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第2讲 电路闭合电路欧姆定律

第2讲 电路闭合电路欧姆定律
第2讲 电路闭合电路欧姆定律

第2讲电路闭合电路欧姆定律

知识排查

电阻的串联、并联

串联电路并联电路

电路图

基本特点

电压U=U1+U2+U3U=U1=U2=U3

电流I=I1=I2=I3I=I1+I2+I3

总电阻R

=R1+R2+R3

1

R总

1

R1+

1

R2+

1

R3功率分配

P1

R1=

P2

R2=…=

P n

R n

P1R1=P2R2=…=P n R n

闭合电路的欧姆定律

1.基本概念、规律

2.路端电压与外电阻的关系

一般情况

U=IR=

E

R+r

R=

E

1+

r

R

,当R增大时,U增大

特殊情况当外电路断路时,I=0,U=E;当外电路短路时,I

E

r,U=0

(1)关系式:U=E-Ir。

(2)用图象表示如图1所示,其中纵轴截距为电动势,横轴截距为短路电流,斜

率的绝对值为内阻。

图1

小题速练

1.思考判断

(1)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()

(2)当外电阻增大时,路端电压也增大()

(3)闭合电路中的短路电流无限大()

(4)电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极间的电压()

(5)电动势就等于电源两极间的电压()

(6)闭合电路中外电阻越大,路端电压越小()

(7)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大()

(8)电源的输出功率越大,电源的效率越高()

答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×

2.[人教选修3-1·P63·T1]一个电源接8 Ω 电阻时,通过电源的电流为0.15 A,接

13 Ω电阻时,通过电源的电流为0.10 A,则电源的电动势和内阻分别为()

A.2 V 1.5 Ω

B.1.5 V 2 Ω

C.2 V 2 Ω

D.1.5 V 1.5 Ω

解析由闭合电路欧姆定律得

E=I1(R1+r),E=I2(R2+r)

代入数据联立得r=2 Ω,E=1.5 V。

答案 B

3.[人教选修3-1·P52·T4改编]如图2是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~10 V,当使用a、c两个端点时,量程为0~100 V。已知电流表的内阻R g为500 Ω,满偏电流I g为1 mA,则电阻R1、R2的值()

图2

A.9 500 Ω90 000 Ω

B.90 000 Ω9 500 Ω

C.9 500 Ω9 000 Ω

D.9 000 Ω9 500 Ω

解析接a、b时,由串联电路特点有R总=R1+R g=U1

I g

得R1=U1

I g

-R g=9 500 Ω。

接a、c时,同理有R总′=R1+R2+R g=U2

I g 得R2=U2

I g

-R g-R1=90 000 Ω。

答案 A

串联和并联电路

1.几个有用的结论

(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻变大时,总电阻变大。

(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻,任意一个电阻变大时,总电阻变大。

(3)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。

2.电表的改装

(1)电压表和电流表的电路结构

图3

(2)电压表的分压原理:U=U g+U R,U g

R g=

U R

R=I g,

R =U R I g

=U -U g I g

(3)电流表的分流原理:I =I g +I R ,U =I g R g =I R R , R =I g R g I R

=I g R g I -I g 。

【典例】 有两个相同的灵敏电流计,允许通过的最大电流(满偏电流)为I g = 1 mA ,表头电阻R g =20 Ω,若改装成一个量程为0~3 V 的电压表和一个量程为0~0.6 A 的电流表应分别( )

A.串联一个2 980 Ω的电阻和并联一个0.033 Ω的电阻

B.并联一个2 990 Ω的电阻和串联一个0.033 Ω的电阻

C.串联一个2 970 Ω的电阻和并联一个0.05 Ω的电阻

D.并联一个2 970 Ω的电阻和串联一个0.05 Ω的电阻

解析 若改装成一个量程为0~3 V 的电压表需串联一个分压电阻,由U =I g (R +R g )得,所串联的分压电阻阻值R =2 980 Ω。若改装成一个量程为0~0.6 A 的电流表需并联一个分流电阻,由I g R g =(I -I g )R 得,所并联的分流电阻阻值R ≈0.033 Ω。故A 选项正确。 答案 A

1.如图4所示,有三个电阻,已知R 1∶R 2∶R 3=1∶3∶6,则电路工作时,电压U 1∶U 2为( )

图4

A.1∶6

B.1∶9

C.1∶3

D.1∶2

解析 由题图可知R 2与R 3并联后再与R 1串联,U 1为R 1两端电压,U 2为并联部分电压,由电阻关系知R 2=3R 1,R 3=6R 1,R 2与R 3并联总电阻R 23=3R 1·6R 1

3R 1+6R 1

2R 1,根据串联电路电压分配规律有U 1∶U 2=R 1∶R 23=1∶2。 答案 D

2.用两个相同的小量程电流表,分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A 1、A 2,若把A 1、A 2分别采用串联或并联的方式接入电路,如图5所示,则闭合开关后,下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是( )

图5

A.图(a)中的A 1、A 2的示数相同

B.图(a)中的A 1、A 2的指针偏角相同

C.图(b)中的A 1、A 2的示数和偏角都不同

D.图(b)中的A 1、A 2的指针偏角相同

解析 大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的。当A 1、A 2并联时,由于A 1、A 2的电阻不同,通过A 1、A 2的电流不等,A 1、A 2的示数不同。但通过每个小量程电流表的电流相同,故指针偏角相同,A 错误,B 正确;当A 1、A 2串联时,通过A 1、A 2的电流相同,故示数相同,但A 1、A 2的量程不同,故指针偏角不同,C 、D 错误。 答案 B

闭合电路欧姆定律及动态分析

电路动态分析的方法

(1)程序法:电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 端的变化→固定支路?

??并联分流I 串联分压U →支路的变化。

(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。

【典例】 (2018·河北石家庄模拟)如图6所示电路中,L 1、L 2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡,R 为光敏电阻(光照越强,阻值越小)。闭合电键S 后,随着光

照强度逐渐增强()

图6

A.L1逐渐变暗,L2逐渐变亮

B.L1逐渐变亮,L2逐渐变暗

C.电源内电路消耗的功率逐渐减小

D.光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐增大

解析当光照增强时,光敏电阻的阻值减小,电路的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则L2逐渐变亮,U内=Ir增大,由U=E-Ir 可知,路端电压减小,L2两端的电压增大,则L1两端的电压减小,故L1逐渐变暗,故选项A正确,B错误;电路中总电流增大,由P=I2r知电源内电路消耗功率逐渐增大,故选项C错误;将L2看成电源内电路的一部分,光敏电阻R和L1消耗的总功率是等效电源的输出功率,由于等效电源的内阻大于外电阻,所以当光敏电阻的阻值减小,即外电阻减小时,等效电源的内、外电阻相差更大,输出功率减小,则光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐减小,故选项D错误。答案 A

1.如图7所示的电路,闭合电键S,待电路中的电流稳定后,减小R的阻值,则()

图7

A.电流表的示数减小

B.电压表的示数减小

C.电阻R2两端的电压减小

D.路端电压增大

解析题图中的电路结构是R1与R先并联,再与R2串联,故R↓→R总↓→I干↑→U内↑→U外↓。R2两端电压U2=I干R2,U2增大,所以R与R1的并联电压减小,读数减小,A、C、D错误,B正确。

答案 B

2.如图8所示的电路中,电阻R1=6 Ω,R2=3 Ω,S断开时,电流表示数为0.9 A,S闭合时,电流表示数为0.8 A。已知电表为理想电表,求:电源电动势为E和内阻r。

图8

解析根据闭合电路欧姆定律,S断开时,电流表所示电流为整个电路的总电流,所以I=E

R1+r

,S闭合后,电阻R1、R2并联,电流表所示电流为流经R1的电流,

此时电路中的总电流I′=E

R并+r ,电流表电流大小为I′

3

,R并=2 Ω,联立方程,代

入数据得E=5.76 V,r=0.4 Ω。

答案 5.76 V0.4 Ω

3.如图9所示的电路中,闭合S1、S2稳定后,下列说法正确的是()

