第2講閉合電路的歐姆定律

1、第 2 講閉合電路的歐姆定律一、電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1電源 ：是通過(guò)非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置W，單位： V.2電動(dòng)勢(shì) ：非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)電荷電荷量的比值，E q3電動(dòng)勢(shì)的物理含義 ：電動(dòng)勢(shì)表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓4內(nèi)阻 ：電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，也有電阻 r ，叫做電源的內(nèi)阻，它是電源的另一個(gè)重要參數(shù)二、閉合電路的歐姆定律1閉合電路內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路.內(nèi)電阻所降落的電壓稱為內(nèi)電壓 .1 組成外電路：電源外部的電路.其兩端電壓稱為外電壓或路端電壓 .(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系 ：E U 外 U 內(nèi)2閉合電路的

2、歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比I E只適用于純電阻電路(2)公式RrEU外U內(nèi) 適用于任何電路(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系負(fù)載 R 增大 I 減小 U 內(nèi)減小U外電路斷路時(shí) (R無(wú)窮 )，I0，U 外E. 負(fù)載 R 減小 I 增大 U 內(nèi)增大UE外電路短路時(shí) (R 0)，I r ， U 內(nèi) E.外增大外減小三、路端電壓跟干路電流的關(guān)系路端電壓跟電流的關(guān)系是UEIr ，用圖象表示如圖所示此圖象的物理意義是：1縱軸截距： 圖線與縱軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)2斜率： 圖線斜率的絕對(duì)值在數(shù)值上等于電源的內(nèi)阻，路端電壓 U 隨干路電流 I

3、變化的本質(zhì)原因是由于電源內(nèi)阻的存在3外電壓和內(nèi)電壓： 圖中 U 與 U分別表示電流為 I 1 時(shí)的外電壓和內(nèi)電壓從圖象可以看出， I 增大時(shí)，外電壓 U 減小；內(nèi)電壓 U增大，但二者之和保持不變E4橫軸截距： 圖中 I m 等于短路電流， I m r .一段導(dǎo)體兩端的電壓與通U過(guò)的電流的圖象如圖所示，斜率等于導(dǎo)體的電阻，即RI.1關(guān)于電動(dòng)勢(shì)，以下說(shuō)法中正確的是()A 電源電動(dòng)勢(shì)等于電源正、負(fù)極之間的電勢(shì)差B用電壓表直接測(cè)量電源兩極得到的電壓數(shù)值，實(shí)際上總略小于電源電動(dòng)勢(shì)的準(zhǔn)確值C電源電動(dòng)勢(shì)總等于內(nèi)、外電路上的電壓之和，所以它的數(shù)值與外電路的組成有關(guān)D在閉合電路中，當(dāng)外電阻變大時(shí)，路端電壓增大，

4、電源的電動(dòng)勢(shì)也增大解析：電動(dòng)勢(shì)是電源本身的屬性，是由電源本身決定的，與外電路的組成及變化無(wú)關(guān)，故C、D 錯(cuò)誤由閉合電路的歐姆定律得EUIr .用電壓表直接測(cè)量電源兩極時(shí)，雖然電壓表的電阻很大，但電路中也有電流， 內(nèi)電路中也有電壓降落， 電壓表直接測(cè)量電源兩極得到的電壓數(shù)值應(yīng)略小于電動(dòng)勢(shì)， B 正確， A 錯(cuò)誤答案：B2鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為 2 V，這表示 ()A 電路中每通過(guò) 1 C 電荷量，電源把2 J 的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷無(wú)論接不接入外電路，蓄電池兩極間的電壓都為2 VC蓄電池在 1 s 內(nèi)將 2 J 的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋绢I(lǐng)比一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)為 1.5 V)的大

