【全程學習方略】高中物理 4.1閉合電路歐姆定律 魯科選修31

編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt1.關于電動勢的說法中正確的是（）A.電動勢就是電壓，它是內外電壓之和B.電動勢不是電壓，但在數(shù)值上它等于內外電壓之和C.電動勢是表示電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量D.電動勢的大小與外電路的結構有關編輯ppt【解析】選B、C.電動勢是表示電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量，而電壓是表示把電能轉化為其他形式能的本領大小的物理量；電壓與電源、導體及電路結構有關，而電動勢與外電路的結構無關，故正確選項為B、C.編輯ppt2.“神舟”七號飛船的成功發(fā)射、回收,標志著我國載人航空航天技術達到了世界先進水平.飛船在太空飛行時用太陽能電池供電,太陽能電池由許多片電池板組成.某電池板開路電壓是800mV,短路電流為40mA,若將該電池板與阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路,則它的路端電壓是（）A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V編輯ppt【解析】選D.開路電壓等于電源電動勢E=800mV,短路時電阻R外=0,故內阻r=Ω=20Ω，電池板與20Ω電阻器串聯(lián)時I==0.02A,故路端電壓U=E-Ir=（0.80-0.02×20）V=0.4V,故D正確.編輯ppt3.當外電路的電阻分別為8Ω和2Ω時，單位時間內在外電路上產生的熱量正好相等，則該電源的內電阻是（）A.1ΩB.2ΩC.4ΩD.6Ω【解析】選C.由代入數(shù)據(jù)解得r=4Ω，選項C正確.編輯ppt4.下列關于閉合電路的說法中,錯誤的是（）A.電源短路時,電源的內電壓等于電動勢B.電源短路時,路端電壓為零C.電源斷路時,路端電壓最大D.電源的負載增加時,路端電壓也增大【解析】選D.電源短路時,外電阻為零,路端電壓為零,由E=U內+U外,故U內=E,A、B正確；電源斷路時,R外→∞,I=0,由U=E-I·r,故U最大等于E,C正確；負載增加,并聯(lián)在電源上的用電器個數(shù)增加,外電阻減小,路端電壓減小,故D錯.編輯ppt5.電動勢為2V的電池在電路上輸出1A的電流，可以斷定（）A.內、外電阻相差2ΩB.外電阻是2ΩC.內電阻是2ΩD.內、外電阻之和是2Ω【解析】選D.由閉合電路歐姆定律可知D正確.

