物理第八章 恒定電流 22 閉合電路及其歐姆定律

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1、第第2222講閉合電路及其歐姆定律講閉合電路及其歐姆定律-3-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電動勢1.電源:電源是通過非靜電力做功把轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。2.電源的電動勢:表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。(1)定義:非靜電力把正電荷從電源內(nèi)的極搬運(yùn)到極做的功跟電荷所帶電荷量的比值,(2)大小:等于非靜電力把的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功;等于電源時(shí)兩極間的電壓;等于內(nèi)、外電路之和。3.電源的內(nèi)阻:電源內(nèi)部也有導(dǎo)體組成,所以也有內(nèi)阻。其他形式的能負(fù) 正1C沒有接入電路電壓-4-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升4.電動勢與電壓的比較非靜電

2、力電場力非靜電力電場力伏特(V)伏特(V)沒有接入電路內(nèi)、外電路電壓-5-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.一臺發(fā)電機(jī)用0.5A的電流向外輸電,在1min內(nèi)有180J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,則發(fā)電機(jī)的電動勢為()A.6VB.360VC.120VD.12VA-6-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.下列關(guān)于電源的說法,正確的是()A.電源向外提供的電能越多,表示電動勢越大B.靜電力移動電荷做功電勢能減少,非靜電力移動電荷做功電勢能增加C.電源的電動勢與外電路有關(guān),外電路電阻越大,電動勢就越大D.在外電路和電源內(nèi)部,電荷都受到靜電力的作用,所以能不斷地定向移動形成電流

3、B解析:電源向外提供的電能除與電動勢有關(guān)外,還與輸出的電流、通電的時(shí)間有關(guān),所以電源向外提供的電能多,并不意味著電源的電動勢一定大,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。電源的電動勢決定于電源自身的性質(zhì),與有無外電路及外電路的情況無關(guān),選項(xiàng)C錯(cuò)誤。電源內(nèi)部依靠非靜電力做功,使電勢能增加,在外電路,靜電力移動電荷做功電勢能減少,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。-7-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.電動勢是電源的重要參數(shù)。它反映了電源用非靜電力做功的本領(lǐng),電動勢只與電源本身結(jié)構(gòu)與材料有關(guān)。2.在國際單位制中,電動勢的單位也是伏特;電動勢是標(biāo)量,只有大小,沒有方向;電源內(nèi)阻也是電源的重要參數(shù)。-8-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)

4、歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升閉合電路的歐姆定律 正反純電阻任何閉合電路-9-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系:因U=E-Ir,故路端電壓隨著電路中電流的增大而;隨外電阻的增大而。(1)外電路斷開時(shí)(I=0),路端電壓等于電源的;而這時(shí)用電壓表測量時(shí),其讀數(shù)略小于電動勢(有微弱電流)。(2)外電路短路時(shí)(R=0,U=0),電流最大為(一般不允許這種情況,會燒壞電源)。減小增大電動勢-10-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升4.電源的特性曲線路端電壓U隨電流I變化的圖象:(1)圖象的函數(shù)表達(dá)式:U=。(2)縱軸上的截距表示;橫軸上的截距

5、表示電源的。(注意:若縱坐標(biāo)上的取值不從零開始取,則橫軸上的截距不表示短路電流)(3)圖線的斜率的絕對值為電源的。(4)圖線上某點(diǎn)與坐標(biāo)軸所圍矩形的面積表示在該電流時(shí)電源的。E-Ir 電源的電動勢短路電流內(nèi)阻輸出功率-11-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源,當(dāng)它和一標(biāo)有“6V3W”的小燈泡構(gòu)成閉合回路時(shí),小燈泡恰好正常發(fā)光。若該電源與一標(biāo)有“6V6W”的小燈泡構(gòu)成一閉合回路,該燈泡()A.正常發(fā)光B.比正常發(fā)光暗C.比正常發(fā)光亮D.因不知電源內(nèi)阻的大小,故無法確定B解析:燈泡是否正常發(fā)光或者變亮、變暗,關(guān)鍵取決于實(shí)際功率。根據(jù)題意,當(dāng)接“6V3W”

