第3時(shí) 閉合電路歐姆定律
導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，并能進(jìn)行電路動(dòng)態(tài)分析及電路的相關(guān)計(jì)算.2.能利用U－I圖象進(jìn)行分析并計(jì)算．
一、電的電動(dòng)勢
[基礎(chǔ)導(dǎo)引]
關(guān)于電的電動(dòng)勢，判斷下面說法的正誤：
(1)電的電動(dòng)勢就是接在電兩極間的電壓表測得的電壓( )
(2)同一電接入不同的電路，電動(dòng)勢就會(huì)發(fā)生變化( )
(3)電的電動(dòng)勢是表示電把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)大小的物理量( )
(4)在閉合電路中，當(dāng)外電阻變大時(shí)，路端電壓增大，電的電動(dòng)勢也增大( )
[知識(shí)梳理]
1．電是通過非靜電力做功把____________的能轉(zhuǎn)化成____________的裝置．
2．電動(dòng)勢：非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功與搬運(yùn)的電荷量的比值，E＝________，單位：V.
3．電動(dòng)勢的物理含義：電動(dòng)勢表示電____________________本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓．
4．電動(dòng)勢是______量，需注意電動(dòng)勢不是電壓．
二、閉合電路歐姆定律
[基礎(chǔ)導(dǎo)引]
如圖1所示電路中，電的電動(dòng)勢E＝9 V、內(nèi)阻r＝3 Ω，R＝15 Ω.
下列說法中正確的是 ( )
A．當(dāng)S斷開時(shí)，UAC＝9 V
B．當(dāng)S閉合時(shí)，UAC＝9 V
C．當(dāng)S閉合時(shí)，UAB＝7.5 V，UBC＝0
D．當(dāng)S斷開時(shí)，UAB＝0，UBC＝0
[知識(shí)梳理]
閉合電路歐姆定律
(1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電的電動(dòng)勢成________，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成________．
(2)公式I＝ 只適用于純電阻電路E＝ 適用于任何電路
(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系
①負(fù)載R增大→I減小→U內(nèi)________→U外________
外電路斷路時(shí)(R＝∞)，I＝0，U外＝E.
②負(fù)載R減小→I增大→U內(nèi)________→U外________
外電路短路時(shí)(R＝0)，I＝________，U內(nèi)＝E.
(4)U－I關(guān)系圖：由U＝E－Ir可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而______；U－I關(guān)系圖線如圖2所示．
①當(dāng)電路斷路即I＝0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為____________．
②當(dāng)外電路電壓為U＝0時(shí)，橫坐標(biāo)的截距為__________．
③圖線的斜率的絕對值為電的__________．
圖2
思考：對于U－I圖線中縱坐標(biāo)(U)不從零開始的情況，直線的斜率的意義是否變化？
考點(diǎn)一 電路的動(dòng)態(tài)分析
考點(diǎn)解讀
電路的動(dòng)態(tài)分析是電學(xué)的�？键c(diǎn)之一，幾乎每年都有該類試題出現(xiàn)．該類試題能考查考生對閉合電路歐姆定律的理解，電路的結(jié)構(gòu)分析及對串并聯(lián)特點(diǎn)的應(yīng)用能力，兼顧考查學(xué)生的邏輯推理能力．
典例剖析
例1 (2011•北京理綜•17)如圖3所示電路，電內(nèi)阻不可忽
略．開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過
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．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大
思維突破 電路動(dòng)態(tài)分析的方法
(1)程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路并聯(lián)分流I串聯(lián)分壓U→變化支路.
(2)“并同串反”規(guī)律，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�。^“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．
跟蹤訓(xùn)練1 在如圖4所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向下移動(dòng)
時(shí)，則 ( )
A．A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮
B．A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗
C．A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗
D．A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮
考點(diǎn)二 電路中的有關(guān)功率及效率
考點(diǎn)解讀
1．電的總功率
(1)任意電路：P總＝EI＝U外I＋U內(nèi)I＝P出＋P內(nèi)．
(2)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝E2R＋r.
2．電內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r＝U內(nèi)I＝P總－P出．
3．電的輸出功率
(1)任意電路：P出＝UI＝EI－I2r＝P總－P內(nèi)．
(2)純電阻電路：P出＝I2R＝E2RR＋r2＝E2R－r2R＋4r.
(3)輸出功率隨R的變化關(guān)系
①當(dāng)R＝r時(shí)，電的輸出功率最大為Pm＝E24r.
②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越越小．
③當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越越大．
④當(dāng)P出<Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且R1•R2＝r2.
⑤P出與R的關(guān)系如圖5所示．
圖5
4．電的效率
(1)任意電路：η＝P出P總×100%＝UE×100%.
