2011届高考物理恒定电流专题复习2

第2讲电动势闭合电路的欧姆定律•电动势•1．电源：通过做功把其他形式的能转化为电势能的装置．非静电力•2．电动势：•(1)定义：非静电力在电源内把正电荷从移送到所做的功跟的比值．•(2)公式：.•(3)方向：在电源内部由．•(4)大小•①等于外电路断开时两极间的电压．•②等于非静电力把1C的正电荷从电源内部的•所做的功．负极正极被移送的电荷量负极指向正极电源负极移到正极题组演练•闭合电路欧姆定律•1．闭合电路欧姆定律•(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成，跟内、外电路的电阻之和成．正比反比•2．路端电压与外电阻的关系•(1)一般情况：根据U＝IR＝可知，当R增大时，U．增大•(2)特殊情况•3．路端电压跟电流的关系•(1)关系式：U＝.•(2)用图象表示如图所示．•4．闭合电路的几个功率•(1)电源的总功率•P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内．•若外电路是纯电阻电路，则有P总＝I2(R＋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P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内．E－Ir题组演练•一、电源、电动势的理解•1．电源是把其他形式的能转化为电能的装置，如干电池是把化学能转化为电能，太阳能电池是把光能转化为电能，手摇发电机是把机械能转化为电能．•2．非静电力是指除静电力以外的能对电荷流动起作用的力．•(1)在电源外部的电路里，自由电荷在静电力作用下移动，静电力做正功，正电荷从正极流向负极，电能转化为其他形式的能．•(2)在电源内部的电路里，自由电荷在非静电力作用下移动，非静电力做正功，把正电荷从负极移送到正极，其他形式的能转化为电能．•3．电动势与电压的区别与联系•(1)电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关．•(2)电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能．•(3)两者之间的联系：电路闭合时，E＝U内＋U外；电路断开时，E＝U外．•1．下列关于电源的说法，正确的是()•A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大•B．电动势就是电源两端的电压•C．电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大•D．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大•【解析】电源向外提供的电能除与电动势有关之外，还与输出的电流、通电时间有关，故A错误；只有当外电路断路时，电动势才等于电源两端的电压，故B错误；电源的电动势由电源自身的性质决定，与有无外电路无关，故选项C错误；电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量，故选项D正确．•【答案】D•二、电源的输出功率与外电路电阻的关系•1．若外电路是纯电阻电路，则电源的输出功率•由上式可以看出：•(1)当R＝r(内、外电阻相等)时，电源的输出功率最大•(2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小．•(3)当R＜r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路R1和R2，有R1·R2＝r2.•(5)P出与R的关系如图所示．•2．根据电池的输出功率P＝IU，得出被测电池组的输出功率P随外电阻R变化的曲线如下图所示．求：•(1)被测电池组的内阻r；•(2)电动势E.•【答案】(1)5Ω(2)30V•电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是()•A．电压表和电流表读数都增大•B．电压表和电流表读数都减小•C．电压表读数增大，电流表读数减小•D．电压表读数减小，电流表读数增大•【答案】A•电路的动态分析方法•(1)程序法•基本思路：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•―→变化支路．•(2)极端法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．•1－1：在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E、内阻为r.设电流表○A的读数为I，电压表○V的读数为U，当R5的滑动触点向图中的a端移动时()•A．I变大，U变小•B．I变大，U变大•C．I变小，U变大•D．I变小，U变小•【解析】当R5的触头向a移动时，电阻变小，总电阻减小，所以总电流变大．则内阻r及电阻R3上的电压降增大，电压表示数U＝E－(U3＋U内)变小，R1两端的电压变大，所以电流表所在支路中的电压就减小，而支路的电阻不变，所以电流减少．•【答案】D•如图所示电路中，电源电动势E＝9V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝6Ω，R2＝10Ω，R3＝6Ω，电容器的电容C＝10μF.•(1)保持开关S1、S2闭合，求电容器C的带电荷量；•(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量．•【解析】(1)保持开关S1、S2闭合，则电容器上的电压•电容器带电荷量Q＝CUC＝10×10－6×3C＝3×10－5C.•(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器上的电压等于电源电动势，此时电容器上的电荷量•Q′＝CE＝10×10－6×9C＝9×10－5C•而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量•QR2＝ΔQ＝Q′－Q＝9×10－5C－3×10－5C＝6×10－5C.【答案】(1)3×10－5C(2)6×10－5C•(1)解决这类问题的一般方法：通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程．•(2)只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路．•(3)电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻电压．