高考專題26 閉合電路歐姆定律

1、閉合電路歐姆定律I、重難點知識精析 一、電動勢1電源：把其它形式的能轉化為電能的裝置。 電源的作用：保持兩極間有一定電壓，供給電路電能。2電動勢：電源的屬性，描述電源把其它形式能轉化為電能本領的物理量。在數值上就等于電源沒有接入外電路時兩極間電壓。用符號表示。單位：伏特，。（1）電動勢由電源自身決定，與外電路無關 不同類型的電源電動勢不同，同種類型不同型號電源電動勢相同。（2）實驗：如圖1所示電路。 過程：斷開電鍵，伏特表讀數U，閉合電鍵，改變滑線變阻器阻值，R減小，對應伏特表讀數，U1、U2、U3。U為電源電動勢，U大于U1、U2、U3，且U1U2U3分析產生原因：電源內電阻存在，

2、且內阻r不變，大小由電源自身特點決定。隨著R變小，電路電流增大，電源內部電勢降落增加，外電路電勢降落降低。（3）電源的電動勢等于內、外電路上的電壓之和 =U+U，U外電路電壓又稱路端電壓，U電源內電路電壓分析U、U的物理意義：電源電動勢反映電源的一種特性，它在數值上等于電路中通過1庫侖電量時電源提供的電能。（4）比較電動勢和電壓的物理意義。電動勢：=。w表示正電荷從負極移到正極所消耗的化學能（或其它形式能），表示移單位正荷消耗化學能（或其它形式能，反映電源把其它形式能轉化為電能的本領）。電壓：U=。w表示正電荷在電場力作用下從一點移到另一點所消耗的電能，電壓表示移動單位正電荷消耗的電能。反映把

3、電能轉化為其它形式能的本領。二、閉合電路歐姆定律1閉合電路歐姆定律 =U+U，I=或=IR+Ir，都稱為閉合電路歐姆定律。式中：若電源是幾個電池組成的電池組，應為整個電池組的總電動勢，r為總內阻，R為外電路總電阻，I為電路總電流強度。應注意：=U+U和=IR+Ir，兩式表示電源使電勢升高等于內外電路上的電勢降落總和，理解為電源消耗其它形式能使電荷電勢升高。IR、Ir理解為在內外電路上電勢降落。（也稱為電壓降）2討論路端電壓，電路總電流隨外電路電阻變化而變化的規(guī)律根據：=U+U、U=Ir、I=，、r不變RI，U、U，當R時，I=0、U=、U=0（也稱為斷路時）RI，U、U，當R=0時，I=（短路

4、電流強度）U=0、U=3在閉合電路中的能量轉化關系從功率角度討論能量轉化更有實際價值電源消耗功率（有時也稱為電路消耗總功率）：P總=I外電路消耗功率（有時也稱為電源輸出功率）：P出=UI內電路消耗功率（一定是發(fā)熱功率）：P內=I2r I=UI+I2r4電源輸出功率隨外電路電阻變化關系、r為定值，R為自變量，P出為因變量。P出=UI=·R·=·R，討論該函數極值可知，R=r時，輸出功率有極大值；P出= ，電源輸出功率與外阻關系圖象如圖2所示，Rr時，隨R增大輸出功率增大，R=r輸出功率最大，Rr時，隨R增大，輸出功率減小。三、電池組圖3 +只研究串聯(lián)電池組1連接方法

5、：如圖3所示，左側電池正極與右側電負極相連。電池組的兩極即為最左側電池的負極，最右側電池的正極。2若每個電池電動勢為0，內阻為r0，電池組共有幾個電池，電池組的電動勢，內阻分別為：=n0，r=nr03電池組中有電池接反，若3個電池電動勢均為1.5V，一個接反，則電池組的電動勢為1.5V，電池組的內組反接無影響，r=nr04不能用舊電池與新電池串聯(lián)使用。舊電池內阻是新電池內阻很多倍，因此在電路連通后，舊電池內阻的發(fā)熱功率很大，得不償失。 【解題要點】例1在閉合電路中（ ） A電流總是由高電勢流向低電勢 B電流強度越大，電源輸出功率越大 C輸出功率越大，電源效率越高 D電源輸出電壓越大，

6、電源效率越高解：在閉合電路中，外電路正電荷在電場力作用下由高電勢流向低電勢，而內電路則是非電場力。電荷由低電勢流向高電勢，A選項不正確。電源輸出功率最大的條件是外電阻等于內電阻，此時是電壓與電流乘積最大。在Rr的條件下，R越小，電流越大，輸出功率越大，在Rr時，R越小，電流強度越大，而輸出功率越小，B選項錯誤。電源輸出功率為有用功率，電源消耗總功率為總功率，則，輸出功率最大時，R=r，效率只有50%，Rr時，效率接近100%，而輸出功率很小，C選項錯誤。當外電阻R越大時，輸出電壓越大，電路效率越高，D選項正確。 記住，背會概念、規(guī)律不能準確解答本題，只有熟練掌握這些基本概念規(guī)則才有能力解答本題

