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1、课时2 闭合电路欧姆定律,知识点一 电动势 知识回顾 1电路的组成：闭合电路是由两部分组成，一部分是电源外部的电路，叫外电路；另一部分是电源内部的电路，叫内电路 2电源：使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置,(2)单位： (3)物理意义：表示电源把其他形式的能转化为 本领大小的物理量电动势大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大；电动势小，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小电动势在数值上等于电路中通过1库仑电荷量时电源所提供的电能,伏特(V),电能,(4)电动势的方向 电动势虽是 ，但为了研究电路中电势分布的需要，我们规定由负极经电源内部指向 的方向(即电势升高的方
2、向)为电动势的方向 (5)电动势的决定因素 电源的电动势仅由电源本身的物质构成决定，与工作物质的多少或由其决定的电源的体积大小无关(由若干个单位电源串联而得到的体积较大的组合电源除外),标量,正极,要点深化 1电动势不是电压，电动势等于非静电力移送单位电荷量所做的功，反映其他形式的能转化为电能的本领，可以区别不同电源移送相同电荷时做功本领不同 2电压即电势差，它表现在电路两点间形成电场，电场力推动电荷做功，完成的是由电能向其它形式能的转化过程，从能量的转化关系看，电动势和电压是截然不同的物理量,3电源的内阻 把电源接入电路就形成闭合电路电源外部的电路叫外电路，电源内部的电路叫做内电路内电路所具
3、有的电阻叫做内电阻，亦即电源的内阻，符号为r.电流通过内电路时受到内阻的阻碍作用，要产生热量致使电源发热，电流过大可以烧坏电源,基础自测 关于电动势，下列说法中正确的是( ) A在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加 B对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大 C电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多,D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多 解析：电源是将其他能量转化为电能的装置，在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加，因此选项A正确电源电动势是反映电源内部其他形式能转化为
4、电能本领大小的物理量，电动势在数值上等于移送单位电荷量所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所以选项C正确 答案：AC,知识点二 闭合电路欧姆定律 知识回顾 1内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟 成反比 2公式： ，常用表达式为EIRIrUU；U . 3意义：描述了包含电源在内的全电路中，电流与电动势以及电路总电阻之间的定量关系,闭合电,路的总电阻,EIr,2路端电压U与电流I的关系 (1)因为UEIr，一般认为电源的电动势E和内阻r一定时，其关系满足一次函数，图线为图1所示,图1,(2)直线斜率的绝对值为电源内阻r，纵轴的截距为电源
5、的电动势E，横轴的截距为短路电流I短 (3)路端电压U随电流I变化的本质原因是由于电源内阻的存在 (4)图线上每一点坐标的乘积IU为电源的输出功率,基础自测 如图2所示，是测定两个电源的电动势和内阻实验得到的电流和路端电压图线，则应有( ) A当I1I2时，电源总功率P1P2 B当I1I2时，外电阻R1R2 C当U1U2时，电源输出功率P出1P出2 D当U1U2时，内电阻消耗的功率P内1P内2,图2,答案：ACD,知识点三 闭合电路中的能量 知识回顾 1电源的总功率：指电源提供的全部电功率公式为：P总 . 2电源的输出功率：指电源提供给外电路的功率公式为：P出 . 3电源的内部发热功率：指电源
6、内阻消耗的功率公式为：P内 .,IE,IU,I2r,4用电器的额定功率：指用电器在正常工作条件下(即 电压下)的功率公式为：P额U额I额 5用电器的实际功率：指用电器在实际电压下消耗的功率公式为：P实U实I实 6输电线上损失的功率：指电流流过输电导线时，因发热损失的功率公式为：P损 ,额定,I2R线,(2)电压形式：EU外U内或EU外Ir.它表明电源电动势在量值上等于电路中内、外电压之和，此形式对外电路无要求 (3)能量形式：EqqU外qU内它反映出移动单位电荷的过程中，非静电力做功与电场力做功量值相等，即其他形式的能量转化为电能，再由电能转化为电阻R及r上的内能转化过程中，能量守恒得到体现
7、(4)功率形式：IEIU外IU内或IEIUI2r.,基础自测 如图3所示，已知电源内阻r2 ，定值电阻R10.5 .求： (1)当滑动变阻器的阻值R2为多大时，电阻R1消耗的功率最大？ (2)当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？ (3)当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？,图3,答案：(1)0(2)2.5 (3)1.5 ,题型一 闭合电路的动态分析 例1 如图4所示的电路中，R1、R2、 R3和R4皆为定值电阻，R5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滑动触头向图中a端移时( ),图4,AI变大，U变小 BI变大，U变大 CI
8、变小，U变大 DI变小，U变小,解析 由图可知R5与R2、R4为两个并联支路当R5支路电阻变小(滑动触头向a端移动时)，则并联电阻变小，则电路总电阻变小，故干路电流增大，则路端电压(V表示数)变小，又因为UR1、RR3的电压增大，故Uab减小，故IR2(或IR4)减小，则A表示数减小，即D项正确 答案 D,题后反思 动态问题的分析一定要掌握分析的顺序，一般由局部(R的变化)全局(I总、U端的变化)局部(U分、I分的变化)来推理，注意干路中的电流大小是连接内、外电路的桥梁,变式11 (2009广东高考)如图5所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接只合上开关S1，三个灯泡都能正常