图9

A.将滑片P向下调节,稳定后灯L变暗

B.将滑片P向下调节,稳定后电压表和电流表的示数都增大

C.将滑片P向上调节,稳定后电容器的带电量增加

D.稳定后将S2打开,灯L变暗,电流表示数增大

解析将滑片P向下调节,连入电路的滑动变阻器阻值减小,电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律I=E

R L+R+r

可知,电流I增大,路端电压U端=E-Ir 减小,电压表示数减小,电流表示数增大,灯L变亮,选项A、B错误;将滑片P向上调节,总电流减小,路端电压U端增大,灯L的电压U L减小,电容器电压U C增大(U C=U端-U L),由Q=CU C得带电量增加,选项C正确;将S2打开,对电路无影响,选项D错误。

答案 C

电源的功率和效率问题

电源的功率和效率

电源总功率

任意电路:P

=EI=P

+P

纯电阻电路:P

=I2(R+r)=

E2

R+r

电源内部消耗的功率P

=I2r=P总-P出

电源的输出功率

任意电路:P

=UI=P

-P

纯电阻电路:P

=I2R=

E2R

(R+r)2

P出与外电阻R的关系

电源的效率任意电路:η=

P出

P总

×100%=

U

E×100%

纯电阻电路:η=

R

R+r

×100%

0.5 Ω,则当保护电阻R0消耗的电功率最大时,这个电阻箱R的读数和电阻R0消耗的电功率的最大值为()

图10

A.1 Ω 4 W

B.1 Ω 8 W

C.0 8 W

D.0.5 Ω 8 W

解析 保护电阻消耗的功率为P 0=E 2R 0

(r +R +R 0)2

,因R 0和r 是常量,而R 是变量,所以R 最小时,P 0最大,即R =0时,P 0max =E 2R 0

(r +R 0)2=62×0.51.52 W =8 W 。

故选项C 正确。 答案 C

【拓展延伸1】 若【典例】中的条件不变,则当电阻箱R 的读数为多少时,电阻箱R 消耗的功率P R 最大且这个最大值为( ) A.1 Ω 6 W B.0.5 Ω 8 W C.1 Ω 1.5 W

D.1.5 Ω 6 W

解析 这时要把保护电阻R 0与电源内阻r 看成整体,等效为电源内阻(r +R 0),据以上结论,当R =r +R 0=(1+0.5) Ω=1.5 Ω时,P R max =E 24(r +R 0)=62

4×1.5 W

=6 W 。故选项D 正确。 答案 D

【拓展延伸2】 在【典例】中,若电阻箱R 的最大值为3 Ω,R 0=5 Ω,则当电阻箱R 读数为多少时,电阻箱R 的功率最大且这个最大值为( ) A.3 Ω 4 W B.2 Ω 4

3 W C.3 Ω 4

3 W

D.1 Ω 4 W

解析 把R 0=5 Ω当作电源内阻的一部分,则等效电源内阻r 等为6 Ω,而电阻

箱R 的最大值为3 Ω,小于6 Ω,电阻箱R 消耗的功率P =(

E R +r 等

)

2R =

E 2

(R -r 等)2

R +4r 等

,则不能满足R =r 等,当电阻箱R 的电阻取最大值3 Ω时,R

消耗功率最大,最大值为P =(E R +r 等)2R =4

3 W 。故选项C 正确。

答案 C

【拓展延伸3】 若【典例】中的条件不变,则电源的最大输出功率为( ) A.3 W B.4 W C.5 W

D.9 W

解析 由电功率公式P 出=(E R 外+r )2R 外=E 2

(R 外-r )2

R 外

+4r

当R 外=r 时,P 出最大,即R =r -R 0=0.5 Ω时,P 出max =E 24r =62

4×1 W =9 W 。

故选项D 正确。 答案 D

【拓展延伸4】 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗功率P 随电阻箱读数R 变化的曲线如图11所示,由此可知( )

图11

A.电源最大输出功率可能大于45 W

B.电源内阻一定等于5 Ω

C.电源电动势为45 V

D.电阻箱所消耗功率P 最大时,电源效率大于50%

解析 由于题述将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,电阻箱所消耗功率P 等于电源输出功率。由电阻箱所消耗功率P 随电阻箱读数R 变化的曲线可知,电

阻箱所消耗功率P最大为45 W,所以电源最大输出功率为45 W,选项A错误;由电源输出功率最大的条件可知,电源输出功率最大时,外电路电阻等于电源内阻,所以电源内阻一定等于5 Ω,选项B正确;由电阻箱所消耗功率P最大值为

45 W可知,此时电阻箱读数为R=5 Ω,电流I

=P

R

=3 A,电源电动势E=I(R

+r)=30 V,选项C错误;电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率为50%,选项D错误。

答案 B

解决最大功率问题的两点注意

(1)解决最大功率问题时,要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率,定值电

阻的最大功率用P=I2R=U2

R

分析,可变电阻的最大功率用等效电源法求解。(2)电源输出功率最大时,效率不是最大,只有50%。

两类U-I图象的比较和应用

两类图象的比较

电源U-I图象电阻U-I图象图形

物理意义电源的路端电压随电路电流

的变化关系

电阻中的电流随电阻两端电

压的变化关系

截距与纵轴交点表示电源电动势

E,与横轴交点表示电源短路

电流I

E

r

过坐标原点,表示没有电压时

电流为零

坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率

坐标U、I的比值表示外电阻的大小,不同点对

应的外电阻大小不同

每一点对应的比值均等大,表

示此电阻的大小

斜率(绝对值)电源内阻r 外电阻大小

1.如图12所示为两个不同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()

图12

A.电动势E1=E2,短路电流I1<I2

B.电动势E1=E2,内阻r1>r2

C.电动势E1>E2,内阻r1<r2

D.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

解析由题图可知两电源的U-I图线交纵轴于一点,则说明两电源的电动势相同;交横轴于两不同的点,很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流,则A项错误;又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值,即电源2的内阻大于电源1的内阻,则可知B、C项错误;由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量,可知D项正确。

答案 D

2.如图13所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是()

图13

A.电源的电动势为5.0 V

B.电源的内阻为12 Ω

C.电源的短路电流为0.5 A

D.电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω

解析当电流为零时,路端电压等于电源电动势,由此可知电源的电动势为6.0

V,选项A错误;图线的斜率的绝对值表示电源内阻r=6-5

0.5Ω=2 Ω,选项B

错误;只有当路端电压为零时的电流才是短路电流,由于图象纵坐标原点没有从零开始,因此图线与横轴交点不是短路电流,选项C错误;当电流为0.3 A时,

由闭合电路欧姆定律I=E

R+r 知R=E

I

-r=6

0.3Ω-2 Ω=18 Ω,选项D正确。

答案 D

3.(多选)在如图14所示的U-I图象中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线,直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路,由图象可知()

图14

A.电源的电动势为3 V,内阻为0.5 Ω

B.电阻R的阻值为1 Ω

C.电源的输出功率为4 W

D.电源的效率为50%

解析由题图中图线Ⅰ可知,电源的电动势为3 V,内阻为r=E

I短

=0.5 Ω,由题

图中图线Ⅱ可知,电阻R的阻值为1 Ω,该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I=E

r+R

=2 A,路端电压U=IR=2 V(可由题图读出),电源的输出功

率为P=UI=4 W,电源的效率为η=UI

EI×100%≈66.7%,故选项A、B、C正确,D错误。

答案ABC

科学思维——电路故障问题的处理方法

1.故障特点

(1)断路特点:电路中断路部分电流为零,而电压不为零。因此,若外电路中某两点间电压不为零,电流为零,则两点间有断点,而这两点与电源的两极之间无断点。

(2)短路特点:表现为某元件有电流通过且两端电压为零。 2.故障分析方法 (1)电表检测法

仪器:电压表——测串联电路;电流表——测并联电路;欧姆表——测某部分电阻。优先考虑使用电压表。

①电压表检测:条件——电源与外电路接通

方法:A.测电源两端电压???有:通路

无:断路或短路,但短路 电源的可能性不大

B.测各部分电压:???有:断路故障在此两点间

无:短路故障在此两点间

②欧姆表检测:条件——电源与外电路断开 方法:用欧姆表与各部分连接???示数为零:短路

示数无穷大:断路

(2)分析判断法:根据题给现象或直接分析判断,或作相应假设后分析应该出现的现象,然后与实际情况相对比,由对比结果再确定故障点或故障类型。 类型1 电表测量法

【例1】 如图15所示,电源电动势为6 V ,当开关S 接通时,灯泡L 1和L 2都不亮,用电压表测得各部分电压是U ad =0,U cd =6 V ,U ab =6 V ,由此可判定( )

