 V ，故选C.4.已知用电器A 的电阻是用电器B 的电阻的2倍，加在A 上的电压是加在B 上的电压的一半，那么通过A 和B 的电流I A 和I B 的关系是( ) A.I A ＝2I B B.I A ＝I B 2C.I A ＝I BD.I A ＝I B4答案 D解析 由I ＝U R 得：I A ∶I B ＝U A R A ∶U B R B ＝U A R B ∶U B R A ＝1∶4，即I A ＝14I B ，应选D.5.某家用台灯可通过调节开关使它的亮度逐渐增大到最亮，若灯最亮时的电压为220 V ，工作电流为0.18 A ，则当电压为110 V 时，灯丝的电阻为( ) A.等于1 222 Ω B.等于611 Ω C.大于1 222 Ω D.小于1 222 Ω答案 D解析 由R ＝U I 知，当U ＝220 V 时，灯丝的电阻R 1＝U 1I 1＝2200.18Ω≈1 222 Ω，灯丝的电阻随温度的升高而增大，当U ＝110 V 时，R 2＜1 222 Ω，D 选项正确.6.如图2所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知，下列说法不正确的是( )图2A.导体的电阻是25 ΩB.导体的电阻是0.04 ΩC.当导体两端的电压是10 V 时，通过导体的电流是0.4 AD.当通过导体的电流是0.1 A 时，导体两端的电压是2.5 V 答案 B解析 由题图可知，导体的电阻：R ＝U I ＝50.2Ω＝25 Ω， 当电压U 1＝10 V 时，电流I 1＝U 1R ＝1025A ＝0.4 A ， 当电流I 2＝0.1 A 时，电压U 2＝I 2R ＝0.1×25 V＝2.5 V.7.某一导体的伏安特性曲线如图3AB 段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是( )图3A.B 点的电阻为12 ΩB.B 点的电阻为40 ΩC.导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD.导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω 答案 B解析 B 点的电阻为：R B ＝U I ＝61.5×10－1Ω＝40 Ω，故A 错误，B 正确；A 点的电阻为：R A＝30.1Ω＝30 Ω，故两点间的电阻改变了(40－30) Ω ＝10 Ω，故C 、D 错误. 8.甲、乙两个电阻，它们的伏安特性曲线画在同一个坐标系中，如图4所示，则( )图4A.甲的电阻是乙的电阻的13B.把两个电阻两端加上相同的电压，通过甲的电流是通过乙的电流的两倍C.欲使有相同的电流通过两个电阻，加在乙两端的电压应是加在甲两端电压的3倍D.甲的电阻是乙的电阻的2倍答案AC9.如图5所示，A、B、C为三个通电导体的I－U关系图象.由图可知( )图5A.三个导体的电阻关系为R A＞R B＞R CB.三个导体的电阻关系为R A＜R B＜R CC.若在导体B两端加上10 V的电压，通过导体B的电流是2.5 AD.若在导体B两端加上10 V的电压，通过导体B的电流是40 A答案BC解析由I－U图象知，电阻最大的应该是斜率最小的C，其中导体B的电阻为R B＝4 V1.0 A＝4 Ω，所以在导体B两端加10 V电压时，通过导体B的电流为2.5 A.二、非选择题10.如图6所示为某金属导体的伏安特性曲线：图6(1)试说明导体电阻随电压的变化规律；(2)试算出电压为20 V时导体的电阻；(3)欧姆定律适用于该导体吗？答案见解析11 解析 (1)由电阻定义式R ＝U I结合曲线，可看出随电压的增大，该导体电阻变大.(2)由题图可知U ＝20 V 时，I ＝1.5 A ， 所以R ＝U I ＝201.5Ω≈13.3 Ω. (3)该导体的电流与电压不成正比，I －U 曲线不是过坐标原点的直线，这是因为导体的电阻发生了变化，但对于曲线上的每一点，欧姆定律仍然适用.。

闭合电路欧姆定律考纲要求：Ⅱ难易程度：★★☆☆☆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，在直线C 为电阻R 两端的电压与电流的关系图象。

