2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律教學(xué)案 選修-1(1)

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律一、閉合電路的歐姆定律1描述閉合電路的幾個基本物理量用導(dǎo)線把電源、用電器連接起來就構(gòu)成了閉合電路，如圖所示.（1)內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路，其電阻叫做內(nèi)電阻，通常用r表示；閉合電路中，通常用u內(nèi)表示ir,它是內(nèi)電路的電勢降落，即內(nèi)電路兩端的電壓,稱為內(nèi)電壓。（2)外電路：電源兩極之間的外部電路叫做外電路，其電阻叫做外電阻；閉合電路中，通常用u外表示ir，它是外電路的電勢降落,即外電路兩端的電壓，稱為外電壓，也常稱為路端電壓,簡單地記為u。（3）內(nèi)、外電路的特點:外電路中電流由電源正極流向負極,沿電流方向電勢降低；內(nèi)電路中電流由電源負極

2、流向正極，沿電流方向電勢升高。2閉合電路的歐姆定律（1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)公式：i；適用范圍:純電阻電路。（3）常用的變形公式及適用范圍：eu外u內(nèi)或u外eir；適用范圍：任何閉合電路.判一判1電源的兩端可以用導(dǎo)線直接連在一起（）2外電路斷開時，路端電壓就是電源的電動勢（）3用電壓表直接與電源兩極相連,電壓表的示數(shù)略小于電源的電動勢（）二、路端電壓與負載的關(guān)系1路端電壓與外電阻的關(guān)系u外eu內(nèi)er結(jié)論：(1）r增大u外增大。（2)外電路斷路時u外e。（3)外電路短路時u外0。2路端電壓與電流關(guān)系：u外eir.注意部分電路歐姆定律的ui

3、圖象與閉合電路歐姆定律的ui圖象比較選一選一個閉合電路，是由電池供電的，外電路是純電阻時，以下說法正確的是( )a當外電阻增大時，路端電壓增大b當外電阻減小時，路端電壓增大c當外電阻減小時，電路中的電流減小d電池的內(nèi)阻越小，外電阻變化時，路端電壓的變化越大解析：選a根據(jù)ueir，當外電阻增大時，i減小，u增大，a正確，b錯誤；根據(jù)i，c錯誤;再根據(jù)ueir，uir,故d錯誤。1.解決閉合電路問題的一般步驟(1）認清電路中各元件的連接關(guān)系，畫出等效電路圖.（2）求總電流i：若已知內(nèi)、外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢,可用閉合電路的歐姆定律直接求出，若內(nèi)、外電路上有多個未知電阻，可利用某一部分電

4、路的已知電流和電壓求總電流i;當以上方法都行不通時，可以應(yīng)用聯(lián)立方程求出i。（3）根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流。（4）當外電路含有非純電阻元件時(如電動機、電解槽等），不能應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求解干路電流，也不能應(yīng)用部分電路歐姆定律求解該部分的電流，若需要時只能根據(jù)串、并聯(lián)的特點或能量守恒定律計算得到。2閉合電路中的幾個關(guān)系式 典型例題例1。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)各為1。6 v和0.4 a;當s斷開時,它們的示數(shù)各改變0。1 v和0。1 a,求電源的電動勢及電阻。解析當s閉合時，由閉合電路歐姆定律得u1ei1r即

5、e1.60。4r當s斷開時，由閉合電路歐姆定律得u2ei2r即e（1.60。1）（0。40。1）r由得e2 v，r1 答案2 v1 即時鞏固1如圖所示，當開關(guān)s斷開時,電壓表示數(shù)為3 v,當開關(guān)s閉合時，電壓表示數(shù)為1.8 v，則外電阻r與電源內(nèi)阻r之比為（）a53b35 c23 d32解析：選ds斷開時，電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢，即:e3 v，s閉合時,u外1.8 v,所以u內(nèi)eu外1。2 v.因u外ir，u內(nèi)ir，所以rru外u內(nèi)1.81.232。閉合電路中只要電路的某一部分發(fā)生變化，就會影響整個電路,使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。其分析的一般思路為（1)明確電路結(jié)構(gòu)，即電

6、路各元件的連接方式。(2）明確局部電阻的變化和外電路總電阻r總的變化。(3）運用i總判斷i總的變化。（4)運用u內(nèi)i總r判斷u內(nèi)的變化.（5）運用u外eu內(nèi)判斷u外的變化。（6）運用電學(xué)公式實行定性分析各支路相關(guān)量變化。注意對于有電壓變化的閉合電路問題，由eu外u內(nèi)可知：內(nèi)、外電路電壓變化的絕對值相等，即|u外|u內(nèi).典型例題例2。如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)s閉合后,在變阻器r0的滑動端向下滑動的過程中(）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)增大解析滑動變阻器r0的滑片向下滑動的過程中,r0接入電

7、路的電阻變小,電路的總電阻變小,總電流變大,電源的內(nèi)電壓變大,外電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，r1兩端的電壓變大，r2兩端的電壓變小，電流表的示數(shù)變小，a正確。答案a點評直流電路動態(tài)分析思路基本思路是“部分整體部分”，即從阻值變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判知r總的變化情況，再由歐姆定律判知i總和u端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判知各部分的變化情況.即時鞏固2.如圖所示的電路中,電源的電動勢為e，內(nèi)阻為r。當滑動變阻器的滑片p向b移動時，電壓表的讀數(shù)u1與電壓表的讀數(shù)u2的變化情況是(）au1變大，u2變小bu1變大，u2變大cu1變小,u2變小du1變小,u2變大解析