图15

A.L 1和L 2的灯丝都断了

B.L 1的灯丝断了

C.L2的灯丝断了

D.变阻器R断路

解析根据电路发生断路的特点可以判断。因U ab=6 V则说明电源没有问题,是外电路出现故障,而U cd=6 V,则说明L1、R完好,又U ad=0,则说明L2的灯丝断了,故C正确。

答案 C

类型2现象判断法

【例2】(2019·日照调研)如图16所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3均为定值电阻,V与A均为理想电表;开始时开关S闭合,V、A均有读数,某时刻V和A读数均变大,则电路中可能出现的故障是()

图16

A.R1断路

B.R2断路

C.R1短路

D.R3短路

解析当R1断路时,电流表示数变为0,A错误;当R2断路时,外电路的总电阻变大,故路端电压变大,即电压表读数变大,电路的总电流减小,故R1上的电压减小,R3两端电压变大,故电流表读数变大,与题目所给的现象吻合,故电路是R2断路,B正确;当R1短路或R3短路时,外电路电阻变小,路端电压变小,即电压表示数变小,C、D错误。

答案 B

课时作业

(时间:30分钟)

A组基础过关

1.如图1所示,关于闭合电路下列说法正确的是()

图1

A.电源正、负极被短路时,电流很大

B.电源正、负极被短路时,电压表示数最大

C.外电路断路时,电压表示数为零

D.外电路电阻增大时,电压表示数减小

解析电源被短路时,电源电流为I=E

r

,由于电源内阻很小,故电流很大,故

选项A正确;电源被短路时,外电阻R=0,电源电流为I=E

r

,故电压表示数为U=IR=0,故选项B错误;外电路断路时,外电阻R―→∞,故电压表示数为U

=E,故选项C错误;电压表示数为U=ER

R+r

,外电路电阻R增大时,电压表示数也增大,故选项D错误。

答案 A

2.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等元件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到电源上(如图2所示),下列说法正确的是()

图2

A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大

B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小

C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少

D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗总功率不变

解析开关接通时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率

P =U 2

R 变大,电烙铁的功率变大。 答案 A

3.电阻R 1和R 2并联在电路中时,设R 1、R 2两端的电压为U 1、U 2,R 1、R 2中的电流强度分别为I 1、I 2,则( ) A.U 1∶U 2=R 1∶R 2 B.U 1∶U 2=R 2∶R 1 C.I 1∶I 2=R 1∶R 2

D.I 1∶I 2=R 2∶R 1

解析 根据并联规律可知,并联部分电压相同,选项A 、B 错误;据I =U R ,得I 1

I 2

=R 2

R 1,选项C 错误,D 正确。

答案 D

4.白炽灯的灯丝断了以后,轻摇灯泡,有时可将断了的灯丝搭上,若将这只灯泡再接入电路中,其亮度与原来相比( ) A.亮些 B.暗些 C.一样亮

D.都有可能

解析 白炽灯的灯丝断了以后,轻摇灯泡,将断了的灯丝搭上,此时灯丝变短,电阻变小,若将这只灯泡再接入电路中,根据P =U 2

R 可知,电功率变大,则灯泡变得更亮,故选项A 正确。 答案 A

5.用电压表检查如图3电路中的故障,测得U ad =5.0 V ,U cd =0,U bc =0,U ab =5.0 V ,则此故障可能是( )

图3

A.L 断路

B.R 断路

C.R ′断路

D.S 断路

解析 由U ad =5.0 V 和U ab =5.0 V 可知,开关S 、灯泡L 、电阻R ′均为通路,由

U cd=0,U bc=0可知电路为断路故障(电路中无电流),所以故障可能是R断路,选项B正确。

答案 B

6.(多选)如图4所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图。图中油量表由电流表改装而成,金属杠杆的一端接浮标,另一端触点O接滑动变阻器R。当油箱内油面下降时,下列分析正确的是()

图4

A.触点O向下滑动

B.触点O向上滑动

C.电路中的电流增大了

D.电路中的电流减小了

解析当油面下降时,浮标位置降低,在杠杆作用下,滑动变阻器的触点O向上移动,滑动变阻器连入电路的阻值变大,根据I=E

R+R0+r

可知电路中的电流变小,电流表示数变小,选项A、C错误,B、D正确。

答案BD

7.将一块内阻为600 Ω,满偏电流为50 μA的电流表G改装成量程为3 V的电压表,应该()

A.串联一个60.0 kΩ的电阻

B.并联一个60.0 kΩ的电阻

C.串联一个59.4 kΩ的电阻

D.并联一个59.4 kΩ的电阻

解析改装电压表需要串联一个电阻分压,选项B、D错误;根据欧姆定律可知:

R+R g=U

I g

,解得R=59.4 kΩ,选项C正确。

答案 C

8.如图5所示,电源电动势为12 V,电源内阻为1.0 Ω,电路中的电阻R为1.5 Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω,闭合开关S后,电动机正常转动时,理想电流表的示数为2.0 A。则以下判断中正确的是()

图5

A.电动机的输出功率为14.0 W

B.电源输出的电功率为20.0 W

C.电动机产生的热功率4.0 W

D.电动机两端的电压为5.0 V

解析电流表示数I=2 A,电动机电压U=E-I(R+r)=7 V,选项D错误;电动机消耗的电功率P=UI=14 W,电动机发热的功率P热=I2r′=2 W,电动机输出功率P机=P-P热=12 W,选项A、C错误;电源的输出电功率P出=U端I =(E-Ir)I=20 W,对照选项B正确。

答案 B

9.(多选)如图6所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线,则下列说法正确的是()

图6

A.电源的电动势为50 V

B.电源的内阻为25

C.电流为2.5 A时,外电路的电阻为15 Ω

D.输出功率为120 W时,输出电压是30 V

解析电源的路端电压和电流的关系为:U=E-Ir,显然直线①的斜率的绝对值

等于r,纵轴的截距为电源的电动势,从题图中看出E=50 V,r=50-20

6-0

Ω=5 Ω,

A正确,B错误;当电流为I1=2.5 A时,由回路中电流I1=

E

r+R外

,解得外电路

的电阻R外=15 Ω,C正确;当输出功率为120 W时,由题图中P-I关系图线看出对应干路电流为4 A,再从U-I图线读取对应的输出电压为30 V,D正确。答案ACD

10.在如图7所示的电路中,当滑动变阻器R的滑片P向下移动时,以下判断正确的是()

图7

A.电源内部发热功率变大

B.小电灯L变亮

C.电流表的示数变小

D.电源的效率提高

解析由题图可知,当滑动变阻器R的滑片P向下移动时,意味着外电路的电阻增大,由闭合电路的欧姆定律I=E

R外+r

知,干路电流I减小,由P=I2r知,电源内部发热功率变小,故A项错误;由U2=E-I(r+R1)知,并联电路电压变大,电流表的示数增大,故C项错误;由I=I A+I灯,小电灯L通过的电流变小,小电灯变暗,故B项错误;电动势不变,路端电压变大,电源的效率提高,故D 项正确。

答案 D

(完整)高中物理闭合电路欧姆定律

考点一 闭合电路欧姆定律 例1.如图18—13所示,电流表读数为0.75A 0.8A 和3.2V .(1)是哪个电阻发生断路?(2[解析] (1)假设R 1应该为3.2V 。所以,发生断路的是R 2。(2)R 222 R ×4+2=0.75R 1 3.2=0.8R 1 由此即可解r R R R R R E ++++32132)(·32132)(R R R R R +++=0.75r R E +1[规律总结] 般的故障有两种:断路或局部短路。 考点二 闭合电路的动态分析 1、 总电流I 和路端电压U 随外电阻R 当R 增大时,I 变小,又据U=E-Ir 知,U 变大.当R 增大到∞时,I=0,U=E (断路). 当R 减小时,I 变大,又据U=E-Ir 知,U 变小.当R 减小到零时,I=E r ,U=0(短路) 2、 所谓动态就是电路中某些元件(如滑动变阻器的阻值)的变化,会引起整个电路中各部分相 关电学物理量的变化。解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析,同时,还要掌握一定的思维方法,如程序法,直观法,极端法,理想化法和特殊值法等等。 3、 基本思路是“部分→整体→部分”,从阻值变化的部分入手,由欧姆定律和串、并联电路特点判断整个电路的总电阻, 干路电流和路端电压的变化情况,然后再深入到部分电路中,确定各部分电路中物理量的变化情况。 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E I 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 考点三 闭合电路的功率 1、电源的总功率:就是电源提供的总功率,即电源将其他形式的能转化为电能的功率,也叫电源消耗的功率 P 总 =EI. 2、电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路,电源的输出功率. P 出 =I 2 R=[E/(R+r )] 2 R ,当R=r 时,电源输出功率最大,其最大输出功率为Pmax=E 2 / 4r 3、电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P 内 =U 内 I=I 2 r 4、电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比,即 η=P 出 /P 总 =IU /IE =U /E .

