《浙江专用2018_2019学年高中物理第二章恒定电流2_7闭合电路的欧姆定律学案新人教版选修3_120190102216》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江专用2018_2019学年高中物理第二章恒定电流2_7闭合电路的欧姆定律学案新人教版选修3_120190102216（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7节闭合电路的欧姆定律研究学考明确要求知识内容闭合电路的欧姆定律考试要求学考c选考d基本要求1.知道闭合电路(全电路)的构成。能识别闭合电路中的内电路、外电路、内电阻、外电阻、内电压、路端电压(外电压)。2知道闭合电路欧姆定律。3知道路端电压和内电压之和等于电源的电动势。发展要求1.能将实际电源分解成不计内阻的理想电源和内阻两部分。2理解路端电压与电流的关系，知道断路时的路端电压值等于电源电动势。3能结合其他电学知识解决简单的综合性问题。4能分析外电路为简单的串、并联电路的动态电路问题。说明不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题。基 础 梳 理1如图1所示，将电源和用电器用导线连接起来，就
2、构成闭合电路。图1(1)外电路：如图1所示，电源外部的电路称为外电路，其电阻称为外电阻，电压称为外电压。外电压常称为路端电压。(2)内电路：如图1所示，电源内部的电路称为内电路。其电阻称为内电阻，电压称为内电压。(3)闭合电路中电流的流向：外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极。特别提醒外电路沿电流方向电势降低，内电路沿电流方向电势升高。2闭合电路的欧姆定律(1)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：I或EIRIr或EU外U内。(3)适用条件：、适用于外电路为纯电阻电路，适用于一切电路。3路端电压和外电阻的关系(1)当外电阻
3、R增大时，根据I可知，总电流I减小，内电压Ir减小，根据UEIr可知，路端电压U增大。当外电路断开时，路端电压UE。(2)当外电阻R减小时，根据I可知，总电流I增大，内电压Ir增大，根据UEIr可知，路端电压U减小。外电路短路即R0时，电路中的电流I，U0。4外电压U与电流I的关系图2由UEIr可知，UI图象是一条斜向下的直线，如图2所示。(1)图象中U轴截距E表示电源的电动势。(2)I轴截距I0等于短路电流。(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r|。特别提醒(1)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为零，UE。这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势。当电源两端短路时，外电阻R0，此时
4、I。(2)短路电流很大，会烧坏电源，甚至引起火灾，所以绝对不允许将电源两极直接用导线连接。典 例 精 析【例1】 一电池具有一定的电阻，经测量其断路时的电压为1 V，如果用导线将其短路，经测量电流为0.05 A。如果将该电池与一定值电阻R串联在一起，已知R20 ，则电池的内阻所分得的电压为()A0.4 V B0.5 VC1 V D0.8 V解析由已知条件得E1 V，又I短，所以r 20 ，所以U内Irr20 V0.5 V，B正确。答案B即 学 即 练2图3是根据某次实验记录数据画出的UI图象，下列关于这个图象的说法中正确的是()图3A纵轴截距表示待测电源的电动势，即E3.0 VB横轴截距表示短
5、路电流，即I短0.6 AC根据rE/I短，计算出待测电源内电阻为5 D根据r，计算出待测电源内电阻为2 解析UI图线纵轴截距表示电动势E3.0 V，A正确；横轴截距点坐标为(0.6 A,2.4 V)，因此不是短路时电流，B、C错误；由UEIr或r知D错误。答案A基 础 梳 理1各部分功率关系分析由EItI2RtI2rt知(1)电源的功率(电源的总功率)PEEI；(2)电源的输出功率P出UI；(3)电源内部消耗的功率PrI2r；(4)功率关系：PEP出Pr。2电源输出功率特点当外电路为纯电阻电路时讨论如下：(1)P出UII2RR，由此式可看出，当Rr时，P出有最大值，即Pm。图4(2)电源输出功
6、率与外电阻的关系图象，如图4所示。当Rr时，输出功率最大，P出。当Rr时，若R增大，则P出减小。除Rr外，图象上总有两点输出功率P出相等，如图中R1与R2，则由()2R1()2R2整理得R1R2r2。特别提醒当外电阻增大时，输出功率可能增大也可能减小，关键是看外电阻的初始值与电源内阻的关系。3电源的效率(1)定义：输出功率跟电路消耗的总功率的比值，即。(2)如果外电路为纯电阻电路，则，所以外电路电阻越大，电源效率越高。特别提醒当电源输出功率最大时Rr，50%4部分电路欧姆定律的UI图象与闭合电路欧姆定律的UI图象。图5中a为电源的UI图象，b为外电阻的UI图象。图5(1)两者的交点坐标表示该电
7、阻接入电路时电路的总电流和路端电压；(2)以交点和原点的连线为对角线的矩形的面积表示输出功率；(3)当a、b斜率相等时，即内、外电阻相等时，图中矩形面积最大，即输出功率最大。可以看出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半。典 例 精 析【例2】 如图6所示，直线A为电源的UI图线，直线B和C分别为电阻R1和R2的UI图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为1、2，则()图6AP1P2BP12D12。答案C电源的伏安特性曲线与电阻的伏安特性曲线的交点坐标含义是，电源与这个电阻构成闭合回路时电路中的电流和电源两端电压。即 学 即 练2