6、的燈泡時(shí),燈泡正常發(fā)光,此時(shí)燈泡的電阻為12,兩端電壓為6V;當(dāng)接“6V6W”燈泡時(shí),燈泡的電阻為6,相對于“6V3W”的燈泡而言,電阻變小,故電路中的電流變大,內(nèi)電壓變大,外電壓變小,此時(shí),燈泡兩端的電壓小于6V,故燈泡變暗。-12-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.下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5.0VB.電源的內(nèi)阻為12C.電源的短路電流為0.5AD.電流為0.3A時(shí)的外電阻是18D-13-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.小吳同學(xué)設(shè)計(jì)了一種煙霧警報(bào)裝置,其設(shè)計(jì)原理如圖所示。M為煙霧傳感器,其阻值RM隨著

7、煙霧濃度的變化而變化,R為定值電阻。當(dāng)裝置所在區(qū)域出現(xiàn)煙霧且濃度增大時(shí),將導(dǎo)致a、b兩端電壓減小,觸發(fā)警報(bào)裝置發(fā)出警報(bào)。則煙霧濃度增大時(shí)()A.RM增大,電流表示數(shù)增大B.RM增大,電流表示數(shù)減小C.RM減小,電流表示數(shù)增大D.RM減小,電流表示數(shù)減小C-14-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.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L更亮,電流表的示數(shù)減小B.電燈L更亮,電流表的示數(shù)增大C.電燈L更暗,電流表的示數(shù)減小D.電燈L更暗,電流表的示數(shù)增大A解析:變阻器的滑片P向b端滑動,R1接入電路的有效電

8、阻增大,外電阻R外增大,干路電流I減小,電流表的示數(shù)減小,路端電壓U增大,電燈兩端電壓增大,電燈L更亮,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。-15-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.兩種U-I圖線的比較-16-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-17-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.利用電源的U-I圖象和電阻的U-I圖象解題。無論電阻的U-I圖象是線性還是非線性,解決此類問題的基本方法是圖解法,即把電源和電阻的U-I圖線畫在同一坐標(biāo)系中,圖線的交點(diǎn)即電阻的“工作點(diǎn)”,電阻的電壓和電流可求,其他的量也可求。3.電路動態(tài)分析的兩種方法(2)極限法:即因滑動變

9、阻器滑片滑動引起的電路變化問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論。-18-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升4.注意:“串反并同”結(jié)論的應(yīng)用條件:電源的電動勢不變,內(nèi)阻不能忽略,電路為單變量電路。對于多變量引起的電路變化,若各變量對同一對象分別引起的效果相同,則該結(jié)論成立;若各變量對同一對象分別引起的效果相反,則“串反并同”結(jié)論不適用。-19-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電路中的功率與效率 IE IU外I2(R+r)I2r IU內(nèi)IU -20-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-21-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-2

10、2-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,甲、乙兩電路中電源完全相同,外電阻R1R2,兩電路中分別通過相同的電荷量q的過程中,下列判斷正確的是()A.電源內(nèi)部產(chǎn)生電熱較多的是甲電路B.R1上產(chǎn)生的電熱比R2上產(chǎn)生的電熱少C.電源做功較多的是甲電路D.電源效率較高的是甲電路D解析:電源內(nèi)部產(chǎn)生電熱Q=I2rt=Iqr,由于外電阻R1R2,甲電路電流較小,電源內(nèi)部產(chǎn)生電熱較少的是甲電路,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。外電阻產(chǎn)生電熱Q=I2Rt=IqR=Uq,R1上產(chǎn)生的電熱比R2上產(chǎn)生的電熱多,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。兩電路中分別通過相同的電荷量q的過程中,兩電源做功相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。電源效率較高的是甲

11、電路,選項(xiàng)D正確。-23-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖,電源電動勢E=9V,內(nèi)阻r=2.5,電路中的四盞燈相同,規(guī)格為“6V6W”,電阻R=0.5,則欲使電源輸出功率最大,應(yīng)開n1盞燈,欲使點(diǎn)亮的燈上消耗的功率最大,應(yīng)開n2盞燈,關(guān)于n1、n2數(shù)值下面正確的是()A.n1=2;n2=3 B.n1=3;n2=2C.n1=4;n2=1 D.n1=1;n2=4B-24-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.閉合電路是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng),電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。內(nèi)、外電路將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,IE=P內(nèi)+P外就是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn)。2.在電