8、：選a滑片p向b移動時，滑動變阻器連入電路中的有效阻值增大，干路中的總阻值增大，總電流變小，內(nèi)電壓變小,外電壓變大，即u1變大，由于總電流變小，所以u2變小,故選項a正確。1.電源的三種功率2。電源的輸出功率如圖所示為電阻r與電源構(gòu)成的一個閉合電路,電源的電動勢為e,內(nèi)電阻為r，則電源的輸出功率為p出ui由上式可以看出：(1）當rr時，電源的輸出功率最大,pm.(2)當rr時，隨著r的增大輸出功率越來越小。（3)當rr時，隨著r的增大輸出功率越來越大.（4)p出與r的關(guān)系如圖所示。3電源的效率(1)定義：輸出功率跟電路消耗的總功率的比值，表達式為。(2)若外電路為純電阻電路，則,外電路電阻越大

9、，電源效率越高。注意（1）電源輸出功率越大，效率不一定越高，如電源輸出功率最大時，效率只有50%.(2）判斷可變電阻功率變化時,可將可變電阻以外的其他電阻看成電源的一部分內(nèi)阻。（3)當p輸出pm時，每個輸出功率對應(yīng)兩個可能的外電阻r1、r2，且r1r2r2。典型例題例3.如圖所示，電源的電動勢e9。0 v，內(nèi)阻r2。0 ，固定電阻r11。0 ,r2為可變電阻,其阻值在010 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。當r2_時，r1消耗的電功率最大;當r2_時，r2消耗的電功率最大。解析電源的輸出功率p2r，當rr時，輸出功率最大。在本題中,因r1是定值電阻，據(jù)pi2r，當電流i最大,即r20時，r1消耗的電功率最大,欲使

10、r2消耗的電功率最大，可將r1r看作電源的等效內(nèi)阻，應(yīng)用上面的結(jié)論，當r2r1r3。0 時,r2消耗的電功率最大。答案03。0 例4。如圖所示,線段a為某電源的u.i圖線，線段b為某電阻的u。i圖線,當上述電源和電阻組成閉合電路時，求：（1)電源的輸出功率p出多大？（2）電源內(nèi)部損耗的電功率是多少？（3)電源的效率多大？解析(1)從a的圖線可讀出電源電動勢e3 v，內(nèi)阻r 0。5 從圖象的交點可讀出路端電壓u2 v，電路電流i2 a則電源的輸出功率為p出ui4 w(2）電源內(nèi)部損耗的電功率p內(nèi)i2r2 w（3）電源的總功率為p總ie6 w故電源的效率為10066。7%答案（1）4 w（2）2

11、w(3)66.7點評利用u。i圖線解題的注意點電源的u。i圖線與電阻的u.i圖線的物理意義不同,前者是路端電壓與電路電流的函數(shù)關(guān)系，后者是加在電阻兩端的電壓與通過的電流的函數(shù)關(guān)系。從圖象中能知道哪些物理量及從兩個圖象能求出哪些物理量是解題的關(guān)鍵。即時鞏固3電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示,圖中u為路端電壓,i為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為a、b。由圖可知a、b的值分別為（)a。、 b.、 c.、 d。、解析:選d電源效率，e為電源的總電壓（即電動勢）,根據(jù)圖象可知uae，ube，d正確。1

12、有兩個相同的電阻r,串聯(lián)起來接在電動勢為e的電源上,通過每個電阻的電流為i,若將這兩個電阻并聯(lián)起來，仍接在該電源上，此時通過一個電阻r的電流為2i/3,則該電源的內(nèi)阻是（ ）arbr/2 c4r dr/8解析：選c由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯(lián)時i，兩電阻并聯(lián)時i，解得r4r,故選c。2多選如圖是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,下列結(jié)論正確的是（ )a電源的電動勢為6.0 vb電源的內(nèi)阻為12 c電源的短路電流為0。5 ad電流為0。3 a時的外電阻是18 解析：選ad由于該電源的u。i圖象的縱軸坐標不是從零開始的，縱軸上的截距雖為電源的電動勢，即e6。0 v,但橫軸上的截距0。5 a并不

13、是電源的短路電流，且內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對值計算，即r|2 ，由閉合電路歐姆定律可得，電流i0。3 a時外電阻rr18 ，故選項a、d正確。3多選如圖所示電路中，當可變電阻r2 時，理想電壓表的示數(shù)u4 v，已知電源的電動勢e6 v，則（ )a此時理想電流表的示數(shù)是2 ab此時理想電流表的示數(shù)是3 ac電源的內(nèi)阻是1 d電源的內(nèi)阻是2 解析：選ac如題圖所示，電壓表測量的是路端電壓,電流表測的是通過r的電流,由部分電路歐姆定律可得uir，故i2 a;再由閉合電路歐姆定律得euir，將i2 a、u4 v、e6 v代入可得r1 ,故選項a、c正確。4如圖所示的電路中，電源的電動勢e和內(nèi)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，電流表的示數(shù)減小b定值電阻r2消耗的功率增大c電燈l變暗，電源的總功率減小d電燈l變暗，電流表的示數(shù)增大解析：選a滑片向b端滑動，r1變大,電路中總電阻變大，路端電壓變大，根據(jù)i知i減小，電流表示數(shù)減小，根據(jù)eu外ir,u外變大，燈泡兩端電壓變大，故電燈l更亮.再根據(jù)p2ir2,i總減小，il變大,故i2變小，r2功率變小，故b、c、d錯誤，a正確。5如圖所示，r為電阻箱，v為理想電壓表。當電阻箱讀數(shù)為r12 時，電壓表讀數(shù)為u14 v；當電阻箱讀數(shù)為r25 時，電壓表讀數(shù)為u25 v。求：（1)電源的電動勢e和內(nèi)阻r