•2－1：如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，平行金属板A、B水平放置．当开关S闭合，滑动变阻器R2的滑片P滑到图示位置时，一个可视为质点的带负电小液滴在平行板的正中间恰好处于静止状态．现要使带电小液滴向上运动，下列措施可行的是()•A．断开开关S•B．让滑片P向a端滑动•C．减小平行金属板A、B间的距离•D．减小平行金属板A、B间的正对面积•【解析】小液滴处于平衡状态，说明此时小液滴的重力和所受到的电场力大小相等，方向相反．受到的重力竖直向下，电场力竖直向上．要使该小液滴向上运动，只需增大小液滴受到的电场力即可．A中断开开关，两极之间的电势差减小到零，液滴向下运动；•B中让滑片向a端滑动时，根据串联分压的知识可知，此时两板间电势差增大，则电场力增大，液滴向上运动；C中减小两板距离，由E＝，可知，场强增大，液滴向上运动；D中平行板间电压不变，板间距离也不变，则场强不变，液滴保持静止．故选项BC正确．•【答案】BC•下图甲为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线．由图可知，两者不成线性关系，这是由于________．如图乙所示，将这个电灯与20Ω的定值电阻R串联，接在电动势为8V的电源上，则电灯的实际功率为________W．(不计电流表内阻和电源的内阻)．•【解析】根据闭合电路欧姆定律：•E＝IR＋UL•得到：8＝UL＋20I•在甲图中画出此方程的图象如图•由图象得出：该图象与原图的交点为此电路对应的电流和电压值，故此电路中小灯泡两端电压为U＝2V，电流I＝0.3A，所以功率P＝UI＝0.6W.•【答案】随电压的增大，灯变亮，灯丝温度升高，电阻率变大，电阻变大0.6W•由小灯泡的U－I图线可知小灯泡的电阻随电流的增大而增大，不能把小灯泡的电阻看做常数．通过电路和图象考查对小灯泡的U－I图线和直流电路的理解、分析及相关计算．•3－1：(2010年天星金考热点专题卷)下图甲为某一小灯泡的U－I图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻R串联，接在内阻为1Ω、电动势为5V的电源两端，如图乙所示．则()•A．通过每盏小灯泡的电流强度为0.2A，此时每盏小灯泡的电功率为0.6W•B．通过每盏小灯泡的电流强度为0.3A，此时每盏小灯泡的电功率为0.6W•C．通过每盏小灯泡的电流强度为0.2A，此时每盏小灯泡的电功率为0.26W•D．通过每盏小灯泡的电流强度为0.3A，此时每盏小灯泡的电功率为0.4W•【解析】若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2A，则电源输出电流为I＝0.4A，由闭合电路欧姆定律计算得此时小灯泡两端电压为U＝E－I(R＋r)＝3V．由图甲可知小灯泡的电流强度为0.2A时小灯泡两端电压仅为1.3V，显然通过每盏小灯泡的电流强度不可能为0.2A，A、C错误；若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3A，由图甲可知小灯泡的电流强度为0.3A时小灯泡两端电压为2.0V，电阻R和内阻r上的电压为3.0V，此时每盏小灯泡的电功率为P＝UI＝0.6W，B正确、D错误．•【答案】B•把一个“10V,2.0W”的用电器A(纯电阻)接到某一电动势和内阻都不变的电源上，用电器A实际消耗的功率是2.0W．若换上另一个“10V,5.0W”的用电器B(纯电阻)接到这一电源上，用电器B实际消耗的功率有没有可能反而小于2.0W？(设电阻不随温度改变)•【解析】电源的输出功率随外电路阻值的变化而变化，如下式所示：•从上式可以大致画出电源的输出功率与外电路电阻的图象，如图所示．对RA与r的关系进行讨论，应用图象便可求解．•得RA＝50Ω，RB＝20Ω•所以RARB•当用电器A接入电路时，如果RAr，由P－R图象可知，PBPA；如果RARBr，则PBPA.因此，用电器B实际消耗的功率可大于2.0W，也可以小于2.0W.•【答案】有可能•(1)讨论定值电阻消耗的功率时，一般直接利用公式P＝I2R或P＝进行求极值．•(2)讨论可变电阻消耗的最大功率时可用等效电源法，将其他串联电路的电阻R0与电源的内阻r之和看做新的电源内阻，再利用外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大进行分析．如下表•4－1：如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻．E为电源电动势，r为电源内阻，下列说法正确的是()•A．当R2＝R1＋r时，R2上获得最大功率•B．当R2＝R1＋r时，R1上获得最大功率•C．当R2＝0时，R1上获得最大功率•D．当R2＝0时，电源的输出功率最大•【解析】在讨论R2的电功率时，可将R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R2与电动势E、内阻为(R1＋r)的电源(等效电源)连成的闭合电路如图所示，R2的电功率是等效电源的输出功率，显然当R2＝R1＋r时，R2获得的电功率最大，选项A正确．在讨论R1的电功率时，由I＝及P1＝I2R1可知，•R2＝0时，R1获得的电功率最大；故选项B错误，选项C正确，在讨论电源的输出功率时，(R1＋R2)为外电阻，内电阻r恒定，由于题目没有给出R1和r的具体数值，所以当R2＝0时，电源输出功率并不一定最大，故选项D错误．•【答案】AC•1．如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω，电流表和电压表均为理想电表．只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V，再接通S2，电动机工作时，电流表示数变为8A，则此时通过电动机的电流是()•A．2AB．8A•C．50AD．58A【解析】根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，只接通S1时，电流表示数为10A，电压表示数为12V，得E＝12.5V，车灯电阻R＝UI＝1210Ω＝1.2Ω，接通S2，电动机工作时，电流表示数变为8A，车灯电压U1＝I1R＝9.6V，电源内电压为U内＝E－U1＝2.9V，通过电源的电流I总＝U内r＝2.90.05A＝58A，通过电动机的电流I2＝I总－I1＝50A，C正确．【答案】C•2．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r.两电压表可看做是理想电表，当闭合开关，将滑动变阻器的触片由右端向左滑动时，下列说法中正确的是()•A．小灯泡L1、L2均变暗•B．小灯泡L1变亮，