編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt【典例1】下面對電源電動勢概念的認識正確的是A.電源電動勢等于電源兩極間的電壓B.在閉合電路中，電動勢等于內、外電壓之和C.電源電動勢表征了電源把其他形式的能轉化為電能的本領，電源把其他形式的能轉化為電能越多，電動勢就越大D.電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同編輯ppt【思路點撥】解答本題時應把握以下兩點：編輯ppt【標準解答】選B.電源電動勢等于電源開路時正、負極間的電壓，若電路閉合時由于存在內電壓，此時電源兩極間的電壓小于電源電動勢，故A項錯.電源電動勢是描述電源把其他形式的能轉化為電能本領的物理量，即在電路中通過一定電量時，電源提供的電能越多，電動勢就越大，并不是電源把其他形式能轉化為電能越多，電動勢就越大，因為轉化的能量除與電動勢有關外，還與所經歷的編輯ppt時間、用電情況有關，故C項錯.電動勢和電勢差意義不同，電勢差是表示電能轉化為其他形式能的本領的物理量，故D項錯.編輯ppt【變式訓練】單位電荷量的正電荷沿閉合電路移動一周，在內外電路中釋放的總能量取決于（）A.電源的電動勢B.通過電源的電流C.路端電壓的大小D.內外電阻之和【解析】選A.單位電荷量的正電荷沿閉合電路移動一周，釋放的總能量，就是電源提供給它的電能，在數(shù)值上等于電源電動勢，故選A.編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt【典例2】如圖所示電路中，電源內阻不能忽略，當變阻器R的滑片P向下移動時，電路中的電壓表V1、V2和電流表A的示數(shù)變化情況是A.V1示數(shù)變大，V2示數(shù)變小，A示數(shù)變小，R2消耗功率減小B.V1示數(shù)變小，V2示數(shù)變大，A示數(shù)變小，R1消耗功率增大編輯pptC.V1示數(shù)變大，V2示數(shù)變小，A示數(shù)變大，電源消耗的總功率增大D.V1示數(shù)變小，V2示數(shù)變大，A示數(shù)變大，電源消耗的總功率減小編輯ppt【思路點撥】解答本題時可按以下思路分析：編輯ppt【標準解答】選C.當滑片P向下移動時，R減小，R2與R并聯(lián)的總阻值R′=減小，R外=（R′+R1）減小，由全電路歐姆定律I=，干路電流I增大，U外=E-Ir，即電源路端電壓減小，故V2示數(shù)變小，由U1=IR1得V1示數(shù)增大.又U2=U外-U1，所以并聯(lián)部分R′兩端的電壓減小，通過R2的電流I2也減小，又由于IR=I-I2，IR增大，故A示數(shù)增大，電源消耗的總功率即P總=EI增大，故C選項正確.編輯ppt【變式訓練】如圖所示，電燈A標有“10V，10W”，電燈B標有“8V，20W”，滑動變阻器的總電阻為6Ω，當滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中（）A.安培表示數(shù)一直減小，伏特表示數(shù)一直變大B.安培表的示數(shù)一直變大，伏特表示數(shù)一直減小C.安培表示數(shù)先增大后減小，伏特表示數(shù)先減小后增大D.安培表示數(shù)先減小后增大，伏特表示數(shù)先增大后減小.編輯ppt【解析】選B.A燈的電阻為RA=10Ω，B燈的電阻為RB=3.2Ω，因為RA>RB+Rab，所以，當滑動觸頭由a端向b端滑動的過程中，總電阻一直減小，故安培表的示數(shù)一直變大，伏特表示數(shù)一直減小，答案選B.編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt【典例3】電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關系圖象，滑動變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R0=3Ω.編輯ppt（1）當R為何值時，R0消耗的功率最大，最大值為多少？（2）當R為何值時，電源的輸出功率最大，最大值為多少？編輯ppt【思路點撥】解答本題時應把握以下三點：編輯ppt【標準解答】（1）由題干乙圖知電源的電動勢和內阻為：E=20V，r=7.5Ω由題圖甲分析知道，當R=0時，R0消耗的功率最大，最大為P==×3W=10.9W（2）當r=R+R0時,即R=4.5Ω時，電源的輸出功率最大，最大值編輯ppt