9、工作如果再合上S2，则下列表述正确的是( ) A电源输出功率减小 BL1上消耗的功率增大 C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大,图5,答案：C,题型二 含容电路的分析与计算 例2 如图6所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d40 cm.电源电动势E24 V，内电阻r1 ，电阻R15 .闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v04 m/s竖直向上射入板间,图6,若小球带电量为q1102 C，质量为m2102 kg，不考虑空气阻力那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？(取g10 m/s2),答案 8
10、23 W,题后反思 解答这一类题目，除了要理解电学中有关概念和基本规律外，解题的关键还是在力学上，只要在分析物体的受力情况时，注意加强分析电场力和电学中其他各力的意识，就可以把力学和电学的综合问题转化为力学问题来处理，这一类题目的解题思路跟力学综合题相似,变式21 (2010安徽高考)如图7所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2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电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是( ),图7,A. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B. 保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变
11、小 C. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D. 保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小,答案：B,题型三 闭合电路中的功率问题 例3 三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V，它们的额定电流都为0.3 A若将它们连接成如图8(a)、(b)所示电路，且灯泡都正常发光,图8,(1)试求图(a)所示电路的总电流和电阻R2消耗的电功率； (2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能 分析 由灯泡的额定电流即可求出总电流，由闭合电路的欧姆定律可求出电源的路端电压，与L3两端电压相减即可得出R2两端电压，从而求出R2消耗的电功率电源提供的电功率由公式
12、P总IE可求得,解析 (1)由题意可知，在图8(a)所示的电路中： 电路中的总电流 I总IL1IL2IL30.9 A U电路EI总r 2.55 V， UR2U电路UL30.05 V， IR2I总0.9 A； 电阻R2消耗的电功率PR2IR2UR20.045 W.,(2)图8(a)所示电路电源提供的电功率 P总I总E0.93 W2.7 W 图8(b)所示电路电源提供的电功率 P总I总E0.36 W1.8 W 由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P总P总，所以，图(b)所示电路比图(a)所示电路节能 答案 (1)0.9 A 0.045 W (2)2.7 W 1.8 W 图(b),题后反思 (
13、1)本题涉及到闭合回路的功率问题首先要从概念上区分电源总功率PEI、电源输出功率P出U路I及电源内阻热功率P内I2r；其次要注意它们的联系EIU路II2r. (2)定值电阻由于电阻阻值不变，所以其电功率随其两端电压或通过它的电流的增大而增大，在一个具体电路中，其电功率最大的条件容易找到，但对于一个可变电阻，其阻值变大(或变小)时通过它的电流往往减小(或变大)，其电功率大小的变化及最大功率的条件不易做出判定，往往运用“等效电源”法,变式31 如图9甲所示电路，当变阻器的滑动片从一端滑到另一端的过程中两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示，不考虑电表对电路的影响,图9,
14、(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图象应分别为UI图象中哪一条直线？ (2)定值电阻R0、变阻器的总电阻分别为多少？ (3)试求出电源的电动势和内阻 (4)变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率为多少？,(3)由闭合电路欧姆定律表达式EUIr 得E7.50.5r E62.0r 由得：E8 V，r1 ,答案：(1)BC、AC (2)3 12 (3)8 V 1 (4)4 W,1(2010新课标全国卷)电源的效率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图10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，
15、相应状态下电源的效率分别为a、b.由图可知a、b的值分别为( ),图10,答案：D,2电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图11所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是( ) A电压表和电流表读数都增大 B电压表和电流表读数都减小 C电压表读数增大，电流表读数减小 D电压表读数减小，电流表读数增大,图11,解析：滑动变阻器触头向b端滑动时，本身电阻增大，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，则外电压增大，即电压表示数增大，R1上电压减小，所以并联部分电压增大，则R2上电流增大，所以电流表读数增大，综上得正确选项为A. 答案：A,3某同学设计了一个转向灯电路(如图12)，其中L为指示灯，L1、L2分别为左、右转向灯，S为单刀双掷开关，E为电源当S置于位置1时，以下判断正确的是( ) AL的功率小于额定功率 BL1亮，其功率等于额定功率 CL2亮，其功率等于额定功率 D含L支路的总功率较另一支路的大,图12,解析：当S接1时，L与L2串联后再与L1并联电源电动势为E6