闭合电路欧姆定律检测2 (2)

闭合电路欧姆定律检测 (1)开关的断开、闭合引起 1.如图所示,闭合开关S ,电流表和电压表的示数变化情况是( ) A .电流表示数增大,电压表示数减小. B .电流表示数减小、电压表示数增大. C .两表示数同时增大 D .两表示数同时减小. 2.如图所示电路中,当开关S 闭合时,电流表和电压表读数的变化是( ) A.两表读数均变大 B.两表读数均变小 C.电流表读数增大,电压表读数减小 D.电流表读数减小,电压表读数增大 (2)滑动变阻器变化 3.如图,电源有一定内阻,当变阻器滑片向上移动时,则 ( ) A .电压表示数将变大,灯L 将变暗 B .电压表示数将变大,灯L 将变亮 C .电压表示数将变小,灯L 将变暗 D .电压表示数将变小,灯L 将变亮 4.如图所示的电路中,电源的电动势和内阻分别为E 和r ,当闭合开关S ,向左移动滑动变阻器的滑片时,下列说法正确的是 A.电流表的示数变大,电压表的示数变大 B.电流表的示数变大,电压表的示数变小 C.电流表的示数变小,电压表的示数变小 D.电流表的示数变小,电压表的示数变大 5.如图所示电路,闭合开关S ,将滑动变阻器的滑动片p 向b 端移动时,电压表和电流表的示数变化情况的是( ) A. 电压表示数增大,电流表示数变小 B. 电压表和电流表示数都增大 C. 电压表和电流表示数都减小 D. 电压表示数减小,电流表示数增大 6.如图所示电路中,电源内阻不计,合上电键K 后( ) A. 电流表的示数变大,电压表的示数变小 B. 电流表的示数变小,电压表的示数变大 C. 电流表的示数不变,电压表的示数不变 D. 电流表的示数变小,电压表的示数变小 7.如图所示的电路中,当变阻器R 3的滑动头P 向b 端移动时( ) 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 8.如图所示是一实验电路图,在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中,下列表述正确的是 A .路端电压变小 B .电流表的示数变大 C .电源内阻消耗的功率变小 D .电路的总电阻变大 9.如图所示,闭合开关S ,电路稳定后,水平放置的平行金属板间的带电质点P 处于静止状态,若将滑动变阻器R 2的滑片向a 端移动,则( ) A. 电压表读数增大 B. 电流表读数减小 C. R 1消耗的功率减小 D. 质点P 将向下运动 10.如图所示,图线Ⅰ为一电源的路端电压随电流变化的图线,图线Ⅱ为一导体两端电压和导体中电流的关系图线,那么电源电动势为_______V ,电源内阻为______Ω,导体电阻为_________Ω 11.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=5V 。求: (1)电源的电动势E =_________ V ;内阻r =_______Ω; (2)当电阻箱R 读数为_________Ω时,电源的输出功率最大,最大值P m =_________ W 12.根据画出的U-I 图象如下图所示,可得待测电池的电动势E 为 V ,内电阻r 为 Ω。 13.有一个表头,内阻20,满偏电流l0mA .耍把它改装成量程10V 的电压表需要_______联一个R 1=______的电阻,要把它改装成量程lA 的电流表应______联一个R 2=________的电阻。

闭合电路欧姆定律(最新)

教学目标 (一)知识目标 1、知道电动势的定义. 2、理解的公式,理解各物理量及公式的物理意义,并能熟练地用来解决有关的电路问题. 3、知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和. 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线表达,并能用来分析、计算有关问题. 5、理解闭合电路的功率表达式. 6、理解闭合电路中能量转化的情况. (二)能力目标 1、培养学生分析解决问题能力,会用分析外电压随外电阻变化的规律 2、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线表达,并能用来分析、计算有关问题. 3、通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析问题能力. (三)情感目标 1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生普遍联系观点 2、通过分析外电压变化原因,了解内因与外因关系 3、通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒思想 4、知道用能量的观点说明电动势的意义 教学建议 1、电源电动势的概念在高中是个难点,是掌握的关键和基础,在处理电动势的概念时,可以根据教材,采用不同的讲法.从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极,克服电场力做功,非静电力搬运电荷在两

极之间产生电势差的大小,反映了电源做功的本领,由此引出电动势的概念;也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法,给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论.教学中不要求论证这个结论.教材中给出一个比喻(儿童滑梯),帮助学生接受这个结论. 需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力,它与外电路无关,是由电源本生的特性决定的. 电动势是标量,没有方向,这要给学生说明,如果学生程度较好,可以向学生说明,做为电源,由正负极之分,在电源内部,电流从负极流向正极,为了说明问题方便,也给电动势一个方向,人们规定电源电动势的方向为内电路的电流方向,即从负极指向正极. 2、路端电压与电流(或外电阻)的关系,是一个难点.希望作好演示实验,使学生有明确的感性认识,然后用公式加以解释.路端电压与电流的关系图线,可以直观地表示出路端电压与电流的关系,务必使学生熟悉这个图线. 学生应该知道,断路时的路端电压等于电源的电动势.因此,用电压表测出断路时的路端电压就可以得到电源的电动势.在考虑电压表的内阻时,希望通过第五节的“思考与讨论”,让学生自己解决这个问题. 3、最后讲述闭合电路中的功率,得出公式,.要从能量转化的观点说明,公式左方的表示单位时间内电源提供的电能.理解了这一点,就容易理解上式的意义: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. 教学设计方案 闭合电路的欧姆定律 一、教学目标 1、在物理知识方面的要求: (1)巩固产生恒定电流的条件; (2)知道电动势是表征电源特性的物理量,它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压. (3)明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和. (4)掌握闭合电路的欧姆定律,理解各物理量及公式的物理意义 (5)掌握路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律.

第2讲 电路闭合电路欧姆定律

第2讲电路闭合电路欧姆定律 知识排查 电阻的串联、并联 串联电路并联电路 电路图 基本特点 电压U=U1+U2+U3U=U1=U2=U3 电流I=I1=I2=I3I=I1+I2+I3 总电阻R 总 =R1+R2+R3 1 R总 = 1 R1+ 1 R2+ 1 R3功率分配 P1 R1= P2 R2=…= P n R n P1R1=P2R2=…=P n R n 闭合电路的欧姆定律 1.基本概念、规律 2.路端电压与外电阻的关系 一般情况 U=IR= E R+r R= E 1+ r R ,当R增大时,U增大 特殊情况当外电路断路时,I=0,U=E;当外电路短路时,I 短 = E r,U=0 (1)关系式:U=E-Ir。 (2)用图象表示如图1所示,其中纵轴截距为电动势,横轴截距为短路电流,斜