(2)純電阻電路：η＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%
因此在純電阻電路中R越大，η越大；當(dāng)R＝r時(shí)，電有最大輸出功率，效率僅為50%.
特別提醒 1.當(dāng)電的輸出功率最大時(shí)，效率并不是最大，只有50%；當(dāng)R→∞時(shí)，η→100%，但此時(shí)P出→0，無實(shí)際意義．
2．對于內(nèi)、外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P＝I2R判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同．
典例剖析
例2 在如圖6所示的電路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，當(dāng)開關(guān)S接
a時(shí)，R2上消耗的電功率為4 W，當(dāng)開關(guān)S接b時(shí)，電壓表示數(shù)為
4.5 V，試求：
(1)開關(guān)S接a時(shí)，通過電的電流和電兩端的電壓；
(2)開關(guān)S接b時(shí)，電的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻；
(3)當(dāng)開關(guān)S接c時(shí)，通過R2的電流．
思維突破 對于直流電路的分析與計(jì)算，要熟練掌握串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，知道這兩種電路的電壓、電流及電功率的分配關(guān)系，并能把較為復(fù)雜的電路化為簡單、直觀的串、并聯(lián)關(guān)系．
跟蹤訓(xùn)練2 如圖7中電的電動(dòng)勢為6 V，內(nèi)阻為1 Ω，R1為2 Ω，R2全阻值為3 Ω，下列說法錯(cuò)誤的是 ( )
A．當(dāng)R2為1 Ω時(shí)，R1消耗的功率最大
B．通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5 V，最小值為4 V
C．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大
D．當(dāng)R2的阻值為3 Ω時(shí)，R2消耗的功率最大
考點(diǎn)三 涉及U－I圖象的功率計(jì)算
考點(diǎn)解讀
兩種圖線的比較：
圖象上的特征物理意義
電U－I圖象電阻U－I圖象
圖象表述的物理量變化關(guān)系電的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系電阻的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系
圖線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)與縱軸交點(diǎn)表示電電動(dòng)勢E，與橫軸交點(diǎn)表示電短路電流Er
過坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒有電壓時(shí)電流為零
圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)的乘積UI表示電的輸出功率表示電阻消耗的功率
圖線上每一點(diǎn)對應(yīng)的U、I比值表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對應(yīng)的外電阻大小不同每一點(diǎn)對應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小
圖線的斜率內(nèi)電阻r的相反數(shù)－r表示電阻大小
典例剖析
例3 如圖8所示，圖中直線①表示某電的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，圖中曲線②表示該電的輸出功率與電流的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是 ( )
圖8
A．電的電動(dòng)勢為50 V
B．電的內(nèi)阻為253 Ω
C．電流為2.5 A時(shí)，外電路的電阻為15 Ω
D．輸出功率為120 W時(shí)，輸出電壓是30 V
思維突破 在解決此類圖象問題時(shí)，(1)要明確縱橫坐標(biāo)的物理意義．(2)要明確圖象的截距、斜率，包圍面積的物理意義．(3)根據(jù)物理規(guī)律寫出反映縱橫坐標(biāo)物理量的關(guān)系式．(4)充分挖掘圖象所隱含的條．
跟蹤訓(xùn)練3 用標(biāo)有“6 V 3 W”的燈泡L1、“6 V 6 W”的燈泡L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖9甲所示的實(shí)驗(yàn)電路，其中電電動(dòng)勢E＝9 V．圖乙是通過兩個(gè)燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線．當(dāng)其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)( )
圖9
A．電流表的示數(shù)為1 A B．電壓表的示數(shù)約為6 V
C．電路輸出功率為4 W D．電內(nèi)阻為2 Ω
21.含電容器電路的分析方法
例4 如圖10所示的電路中，R1、R2、R3是固定電阻，R4是
光敏電阻，其阻值隨光照的強(qiáng)度增強(qiáng)而減小．當(dāng)開關(guān)S閉
合且沒有光照射時(shí)，電容器C不帶電．當(dāng)用強(qiáng)光照射R4且
電路穩(wěn)定時(shí)，則與無光照射時(shí)比較 ( )
A．電容器C的上極板帶正電
B．電容器C的下極板帶正電
C．通過R4的電流變小，電的路端電壓增大
D．通過R4的電流變大，電提供的總功率變小
方法提煉 含電容器電路的分析方法
1．電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時(shí)，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置處補(bǔ)上．
2．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)電勢差．
3．電壓變化帶的電容器的變化：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，電容器將通過與它連接的電路放電．
4．含電容器電路的處理方法：如果電容器與電并聯(lián)，且電路中有電流通過，則電容器兩端的電壓不是電電動(dòng)勢E，而是路端電壓U.