.編輯ppt【互動探究】（1）當R為何值時，R消耗的功率最大，最大功率多少？（2）如果滑動變阻器的最大阻值為3Ω,當R為何值時，電源的輸出功率最大，最大值為多少？編輯ppt【解析】（1）把定值電阻R0和電源作為一個等效電源，其電動勢E=20V，內阻為r1=r+R0=10.5Ω，則當R=r1=10.5Ω時，R上消耗的功率最大，此時Pmax==W=9.5W.（2）整個電路的外電阻比電源內阻小，由電源的輸出功率曲線可知，外電阻越接近電源內阻，電源的輸出功率越大，則當R=3Ω時，電源有最大輸出功率，此時，P輸出max=I2R外=×6W=13.2W.答案：（1）10.5Ω9.5W(2)3Ω13.2W編輯ppt【典例4】“加速度計”作為測定運動物體加速度的儀器，已被廣泛應用，如圖所示為應變式加速度計的原理圖：支架AB固定在待測系統(tǒng)上，滑塊穿在AB之間的水平光滑桿上，并用輕彈簧連接在A端，其下端有一活動臂可在滑動編輯ppt變阻器上自由滑動，隨著系統(tǒng)沿水平方向做變速運動，滑塊相對于支架將發(fā)生位移，并通過電路轉換成電信號從電壓表輸出.已知電壓表量程為8V，滑塊質量為m=0.1kg，彈簧勁度系數(shù)k=20N/m，電源電動勢為E=10V，內阻不計，滑動變阻器總阻值R=40Ω，有效總長度為L=8cm.當待測系統(tǒng)靜止時，滑動觸頭P位于變阻器R的中點，取A→B方向為速度正方向.編輯ppt（1）確定該加速度計測量加速度的范圍.（2）為保證電壓表能正常使用，上圖電路中電阻R0至少應為多大？（3）根據(jù)R0的最小值，寫出待測系統(tǒng)沿A→B做變速運動時，電壓表輸出電壓UV與加速度a的關系式.編輯ppt【思路點撥】根據(jù)電阻定律和電壓分配規(guī)律，結合牛頓第二定律列方程求解，注意電壓表的最大量程.【標準解答】（1）對m：加速度a由彈簧產生，由牛頓第二定律有：F=kx=ma形變量x滿足：|x|≤故最大加速度為：am==8m/s2即加速度范圍是：－8m/s2≤a≤8m/s2編輯ppt（2）為保證電壓表能正常使用，電壓表的示數(shù)不能超過其最大量程.R0最小時，電壓表恰滿偏.則由電壓分配規(guī)律有：即：R0=10Ω，故R0至少應為10Ω.（3）取R0=10Ω，彈簧形變量為x.則有：F=kx=－ma由電阻定律和電壓分配規(guī)律有：由上述兩式可得：a=8－2UV答案：（1）－8m/s2≤a≤8m/s2（2）10Ω（3）a=8－2UV編輯ppt1.（2010·溫州高二檢測）如圖所示的電路中，電源的電動勢E和內電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，如果變阻器的滑片向b端滑動，則（）A．電燈L更亮，安培表的示數(shù)減小B．電燈L更亮，安培表的示數(shù)增大C．電燈L變暗，安培表的示數(shù)減小D．電燈L變暗，安培表的示數(shù)增大編輯ppt【解析】選A.變阻器的滑片向b端滑動，總電阻變大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：干路中電流減小，則內電壓U內=Ir減小，外電壓U外=E-U內增大，故電燈L更亮，安培表的示數(shù)減小.編輯ppt2.（2010·華中師大附中高二檢測）電動勢為E、內阻為r的電池與固定電阻R0、變阻器R串聯(lián),如圖所示,設R0=r,Rab=2r,當變阻器的滑片自a端向b端滑動時,下列各物理量中隨之減小的是（）編輯pptA.電池的輸出功率B.變阻器消耗的功率C.固定電阻R0消耗的功率D.電池內阻消耗的功率編輯ppt【解析】選B.滑片自a向b滑動,R減小,R總減小,故總電流I變大,所以固定電阻R0消耗功率及電池內阻消耗的功率由P=I2R可得它們均增大,故C、D錯;滑動過程中,R外由3r減為r,始終大于內阻r,由P輸出與R外關系圖象可知,電池輸出功率逐漸增大,故A錯.將R0等效為內阻一部分,則總內阻為2r,在R由2r減小到0的過程中,等效電源輸出功率即變阻器消耗的功率逐漸減小,故B正確.編輯ppt3.(2010·濰坊高二檢測)如圖所示的電路中,把R由2Ω改變?yōu)?Ω時,電流強度減小為原來的一半,則電源的內電阻應為（）A.4ΩB.8ΩC.6ΩD.2Ω編輯ppt【解析】選D.根據(jù)閉合電路歐姆定律E=I(R+r),當R=2Ω時,E=I(2+r)；當R=6Ω時，E=(6+r)，解得r=2Ω,故選D.編輯ppt4.（2010·三亞高二檢測）如圖所示，當滑動變阻器的滑動觸頭P向右移動時．三個燈泡亮度的變化情況是（）A．L1變亮，L2和L3皆變暗B．L1變亮，L2不能確定，L3變暗C．L1變暗，L2變亮，L3也變亮D．L1變亮，L2變亮，L3變暗編輯ppt【解析】選C.當P向右移動時，滑動變阻器的電阻減小，則總電阻減小，總電流增大，內電壓增大，路端電壓減小，所以L3變亮；因為U3變大，且路端電壓變小，所以L1變暗；總電流變大，又L1的電流變小，所以L2的電流增大，L2變亮.編輯ppt1.（5分）關于閉合電路的性質，下面說法正確的是()A.電源被短路時，電源電流為無限大B.電源被短路時，路端電壓最大C.外電路斷路時，路端電壓為零D.外電路電阻增大時，路端電壓也增大編輯ppt【解析】選D.電源被短路時，由I短=知，電源電流不是無限大，A錯誤；電源被短路時，外電阻為零，由U外=IR外知，路端電壓最小,B錯誤；外電路斷路時，路端電壓等于電源電動勢，C錯誤；外電路電阻增大時，總電流I減小，由U外=E-Ir知路端電壓也增大，D正確.編輯ppt2.（5分）在研究微型電動機的性能時，應用如圖所示的實驗電路．當調節(jié)滑動變阻器R并控制電動機停止轉動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50A和2.0V．重新調節(jié)R并使電動機恢復正常運轉，此時電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和24.0V．則這臺電動機正常運轉時輸出功率為()A．32W