率的绝对值为内阻。 图1 小题速练 1.思考判断 (1)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() (2)当外电阻增大时,路端电压也增大() (3)闭合电路中的短路电流无限大() (4)电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极间的电压() (5)电动势就等于电源两极间的电压() (6)闭合电路中外电阻越大,路端电压越小() (7)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大() (8)电源的输出功率越大,电源的效率越高() 答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)× 2.[人教选修3-1·P63·T1]一个电源接8 Ω 电阻时,通过电源的电流为0.15 A,接 13 Ω电阻时,通过电源的电流为0.10 A,则电源的电动势和内阻分别为() A.2 V 1.5 Ω B.1.5 V 2 Ω C.2 V 2 Ω D.1.5 V 1.5 Ω 解析由闭合电路欧姆定律得 E=I1(R1+r),E=I2(R2+r) 代入数据联立得r=2 Ω,E=1.5 V。 答案 B 3.[人教选修3-1·P52·T4改编]如图2是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~10 V,当使用a、c两个端点时,量程为0~100 V。已知电流表的内阻R g为500 Ω,满偏电流I g为1 mA,则电阻R1、R2的值()

高考物理闭合电路的欧姆定律真题汇编(含答案)

高考物理闭合电路的欧姆定律真题汇编(含答案) 一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律 1.如图所示电路中,19ΩR =,230ΩR =,开关S 闭合时电压表示数为11.4V ,电流表示数为0.2A ,开关S 断开时电流表示数为0.3A ,求: (1)电阻3R 的值. (2)电源电动势和内电阻. 【答案】(1)15Ω (2)12V 1Ω 【解析】 【详解】 (1)由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据欧姆定律则有: 21123 ()IR U I R IR R =+ + 解得: 315ΩR = (2) 由图可知,当开关S 闭合时,两电阻并联,根据闭合电路的欧姆定律则有: 213 ()11.40.6IR E U I r r R =++=+ S 断开时,根据闭合电路的欧姆定律则有: 212()0.3(39)E I R R r r =++=?+ 联立解得: 12V E = 1Ωr = 2.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V ,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A ;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A 。求: (1)电动机未启动时车灯的功率。 (2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。(忽略电动机启动瞬间灯泡的

电阻变化) 【答案】(1)120W ;(2)67.5W 【解析】 【分析】 【详解】 (1) 电动机未启动时 12V U E Ir =-= 120W P UI == (2)电动机启动瞬间车灯两端电压 '9 V U E I r =-'= 车灯的电阻 ' 1.2U R I ==Ω 2 67.5W R U P ''== 电源电动势不变,电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小,回路电流增大,内电路分得电压增大,外电路电压减小,所以车灯电功率减小。 3.如图所示,电源的电动势110V E =,电阻121R =Ω,电动机绕组的电阻0.5R =Ω,开关1S 始终闭合.当开关2S 断开时,电阻1R 的电功率是525W ;当开关2S 闭合时,电阻1R 的电功率是336W ,求: (1)电源的内电阻r ; (2)开关2S 闭合时电动机的效率。 【答案】(1)1Ω;(2)86.9%。 【解析】 【详解】

闭合电路欧姆定律五类典型题全解

(1)——简单应用专题 1.如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的I —U 图象,则下述说法正确的是( ) A.电动势E 1=E 2,发生短路时的电流强度I 1>I 2 B.电动势E 1=E 2,内阻r 1>r 2 C.电动势E 1=E 2,内阻r 1<r 2 D.当两个电源工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大 2.关于电源和直流电路的性质,下列说法正确的是( ) A.电流总是由高电势流向低电势 B.电源短路时,电路电流为无穷大,路端电压为零 C.外电路断路时,路端电压为最大,外电阻为零 D.外电路总电阻值增大时,路端电压也增大 3、用如图B-3所示的电路测电池组的电动势和内阻.其中V 为电压表(其阻值足够大),定值电阻R=7.0Ω.在开关未接通时,V 的读数为6.0V ;接通开关后,V 的读数变为5.6V .那么,电池组的电动势和内阻分别等于() A.6.0V 0.5Ω B.6.0V 1.25Ω C.5.6V 1.25Ω D.5.6V 0.5Ω 4.如图所示,直线A 和B 分别为电源a 、b 的路端电压和电流的关系图像,设两个电源的内阻分别为r a 和r b ,若将一定值电阻R 0分别接到a 、b 两电源上,通过R 0的电流分别为I a 、I b ,则( ) A.r a =r b , I a =I b B.r a >r b , I a >I b C.r a >r b , I a =I b D.r a >r b , I a <I b 5、用电动势ε=6V 、内电阻r=4Ω的直流电源依次分别对下列四个电珠供电,最亮的电珠是( ). (A)“6V ,12W ” (B)“6V ,9W ” (C)“6V ,4W ” (D)“6V ,3W ” 6、下列有关电源电动势的说法,错误的是( ) A .电源的电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压 B .电源的电动势反映了电源将其它形式能转化为电能的本领大小 C .电源的电动势就是电压 D .电源的电动势等于电路中内、外电压之和 7、许多人造卫星都用太阳能电池供电,太阳能电池由许多片电池板组成,某电池板的开路电压是600mV ,短路电流是30mA ,这块电池板的内电阻是( ). (A)60Ω (B)40Ω (C)20Ω (D)10Ω 8、 电源的电动势为4.5V ,内电阻为0.50Ω,外电路接一个4.0Ω的电阻,这时电源两端的电压为( ). (A)5.0V (B)4.5V (C)4.0V (D)3.5V 9、电源电动势为ε,内阻为r ,向可变电阻R 供电.关于路端电压,下列说法中正确的是( ). (A)因为电源电动势不变,所以路端电压也不变 (B)因为U=IR ,所以当R 增大时,路端电压也增大 (C)因为U=IR ,所以当I 增大时,路端电压也增大 (D)因为U=ε-Ir ,所以当I 增大时,路端电压下降 10、若用E 表示总电动势,U 表示外电压,U ’表示内电压,R 表示外电路总电阻,r 表示内电阻,I 表示总电流强度,考察下列各关系式:⑴U ’ = IR ⑵U ’ = E -U ⑶E = U+Ir ⑷I =E / (R+r) ⑸U = ER / (R+r) ⑹U = E+Ir ,上述关系式中成立的是:( ) A 、⑴⑵⑶⑷ B 、⑵⑶⑷⑸ C 、⑶⑷⑸⑹ D 、⑴⑶⑸⑹ 11、蓄电池的电动势是2V ,说明电池内非静电力每移动1C 的电荷做功 ,其电势能(填“增加”或“减小”),是 能转化为 能的过程。 A B 0

专题 闭合电路欧姆定律(电路的动态分析问题)

专题:闭合欧姆定律(电路的动态分析问题) 知识回顾: 直流电路的有关规律 (1)欧姆定律I =U R (2)闭合电路欧姆定律E I R r E U Ir E U U =+=+=+外内 (3)电阻定律R =ρl S (4)电功率:P =UI P =I 2R =U 2R (5)焦耳定律:Q =I 2Rt (6)串并联电路规律:11 2221 12 U R U R I R I R ==串联分压:并联分流: 1.闭合电路动态变化的原因 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小). (2)若电键的通断使串联的用电器增多,总电阻增大;若电键的通断使并联的支路增多,总电阻减小. (3)两个电阻并联,总电阻12 12 R R R R R = +.如果12R R C +=(恒量),则当12=R R 时,并联电阻最大; 两电阻差值越大,总电阻越小. 2.闭合电路动态分析的方法 基本思路是“局部→整体→局部” 流程图: 3.电路动态分析的一般步骤 (1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化. (2)根据局部电路电阻的变化,确定电路的外电阻R 外总如何变化. (3)根据闭合电路欧姆定律I 总= E R 外总+r ,确定电路的总电流如何变化. (4)由U 内=I 总r 确定电源的内电压如何变化. (5)由U =E -U 内确定路端电压如何变化. (6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化. 经典例题: 1.如图所示的电路,L 是小灯泡,C 是极板水平放置的平行板电容器.有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动.若滑动变阻器的滑片向下滑动,则( ) A .L 变暗 B .L 变亮 C .油滴向上运动 D .油滴不动