5、解析：根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義和表達(dá)式 EW，非靜電力移動(dòng)1 C電荷量所做的功WqE ×2 Jq1 2 J，由功能關(guān)系可知有2 J 的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?A 正確；C 錯(cuò)在沒(méi)接入外電路時(shí)，蓄電池兩極間的電壓等于電動(dòng)勢(shì)，但若接入外電路后，兩極間的電壓將小于電動(dòng)勢(shì)，所以選項(xiàng)B 錯(cuò)誤電動(dòng)勢(shì)是描述電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量，E 蓄電池 2 V> E 干電池 1.5 V，故 D 正確答案：AD3如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì) E 9 V、內(nèi)阻 r 3 ，R 15 下.列說(shuō)法中正確的是 ()A當(dāng) S 斷開(kāi)時(shí)， UAC9 VB當(dāng) S 閉合時(shí)， UAC9 VC當(dāng) S 閉合時(shí)， UAB7.5

6、 V，UBC0D當(dāng) S 斷開(kāi)時(shí)， UAB0， UBC0答案：AC4.電路如圖所示， 已知電池組的總內(nèi)阻r 1 ，外電路電阻 R5 ，電壓表的示數(shù) U2.5 V，則電池組的電動(dòng)勢(shì)E應(yīng)等于()A2.0 VB2.5 VC3.0 VD3.5 V解析：E(2.51×2.5/5) V3.0 V，A、B、D 錯(cuò)誤， C 正確答案：C5.在如圖所示的閉合電路中，當(dāng)滑片 P 向右移動(dòng)時(shí)， 兩電表讀數(shù)的變化是()A.變大，變大B.變小，變大C.變大，變小D.變小，變小解析：當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí)， R 變大，根據(jù)閉合電路歐姆定律： 電路中的電流 I E變小，RR r0即電流表讀數(shù)變小；電壓表讀數(shù)UE I(R0

7、r)變大， B 正確答案：B電路的動(dòng)態(tài)分析2011年7月6日18時(shí)45 分，山東省棗莊防備煤礦有限公司井下255 米處一臺(tái)空氣壓縮機(jī)著火，初步核查造成事故區(qū)域36名礦工被困井內(nèi)裝有火警報(bào)警器，如圖是其部分電路示意圖其中 R2 為用半導(dǎo)體熱敏材料 (其阻值隨溫度的升高而迅速減小 )制成的傳感器，電流表 A 為值班室的顯示器， B 為值班室報(bào)警電鈴當(dāng)傳感器 R2 所在處出現(xiàn)火情時(shí)，電流表 A 顯示的電流 I 、報(bào)警電鈴兩端的電壓 U 的變化情況是 ( ) AI 變大， U 變大BI 變小， U 變小CI 變小， U 變大DI 變大， U 變小解析：當(dāng)傳感器 R2 所在處出現(xiàn)火情時(shí)， R2 的阻值減

8、小，電路的總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐1U)可得并聯(lián)電路兩端的電壓減小，對(duì)電流表I R3可姆定律可知干路上電流變大，由 UE I 總(rR以判斷其示數(shù)變小，選項(xiàng) A 、D 錯(cuò)誤；通過(guò)電鈴的電流 I 2I 總I ，因干路中電流增大，而I 減小，所以 I 2 增大，根據(jù) U 電鈴 I 2R 電鈴 可知電鈴兩端電壓變大，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤、 C 正確答案： C電路動(dòng)態(tài)變化分析的方法(1)明確局部電路變化時(shí)所引起的局部電路電阻的變化(2)根據(jù)局部電阻的變化，確定電路的外電阻R 總?cè)绾巫兓?3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I 總E，確定電路的總電流如何變化R總r(4)由 U 內(nèi) I 總 r 確定電源的內(nèi)電壓如何變化(

9、5)由 U 外 E U 內(nèi)確定路端電壓如何變化(6)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化(7)確定支路兩端的電壓以及通過(guò)各支路的電流如何變化11：(改編題 )如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為 r，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P 處于左端時(shí)，三盞燈L 1、L 2、L3 均發(fā)光良好在滑片 P 從左端逐漸向右移動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A小燈泡 L1、L2 變暗， L3 變亮B小燈泡 L3 變暗， L1、L2 變亮C電壓表 V1 、V 2 示數(shù)均變大D電壓表 V1 、V 2 示數(shù)之和變大解析：本題考查了直流電路動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析滑片P 向右滑動(dòng)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器電阻變大，根據(jù) “并同串

