高二物理電阻定律

1、1 / 11 文檔可自由編輯打印高二高二物理電阻定律物理電阻定律 閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律人教實驗版人教實驗版【本講教育信息本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 電阻定律 閉合電路的歐姆定律二. 知識要點：1. 理解電阻率的概念，知道電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量。2. 能區(qū)分電阻與電阻率，能區(qū)分 R和 R。UIls3. 知道電源電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。4. 知道電源電動勢等于內(nèi)外電路的電勢降落之和。5. 理解閉合電路歐姆定律及其公式，并能熟練地用來解決有關(guān)電路問題。6. 理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。三三. 重點難點解析：重點難點解析：1.（一）電阻定律1. 導(dǎo)體的

2、電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，由導(dǎo)體本身的因素決定。2. 內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻 R 與它的長度 L 成正比，與它的橫截面積成反比導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。3. 公式：R式中為導(dǎo)體材料的電阻率。ls4. 電阻率 導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長度 L、橫截面積 S 無關(guān)，和物體的材料和溫度有關(guān)，國際單位是歐米，電阻率反映了導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的好壞，決定于材料和溫度，有些材料的電阻率隨溫度的升高而增大，有些材料的電阻率隨溫度的升高而減小。（二）閉合電路：1. 閉合電路的組成：內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，其電阻稱為內(nèi)阻，內(nèi)電阻上降落的電壓稱為內(nèi)電壓。外電路：電源外部的電路，其兩端電壓稱為外電壓也叫路端電

3、壓。2. 內(nèi)外電壓的關(guān)系 EU外U內(nèi)（三）閉合電路的歐姆定律1. 內(nèi)容：閉合電路里的電流，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或 EI（Rr）rRE3. 適用條件：純電阻電路。（四）路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1. 負(fù)載：接在外電路的用電器稱為負(fù)載，用電器的總電阻稱為負(fù)載電阻。2. 路端電壓 U1EEIRRrRrR2 / 11 文檔可自由編輯打印3. R 增大，I 減小，U 增大，當(dāng) R 增大到無窮大（斷路）時，I0，UE4. R 減小，I 增大，U 減小，當(dāng) R 減小到零（短路）時，IE/r，U0（五）路端電壓與電流的關(guān)系 路端電壓 U 等于電源電動勢 E 減去內(nèi)阻上的電

4、勢降落 Ir，用公式表示為：IrEU 這種關(guān)系還可用圖線表示，如圖所示，是 U 和 I 的關(guān)系圖線。 （1）當(dāng)外電路開路時，R 變?yōu)闊o窮大，I 為零，可見 UE。即斷路時的路端電壓等于電源的電動勢。 （2）當(dāng) R 減小時，I 增大，路端電壓減小，當(dāng)外電路短路時，R 等于零，此時電路中的電流值最大，路端電壓等于零。EIr 當(dāng) rO（理想電源）時，路端電壓不隨電流的變化而變化，這時可視為恒壓電源。（六）閉合電路的功率（1）IUIUEI內(nèi)外 該式表示，電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分消耗在內(nèi)阻上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 （2）電源的輸出功率和效率 電源輸出功率rRrRERr

5、rRRERrRERIIUP4)(4)()(222222出可見當(dāng) Rr 時，P出有最大值，且rEP42max出適用條件：E 和 r 都不變。 P出與外電阻 R 的關(guān)系圖線如圖： 由圖可知，對應(yīng)某一輸出功率 P（非最大值）可以有兩個不同的外電阻 R1和 R2，而且有。212RRr3 / 11 文檔可自由編輯打印電源內(nèi)部的發(fā)熱功率2PI r內(nèi)電源的效率RrrRRIEIUPP11/總出可見當(dāng) R時，。 當(dāng) Rr，電源有最大輸出功率時，效率僅為 50，效率并不高。能量守恒。PPP總出內(nèi)【典型例題典型例題】例 1. 將圖 1 所示的電路進(jìn)行等效變換。圖 1解析：解析：假設(shè)電流從左端流入，把等勢點標(biāo)上不同字

6、母（A、B、C） ，如圖所示。在草圖上畫出三個結(jié)點，如下圖所示。然后把原電路圖中的電阻畫入這幾個結(jié)點之間（只要認(rèn)準(zhǔn)原電阻兩端的點即可）如圖下圖所示。原電路最終可變換成如圖 2 所示的等效電路。圖 24 / 11 文檔可自由編輯打印 混聯(lián)電路的簡化方法有兩種： 電流分支法a. 先將各結(jié)點用字母標(biāo)上。b. 判定各支路元件的電流方向（若原電路未加電壓，可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判斷）c. 按電流流向，自左到右將各元件、結(jié)點、分支逐一畫出；d. 將畫出的等效圖加工整理。 等勢點排列法：a. 將各結(jié)點用字母標(biāo)出。b. 判定各結(jié)點電勢的高低（若原電路未加電壓，可先假設(shè)加上電壓） 。c. 將各結(jié)點電勢高低