高考物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案及解析

高考物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案及解析 一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律 1.利用电动机通过如图所示的电路提升重物,已知电源电动势6E V =,电源内阻 1r =Ω,电阻3R =Ω,重物质量0.10m kg =,当将重物固定时,理想电压表的示数为 5V ,当重物不固定,且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时,电压表的示数为 5.5V ,(不计摩擦,g 取210/).m s 求: ()1串联入电路的电动机内阻为多大? ()2重物匀速上升时的速度大小. ()3匀速提升重物3m 需要消耗电源多少能量? 【答案】(1)2Ω;(2)1.5/m s (3)6J 【解析】 【分析】 根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流和电动机输入电压.电动机消耗的电功率等于输出的机械功率和发热功率之和,根据能量转化和守恒定律列方程求解重物匀速上升时的速度大小,根据W EIt =求解匀速提升重物3m 需要消耗电源的能量. 【详解】 ()1由题,电源电动势6E V =,电源内阻1r =Ω,当将重物固定时,电压表的示数为 5V ,则根据闭合电路欧姆定律得 电路中电流为65 11E U I A r --= == 电动机的电阻513 21 M U IR R I --?= =Ω=Ω ()2当重物匀速上升时,电压表的示数为 5.5U V =,电路中电流为''0.5E U I A r -== 电动机两端的电压为()()'60.5314M U E I R r V V =-+=-?+= 故电动机的输入功率'40.52M P U I W ==?= 根据能量转化和守恒定律得 2''M U I mgv I R =+ 代入解得, 1.5/v m s = ()3匀速提升重物3m 所需要的时间3 21.5 h t s v == =, 则消耗的电能'60.526W EI t J ==??=

第2讲 闭合电路欧姆定律

限时规范训练 [基础巩固题组] 1.电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此( ) A .电动势是一种非静电力 B .电动势越大,表明电源储存的电能越多 C .电动势的大小是非静电力做功能力的反映 D .电动势就是闭合电路中电源两端的电压 解析:选C .电动势E =W 非q ,它不属于力的范畴,A 错误;电动势表征非静电力做功的本领,电动势越大,表明电源将其他形式的能转化为电能的本领越大,B 错误,C 正确;电动势与电压是两个不同的概念,通常情况下,电动势大于闭合电路电源两端电压,D 错误. 2.两个相同的电阻R ,当它们串联后接在电动势为E 的电源上,通过一个电阻的电流为I ;若将它们并联后仍接在该电源上,通过一个电阻的电流仍为I ,则电源的内阻为( ) A .4R B .R C .R 2 D .无法计算 解析:选B .当两电阻串联接入电路中时I =E 2R +r ,当两电阻并联接入电路中时I =E R 2 +r ×12 ,由以上两式可得:r =R ,故选项B 正确. 3.如图所示电路,电源内阻不可忽略,电表均为理想电表.开关S 闭合后,在变阻器R 0的滑动端向下滑动的过程中( ) A .电压表与电流表的示数都减小 B .电压表与电流表的示数都增大 C .电压表的示数增大,电流表的示数减小 D .电压表的示数减小,电流表的示数增大 解析:选A .由变阻器R 0的滑动端向下滑动可知,R 0接入电路的有效电阻减小,R 总 减小,由I =E R 总+r 可知I 增大,由U 内=Ir 可知U 内增大,由E =U 内+U 外可知U 外减小,

故电压表示数减小.由U1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2减小,由I2=U2 可知 R2 电流表示数减小,故A正确. 4.(多选)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强电阻越大.为探测有无磁场,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路,电源的电动势E 和内阻r不变,在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光.若探测装置从无磁场区进入强磁场区,则() A.电灯L变亮B.电灯L变暗 C.电流表的示数减小D.电流表的示数增大 解析:选AC.探测装置从无磁场区进入强磁场区时,磁敏电阻阻值变大,则电路的总 可知总电流变小,所以电流表的示数减小,根据U=E-Ir,可知I 电阻变大,根据I=E R总 减小,U增大,所以电灯两端的电压增大,电灯L变亮,故A、C正确,B、D错误.5.在如图所示的电路中,当开关S闭合后,若将滑动变阻器的滑片P向下调节,下列说法正确的是() A.电压表和电流表的示数都增大 B.灯L2变暗,电流表的示数减小 C.灯L1变亮,电压表的示数减小 D.灯L2变亮,电容器的带电荷量增加 解析:选C.将滑动变阻器的滑片P向下调节,滑动变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律分析得知,路端电压U减小,干路电流I增大,则电压表的示数减小,灯L1变亮,U1增大,R与灯L2并联电路的电压U2=U-U1,则U2减小,即I2减小,灯L2变暗,电容器的带电荷量减少,流过电流表的电流I A=I-I2,I增大,I2减小,则I A增大,电流表的示数增大,故C正确. 6.(多选)在如图所示的U-I图象中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线,

闭合电路欧姆定律知识点

闭合电路欧姆定律(电流表的内外接法、限流式分压式接法) 一、电流表的内接和外接 在电学实验中通常需要用电器两端的电压和通过用电器的电流,这时要利用伏安法测电阻,通常用伏安法测电阻时,可采用如图所示的两种接法: 电流表外接法电流表内接法1、分析: 【电流表外接法】用R真、R测分别表示待测电阻R x测量值,R A、R V分别表示电流表和电压表的内阻。 真 测 R I U I I U I U R x V V x V= < + = = 由此可看出,测量值小于真实值 V 1 1 1 1 1 R R R R R U I U I I I U R V V V V x V x V 真 真 真 测 + = + = + = + = 所以,当R V>>R x时,R测越接近R真,误差越小。 【电流表外接法】用R真、R测分别表示待测电阻R x测量值,R A、R V分别表示电流表和电压表的内阻。 真 测 R I U I U U I U R x x x A x= > + = = 由此可看出,测量值大于真实值

A x A x x x A x R R I U I U I U U R +=+=+=真测 所以,当R x >>R A 时,R 测越接近R 真,误差越小。 2、电流表内、外接判断方法: ⑴采用电流表内接法的条件:R x >>R A ;采用电流表外接法的条件:R v >>R x ⑵当不满足R x >>R A 和R v >>R x 关系时: 当 (即R x 大电阻)时用内接法。 当V A x R R R < (即R x 小电阻)时用外接法。 当V A x R R R =时,用内、外接法均可。 ⑶实验试探法: 若伏特表示数变化比例大,即 宜外接 若安培表示数变化比例大,即 宜内接 3、规律口诀:大内小外 含义: a:大电阻用内接法,小电阻用外接法。 b:内接法测量值偏大,外接法测量值偏小。 即 A V x R R R >2 用内接法 A V x R R R <2 用外接法. 二、滑动变阻器的限流式和分压式接法 (一)滑动变阻器在电路中的两种接法: U U I I ??

高中物理闭合电路的欧姆定律模拟试题及解析

高中物理闭合电路的欧姆定律模拟试题及解析 一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律 1.如图所示的电路中,当开关S 接a 点时,标有“5V ,2.5W”的小灯泡正常发光,当开关S 接b 点时,标有“4V ,4W”的电动机正常工作.求电源的电动势和内阻. 【答案】6V ,2Ω 【解析】 【详解】 当开关接a 时,电路中的电流为 I 1= 1 1P U =2.55 A=0.5A. 由闭合电路欧姆定律得 E =U 1+I 1r 当开关接b 时,电路中的电流为 I 2= 22P U =4 4 A=1A. 由闭合电路欧姆定律得 E =U 2+I 2r 联立解得 E =6V r =2Ω. 2.爱护环境,人人有责;改善环境,从我做起;文明乘车,低碳出行。随着冬季气候的变化,12月6号起,阳泉开始实行机动车单双号限行。我市的公交和出租车,已基本实现全电动覆盖。既节约了能源,又保护了环境。电机驱动的原理,可以定性简化成如图所示的电路。在水平地面上有5B T 的垂直于平面向里的磁场,电阻为1Ω的导体棒ab 垂直放在宽度为0.2m 的导体框上。电源E 是用很多工作电压为4V 的18650锂电池串联而成的,不计电源内阻及导体框电阻。接通电源后ab 恰可做匀速直线运动,若ab 需要克服400N 的阻力做匀速运动,问: (1)按如图所示电路,ab 会向左还是向右匀速运动? (2)电源E 相当于要用多少节锂电池串联?