8、如图7所示，直线a为电源的UI图线，直线b为电阻R的UI图线，用该电源和该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的效率分别为()图7A4 W,33.3% B2 W,33.3%C4 W,67% D2 W,67%解析根据直线a可知，电源电动势E3 V，内阻r0.5 ，根据直线b可知，电阻R1 。当用该电源和该电阻组成闭合电路时，干路电流IE/(rR)2 A，电源的输出功率P出I2R4 W，总功率P总IE6 W，所以，电源的效率P出/P总0.6767%。选项C正确。答案C基 础 梳 理1解决闭合电路动态变化问题，应按照局部整体局部的程序进行分析。2基本思路：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变
9、化U内的变化U外的变化固定支路变化支路。(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断。(2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断。(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。典 例 精 析【例3】 在如图8所示的电路中，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R2的滑动触头向图中a端移动时()图8AI变大，U变小 BI变大，U变大CI变小，U变大 DI变小，U变小解析当R2的滑动触头向图中a端移动时，R2接入电路的电阻变小，电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小，即电压表的读数
10、U变小；电流表的读数I变小，故选项D正确。答案D(1)由局部电阻变化判断总电阻的变化。(2)由I判断总电流的变化。(3)根据UEIr判断路端电压的变化。(4)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化。即 学 即 练3如图9所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值。则下列说法正确的是()图9A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RR总I干U内U外。R2两端电压U2I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小，读数减小，故A、C、D错误，B正确。答案B基 础 梳 理在直
11、流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流。一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的，不漏电的情况)的元件，电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它。1电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压。2当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。3电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。典 例 精 析【例4】 如图10所示，电源电动
12、势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求：图10(1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的电荷量。解析(1)S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，易求I1 A，即为通过R1的电流。(2)S闭合时，电容器两端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量Q1CUC。S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UCE，储存的电荷量Q1CUC。很显然电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104 C。电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，这只有通过R1这条途径实现，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量。答案(1)1 A(2)1.
13、2104 C(1)首先确定电路的连接关系及电容器和哪部分电路并联。(2)根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压。(3)最后根据公式QCU或QCU，求电荷量及其变化量。即 学 即 练4. (2018台州教学质量检测)竖直放置的一对平行金属板A和B，在A极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按图11所示的电路图连接。当滑动变阻器R的滑片在a、b位置时，电流表的读数分别为I1、I2，稳定后绝缘线与左极板的夹角分别为1、2，则()图11A12，I1I2 B12，I1I2C12，I1I2 D12，I1I2解析电容器在直流电路中相当于断路，所以电流只通过滑动变阻器与电源形成回路，而两极板间的电压为与两极板并联的部分滑动变阻器上所分得的电压，所以滑片由a移至b时，电路总电阻未改变，故电路中电流不变，即I1I2，极板两端电压增大，板间电场强度E增大，故增大，即12，C正确。答案C1如图12所示，当开关S断开时，电压表示数为3 V，当开关S闭合时，电压表示数为1.8 V，则外电阻R与电源内阻r之比为()图12A53 B35 C23 D32解析S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即：E3 V。S闭合时，U外1.8 V，所以U内EU外1.2 V。因U外IR，U内Ir，所以RrU外U内1.81.232。答案D