电源a 、b 的电动势分别为a E 、b E ，内阻分别为a r 、b r ，将电阻R 分别接到a 、b 两电源上，则A ．a b E E >，a b r r >BC ．R 接到b 电源上，电阻的发热功率得电源的效率都较高D ．R 接到a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低 【参考答案】ABD【试题解析】由闭合电路欧姆定律U E Ir =-可知，图象与U 轴的交点表示电动势，则A 的电动势较大，图象的斜率表示内阻，则B 电源的内阻r 较小，A 电源的内阻r 较大，故AB 正确；电源的热功率2P I r =热，由图看出，R 接到b 电源上，电路中电流较小，b 电源的内阻r 较小，所以电源的热功率较低，C 错误；当电阻R 与电源组成闭合电路时，电阻R 的U –I 图线与电源的U –I 图线的交点表示电阻的工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，两者乘积表示电源的输出功率，由图看出，R 接到a 电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大。

由上知，电源的效率较低，故D 正确。

图为某电源的U –I 曲线，由图可知A．电源电动势为2 VB．电源内电阻为1 3ΩC．电源短路时电流为6 AD．路端电压为1 V时，电路中电流为5 A如图所示，当可变电阻R=2 Ω时，理想电压表的示数U=4 V，已知电源的电动势E=6 V，则A．此时理想电流表的示数是2 AB．此时理想电流表的示数是3 AC．电源的内阻是1 ΩD．电源的内阻是2 Ω如图所示电路中，电源电动势E=9 V、内阻r=3 Ω，R=15 Ω，下列说法中正确的是A．当S断开时，U AC=9 VB．当S闭合时，U AC=9 VC．当S闭合时，U AB=7.5 V，U BC=0D．当S断开时，U AB=0，U BC=0如图电路，电源的电动势E恒定，内阻r=1 Ω，定值电阻R3=5 Ω，电表均为理想的。

8 多用电表的原理学习目标1.通过对欧姆表原理的讨论分析,进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力.2.知道欧姆表测量电阻的原理,了解欧姆表的内部结构和表盘刻度特点.3.通过电路的整合,了解多用电表的基本结构,知道多用电表的测量功能.自主探究1.常用的电流表、电压表是如何改装的?2.常用的测电阻方法是什么?合作探究一、欧姆表【提出问题】1.现在提供一个表头和被测电阻,把它们连接起来,表头能否对待测电阻有“反应”?怎样使电路里形成电流?2.如何保证电流表的指针偏转不超过最大刻度?【归纳总结】1.原理分析:2.内部电路结构【例题】如图,电源的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,电流表满偏电流I g=10 mA,电流表电阻R g=7.5 Ω,A、B为接线柱.(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?此时A、B间电阻是多少?电流表指针指在什么位置?(2)调到满偏后保持R1不变,如果A、B间断开,电流表指针指多少刻度的位置?此时A、B 间电阻是多少?(3)调到满偏后保持R1的值不变,在A、B间接一个150 Ω的电阻R2,电流表指针指多少刻度的位置?(4)如果把任意电阻R接在A、B间,电流表读数I与R的值有什么关系?3.表盘刻度特点(1)零欧姆刻度线在表盘的,无穷大刻度线在表盘的;(2)表盘刻度分布,左端右端;(3)中值电阻等于.二、多用电表1.简单三用表【思考讨论】我们可以把一个电流表改成电压表或欧姆表,让它成为多用电表,如图虚线框内是一个单刀多掷开关,接线柱B可以接通1,可以接通2或3.当B接通1,能像图甲那样成为电流表,接通2像图乙那样成为欧姆表,接通3像图丙那样成为电压表,这个多用电表的电路图是怎样的?2.多量程多用电表【思考讨论】这是一个双量程(挡位)的多用电表的原理图.请大家思考然后讨论分析:(1)开关S调到、两个位置,多用电表测量的是电流,位置的量程比较大;(2)开关S调到、两个位置,多用电表测量的是电压,位置的量程比较大;(3)开关S调到、两个位置,多用电表测量的是电阻.课堂检测1.关于多用电表表盘上的刻度线,下列说法中正确的是()A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可以共用一个刻度盘B.电阻刻度是不均匀的C.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应D.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线不对应2.用多用电表的欧姆挡(×1 k)检验性能良好的晶体二极管,发现多用电表的指针向右偏转的角度很小,这说明()A.二极管加有正向电压,故测得电阻很小B.二极管加有反向电压,故测得电阻很大C.此时红表笔接的是二极管的正极D.此时红表笔接的是二极管的负极3.如图中E为电源,R1、R2为电阻,S为开关.现用多用电表测量流过电阻R2的电流.将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后,正确的接法是()A.保持S闭合,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处B.保持S闭合,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处C.将S断开,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处D.将S断开,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处4.如图所示为一多用电表表盘.(1)如果用直流10 V挡测量电压,则读数为V.(2)如果用直流100 mA挡测量电流,则读数为mA.(3)如果用×100挡测电阻,则读数为Ω.5.用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值,若将选择倍率的旋钮拨至“×100”的挡时,测量时指针停在刻度盘0 Ω附近处,为了提高测量的精确度,有下列可供选择的步骤:A.将两根表笔短接B.将选择开关拨至“×1 k”挡C.将选择开关拨至“×10”挡D.将两根表笔分别接触待测电阻的两端,记下读数E.调节调零电阻,使指针停在0 Ω刻度线上F.将选择开关拨至交流电压最高挡上将上述步骤中必要的步骤选出来,这些必要步骤的合理顺序是(填写步骤的代号);若操作正确,上述D步骤中,指针偏转情况如图所示,则此未知电阻的阻值是R x= .。