B．44W

C．47W

D．48W編輯ppt【解析】選A.電動機線圈的內阻為r=

=

=4Ω，電動機正常運行時，輸出功率為P=U2I2-I22r=32W．編輯ppt3.（5分）如圖所示電路，A、B兩點間接上一電動勢為4V、內電阻為1Ω的直流電源，3個電阻的阻值均為4Ω，電容器的電容為30μF，電流表為理想表，那么，電容器所帶的電量、電流表的讀數(shù)分別是()編輯pptA．9.6×10-5C，0.8AB．0，0.8AC．9.6×10-5C，1AD．1.2×10-4C，0.8A【解析】選A.因電流表可視為短路，而電容器視為斷路，故電路實際上只有R3有電流通過，電路中的電流I==0.8A，電容器的電量Q=CU，U=IR3，故Q=9.6×10-5C．編輯ppt4.（5分）如圖所示電路，閉合開關S，兩個燈泡都不亮，電流表指針幾乎不動，而電壓表指針有明顯偏轉，該電路的故障可能是()A．電流表壞了或未接好B．從點a經過燈L1到點b的電路中有斷路C．燈L2的燈絲斷開或燈座未接通D．電流表和燈L1、L2都壞了【解析】選B.因電壓表有示數(shù)，則說明電流表與燈泡b沒有斷路，可能是從點a經過燈L1到點b的電路中有斷路．編輯ppt編輯ppt編輯ppt5．（10分）在日常生活中,手電筒的電池用舊了舍不得扔掉,便換一節(jié)新電池配一節(jié)舊電池串聯(lián)使用.測量發(fā)現(xiàn)新舊電池的電動勢相差不多,而新舊電池的內阻卻相差較大.數(shù)據(jù)如下:新電池:E1=1.5V,r1=0.3Ω;舊電池:E2=1.2V,r2=7.8Ω.已知小燈泡上標有“2.7V1.8W”,電路如圖所示,求舊電池提供的功率和消耗功率,這樣的節(jié)約措施可行嗎?編輯ppt【解析】對燈泡由P=，可得R=≈4.1Ω，電路中電流I=≈0.2A則舊電池提供功率P1=I·E2=0.2×1.2W=0.24W舊電池消耗功率P2=I2·r2≈0.3W舊電池提供功率小于消耗功率,這樣的節(jié)約措施不可行.答案:0.24W0.3W不可行編輯ppt6.（5分）如圖所示，甲、乙兩電路中電源完全相同，電阻R1＞R2，在兩電路中分別通過相同的電量Q的過程中，下列關于兩電路的比較，正確的是()編輯pptA．電源內部產生電熱較多的是甲電路中的電源B．R1產生的電熱比R2產生的電熱多C．電源做功較多的是乙電路中的電源D．電源輸出功率較大的是乙電路中的電源編輯ppt【解析】選B.電源內部產生的電熱Q內熱=I2rt，而電量：Q=It，電流強度：I=，由以上三式可得：Q內熱=

，故乙電源內部產生電熱較多，A錯誤．外電阻上產生的電熱QR熱=I2Rt=，故R1上產生的電熱多，B正確．電源做功W=QE，故兩電源做功相等，C錯誤．電源輸出功率P輸=I2R=，當R=r時電源輸出功率最大，因r與R1、R2之間的大小關系不明確，也就無法確定兩電源輸出功率的大小關系，故D錯誤．編輯ppt7.（5分）電源的電動勢和內阻都保持一定，現(xiàn)用兩個不同的電壓表先后直接接到電源的兩極上，電壓表Ⅰ的讀數(shù)是U1，電壓表Ⅱ的讀數(shù)是U2，已知電壓表的內阻依次是R1、R2，且R1＞R2，那么由于兩電壓表內阻不同，將是