跟蹤訓(xùn)練4 如圖11所示的電路中，電的電動(dòng)勢為E、內(nèi)電阻為
r，閉合開關(guān)S，待電流達(dá)到穩(wěn)定后，電流表示數(shù)為I，電壓表示
數(shù)為U，電容器C所帶電荷量為Q.將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P
從圖示位置向a端移動(dòng)一些，待電流達(dá)到穩(wěn)定后，則與P移動(dòng)
前相比 ( )
A．U變小 B．I變小 C．Q不變 D．Q減小
A組 電路的動(dòng)態(tài)分析
1．如圖12所示，電的電動(dòng)勢為E，內(nèi)電阻為r，兩電表均可看做是理想電表．閉合開關(guān)，使滑動(dòng)變阻器的滑片由右端向左端滑動(dòng)，在此過程中 ( )
圖12
A．小燈泡L1、L2均變暗
B．小燈泡L1變暗，L2變亮
C．電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大
D．電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小
2．如圖13所示，圖中的四個(gè)電表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻
器滑片P向右端移動(dòng)時(shí)，下面說法中正確的是 ( )
A．電壓表V1的讀數(shù)減小，電流表A1的讀數(shù)增大
B．電壓表V1的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小
C．電壓表V2的讀數(shù)減小，電流表A2的讀數(shù)增大
D．電壓表V2的讀數(shù)增大，電流表A2的讀數(shù)減小
B組 閉合電路中電功率的分析與計(jì)算
3．某同學(xué)將一直流電的總功率PE、輸出功率PR和電內(nèi)部的
發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在同一坐標(biāo)系內(nèi)，如圖14
所示，根據(jù)圖線可知 ( )
A．反映Pr變化的圖線是c
B．電電動(dòng)勢為8 V
C．電內(nèi)阻為2 Ω
D．當(dāng)電流為0.5 A時(shí)，外電路的電阻為6 Ω
4．一個(gè)微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r的直流電的兩極間，電動(dòng)機(jī)恰好能正常工作，則 ( )
A．電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI
B．電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為U2R
C．電的輸出功率為EI
D．電的效率為1－IrE
C組 含電容器電路的分析與計(jì)算
5．如圖15所示，電兩端電壓為U＝10 V保持不變，R1＝4.0 Ω，R2
＝6.0 Ω，C1＝C2＝30 μF.先閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，再將S斷
開，則S斷開后，通過R1的電荷量為 ( )
A．4.2×10－4 C
B．1.2×10－4 C
C．4.8×10－4 C
D．3.0×10－4 C
6．如圖16所示，兩個(gè)相同的平行板電容器C1、C2用導(dǎo)線相連，開
始都不帶電．現(xiàn)將開關(guān)S閉合給兩個(gè)電容器充電，待充電平衡
后，電容器C1兩板間有一帶電微粒恰好處于平衡狀態(tài)．再將開關(guān)S斷
開，把電容器C2兩板稍錯(cuò)開一些(兩板間距離保持不變)，重新平衡后，下列判斷正確的是 ( )
A．電容器C1兩板間電壓減小
B．電容器C2兩板間電壓增大
C．帶電微粒將加速上升
D．電容器C1所帶電荷量增大
D組 U－I圖象的理解與應(yīng)用
7．如圖17所示為兩電的U－I圖象，則下列說法正確的是
( )
A．電①的電動(dòng)勢和內(nèi)阻均比電②大
B．當(dāng)外接同樣的電阻時(shí)，兩電的輸出功率可能相等
C．當(dāng)外接同樣的電阻時(shí)，兩電的效率可能相等
D．不論外接多大的相同電阻，電①的輸出功率總比電②的輸出功率大
8．如圖18所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、
b分別表示路端電壓、負(fù)載電阻上電壓隨電流變化的情況，下
列說法正確的是 ( )
A．陰影部分的面積表示電輸出功率
B．陰影部分的面積表示電的內(nèi)阻上消耗的功率
C．當(dāng)滿足α＝β時(shí)，電效率最高
D．當(dāng)滿足α＝β時(shí)，電效率小于50%
時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
(限時(shí)：30分鐘)
1．下列關(guān)于電電動(dòng)勢的說法中正確的是 ( )
A．在某電的電路中，每通過2 C的電荷量，電提供的電能是4 J，那么這個(gè)電的電動(dòng)勢是0.5 V
B．電的路端電壓增大時(shí)，其電的電動(dòng)勢一定也增大
C．無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化，其電的電動(dòng)勢一定不變
D．電的電動(dòng)勢越大，電所能提供的電能就越多
2．兩個(gè)相同的電阻R，當(dāng)它們串聯(lián)后接在電動(dòng)勢為E的電上，通過一個(gè)電阻的電流為I；若將它們并聯(lián)后仍接在該電上，通過一個(gè)電阻的電流仍為I，則電的內(nèi)阻為 ( )
A．4R B．R C.R2 D．無法計(jì)算
3．將三個(gè)不同的電的U－I圖線畫在同一坐標(biāo)中，如圖1所示，
其中1和2平行，它們的電動(dòng)勢分別為E1、E2、E3，它們的內(nèi)
阻分別為r1、r2、r3，則下列關(guān)系正確的是 ( )