7 闭合电路欧姆定律课标解读1.知道电源电动势等于电源没接入外电路时两极间的电压.2.知道电源电动势等于接通外电路时内、外电路电势降落之和.3.理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练地用来解决有关的电路问题.4.理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图象表达,并能用来分析、解决有关问题.5.理解闭合电路的功率表达,知道闭合电路欧姆定律是能量转化与守恒的一种表现形式.课前思考1.大家几乎都注意过这种现象,傍晚用电量是每一天的高峰时段,灯光较暗,而夜深人静时,你若打开灯的话,灯光特别亮;又如在家用电器使用中,如夏季打开空调后,你会发现灯泡会变暗,而关掉空调后灯又会马上亮起来.这是为什么呢?答案：当电路中接入较多的用电器时,由于这些用电器是并联的,其总电阻会变小,干路中的电流就会很大,干路上就会有较大的电压降,造成你自己的用电器两端的电压变低,所以灯泡的亮度也就变暗了.2.用电高峰时段,灯变得不亮了,大家都在用同样的方法来解决问题,换一个功率更大的灯泡,灯会变得更亮一些吗?答案：功率越大的灯泡其电阻越小,并联后的总电阻会更小,干路上损失的电压会更大,不光解决不了问题,灯反而变得更暗了.3.有些人为了节约,会把新旧电池混合使用,这样真的会节约吗?答案：不能.因为旧电池的内电阻比新电池的大得多,将新旧电池串联起来混用的话,旧电池上的内电阻会消耗较大的电能,使新的电池消耗得更快.所以说这种做法不节约.自主研学1.闭合电路:只有用导线把电源、用电器连成一个________电路,电路中才有电流,用电器、电线组成________电路,电源内部是________电路.在外电路中,正电荷在________的作用下由正极移动到负极,在电源中________把正电荷从负极移到正极.电流方向:在外电路上从________极到________极,在电源内部从________极到________极.2.电路中电势高低的判断:正电荷在静电力作用下从电势高的位置向电势低的位置移动,规定了正电荷移动的方向作为电流的方向,所以在电路中,沿电流方向经过电阻电势________.3.内电压和外电压:内电路:电源内部的电路,其电阻为内电阻,内电阻所降落的电压称为________;外电路:电源外部的电路,其两端电压称为________或________电压.电动势与内、外电压的关系可表示成:________,该式适用于任何闭合电路.4.闭合电路欧姆定律:闭合电路里的电流,跟电源的_______成正比,跟内、外电路的________之和成反比,公式表示:I=rR E +,该式只适用于纯电阻电路. 5.路端电压与外电阻的关系:消耗电能的元件常常称为负载,负载变化时,电路中的电流就会变化,路端电压也随之变化.根据U=IR=r R E +R=Rr E +1,谈论下面几种情况: (1)当R 增大时,U_________;(2)当R 减小时,U_________;(3)当r=0时,U 不随_________的变化而变化,这种电源称为理想电源;(4)当R=0时,这种情况叫_________,I=rE ,由于电源内阻一般很小,电路中的电流会很大,会导致烧毁电源甚至引起火灾,绝对不允许将电源正负极用导线直接连在一起;(5)当R →∞时,这种情况叫_________,路端电压等于电动势.图2-7-16.图2-7-1为电源的U-I 图象,U 轴上的截距等于_________,I 轴上的截距等于_________,斜率表示电源的_________.