闭合电路欧姆定律(含答案)

图1第3课时闭合电路欧姆定律导学目标1.理解闭合电路欧姆定律的内容，并能进行电路动态分析及电路的相关计算.2.能利用U－I图象进行分析并计算．一、电源的电动势[基础导引]关于电源的电动势，判断下面说法的正误：(1)电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压()(2)同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化()(3)电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量()(4)在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大()[知识梳理]1．电源是通过非静电力做功把____________的能转化成____________的装置．2．电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝________，单位：V.3．电动势的物理含义：电动势表示电源____________________本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．4．电动势是______量，需注意电动势不是电压．二、闭合电路欧姆定律[基础导引]如图1所示电路中，电源的电动势E＝9V、内阻r＝3Ω，R＝15Ω.下列说法中正确的是()A．当S断开时，UAC＝9VB．当S闭合时，UAC＝9VC．当S闭合时，UAB＝7.5V，UBC＝0D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0[知识梳理]闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________．(2)公式I＝只适用于纯电阻电路E＝适用于任何电路(3)路端电压与外电阻的关系①负载R增大→I减小→U内________→U外________外电路断路时(R＝∞)，I＝0，U外＝E.图3②负载R减小→I增大→U内________→U外________外电路短路时(R＝0)，I＝________，U内＝E.(4)U－I关系图：由U＝E－Ir可知，路端电压随着电路中电流的增大而______；U－I关系图线如图2所示．①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为____________．②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为__________．③图线的斜率的绝对值为电源的__________．图2思考：对于U－I图线中纵坐标(U)不从零开始的情况，直线的斜率的意义是否变化？考点一电路的动态分析考点解读电路的动态分析是电学的常考点之一，几乎每年都有该类试题出现．该类试题能考查考生对闭合电路欧姆定律的理解，电路的结构分析及对串并联特点的应用能力，兼顾考查学生的逻辑推理能力．典例剖析例1(2011·北京理综·17)如图3所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大思维突破电路动态分析的方法(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路并联分流I串联分压U→变化支路.图4(2)“并同串反”规律，所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小．所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大．跟踪训练1在如图4所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则()A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B．A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮考点二电路中的有关功率及效率考点解读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.2．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＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r.(3)输出功率随R的变化关系①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝E24r.②当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小．③当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大．④当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.⑤P出与R的关系如图5所示．图54．电源的效率(1)任意电路：η＝P出P总×100%＝UE×100%.图6图7(2)纯电阻电路：η＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.特别提醒1.当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义．2．对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率根据P＝I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同．典例剖析例2在如图6所示的电路中，R1＝2Ω，R2＝R3＝4Ω，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4W，当开关S接b时，电压表示数为4.5V，试求：(1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关S接b时，电源的电动势和内电阻；(3)当开关S接c时，通过R2的电流．思维突破对于直流电路的分析与计算，要熟练掌握串、并联电路的特点，知道这两种电路的电压、电流及电功率的分配关系，并能把较为复杂的电路化为简单、直观的串、并联关系．跟踪训练2如图7中电源的电动势为6V，内阻为1Ω，R1为2Ω，R2全阻值为3Ω，下列说法错误的是()A．当R2为1Ω时，R1消耗的功率最大B．通过改变R2的阻值，路端电压的最大值为5V，最小值为4VC．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大D．当R2的阻值为3Ω时，R2消耗的功率最大考点三涉及U－I图象的功率计算考点解读两种图线的比较：图象上的特征物理意义电源U－I图象电阻U－I图象图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻的电流随电阻两端电压的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流Er过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率内电阻r的相反数－r表示电阻大小典例剖析例3如图8所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象，则下列说法正确的是()图8A．电源的电动势为50VB．电源的内阻为253ΩC．电流为2.5A时，外电路的电阻为15ΩD．输出功率为120W时，输出电压是30V思维突破在解决此类图象问题时，(1)要明确纵横坐标的物理意义．(2)要明确图象的截距、斜率，包围面积的物理意义．(3)根据物理规律写出反映纵横坐标物理量的关系式．(4)充分挖掘图象所隐含的条件．跟踪训练3用标有“6V3W”的灯泡L1、“6V6W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图9甲所示的实验电路，其中电源电动势E＝9V．图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线．当其中一个灯泡正常发光时()图9A．电流表的示数为1AB．电压表的示数约为6VC．电路输出功率为4WD．电源内阻为2Ω图10图1121.含电容器电路的分析方法例4如图10所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照的强度增强而减小．当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电．当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较()A．电容器C的上极板带正电B．电容器C的下极板带正电C．通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D．通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小方法提炼含电容器电路的分析方法1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置处补上．2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差．3．电压变化带来的电容器的变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．4．含电容器电路的处理方法：如果电容器与电源并联，且电路中有电流通过，则电容器两端的电压不是电源电动势E，而是路端电压U.跟踪训练4如图11所示的电路中，电源的电动势为E、内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q.将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比()A．U变小B．I变小C．Q不变D．Q减小A组电路的动态分析1．如图12所示，电源的电动势为E，内电阻为r，两电表均可看做是理想电表．闭合开关，使滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动，在此过程中()图13图14图12A．小灯泡L1、L2均变暗B．小灯泡L1变暗，L2变亮C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大D．电流表A的读数变大，电压表V的读数变小2．如图13所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向右端移动时，下面说法中正确的是()A．电压表V1的读数减小，电流表A1的读数增大B．电压表V1的读数增大，电流表A1的读数减小C．电压表V2的读数减小，电流表A2的读数增大D．电压表V2的读数增大，电流表A2的读数减小B组闭合电路中电功率的分析与计算3．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内，如图14所示，根据图线可知()A．反映Pr变化的图线是cB．电源电动势为8VC．电源内阻为2ΩD．当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω4．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则()A．电动机消耗的总功率为UIB．电动机消耗的热功率为U2RC．电源的输出功率为EID．电源的效率为1－IrE图15图16图17图18C组含电容器电路的分析与计算5．如图15所示，电源两端电压为U＝10V保持不变，R1＝4.0Ω，R2＝6.0Ω，C1＝C2＝30μF.先闭合开关S，待电路稳定后，再将S断开，则S断开后，通过R1的电荷量为()A．4.2×10－4CB．1.2×10－4CC．4.8×10－4CD．3.0×10－4C6．如图16所示，两个相同的平行板电容器C1、C2用导线相连，开始都不带电．现将开关S闭合给两个电容器充电，待充电平衡后，电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态．再将开关S断开，把电容器C2两板稍错开一些(两板间距离保持不变)，重新平衡后，下列判断正确的是()A．电容器C1两板间电压减小B．电容器C2两板间电压增大C．带电微粒将加速上升D．电容器C1所带电荷量增大D组U－I图象的理解与应用7．如图17所示为两电源的U－I图象，则下列说法正确的是()A．电源①的电动势和内阻均比电源②大B．当外接同样的电阻时，两电源的输出功率可能相等C．当外接同样的电阻时，两电源的效率可能相等D．不论外接多大的相同电阻，电源①的输出功率总比电源②的输出功率大8．如图18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，下列说法正确的是()A．阴影部分的面积表示电源输出功率B．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C．当满足α＝β时，电源效率最高D．当满足α＝β时，电源效率小于50%图1图2图3图4课时规范训练(限时：30分钟)1．下列关于电源电动势的说法中正确的是()A．在某电源的电路中，每通过2C的电荷量，电源提供的电能是4J，那么这个电源的电动势是0.5VB．电源的路端电压增大时，其电源的电动势一定也增大C．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变D．电源的电动势越大，