()A．U1一定小于U2B．U1一定大于U2C．若將兩個電壓表同時并聯(lián)接在電源的兩極時，讀數(shù)一定不同編輯pptD．若將兩個電壓表串聯(lián)后接在電源的兩極時，兩電壓表讀數(shù)之和一定大于U1【解析】選B、D.因R1＞R2，則用電壓表I測量時電路總電阻大于用電壓表Ⅱ測量．由閉合電路歐姆定律可知I1＜I2，因此，用電壓表Ⅰ測量時因內電壓小而路端電壓大，即U1＞U2．兩個電壓表并聯(lián)測量時，因兩電壓表并聯(lián)，則測量電壓必相同．若兩電壓表串聯(lián)接在電源兩極，因總電阻大于R1，總電流小于I1，故內電壓必小于單獨用電壓表Ⅰ測量時的內電壓，因此，路端電壓（即兩電壓表讀數(shù)之和）一定大于U1．編輯ppt8.（10分）大氣中存在可自由運動的帶電粒子，其密度隨離地面的距離的增大而增大，可以把離地面50km以下的大氣看做是具有一定程度漏電的均勻絕緣體（即電阻率較大的物質）；離地面50km以上的大氣則可看做是帶電粒子密度非常高的良導體.地球本身帶負電，其周圍空間存在電場，離地面50km處與地面之間的電勢差為4×105V.由于電場的作用，地球處于放電狀態(tài)，但大氣中頻繁發(fā)生閃電又對地球充電，從而保證了地球周圍編輯ppt電場恒定不變，統(tǒng)計表明，大氣中每秒鐘平均有60次閃電，每次閃電帶給地球的電荷量平均為30C.試估算大氣的電阻率和地球漏電的功率，已知地球的半徑r=6400km.【解析】設每次閃電帶給地球的電荷量為q，則大氣的漏電平均電流為：I=nq大氣的漏電電阻可由歐姆定律求得：U=IR由題設條件，式中U=4×105V，設大氣的電阻率為ρ，則有：R=編輯ppt由題設知，式中l(wèi)=50km=5.0×104mS=4πr2解以上各式得：ρ=代入有關數(shù)值得:ρ=2.29×1012Ω·m地球的漏電功率：P=IU=nqU代入有關數(shù)值得：P=7.2×108W.答案：2.29×1012Ω·m7.2×108W編輯ppt1．建筑工地上常用的將磚、水泥板等建筑材料向高處運輸?shù)摹吧习鍣C”，其工作電壓為220V，內阻為5.5Ω，功率為2.2kW，以0.33m/s的速度運送500kg建材勻速上升，g=10m/s2．則“上板機”提升建材的功率及其效率分別是（）A．2.2kW、100%B．0.55W、25%C．2.2kW、75%D．1.65kW、75%【解析】選D.“上板機”提升建材的功率P=mgv=1.65kW，其效率：η==75%．編輯ppt2．如圖所示的電路中，O點接地，在開關S由斷開到閉合的過程中，P、Q兩點電勢變化的情況是（）A．兩點的電勢都升高B．P點的電勢升高，Q點的電勢降低C．兩點的電勢都降低D．P點的電勢降低，Q點的電勢升高編輯ppt【解析】選C.在開關由斷開到閉合的過程中，R總↓I總↑U端↓，由U3=I總↑·R3U3↑，由UQ=UQO=－UOQ=－U3↑UQ↓．由U1=U端↓－U3↑U1↓，由UP=UPO=U1↓UP↓．由以上分析得出，C選項正確．編輯ppt3．某居民家中的電路如圖所示，開始時各部分工作正常，將電飯煲的插頭插入插座后，正在燒水的電熱壺突然不能工作，但電燈仍正常發(fā)光，拔出電飯煲的插頭，把試電筆分別插入插座的左右插孔，氖管均能發(fā)光，則（）

編輯pptA．僅電熱壺所在的C、D兩點間電路發(fā)生了斷路故障B．僅電熱壺所在的C、D兩點間電路發(fā)生了短路故障C．僅導線AB間斷路D．因為插座用導線接地，所以發(fā)生了上述故障【解析】選C.試電筆分別插入插座的左右插孔后均能發(fā)光，說明零線斷路，因為電燈正常發(fā)光，所以在電燈開關接線A處與三孔插座接線B處之間斷路．故選C．易錯點悟：日常生活常識不足引起判斷失誤．編輯ppt4.如圖所示的電路中，當S閉合時，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)分別為1.6V和0.4A.當S斷開時，它們的示數(shù)分別改變0.1V和0.1A，求電源的電動勢和內阻.編輯ppt【解析】當S閉合時，R1、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U1=E-I1r，即E=1.6+0.4r①當S斷開時，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U2=E-I2r,即E=(1.6+0.1)+(0.4-0.1)r②由①②得:E=2V,r=1Ω.答案：2V1Ω編輯ppt5．某同學為測定未知電阻Rx的阻值，連接的電路如圖所示．電鍵閉合后，發(fā)現(xiàn)電壓表、電流表的示數(shù)均為零．為尋找故障，把電壓表的正接線柱接在a處，負接線柱分別接到b、c、d處，電壓表的示數(shù)均為3V；接到e處時，電壓表的示數(shù)為零．由此可知，電路中____段一定有故障，但不能確定____段是否有故障（每段用相鄰兩個字母表示）．編輯ppt編輯ppt【解析】電鍵閉合，電流表的示數(shù)為零，說明電路有斷路；當電壓表的正接線柱接在a處，負接線柱分別接到b、c、d