三点剖析一、对闭合电路欧姆定律的理解要注意1.几种表达式由I=r R E +可得E=IR+Ir 或E=U+Ir,式中U 称为外电压(路端电压),Ir 称为内电压.上述表明,电源的电动势等于外电压和内电压之和.2.从能量转化和守恒的角度对闭合电路分析如下:(1)电源功率(也叫总功率或电源消耗的功率):P 总=EI.电源内部损耗的功率:P 内=U 内I=I 2r.电源的输出功率(或叫外电路消耗的功率):P 外=U 外I.闭合电路中功率分配:P 总=P 外+P 内.即EI=U 外I+I 2r,可见电源提供的电能,一部分消耗在内阻上,其余部分输出到外电路中.值得我们注意的是,若外电路是纯电阻电路,部分欧姆定律适用:P=I 2R=U 外2/R,电源的输出功率P 外=U 外I=I 2R=U 外2/R,同样能量守恒的方程也就有:EI=U 外I+I 2r 或EI=I 2R+I 2r,或EI=U 外2/R+I 2r.若外电路是非纯电阻电路,能量守恒方程只有:EI=IU 外+I 2r.(2)电源的效率:η=rR R EI UI P P +==总出. (3)电源的输出功率与外电阻的关系.电源的输出功率为P 出=UI=r Rr R E r R RE 4)()(2222+-=+. 由上式可知①当R=r 时,电源的输出功率最大,P m =rE 42. ②当R ＞r 时,随着R 的增大输出功率减小.③当R ＜r 时,随着R 的减小输出功率减小.④P 出与R 的关系如图2-7-2所示.图2-7-2二、路端电压与负载的关系在分析路端电压U 随外电阻R 的变化关系时,首先要明确哪些量是不变的(电源电动势E 和内阻r 一般不变),哪些量是变化的,谁是自变量(外电阻R),谁是因变量(电流I,内电压U 内,外电压U 外等).其次,还要注意推理的逻辑顺序,并通过公式变形来帮助分析和说理.讨论内容可归纳如下:根据I=rRE+,U内=Ir,E=U外+U内E、r(一定)外电路电阻R⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===↓↑→↑→↓→===∞→↑↓→↓→↑→)(0,,0)(,0,0,短路断路外外内外内外内UrEIRUUIREUUIRUUIR三、闭合电路的动态分析1.闭合电路的动态分析的具体步骤大体如下:(1)判断动态源及动态源总电阻的变化,进而判断闭合电路总电阻的变化情况.(2)依据I=E/(R+r),判断闭合电路干路电流的变化情况.(3)依据U=E-Ir,判断外电路电压(路端电压)的变化情况.(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化.2.闭合电路的动态分析的常用方法(1)任一电阻增大(减小),则电路的总电阻增大(减小).(2)任一电阻增大(减小),则该电阻两端的电压一定会增大(减小),而通过该电阻的电流会减小(增大).(3)求差法有时会遇到判断某一并联支路上电流的变化,当此支路的电阻变大(或变小)时,而支路两端的电压也变大(或变小),应用部分电路欧姆定律I=RU就无法判断该支路电流怎样变化,这时,应判断出干路上及其他并联支路中的电流,然后利用干路上的电流等于各支路电流之和进行判断.精题精讲图2-7-3例1 如图2-7-3所示的电路中,当可变电阻R的阻值增大时( )A.U AB增大B.U AB减小C.I R增大D.I R减小思路解析可变电阻R增大→AB并联部分的电阻增大→整个外电路总电阻增大→电路的总电流减小→内电路上电压(U内=Ir)和电阻R1上的电压(U1=IR1)都减小→AB并联部分的电压增大(U AB=E-Ir-IR1)→通过电阻R2的电流增大(I2=2RUAB)→通过可变电阻R的电流减小(IR=I-I2),故AD正确.