7、自左到右排列，再將各結(jié)點之間的支路畫 出。d. 將畫出的等效圖加工整理。例 2. 如圖所示，已知電源內(nèi)阻 r2，定值電阻 R10.5Q，求： （1）當(dāng)滑動變阻器的阻值 R2為多大時，電阻 R1消耗的功率最大? （2）當(dāng)變阻器的阻值為多大時，變阻器消耗的功率最大?（3）當(dāng)變阻器的阻值為多大時，電源輸出功率最大?解析：解析：（1）定值電阻 R，消耗的電功率22112121)(rRRRERIP可見變阻器 R2O 時，R1消耗功率最大（2）將電阻 R1等效到電源內(nèi)部，則當(dāng)變阻器阻值時，變阻器消耗功率最大。5 . 225 . 012rRR（3）當(dāng)，即時，電源有最大輸出功率。rRR215 . 1)5 .

8、02(12RrR例 3. 如圖所示，當(dāng)滑動變阻器 R3的滑片 C 向 B 方向移動時，電路中各電表示數(shù)如何變化?（電表內(nèi)阻對電路的影響不計）解析：解析：為了使表述一目了然，可以用符號表示各量的變化趨勢：用“”表示用量值增大， “”表示用量值變小，不標(biāo)箭頭表示用量值不變，則本題解答過程可表示為：變阻器滑片 C 向 B 移動；由全電路歐姆定律外并RRR35 / 11 文檔可自由編輯打印，故示數(shù)減?。挥?，故示數(shù)增大；由rREII總1rIEU總，故示數(shù)變??；由，故示數(shù)變大；由111RIU12UUU，故示數(shù)變大；由并聯(lián)電路性質(zhì)，故示數(shù)變222/ RUI213III小。 點評：點評：分析這類題目的方法是由

9、部分整體部分的分析方法，分析不變量和變量，以及這些量間的依存關(guān)系，是解答這類題的關(guān)鍵。 例 4. 如圖所示電路中，燈泡 A 和 B 都正常發(fā)光，忽然燈泡 B 比原來變暗了一些，而燈泡 A 比原來變亮了一些，試判斷電路中什么地方出現(xiàn)了斷路故障。 解析：解析：假設(shè) R1所在支路斷路，則外電路總電阻增大A、B 兩燈的電壓均增大，兩燈消耗的電功率也增大，兩燈都應(yīng)變亮，這與題設(shè)現(xiàn)象不符，可見 R1支路完好。 再假設(shè) R2所在支路斷路，則 A 所在并聯(lián)支路的電阻增大，導(dǎo)致外電路總電阻增大，干路中電流減小，電源的路端電壓 U 增大。流過 R1的電流 I1增大。流過電燈所在并聯(lián)支路的電流 I2（I2I總I1）

10、減小，B 燈的電壓減小。B 燈的電功率也減小，B2BBUI R并燈變暗；A 燈的電壓 UA（UAUUB）增大，由于上述結(jié)論與題設(shè)現(xiàn)象相符，故 R2所在支路斷路。例 5. 如圖所示的電路中，電路消耗的總功率為 40W，電阻 Rl為 4，R2為 6，電源內(nèi)阻 r 為 0.6，電源的效率為 94，求：（1）a、b 兩點間的電壓；（2）電源的電動勢。解析：解析：電源內(nèi)部的熱功率，又rIP2內(nèi))1 (總內(nèi)PP6 / 11 文檔可自由編輯打印所以ArPI2)1 (總由于 R1、R2并聯(lián)，所以VRRRRIUab8 . 42121由可得IEP 總VIPE20總 例 6. 如圖所示，直線 OAC 為某一直流電源

11、的總功率 P總隨電流強度的變化圖象；拋物線 OBC 為同一電源內(nèi)部的發(fā)熱功率 Pr隨電流強度的變化圖象，若線段 AB 對應(yīng)的橫坐標(biāo)為 2 A，那么 AB 的長度所表示的功率及電流強度 I2 A 時，所對應(yīng)的外電阻分別為 （ ）A. 2 W，0.5B. 4 W，2C. 2 W，lD. 6 W，2 解析：解析：電源的總功率 PIE 跟電流強度成正比，故 PI 圖象為過原點的直線，圖象的斜率為電源電動勢，故VAWIPIPECC339電源內(nèi)部的發(fā)熱功率rIPr2故 PI 圖象為拋物線，由2IPrr得1)3(922AWIPrCrCAB 長度所表示的功率：WWWrIEIPPPBABAAB2123222I

12、為 2 A 時的外電阻：5 . 02123IIrEIUR故選項 A 正確7 / 11 文檔可自由編輯打印 例 7. 如圖所示的是用直流電動機提升重物的裝置，重物質(zhì)量 m50 千克，電源電動勢E110 伏，r1l 歐，電動機內(nèi)阻 r24 歐，不計摩擦，當(dāng)勻速提升重物時，電路中的電流I5 安，試求：（1）電源的總功率和輸出功率；（2）重物上升速度的大小。 （g 取 10 米秒。 ） 解析：解析：電源轉(zhuǎn)化的電能，一部分消耗于自身的內(nèi)阻（轉(zhuǎn)化為內(nèi)能） ，其余的輸入給電動機；輸給電動機的電能小部分消耗于電動機的內(nèi)阻上（轉(zhuǎn)化為內(nèi)能） ，大部分轉(zhuǎn)化為機械能，由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可解得。 （1）（瓦） ，（瓦