10、反 ”的規(guī)律可知，燈泡L1 變暗、 L3 變亮、 L2 變暗， A正確；電壓表V 1 示數(shù)變大、V 2示數(shù)變小，而兩表示數(shù)之和等于路端電壓，變大，答案：ADD 正確閉合電路中的功率問(wèn)題1電源的總功率(1)任意電路 ：P 總EI U 外 I U 內(nèi) I P 出P 內(nèi)2(2)純電阻電路 ：P 總 I 2(Rr)RE r.2電源內(nèi)部消耗的功率 ：P 內(nèi) I 2r U 內(nèi) I P 總 P 出3電源的輸出功率(1)任意電路 ：P 出 UI EI I 2rP 總 P 內(nèi)E2RE2(2)純電阻電路 ：P 出 I 2R Rr 2 R r2.R4rE2(3)當(dāng) R r 時(shí)，電源的輸出功率最大為Pm 4r .(4

11、)P 出與 R 的關(guān)系如圖所示如圖所示，電路中E3V， r 0.5 ， R01.5 ，變阻器的最大阻值 R10 .(1)在變阻器的阻值 R 為多大時(shí)，變阻器上消耗的功率最大？(2)在變阻器的阻值 R 為多大時(shí)，定值電阻 R0 上消耗的功率最大？解析：(1)此種情況可以把 R0 歸入電源內(nèi)電阻，這樣變阻器上消耗的功率，也就是電源的輸出功率，即當(dāng) Rr R02時(shí)， R 消耗功率最大為：mE232W 9P4R ×28 W ；4(2)定值電阻 R0 上消耗的功率可以表達(dá)為： P I 2R0，因?yàn)?R0 不變，當(dāng)電流最大時(shí)功率最大，此時(shí)應(yīng)有電路中電阻最小，即當(dāng) R0 時(shí) R0 上消耗的功率最大

12、：E22R0322×1.5 W27PmR r1.5 0.58 W.0解答此類型問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)(1)當(dāng) Rr 時(shí)電源的輸出功率最大(2)對(duì)定值電阻的功率由P I 2R 來(lái)討論(3)對(duì)可變電阻的功率可以將定值電阻R0 和電源看成一個(gè)整體 成為等效電源易錯(cuò)警示 ：在解答第二問(wèn)時(shí)，有些同學(xué)又會(huì)用第一問(wèn)的方法來(lái)求解，把R 歸為內(nèi)阻，調(diào)節(jié)R使內(nèi)阻 Rr R0，這樣使用是錯(cuò)誤的在研究電阻 R 上消耗的最大功率時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分 “可變與定值 ”這兩種情況，兩種情況中求解的思路和方法是不相同的2 1：(2012 ·上海單科 )直流電路如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片 P 向右移動(dòng)時(shí)，電源的 ()A

13、總功率一定減小B效率一定增大C內(nèi)部損耗功率一定減小D輸出功率一定先增大后減小解析： 滑片 P 向右移動(dòng)時(shí)外電路電阻 R 外增大，由閉合電路歐姆定律知總電流減小，由P 總EI 可得 P 總減小，故選項(xiàng) A 正確根據(jù) R外1可R外r1 r/R外知選項(xiàng) B 正確由 P 損 I 2 r 可知，選項(xiàng) C 正確由 P 輸R 外圖象，因不知道 R 外的初始值與 r 的關(guān)系，所以無(wú)法判斷P 輸?shù)淖兓闆r，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤答案：ABC對(duì)電源的UI 圖象的理解及應(yīng)用路端電壓與電流的關(guān)系圖象(1)由 U E Ir 可得電源的UI關(guān)系圖象，如圖中實(shí)線所示縱截距為電動(dòng)勢(shì)E；圖象的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻r .(2)直線

14、上任何一點(diǎn) A 與原點(diǎn) O 的連線 (圖中虛線所示 )的斜率表示對(duì)應(yīng)的外電阻 R；圖線上每一點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)的乘積為電源的輸出功率，如圖中 PAUA IA.如圖所示，甲、乙為兩個(gè)獨(dú)立電源的路端電壓 U 與通過(guò)它們的電流 I 的關(guān)系圖象，下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A 路端電壓都為 U0 時(shí)，它們的外電阻相等B電流都是 I 0 時(shí)，兩電源的內(nèi)電壓相等C電源甲的電動(dòng)勢(shì)大于電源乙的電動(dòng)勢(shì)D電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻解析：電源路端電壓 U 隨電流 I 變化的圖象中，縱軸截距表示 I U 0 時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)為 E；圖象的斜率的絕對(duì)值 | |r(內(nèi)電阻 )，故可I知 E 甲>E 乙，r 甲>r

