第2讲闭合电路的欧姆定律

1高三一轮复习《恒定电流》第2讲：闭合电路的欧姆定律教案、案学一．【课题】闭合电路欧姆定律二．【目标】1、知道电源电动势和内电阻的概念2、掌握闭合电路欧姆定律、路端电压和电路电流的变化规律3、能利用闭合电路欧姆定律分析电路。三．知识导学：闭合电路的欧姆定律1.内容：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．2.公式I＝ER＋r只适用于纯电阻电路E＝U外＋U内适用于任何电路3.路端电压跟干路电流的关系内电压U内=Ir路端电压跟电流的关系是U＝E－Ir，用图象表示如图所示．此图象的物理意义是：(1)．纵轴截距：图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的电动势．(2)．斜率：图线斜率的绝对值在数值上等于电源的内阻，路端电压U随干路电流I变化的本质原因是由于电源内阻的存在．(3)．外电压和内电压：图中U与U′分别表示电流为I1时的外电压和内电压．从图象可以看出，I增大时，外电压U减小；内电压U′增大，但二者之和保持不变．(4)．横轴截距：图中Im等于短路电流，Im＝Er.一段导体两端的电压与通过的电流的图象如图所示，斜率等于导体的电阻，即R＝ΔUΔI.4.对电源的U－I图象的理解及应用路端电压与电流的关系图象(1)由U＝E－Ir可得电源的U－I关系图象，如图中实线所示纵截距为电动势E；图象的斜率的绝对值为电源的内电阻r.(2).直线上任何一点A与原点O的连线(图中虚线所示)的斜率表示对应的外电阻R；图线上每一点的横、纵坐标的乘积为电源的输出功率，如图中PA＝UAIA.当堂导练：1.如图所示为画在同一个坐标系内的两个电源的端压与电流的U——I图线。两个电源的电动势和内阻分别为E1、E2和r1、r2，当外电路接入相同的定值电阻R时，其端压和电流分别为U1、U2和I1、I2，下列说法正确的是（）A、E1E2、r1r2B、若21UU，则21IIC、适当选择R，可使21UU，21IID、适当选择R，可使21II、21UU12UI2当堂导练：2.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，直线Ⅱ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()A．电源的电动势为3V，内阻为0.5ΩB．电阻R的阻值为1ΩC电源的输出功率为2WD．电源的效率为66.7%答案：ABD5.路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：根据U＝IR＝，当R增大时，U①负载R增大―→I减小―→U内减小―→U外增大外电路断路时(R＝无穷)，I＝0，U外＝E.②负载R减小―→I增大―→U内增大―→U外减小．外电路短路时(R＝0)，I＝Er，U内＝E.当堂导练：3一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图（甲）所示，图中U=12V的直线为图线的渐近线．现将该电源和一个变阻器R0接成如图（乙）所示电路，已知电源答应通过的最大电流为2A，变阻器的最大阻值为R0=22Ω．求（1）电源电动势E和内电阻r．（2）空载时A、B两端输出的电压范围．（3）A、B两端所能接负载的电阻的最小值．6.闭合电路中的功率问题1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内．(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E2R＋r.0123369P(W)I(A)cab32．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出．3．电源的输出功率(1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r.(3)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝E24r.(4)P出与R的关系如图所示．4.电源的效率η=EIUI=EU纯电阻电路η＝R外R外＋r＝11＋r/R外当堂导练：4.如图所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值R＝10Ω.(1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？解答此类型问题的关键点(1)当R＝r时电源的输出功率最大．(2)对定值电阻的功率由P＝I2R来讨论．(3)对可变电阻的功率可以将定值电阻R0和电源看成一个整体→成为等效电源．易错警示：在解答第二问时，有些同学又会用第一问的方法来求解，把R归为内阻，调节R使内阻R＋r＝R0，这样使用是错误的．在研究电阻R上消耗的最大功率时，应注意区分“可变与定值”这两种情况，两种情况中求解的思路和方法是不相同的．当堂导练：5.直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A．总功率一定减小B．效率一定增大C．内部损耗功率一定减小D．输出功率一定先增大后减小答案：ABC四．针对训练1.如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压U与通过它们的电流I的关系图象，下列说法中正确的是()A．路端电压都为U0时，它们的外电阻相等B．电流都是I0时，两电源的内电压相等C．电源甲的电动势大于电源乙的电动势4D．电源甲的内阻小于电源乙的内阻2．在图中R1=14Ω,R2=9Ω.当开关处于位置1时，电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时，电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r。3.在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（）A．I1增大，I2不变，U增大B．I1减小，I2增大，U减小C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小4．如图所示，直线AOC为某一电源的总功率P总随电流i变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图象．若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I=2A时对应的外电阻是（）．