13、）550 IP總525)(1IrIP出（2）對電動機有，熱機PPP22rImgvP所以smmgrIPv/85. 02例 8. 如圖所示，AB 和 AB是長度均為 2 km，每千米電阻為 1的兩根輸電線。今發(fā)現(xiàn)在距離 A 和 A等遠(yuǎn)的兩點 C 和 C間發(fā)生漏電，相當(dāng)于在兩點間連接了一個電阻。現(xiàn)用電動勢為 90V，內(nèi)阻不計的電源接在 AA間時，測得 BB間電壓為 72V。把此電源接在 BB間時，測得 AA間電壓為 45 V。由此可知 A 與 C 相距 km。解析：解析：這是輸電線漏電問題，采用電源測壓的方法確定具體位置。通過審題畫等效電路圖甲，圖乙。根據(jù)歐姆定律（或串聯(lián)電路分壓原理）得 甲 乙8

14、/ 11 文檔可自由編輯打印RRRRRRRRREURRRRRRRRREU22221111221290452254290722聯(lián)立、兩式得 R24Rl，即 R1（R1R2） ，因每千米導(dǎo)線電阻為 1，據(jù)電15阻定律知 R10.4，就是 AC 間距離為 0.4 km。【模擬試題模擬試題】1. 關(guān)于電阻率的說法正確的是（ ）2. A. 電阻率與導(dǎo)體的長度與橫截面積有關(guān)。3. B. 電阻率表征了導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能的好壞，由導(dǎo)體的材料決定，且與溫度有關(guān)。4. C. 電阻率大的導(dǎo)體，電阻一定很大。5. D. 有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制成電阻溫度計。6. 2. 兩根同種材料制成的電阻絲

15、 a 和 b，a 的長度和橫截面的直徑均為 b 的兩倍，要使兩電阻絲接入電路后消耗的電功率相等，加在它們兩端的電壓之比 Ua：Ub為 （ ）7. A. 1：1 B. 2：1 C. ：1D. 1：223. 一段粗細(xì)均勻的電阻絲，橫截面的直徑為 d，電阻為 R，把它拉制成直徑為 0.1d 的均勻細(xì)絲后，它的電阻變成 （ ）A. R/1000B. 10000RC. R/100D. 100R4. 太陽能電池板，測得它的開路電壓為 800mV，短路電流為 400mA，若將該電池板與一阻值為 2的電阻連成閉合電路，則它的路端電壓為 （ ）A. 0.10VB. 0.20VC. 0.30V D. 0.40V5

16、. 如圖所示電路，R 由 2變?yōu)?6時，電路中的電流變?yōu)樵瓉淼囊话?，則電源的內(nèi)阻是 （ ）A. 1B. 2C. 3D. 46. 如圖所示為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的 UI 圖象，則下列說法正確的是（ ）A. 電動勢 E1E2，短路電流 I1I2B. 電動勢 E1E2，內(nèi)阻 r1r2C. 電動勢 E1E2，內(nèi)阻 r1r2D. 當(dāng)兩電源的工作電流變化相同時，電源 2 的路端電壓變化較大。9 / 11 文檔可自由編輯打印7. 如圖所示的電路中，電源的電動勢 E 和內(nèi)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. 電燈更亮，安培表的示數(shù)減小B. 電燈更亮

17、，安培表的示數(shù)增大C. 電燈變暗，安培表的示數(shù)減小D. 電燈變暗，安培表的示數(shù)增大. A a b 8. 在如圖所示的電路中，當(dāng)可變電阻的阻值增大時，下述結(jié)論中哪些是正確的 （ ）A. PQ 兩點間的電壓 U 增大B. 通過 R1R2的電流增大C. 通過可變電阻 R 的電流強度不變D. 通過可變電阻 R 的電流強度減小 R2 R1 R P Q 9. 在圖中所示的電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸片向 b 端移動時 （ ） A. 伏特表 V 和安培表 A 的讀數(shù)都減小 B. 伏特表 V 和安培表 A 的讀數(shù)都增大 C. 伏特表 V 的讀數(shù)增大，安培表 A 的讀數(shù)減小 D. 伏特表 V 的讀數(shù)減小，安培表 A 的讀數(shù)增大10. 在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)電阻為 r，電阻 R1與變阻器 R2串聯(lián)，將 R2的阻值調(diào)至零時，下列說法中錯誤的是 （ ） A. 電路的外電阻最小 B. 電阻 R1消耗的功率最大 C. 電源內(nèi)消耗的功率最大10 / 11 文檔可自由編輯打印 D. 電源內(nèi)部的電勢降落最小11. 為了測定電池的電動勢和內(nèi)電阻，按圖中所示的電路把滑動變阻器和電流表與電池串聯(lián)，并把一個電壓表接到電池的兩極。當(dāng)變阻器的滑動片移到某一位置時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為 0.2 安培和 1.8