15、 乙；如果在 UI 圖象中再畫(huà)一條某一電阻兩端的電壓隨電流變化的關(guān)系圖象 (如圖中虛線 OP 所示 )，交點(diǎn) (I 0，U0)即表示把該電阻接入圖示電源組成的閉合電路中的電流和路端電壓，所以可知，路端電壓都為U0 時(shí)，它們的外電阻相等答案：AC3 1：(2013 ·浙江溫州五校聯(lián)考 )在如圖所示的U I 圖象中，直線為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線為某一電阻 R 的伏安特性曲線用該電源直接與電阻R 相連組成閉合電路，由圖象可知()A 電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻為 0.5B電阻 R 的阻值為 1 C 電源的輸出功率為2 WD電源的效率為66.7%解析：由直線 知 E3 V ，

16、 r 0.5 ，A 正確；由直線 知， R1 ，B 正確；兩直線交點(diǎn)的坐標(biāo)值的乘積表示電源的輸出功率，P 出IU 4 W ， C 錯(cuò)；電源效率 R ×100% 66.7% ，RrD 正確答案：ABD含有電容器的電路分析在如圖所示的電路內(nèi)，水平放置的平行板電容器中有一帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器的滑片P 向左移動(dòng)，則 ()A 電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度將增大B電容器上的電荷量將減少C電容器的電容將減小D液滴將向上運(yùn)動(dòng)解析：若將滑片向左移動(dòng)，則R 總增大，干路電流減小， R2 兩端電壓減小，因電容器與 R2 并聯(lián)，所以電容器兩端電壓減小，電荷量減少，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，液滴將向下運(yùn)動(dòng)，故B

17、 正確， A、D 錯(cuò)Sr誤；由 C4kd可知，電容器的電容不變， C 錯(cuò)誤答案：B1.電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后， 與電容器串聯(lián)的電路中沒(méi)有電流， 同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線， 即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢(shì)差2電壓變化帶來(lái)的電容器的變化：電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電若電容器兩端電壓升高， 電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放電，可由QC·U 計(jì)算電容器上電荷量的變化3含電容器電路的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的處理方法：含電容器電路如果和力學(xué)知識(shí)相結(jié)合一般是分析電容器內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的變化，進(jìn)而分析帶電粒子在電容器內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)常涉及牛頓第二

18、定律，動(dòng)能定理等知識(shí)4 1：在如圖所示的電路中，燈泡 L 的電阻大于電源的內(nèi)阻r，閉合電鍵 S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P 向左移動(dòng)一段距離后，下列結(jié)論正確的是 ()A燈泡 L 變亮B電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大C電容器 C 上電荷量增加D電容器 C 上電荷量減少解析：當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P 向左移動(dòng)一段距離后，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大，所以電路的總電阻變大，此時(shí)電流表的示數(shù)變小，燈泡變暗，A 錯(cuò)誤；路端電壓增大，電壓表讀數(shù)變大，B 正確；電容器上的電荷量增加，C 正確 D 錯(cuò)誤答案：BC閉合電路的動(dòng)態(tài)分析方法程序法：基本思路是“部分整體部分”即增大R增大 I減小 U減小R1總總內(nèi)局減小減小增大

19、增大增大I 部分 U 外減小U部分2“ 串反并同 ”結(jié)論法(1)所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小U串U并即：I 串RI并P串 P并3極限法： 因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，讓電阻最大或電阻為零去討論4特殊值法： 對(duì)于某些特殊電路問(wèn)題，可以采取代入特殊值去判定，從而得出結(jié)論(2011·海南高考)如圖，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3 為定值電阻，S0、S為開(kāi)關(guān)，與