答案：AD绿色通道当电路中某一部分电阻变化时,整个电路各处的电压、电流都会受到影响.分析时,应抓住全电路中电源电动势和内阻不变的特点,从总电流的变化顺次推理.如果只从孤立的局部电路考虑,当R增大时,U AB也增大,将无法判断通过R的电流变化情况.图2-7-4例2 如图2-7-4所示电路:已知电源电动势E=6.3 V,内电阻r=0.5 Ω,固定电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω.R3是阻值为5 Ω的滑动变阻器,按下电键K,调节滑动变阻器的触点,求通过电源的电流范围.思路解析当滑动头接变阻器右端,外电阻最小,电流最大,依闭合电路欧姆定律:I=ARRRRRRrE10825.03.6)(321321⨯+=+++⨯+=3 A当滑动头接变阻器左、右电阻比是2∶3的点时,外电阻最大,电流最小I′=ARrE5.25.03.6+=+=2.1 A电源中电流变化范围是:［2.1 A,3 A］.答案：［2.1 A,3 A］绿色通道滑动变阻器的接法中,已经有类似的讨论.在这里主要是加深滑动变阻器的改变对电路的影响,提高分析电路和简化电路的能力.例3 有两只电压表和量程已知,内阻不知,另有一干电池,内阻不能忽略.用这两只电压表、电键和一些导线能通过测量计算出这个电池的电动势(已知电动势不超过电压表量程).(1)画出测量用的电路图；(2)导出计算电动势的式子.思路解析图2-7-5(1)电路图如图2-7-5所示.(2)设电压表内阻分别为R1和R2,电源电动势为E、内阻为r,则:由图甲有U1=11RrRE+①E=I1(R1+r) ②由图乙有U1′+U2=ErRRRR+++2121③E=I2(R1+R2+r) ④由①—④式得E='-1121UUUU其中U1和U1′为电压表两次测得的读数.答案：(1)如图2-7-5所示 (2)E='-1121UUUU黑色陷阱本题中的电压表不是理想的,在电路中要把它们作为电阻对待.图2-7-6例4 如图2-7-6所示,电源的电动势为2 V,内阻为0.5 Ω,R 0为2 Ω,变阻器的阻值变化范围是0—10 Ω.求:(1)变阻器阻值是多大时R 0消耗的功率最大?(2)变阻器阻值是多大时变阻器消耗的功率最大,其最大功率为多少?思路解析(1)根据闭合电路欧姆定律,电路中的电流I=rR R E ++0, R 0消耗的电功率为 P 0=I 2R 0=202)(r R R E ++·R 0=2)5.2(8+R W 当R=0时,R 0消耗的功率最大(2)滑动变阻器R 消耗的电功率P=I 2R=(r R R E ++0)2·R=202)(r R R R E ++=)(4)(0202r R R rR R E +++-当R =Rr R +0即R=R 0+r=2.5 Ω时R 消耗的功率最大,且P m =)(402r R E +=0.4 W. 答案：(1)0 (2)R=2.5 Ω时 P m =0.4 W绿色通道极值问题在物理习题中经常出现,求解的一般方法是先找出物理量间的函数关系,然后利用数学上求极值的方法来解决问题.本题第(2)问若将(R 0+r)视为等效电源的内阻,便转化为求等效电源的最大输出功率,这样,当R=R 0+r 时,R 消耗的功率就最大.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