【答案】(1)向右;(2)100节 【解析】 【分析】 【详解】 (1)电流方向由a 到b ,由左手定则可知导体棒ab 受到向右的安培力,所以其向右匀速运动。 (2)ab 做匀速运动,安培力与阻力相等,即 400N BIL F ==阻 解得 400I =A 则 400V U IR == 电源E 相当于要用锂电池串联节数 4001004 U n E = ==节 3.在如图所示电路中,电源电动势为12V ,电源内阻为1.0Ω,电路中电阻0R 为1.5Ω,小型直流电动机M 的内阻为0.5Ω.闭合开关S 后,电动机转动,电流表的示数为2.0A .求: (1)电动机两端的电压; (2)电源输出的电功率.

闭合电路欧姆定律公开课教案

第三节:闭合电路欧姆定律 教学过程 1、认识闭合电路 情境引入: 问题1:最简单的闭合电路是由哪几部分组成的? 问题2:在闭合电路中电流如何流向及电源在闭合电路中起什么作用? 根据电路图分析电流形成的原因以及电源在电路中所起的作用. 电源的工作过程类似于如图所示的抽水机的工作过程。 电源的作用不是产生电荷,而是将其他形式的能转化为电能,将堆积在负极的正电荷移到正极,在电源的两极产生并维持一个恒定的电势差(电压),从而在电路中形成恒定的电流。 分析:电荷的定向移动形成电流。 在外电路中,在静电力的作用下,正电荷由电源正极移动到负极,电流方向由正极流向负极,沿电流方向电势降低。 在电源内部(即在内电路中),通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极,所以电流方向为负极流向正极。 内电路与外电路中的总电流是相同的。 电源:是把其他形式的能转化为电能的装置。 电动势:1)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。 2)电源的电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。 3)符号与单位:符号:E 单位:伏特(V) 2、闭合电路欧姆定律

闭合电路欧姆定律的推导过程: 由以上分析可知:闭合电路外电路和内电路两部分,如图所示。 问题1:电源电动势与外电路电压及内电路电压有什么关系呢? 方法一:实验法 实验装置如图所示: (1)其中,电压表V 1示数为电源的外电压U 外,V 2示数为电源的内电压U 内。 (2)测量过程和方法: ①S 1闭合,S 、S 2断开时,V 1示数为电源电动势E 。 ②S 1、S 、S 2闭合,V 1示数为电源的外电压U 外,V 2示数为电源的内电压 U 内 (3)结论:改变滑动变阻器R 的阻值,多测几组电压,均满足内外U U E += 而U 外=IR ,U 内=Ir, 可得:Ir IR E += 方法二:能量转化法 问题:如图,若外电路两端的电势降落,即,即电势差为U 外;内电路中的电势降落,即电势差为U 内;电源电动势为E ;当电键闭合后,电路中的电流为I ,通电时间为t 。试回答下列问题: (1)在t 时间内,外电路中静电力做的功W 外为多少? 路路外ItU qU W == (2)在t 时间内,内电路中静电力做的功W 内为多少? 内内内ItU qU W == (3)电池化学反应层在t 时间内,非静电力做的功W 非为多少? ItE qE W ==非 (4)静电力做的功等于消耗的电能,非静电力做的功等于转化的电能,根据能量守恒你能得到什么? 内外U U E += 问题2:依据上面得到的结果,推导出闭合电路中的电流I 与电动势E 、内电阻r 、外电阻R 的关系式? 内外U U E += Ir IR E += r R E I += 闭合电路欧姆定律:上式表明,闭合电路中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,这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。 例1、若用E 表示总电动势,U 表示外电压,U ’表示内电压,R 表示外电路总电阻,r 表示内电阻,I 表示总电流强度,考察下列各关系式:⑴U ’= IR ⑵U ’= E -U ⑶E = U+Ir ⑷I =E / (R+r) ⑸U = ER / (R+r) ⑹U = E+Ir ,上述关系式中成立的是:( )

第2讲闭合电路欧姆定律焦耳定律

第2讲闭合电路欧姆定律焦耳定律 一、单项选择题 1.(2017 ?常州一中)在如图所示电路中,电源电动势为12 V,内阻不计,各电阻阻值已在图中标出,开关是闭合的?现将开关断开,测得通过电阻R3的电荷量为1.19X10-5C则电容器的电容为() A.1.75 uF B. 4.25 小 C. 5.95 uF D. 2.48 ^F 2.(2015 ?南通三模)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,电动机M的线圈电阻为R).闭合开关S,电动机开始转动,稳定后电路中的电流为I,滑动变阻器接入电路的电阻为R2.则() IE尽 A.电流大小1= B.电动机两端的电压U=IRi C.电源的效率n =W0% D.电动机的机械功率P=IE-f(R1+R2+r) 3.(2016 ?扬州四模)图示电路中,电源为恒流源,能始终提供大小恒定的电流.R0为定值电阻图线中,可能正确的是() 4.(2016 ?金陵中学)如图所示电路中的电源为恒流源,不管外电路的电阻如何变化,它都能够 移动滑动变阻器的滑片,则下列表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系

提供持续的定值电流?电压表、电流表都为理想电表,当滑动变阻器R的滑动触头向右滑动时 电压表V i、V2示数变化的绝对值分别为AU i、和山2,电流表A示数变化的绝对值为M下列说法中正确的是() A. V i示数减小,A示数增大,=R2 B. V i示数减小,A示数减小,=R i C.V2示数减小,A示数增大,=R i D.V2示数不变,A示数增大,=R2 5.(2016 ?南师附中改编)如图所示,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,尺的阻值和电源内阻r相等?当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时, A.R3上消耗的功率逐渐增大 B.电流表读数减小,电压表读数增大 C.电源的输出功率逐渐增大 D.质点P将向上运动 二、多项选择题 6.(2015 ?南海摸底)在如图所示的图象中,直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图象直线□为某一电阻R的伏安特性曲线?用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路?由图象可知

闭合电路欧姆定律的五种应用

闭合电路欧姆定律得应用 目标:掌握利用闭合电路欧姆定律解决以下类型问题得方法 1.U—I 图像得求解 2。闭合电路得动态分析 3.闭合电路中得功率及其最大值问题 4.含电容电路得得计算 类型一: U —I 图像得求解 【典题】 1 下图所示得U-I 图线中,I 就是电源得路端电压随电流得变化 图线,Ⅱ就是某电阻得U —I 图线,当该电源向该电阻供电时,求: (1) 电源得输出功率P 出就是多大? (2) 电源内部损耗得功率P内就是多大? (3) 电源得效率就是多大? 电路图2913甲所示,若电阻未知,电源电动势与内阻也未知, 电源得路端电压U 随电流I得变化图线及外电阻得U-I 图线分别如图乙所示,求: (1)电源得电动势与内阻; (2)电源得路端电压; (3)电源得输出功率。 2。如图2就是某电源得路端电压U 随干路电流I 得变化图像,有图像可知,该电源得电动势_____V ,内阻为____。 3.如图所示,电源由n 个电动势均为1.5 V,且内阻相同得电池串联组成,合上开关S,滑动变阻器得滑动触头C 从A端滑至B端得过程中,电路中得一些物理量得变化如图15甲、乙、丙所示,电表、 导线对电路得影响不计。求: (1)组成电源得串联电池得个数. (2)滑动变阻器总阻值。 (3)将甲、乙、丙三个图上得a 、b 、c 各点得坐标补齐.(甲图为输出功率与路端电压关系曲线;乙图为路端电压与总电流关系曲线;丙图为电源效率与外电路电阻关系曲线) 类型二: 闭合电路得动态分析 闭合电路动态分析得基本思路就是:“部分→整体→部分”,即从某个电阻得变化入手,由串并联规律先判断外电路总电阻得变化情况,然后由闭合电路欧姆定律判断总电流与路端电压得变化情况,最后由部分电路得欧姆定律结合串、并联电路得特点判断各支路得电流、电压变化情况.此类问题得分析要理解好以下三点: 1、理解闭合电路欧姆定律E=U 外+Ir(E 、r不变);部分电路欧姆定律U=IR 。 2、局部电阻增则总电阻增,反之则总电阻减;支路数量增则总电阻减,反之则总电阻增。 0 2 4 6 8 1 2 3 U/v I /A