20、分別為電壓表和電流表初始時(shí)S0 與 S 均閉合，現(xiàn)將S 斷開(kāi)，則 ()A.的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變小B.的讀數(shù)變大，的讀數(shù)變大C.的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變小D.的讀數(shù)變小，的讀數(shù)變大解析： 解法一 當(dāng) S 斷開(kāi)時(shí)，外電阻變大，總電流 I 變小，路端電壓 U 外變大，所以電壓表的示數(shù)變大；總電流變小，電阻 R1 上的電壓 U1 減小，而路端電壓變大，則電阻 R3 上的電壓變大，所以電流表的示數(shù)變大所以 B 項(xiàng)正確解法二S 斷開(kāi)，相當(dāng)于電阻變大，電流表和電壓表都和S所在支路并聯(lián)，根據(jù)“串反并同”，、示數(shù)都變大，故B 正確答案： B1.如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，下面結(jié)論正確的是()A 電源

21、的電動(dòng)勢(shì)為6.0 VB電源的內(nèi)阻為12 C 電源的短路電流為0.5 AD電流為 0.3 A 時(shí)的外電阻是 18 解析：由 UI 圖象縱軸的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)可知電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 V，A正確；圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，即：r |UI |2， B錯(cuò)誤；電源的短路電流為3 A，C 錯(cuò)誤；由閉合電路歐姆定律可得：電流為0.3A時(shí)的外電阻是 18，D 正確答案：AD2(2011 ·京理綜北 )如圖所示電路， 電源內(nèi)阻不可忽略開(kāi)關(guān)S 閉合后，在變阻器R0 的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中 ()A 電壓表與電流表的示數(shù)都減小B電壓表與電流表的示數(shù)都增大C電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D電壓

22、表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大解析： R0 的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)時(shí)， R0 的阻值減小， 整個(gè)電路總電E知，電路中總電流 I 變大，電阻減小，由閉合電路歐姆定律 I Rr源的內(nèi)電壓 Ir 增大，則外電壓 UEIr 減小，電壓表示數(shù)減小電阻R1 兩端的電壓 U1IR 1 增大，202122 U2故電阻R與R并聯(lián)部分的電壓 U U U減小，經(jīng)過(guò)電阻 R的電流 I R2減小，電流表示數(shù)減小故選項(xiàng) A 正確答案：A3(2013 湖·北模擬 )“神舟九號(hào)”飛船于2012 年 6 月 16 日發(fā)射成功它是中國(guó)航天計(jì)劃中的一艘載人宇宙飛船，是神舟號(hào)系列飛船之一“神舟飛船”上的太陽(yáng)能電池是依靠光伏效應(yīng)設(shè)

23、計(jì)的單晶硅太陽(yáng)能電池在正常照射下，太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)24%. 單片單晶硅太陽(yáng)能電池可產(chǎn)生 0.6 V 的電動(dòng)勢(shì)，可獲得 0.1 A 的電流，則每秒照射到這種太陽(yáng)能電池上的太陽(yáng)光的能量是()A0.24 JB0.25 JC0.26 JD0.28 J解析：根據(jù) WUIt 可得，每秒單片單晶硅太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的能量為W 0.6× 0.1× 1 J 0.06 J，設(shè)太陽(yáng)每秒照射到該電池上的能量為Q，則由能量守恒定律得Q×24% W，所以 Q0.25 J，故答案為B.答案：B4在如圖所示的電路中，燈泡L 的電阻大于電源的內(nèi)阻r ，閉合電鍵S，將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)一段距離后，下列結(jié)論正確的是()A燈泡 L 變亮B電源的輸出功率變大C電容器 C 上的電荷量減少D電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大解析：滑動(dòng)變阻器滑片P 向左移動(dòng)，接入電路的電阻增大，故電路總電阻增大，通過(guò)電源的總電流變小，路端電壓變大， D 項(xiàng)正確；由于電路中電流減小， 由燈泡的功率 PI 2R 可知燈泡消耗的功率減小， 燈泡亮度變暗， A 項(xiàng)錯(cuò)；電路中電流減小，電源內(nèi)電壓及燈泡兩端電壓減小，由 EUr UR UL 可知，滑動(dòng)變阻器兩端電壓增大，電容器與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，故電容器兩端電壓增大