7、。，以后可當作公式使用。例2關于電源和直流電路的性質，下列說法正確的是（ ） A電源短路時，電路電流為無窮大 B電源短路時，路端電壓為零，外電阻無窮大 C外電路斷路時，路端電壓為最大，外電阻為零 D外電路總電阻值增大時，路端電壓也增大解：電源短路，即外電路電阻為零，根據全電路歐姆定律：I=，、r均為有限值，電流強度也是有限值，不是無窮大。因為r很小，I較大。選項A是錯的。外電路電阻無窮大是錯的，選項B是錯的。外電路斷路時，路端電壓最大是正確的，但外電阻為零是錯誤的，選項C是錯誤的。外電路總電阻增大，電路電流強度減小，根據=U+Ir，I減小，Ir減小，不變，U增大，選項D是正確的。閉合電路中隨外

8、電路電阻變化而路端電壓、電流強度發(fā)生變化的規(guī)律必須熟練掌握。例3在圖4電路中，當滑動變阻器滑動鍵P向下移動時，則（ ） AA燈變亮、B燈變亮、C燈變亮 BA燈變亮、B燈變亮、C燈變暗 CA燈變亮、B燈變暗、C燈變暗 DA燈變亮、B燈變暗、C燈變亮解：滑動鍵P向下移動，變阻器電阻減小，外電路總電阻減小，根據I=，電路電流強度增大，燈A兩端電壓UA增大，而變亮，根據U=Ir，路端電壓變小，U=UA+UB，所以UB減小，燈B電阻不變，所以燈B電流強度IB減小，燈B變暗。電路電流強度I=IB+IC因為I增大、IB減小，所以IC增大。燈C應變亮，選項D是正確的。綜合例2、3的解答可知，處理這類型題目時，

9、必須認清外電路電阻是自變量，根據閉合電路歐姆定律，判斷電壓、電流強度的變化。例4圖5為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的IU圖象，則下述說法正確的是（ ）A A電動勢1=2，發(fā)生短路時的電流強度I1I2 B電動勢1=2，內阻r1r2 C電動勢1=2，內阻r1r2 D當兩個電源工作電流變量相同時，電源2的路端電壓變化較大解：閉合電路的IU圖線，I是電路的總電流強度，U是路端電壓，圖象上圖線與U軸交點物理意義是電路電流強度為零，屬斷路，路端電壓即電源電動勢，圖線與I軸交點的物理意義是路端電壓為零，屬電源短路，交點坐標值即為短路電流，I=，即r=，可見圖線的斜率的絕對值為電源的內電阻。從坐標中看出圖線

10、1、2與U軸交于一點表明電動勢1=2，圖線1斜率比圖線2斜率小，表明r1r2，圖線1與I軸交點坐標大于圖線2與I軸交點坐標。表明I1I2?？梢娺x項A、C正確，兩個電源電動勢相等，內阻r1r2，當電流變化量I1=I2時，I1r1I2r2，即電源1內電壓變化量小于電源2內電壓變化量，所以電源2路端電壓變化量大。D選項正確。答案為：A、C、D處理圖象問題時，應認真分析圖線，確定各特殊點的物理意義，能幫助你找到解題思路。例5在圖6所示電路中，R1=10W，R2=60W，R3=30W，電源內阻與電表內阻均不計，當K1、K2都斷開或都閉合時，電流表的讀數相同，求電阻R4的阻值。解：K1、K2都斷開時，電路

11、為R1、R3、R4串聯(lián)，電流 I1=/（R1+R3+R4） K1、K2都閉合時，電路為R1、R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)，電流表示數 I2= 根據題意：I1=I2，則 解方程：=5W答：電阻R4的阻值為5W。本題的特點是電路是變化的，解答此類問題時關鍵是電路要清楚，然后根據電路特點處理問題。例6在圖7的電路中，若R1=4W，R3=6W，電池內阻r=0.6W，則電源產生總功率為40W，而輸出功率為37.6W，求電源電動勢和電阻R2解：根據題目給出條件可知：電源內電路發(fā)熱功率I2r=4037.6=2.4W 電路電流強度I=2A 電源產生總功率：I=40 =20V 外電路總電阻： R= 根據閉合電路歐姆定律

12、=IR+Ir=2×（2.4+R2）+2×0.6=20，解得 R2=7W使用內、外電路消耗電功率和電源產生總功率的關系是解答本題的關鍵，死記硬背是不能靈活使用這些規(guī)律的，必須深刻理解。II.綜合能力提升訓練1、如圖所示，R為定值電阻，為侍測電阻，電壓U為一定值。用一只伏特表分別測量R和上的電壓，示數分別為和，發(fā)現+< U。則關于阻值的下列說法中，正確的是：A精確等于B近似等于C當伏特表內阻比R、都大的多時才近似等于D因伏特表的內阻未知，上述說法都不正確2、如圖所示歐姆表的電路，G為電流表，滿偏電流為50微安，電池電動勢= 1.5伏，則刻度盤中心刻度的電阻值為 歐，20毫