高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案

高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案 一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律 1.如图所示电路中,r是电源的内阻,R1和R2是外电路中的电阻,如果用P r,P1和P2分别表示电阻r,R1,R2上所消耗的功率,当R1=R2= r时,求: (1)I r∶I1∶I2等于多少 (2)P r∶P1∶P2等于多少 【答案】(1)2:1:1;(2)4:1:1。 【解析】 【详解】 (1)设干路电流为I,流过R1和R2的电流分别为I1和I2。 由题,R1和R2并联,电压相等,电阻也相等,则电流相等,故 I1=I2=1 2 I 即 I r∶I1∶I2=2:1:1 (2)根据公式P=I2R,三个电阻相等,功率之比等于电流平方之比,即 P r:P1:P2=4:1:1 2.如图所示,质量m=1 kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L=1 m的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中,电源的电动势E=8 V,内阻r=1 Ω。电动机M的额定功率为8 W,额定电压为4 V,线圈内阻R为0.2Ω,此时电动机正常工作(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g 取10 m/s2)。试求: (1)通过电动机的电流I M以及电动机的输出的功率P出; (2)通过电源的电流I总以及导体棒的电流I; (3)磁感应强度B的大小。 【答案】(1)7.2W;(2)4A;2A;(3)3T。 【解析】 【详解】 (1)电动机的正常工作时,有

M P U I =? 所以 M 2A P I U = = 故电动机的输出功率为 2 M 7.2W P P I R =-=出 (2)对闭合电路有 U E I r =-总 所以 4A E U I r -= =总; 故流过导体棒的电流为 M 2A I I I =-=总 (3)因导体棒受力平衡,则 sin376N F mg ?==安 由 F BIL =安 可得磁感应强度为 3T F B IL = =安 3.如图所示,E =l0V ,r =1Ω,R 1=R 3=5Ω,R 2=4Ω,C =100μF ,当断开时,电容器中带电粒子恰好处于静止状态;求: (1) S 闭合后,带电粒子加速度的大小和方向; (2) S 闭合后流过R 3的总电荷量. 【答案】(1) g ,方向竖直向上 (2)4×10-4C 【解析】 【详解】 (1)开始带电粒子恰好处于静止状态,必有qE =mg 且qE 竖直向上. S 闭合后,qE =mg 的平衡关系被打破. S 断开时,带电粒子恰好处于静止状态,设电容器两极板间距离为d ,有 2 214V C R U E R R r = =++,

高中物理闭合电路欧姆定律教案

闭合电路欧姆定律学案 教学目标 (一)知识目标 1、知道电动势的定义. 2、理解闭合电路欧姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意义,并能熟练地用来解决有关的电路问题. 3、知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和. 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线表达,并能用来分析、计算有关问题. 5、理解闭合电路的功率表达式. 6、理解闭合电路中能量转化的情况. (二)能力目标 1、培养学生分析解决问题能力,会用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律 2、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线表达,并能用来分析、计算有关问题. 3、通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律,培养学生用多种方式分析问题能力. (三)情感目标 1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生普遍联系观点 2、通过分析外电压变化原因,了解内因与外因关系

3、通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒思想 4、知道用能量的观点说明电动势的意义 教学建议 1、电源电动势的概念在高中是个难点,是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础,在处理电动势的概念时,可以根据教材,采用不同的讲法.从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极,克服电场力做功,非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小,反映了电源做功的本领,由此引出电动势的概念;也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法,给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论.教学中不要求论证这个结论.教材中给出一个比喻(儿童滑梯),帮助学生接受这个结论. 需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力,它与外电路无关,是由电源本生的特性决定的. 电动势是标量,没有方向,这要给学生说明,如果学生程度较好,可以向学生说明,做为电源,由正负极之分,在电源内部,电流从负极流向正极,为了说明问题方便,也给电动势一个方向,人们规定电源电动势的方向为内电路的电流方向,即从负极指向正极. 2、路端电压与电流(或外电阻)的关系,是一个难点.希望作好演示实验,使学生有明确的感性认识,然后用公式加以解释.路端电压与电

闭合电路欧姆定律的五种应用

闭合电路欧姆定律的应用 目标:掌握利用闭合电路欧姆定律解决以下类型问题的方法 1.U—I图像的求解 2.闭合电路的动态分析 3.闭合电路中的功率及其最大值问题 4.含电容电路的的计算 类型一:U—I图像的求解 【典题】 1下图所示的U-I图线中,I是电源的路端电压随电流的变化图 线,Ⅱ是某电阻的U-I图线,当该电源向该电阻供电时,求: (1)电源的输出功率P出是多大? (2)电源内部损耗的功率P内是多大? (3)电源的效率是多大? 电路图2913甲所示,若电阻未知,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. 2.如图2是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图像,有图 像可知,该电源的电动势_____V,内阻为____。 3.如图所示,电源由n个电动势均为1.5 V,且内阻相同的电池串联 组成,合上开关S,滑动变阻器的滑动触头C从A端滑至B端的过程 中,电路中的一些物理量的变化如图15甲、乙、丙所示,电表、导线对电路的影响不计.求: (1)组成电源的串联电池的个数. (2)滑动变阻器总阻值. 0 2 4 6 8 1 2 3 U/v I/A

(3)将甲、乙、丙三个图上的a 、b 、c 各点的坐标补齐.(甲图为输出功率与路端电压关系曲线;乙图为路端电压与总电流关系曲线;丙图为电源效率与外电路电阻关系曲线) 类型二: 闭合电路的动态分析 闭合电路动态分析的基本思路是:“部分→整体→部分”,即从某个电阻的变化入手,由串并联规律先判断外电路总电阻的变化情况,然后由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况,最后由部分电路的欧姆定律结合串、并联电路的特点判断各支路的电流、电压变化情况.此类问题的分析要理解好以下三点: 1、理解闭合电路欧姆定律E=U 外+Ir (E 、r 不变);部分电路欧姆定律U=IR 。 2、局部电阻增则总电阻增,反之则总电阻减;支路数量增则总电阻减,反之则总电阻增。 3、两个关系:外电压等于外电路上串联的各分电压之和;总电流等于各支路电流之和。有一部分电路中的R 、I 、U 都发生变化,这样就不能单纯从部分电路欧姆定律的角度考虑问题,还要结合串、并联电路的特点去进行判断。 动态分析的一般步骤: (1) 局部电阻确定外电路的电阻如何变化 (2) 根据闭合电路欧姆定律E I R r = +,确定电路中的总电流如何变化 (3) 由U 内=Ir 确定电源的内电压如何变化 (4) 由U 外=E —Ir 确定电源的外由电压如何变化 (5) 由部分电路欧姆定律确定干路上某个电阻两端的电压如何 变化 (6) 确定支路两端的电压如何变化以及通过支路的电流如何变 【典题】 1.如图10-3-2所示,当滑动变阻器R 3的滑片C 向B 方向移动时,电路中各电表示数如何变化?(电表内阻对电路的影响不计) 2.如图所示,当滑线变阻器的滑动触点向上端移动时( ) A .电压表V 的读数增大,电流表A 的读数减小 B .电压表V 和电流表A 的读数都增大 C .电压表V 和电流表A 的读数都减小 D .电压表V 的读数减小,电流表A 的读数增大 3、如图7所示的电路中,电源的电动势E 和内电阻r 恒定不变,电灯L 恰能正常发光,如果变阻器的滑片向b 端滑动,则( ) A 、电灯L 更亮,安培表的示数减小 B 、电灯L 更亮,安培表的示数增大 C 、电灯L 更暗,安培表的示数减小 D 、电灯L 更暗,安培表的示数增大 4:如图所法,当滑线变阻器的滑动触点向上端移动时() A. 伏特表V 的读数增大,安培表A 的读数减小 B. 伏特表V 和安培表A 的读数都增大 C. 伏特表V 和安培表A 的读数都减小 D. 伏特表V 的读数减小,安培表A 的读数增大 5:如图所示电路中,电源电动势和内电阻为定值,固定电阻的阻值R2小于变阻器ab两端之间的总阻值R3,R1≠0。当变阻器 A 1 A 2 A 3 V 2 V A B V 1 R 1 R 2 R 3 C 10-3-2 图10-4-4 图7

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