A．r1＝r2<r3 B．r1>r2>r3
C．E1>E2＝E3 D．E1＝E2<E3
4．在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電(設(shè)E、r是定值)向變
化的外電阻供電時(shí)，關(guān)于電的輸出功率P隨外電阻R變化
的規(guī)律如圖2所示，則 ( )
A．當(dāng)R＝r時(shí)，電有最大的輸出功率
B．當(dāng)R＝r時(shí)，電的效率η＝50%
C．電的功率P′隨外電阻R的增大而增大
D．電的效率η隨外電阻R的增大而增大
5．(2010•上海單科•5)在如圖3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
6．(2010•安徽•18)如圖4所示，、N是平行板電容器的兩個(gè)極板，
R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細(xì)線將質(zhì)量為m、帶
正電的小球懸于電容器內(nèi)部．閉合開關(guān)S，小球靜止時(shí)受到懸線
的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2，關(guān)于F的大小判斷正確的是 ( )
A．保持R1不變，緩慢增大R2時(shí)，F(xiàn)將變大
B．保持R1不變，緩慢增大R2時(shí)，F(xiàn)將變小
C．保持R2不變，緩慢增大R1時(shí)，F(xiàn)將變大
D．保持R2不變，緩慢增大R1時(shí)，F(xiàn)將變小
7. (2011•上海單科•12)如圖5所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑
動(dòng)觸頭P從最高端向下滑動(dòng)時(shí)， ( )
A．電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)變大
B．電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)變小
C．電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)先變小后變大
D．電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)先變大后變小
8．如圖6所示，電的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動(dòng)變阻器的
滑片P由a向b移動(dòng)的過程中，下列各物理量變化情況為( )
A．電流表的讀數(shù)一直減小
B．R0的功率先減小后增大
C．電輸出功率先增大后減小
D．電壓表的讀數(shù)先增大后減小
9．如圖7甲所示是一火警報(bào)警器的部分電路示意圖，其中R2為半導(dǎo)體熱敏制成的傳感器，電阻R2隨溫度t變化的圖線如圖乙所示．電流表為值班室的顯示器．a(chǎn)、b之間接報(bào)警器，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí)，顯示器的電流I和報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是( )
圖7
A．I變大，U變大 B．I變大，U變小
C．I變小，U變大 D．I變小，U變小
10．在電學(xué)探究實(shí)驗(yàn)中，某組同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室利用如圖8甲所示的電路圖連接好電路，并用于測定定值電阻R0，電的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí)，一個(gè)同學(xué)記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)．根據(jù)所得數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U－I直線．則有 ( )
甲 乙
圖8
A．圖象中的圖線乙是電壓表V1的測量值所對應(yīng)的圖線
B．由圖象可以得出電電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別是E＝1.50 V，r＝1.0 Ω
C．圖象中兩直線的交點(diǎn)表示定值電阻R0上消耗的功率為0.75 W
D．圖象中兩直線的交點(diǎn)表示在本電路中該電的效率達(dá)到最大值
復(fù)習(xí)講義
基礎(chǔ)再現(xiàn)
一、
基礎(chǔ)導(dǎo)引 (1)× (2)× (3)√ (4)×
知識(shí)梳理 1.其它形式 電勢能 2.Wq 3.把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能 4.標(biāo)
二、
基礎(chǔ)導(dǎo)引 AC
知識(shí)梳理 (1)正比 反比 (2)ER＋r U外＋U內(nèi) (3)①減小 增大�、谠龃蟆p小 Er (4)減小�、匐妱�(dòng)勢E�、诙搪冯娏鱅m�、蹆�(nèi)阻r
思考：不變．斜率的絕對值仍表示電內(nèi)阻．
堂探究
例1 A
跟蹤訓(xùn)練1 D
例2 (1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω
(3)0.5 A
跟蹤訓(xùn)練2 A
例3 ACD
跟蹤訓(xùn)練3 CD
例4 B
跟蹤訓(xùn)練4 B
分組訓(xùn)練
1．BD
2．AD
3．ACD
4．AD
5．A
6．BCD
7．AD
8．A
時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
1．C
2．B
3．AC
4．ABD
5．B
6．B
7．A
8．BD
9．D
10．B
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