13、安刻度值對應的電阻值為歐，30毫安刻度值對應的電阻值為歐姆。3、如圖所示電路中，電源電動勢為r（小于外電路的總電阻），當變阻器R的滑片位于中點時，A、B、C三個小燈泡均正常發(fā)光，且亮度相同，則：A三個小燈泡中，C燈電阻最大，B燈電阻最小B當滑片P向左移動時，A、C兩燈變亮，B燈變暗C當滑片P向左移動時，B、C燈變亮，A燈變暗D當滑片P向左移動時，電源輸出的電功率減小4、如圖所示電路中，定值電阻與滑動變阻器的總電阻之比為，當變阻器的滑動片P由a端滑到b端的過程中，伏特表的示數變化情況是。5、如圖所示電路中，電源電動勢為，內電阻為r ，R1、R2、R3、R4為四個可變電阻。要使電容器C1、C2所帶

14、的電量都減小，則可以：A增大R1B增大R4C減小R2D減小R36、若采用圖示電路來測量電源的電動勢與內電阻，試比較測量值與真實值的大小。7、如圖所示，電燈L標有“4V、1W”。滑動變阻器R總電阻為50歐，當滑片P滑至某位置時，L恰好正常發(fā)光，此時安培表示數為0.45安，由于外電路發(fā)生故障，電燈L突然熄滅，此時安培表示數變?yōu)?.5安，伏特表示數變?yōu)?0伏，若導線完好，電路中各處接觸良好，試問：（1）發(fā)生故障是短路還是斷路？發(fā)生在何處？（2）發(fā)生故障前，滑動變阻器接入電路的阻值為多少？（3）電源電動勢和內電阻分別為多大？【參考答案】：1、正確選項為A。分析與解：由歐姆定律得則所以。2、分析與解：當

15、歐姆表a、b端的表筆短路時，電流表指針滿偏，電流為50毫安，歐姆表內阻為，由得（歐），當a、b兩端表筆間接上待測電阻歐時，（安），指針半偏，所以，刻度盤中心刻度的電阻值為歐；當a、b兩端接上電阻通過電流為20微安時：，則（歐），通過電流為30毫安時：，則（歐）。3、正確選項A、B、D。分析與解：將原題圖改畫成易觀察電路連接形式圖，依題意，三個燈泡均正常發(fā)光，且亮度相同由和，可直接得出C燈電阻最大。再由和，有，于是有。依題意，滑片未滑動前，有，根據圖，此時電路工作在圖中r的右側，滑片P左移，增大，則電源輸出功率減小。由于外電路總電阻增大，則電源的路端電壓增大，由，C燈變亮；由于減小，增大，由，減

16、小，由，B燈變暗，由于路端電壓U變大，RB不變，變阻器與A燈并聯(lián)的阻值增大，則其分配電壓變大，由，增大即A燈變亮。4、伏特表示數先增大后減小。分析與解：設為，為，R為，當滑片P在任一位置時，設aP 電阻為x，Pb為x，電路是與x串聯(lián)，與x串聯(lián)，兩個支路再并聯(lián)。根據，若R增大，則U增大，R減小，則U減??；則本題轉化為判斷的變化情況：當時，有最大值，當，即P在a點時，；當即P在b點時，說明P從a向b滑動過程中，總電阻先增大后減速小，路端電壓先增大后減小，伏特表示數亦先增大后減小。5、正確選項為A、C。分析與解：依電路圖分析，電容器C1兩端電壓即電阻R2兩端電壓，電容器C2兩端電壓即電阻R2、R3兩

17、端的電壓，由，要使電容器C1和C2所帶電量都減小，需降低電容器兩端的電壓。若增大R1，根據，則I減小，則，減小，亦減小，此辦法可行。若減小R2，由，I增大，路端電壓U減小，因為，增大，則減小，又由，故增大，可判斷減小。所以，均減小。6、，。分析與解：路端電壓，在UI圖像中如圖直線1。當時，直線在縱軸上的截距。直線斜率的絕對值，在實際測量中由于伏特表的分流作用，使得電流的每一個測量值I均小于真實值，所以每一個測量值所對應的坐標點（如A點）均相對于真實值對應的坐標點（如點）向左平移一段距離。只有當外電路短路時，伏特表的分流作用才消失，此時測量值所對應的坐標點B才與真實值對應的坐標點B0重合，因此由測量值所畫出的UI圖像如圖中的直線2，通過比較得出，在誤差允許的范圍內，通常采用這種電路測電動勢和內電阻。7、（