第3节 欧姆定律一、欧姆定律┄┄┄┄┄┄┄┄① 1．电阻(1)定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫做导体的电阻，用R 表示。

(2)定义式：R ＝U I。

(3)单位：欧姆(Ω)，常用的单位还有kΩ、MΩ，且1 Ω＝10－3kΩ＝10－6MΩ。

(4)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。

2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比。

(2)表达式：I ＝U R。

(3)适用范围：适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)，而对气体导电、半导体导电不适用。

[注意](1)欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的，定律中的电压U 、电流I 必须是相对于同一个导体或同一段电路而言的。

(2)对于给定的导体，电阻是一定的，不管导体两端有无电压、导体中有无电流，电阻都是一定的，所以不能说电阻与电压成正比，与电流成反比。

(3)应用公式时，应注意公式中的三个物理量I 、U 、R 是对应于同一纯电阻电路中同一时刻的值。

(4)对R ＝U I ，R 不变时，U 与I 成正比，R ＝ΔUΔI。

①[判一判]1．定值电阻满足R ＝U I，U 和I 变化时，二者变化的倍数相同(√)2．电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，导体的导电能力越强(×)3．对于金属导体，电压变化时，电阻可能随之变化(√)二、导体的伏安特性曲线┄┄┄┄┄┄┄┄②1．伏安特性曲线：用纵轴表示电流I ，用横轴表示电压U ，画出导体的I ­U 曲线。

2．图线意义：I ­U 图线上各点与坐标原点连线的斜率为导体的电阻的倒数。

3．两类元件(1)线性元件：导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比的线性关系的元件，如金属导体、电解液等。

(2)非线性元件：伏安特性曲线不是直线的，即电流与电压不成正比的电学元件，如气体导体、二极管等。

第7节 闭合电路的欧姆定律一、闭合电路欧姆定律 1．闭合电路的组成及电流流向2．闭合电路中的能量转化如图2­7­1所示，电路中电流为I ，在时间t 内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt 。

图2­7­13．闭合电路欧姆定律二、路端电压与负载(外电阻)的关系1．闭合电路欧姆定律的表达式为I ＝ER ＋r，此式仅适用于纯电阻电路，其中R 和r 分别指外电阻和内电阻。

2．闭合电路内、外电压的关系为E ＝U 内＋U 外＝Ir ＋U 外，由此式可知，当电流发生变化时，路端电压随着变化。

3．当外电路断开时，路端电压等于电动势，当外电路短路时，路端电压为零。

图2­7­21．路端电压与电流的关系 (1)公式：U ＝E －Ir 。

(2)U ­I 图像：如图2­7­2所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。

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 减小，外电压U 增大，当R 增大到无限大(断路)时，I ＝0，U ＝E ，即断路时的路端电压等于电源电动势。

(2)外电阻R 减小时，电流I 增大，路端电压U 减小，当R 减小到零时，I ＝E r，U ＝0。

1．自主思考——判一判(1)如图2­7­3甲所示，电压表测量的是外电压，电压表的示数小于电动势。

(√)图2­7­3(2)如图乙所示，电压表测量的是内电压，电压表的示数小于电动势。

(×) (3)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。

(×) (4)外电路的电阻越大，路端电压就越大。

(√) (5)路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。

(×) (6)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。

(×) 2．合作探究——议一议(1)假如用发电机直接给教室内的电灯供电，电灯两端的电压等于发电机的电动势吗？ 提示：不等于。

第十节 测定电池的电动势和内阻一、实验目的1．了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法． 2．学习用图象法处理实验数据． 二、实验原理思路1：伏安法测电动势E 和内阻r （实验电路如图所示）由闭合电路的欧姆定律得，E ＝U ＋Ir用电压表测得路端电压，用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组U 、I 数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程：E ＝U 1＋I 1r E ＝U 2＋I 2r联立就可以解出结果．思路2：用电流表、电阻箱测电动势E 和内阻r （实验电路如图所示）由闭合电路的欧姆定律得：E ＝I （R ＋r ）用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R 、I 数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程：E ＝I 1（R 1＋r ）；E ＝I 2（R 2＋r ）联立就可以解出结果．思路3：用电压表、电阻箱测电动势E 和内阻r （实验电路如图所示）由闭合电路的欧姆定律得：E ＝U ＋URr 用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组U 、R 数据，就可以列出两个关于E 、r 的方程：E ＝U 1＋11U rR E ＝U 2＋22U rR 联立就可以解出结果． 三、实验器材在不同的思路中需要的实验器材略有不同，分别如下：思路1：待测电池一节，电流表、电压表各一个，滑动变阻器一个，开关一个，导线若干．思路2：待测电池一节，电流表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干． 思路3：待测电池一节，电压表一个，电阻箱一个，开关一个，导线若干． 四、实验步骤根据以上原理均可测得电源的电动势和内阻，下面我们以“伏安法测电动势和内阻”的实验原理介绍实验步骤．（1）确定电流表、电压表的量程，按照如图所示电路原理图把器材连接好．（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端．（3）闭合电键，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格．（4（5）断开电键，整理好器材．。