A．2W，0．5Ω；B．4W，2Ω；C．2W，lΩ；D．6W，2Ω；5.如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，下面说法正确的是（）A．阴影部分的面积表示电源的输出功率B．B．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C．C．当满足α=β时，电源的效率最高D．D．当满足α=β时，电源的效率小于50%6...将电阻R1和R2分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同.电池组向两个电阻供电时的电流分别是I1和I2，电池组内阻消耗的功率分别是P1′和P2′，电池组的效率分别是η1和η2，电阻两端的电压分别是U1和U2.若已知电流I1＜I2，则有（）A.R1＜R2B.U1＜U2C.η1＞η2D.P1′＞P2′7.如图所示，U—I图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，b点α=β，则下列说法中正确的是（）A．在b点时，电源有最大输出功率B．在b点时，电源的总功率最大C．从a→b时，β角越大，电源的总功率和输出功率都将增大5D．从b→c时，β角越大，电源的总功率和输出功率都将减小巩固提升：8．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如右图中的a、b、c所示。则下列说法中正确的是（）A、图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B、图中a线最高点对应的功率为最大输出功率C、在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系yA＝yB＋yCD、b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶49.如图所示，直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图象，直线B是电阻R的两端电压与其中电流I的关系图象，用该电源与电阻R组成闭合电路，则电源的输出功率为______W，电源的效率为______10.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如右图中的a、b、c所示。以下判断正确的是……………………[ABC](A)直线a表示电源的总功率；(B)曲线c表示电源的输出功率；(C)电源的电动势E=3V，内电阻r=1；(D)电源的最大输出功率Pm=9w。11.如图所示中图线①表示某电池组的输出电压—电流关系，图线②表示其输出功率—电流关系．根据图线可以求出［ABD］A．电源电动势．B．电源内阻．C．电池组的输出电压为45V时输出功率为100W．D．电池组的输出功率为120W时，电路消耗的总功率为200W．12.如图所示的电路中，电压表和电流表都是理想电表，若将滑动变阻器的滑动触点向b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的读数减小，电流表A的读数增大C．电压表V和电流表A的读数都减小D．电压表V和电流表A的读数都增大0123369P(W)I(A)cab613.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.6.0V0.5ΩB.6.0V1.25ΩC.5.6V1.25ΩD.5.6V0.5Ω14..如图甲所示的电路，不计电表内阻的影响，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表V1和V2随电流表A的示数变化的两条实验图线a、b如图乙所示．关于这两条图线，下列判断中正确的是（BCD）A．图线b的延长线不一定过坐标的原点OB．图线a的延长线与纵轴交点的坐标值等于电源的电动势C．图线a、b的交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电源的瞬时输出功率D．图线a、b的交点的横坐标和纵坐标值的乘积等于电阻R0的瞬时消耗的电功率如图所示，R为电阻箱，电压表为理想电压表．当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V．求：（1）电源的电动势E和内阻r（2）当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?21如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻r=1Ω，当接入固定电阻R=4Ω时，电路中标有“3V4.5W”的灯泡L和内阻RL=0.5Ω的小型直流电动机D恰能正常工作，求：1）电路中的电流强度？（2）电动机的额定工作电压？（3）电源的总功率？7当堂导练4答案解析：(1)此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，也就是电源的输出功率，即当R＝r＋R0＝2Ω时，R消耗功率最大为：Pm＝E24R＝324×2W＝98W；(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表达为：P＝I2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时R0上消耗的功率最大：P′m＝E2R0＋r2R0＝32＋2×1.5W＝278当堂导练5答案解析：滑片P向右移动时外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P总＝EI可得P总减小，故选项A正确．根据η＝R外R外＋r＝11＋r/R外可知选项B正确．由P损＝I2r可知，选项C正确．由P输－R外图象，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法判断P输的变化情况，选项D错误．答案：ABC针对训练答案1.解析：电源路端电压U随电流I变化的图象中，纵轴截距表示I＝0时，电源电动势为E；图象的斜率的绝对值|ΔUΔI|＝r(内电阻)，故可知E甲E乙，r甲r乙；如果在U－I图象中再画一条某一电阻两端的电压随电流变化的关系图象(如图中虚线OP所示)，交点(I0，U0)即表示把该电阻接入图示电源组成的闭合电路中的电流和路端电压，所以可知，路端电压都为U0时，它们的外电阻相等．答案：AC