12、源的電動勢和內(nèi)阻不變的條件下,純電阻電路中,內(nèi)、外電阻相等時(shí),電源的輸出功率最大。當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí),效率并不是最大,只有50%;當(dāng)R時(shí),100%,但此時(shí)P出0,無實(shí)際意義。-25-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升含電容器電路分析電容器是一個(gè)儲能元件,它的接入不改變其他電路結(jié)構(gòu),但能影響能量的轉(zhuǎn)化。1.電路穩(wěn)定時(shí)(充、放電結(jié)束)電容器的處理方法:(1)電容器在直流電路穩(wěn)定后是斷路,簡化電路時(shí)可去掉它,簡化后若要求電容器所帶電荷量時(shí),可在相應(yīng)位置補(bǔ)上。(2)當(dāng)電容器與電阻串聯(lián)時(shí),電阻上沒有電流通過,電阻兩端等勢,該電阻相當(dāng)于一段導(dǎo)線。(3)電容器的電壓等于與它并聯(lián)的電路兩端的

13、電壓。2.電路不穩(wěn)定時(shí):當(dāng)電容器兩端的電壓升高(或降低)時(shí),其被充電(或放電),電荷量的變化可由Q=UC求出。-26-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=1,電阻R1=5,R2=50,則()A.開關(guān)S斷開時(shí),A、B兩端電壓等于零B.開關(guān)S閉合,電容器C充電后,電容器兩極板間的電壓等于10VC.開關(guān)S閉合,電容器C充電后,電容器兩極板間的電壓等于12VD.開關(guān)S閉合,電容器C充電后,兩極板間的電壓與電容大小有關(guān)B解析:開關(guān)S斷開時(shí),電阻R1相當(dāng)于一段導(dǎo)線,A、B兩端電壓等于電源電動勢,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;開關(guān)S閉合,電容器C充電后,電阻R2相當(dāng)于一

14、段導(dǎo)線,此時(shí)電容器兩端電壓為電阻R1兩端電壓,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,電阻R1兩端電壓,與電容器電容的大小無關(guān),選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C、選項(xiàng)D錯(cuò)誤。-27-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),磁敏電阻(GMR)的阻值隨所處空間磁場的增強(qiáng)而增大,隨所處空間磁場的減弱而減小,如圖所示電路中,GMR為一個(gè)磁敏電阻,R、R2為滑動變阻器,R1、R3為定值電阻,當(dāng)開關(guān)S1和S2閉合時(shí),電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。則()A.只調(diào)節(jié)電阻R,當(dāng)P1向右端移動時(shí),電阻R1消耗的電功率變大B.只調(diào)節(jié)電阻R,當(dāng)P1向右端移動時(shí),帶電微粒向下運(yùn)動C.只調(diào)節(jié)電阻R2,當(dāng)P2向下端移

15、動時(shí),電阻R1消耗的電功率變大D.只調(diào)節(jié)電阻R2,當(dāng)P2向下端移動時(shí),帶電微粒向下運(yùn)動 答案解析解析關(guān)閉只調(diào)節(jié)電阻R,當(dāng)P1向右端移動時(shí),滑動變阻器接入電路的阻值增大,電源電動勢不變,所以電路中的電流減小,電磁鐵的磁性減弱;由于電磁鐵磁性的減弱,導(dǎo)致了磁敏電阻GMR的阻值減小,則通過R1的電流增大,其電功率增大。電容器兩端的電壓增大,板間電場強(qiáng)度增大,微粒所受的電場力增大,所以帶電微粒向上運(yùn)動。故A正確,B錯(cuò)誤。只調(diào)節(jié)電阻R2,當(dāng)P2向下端移動時(shí),回路中電流不變,電阻R1消耗的電功率不變。電容器板間電壓增大,板間電場強(qiáng)度增大,微粒所受的電場力增大,所以帶電微粒向上運(yùn)動。故C、D錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉A-28-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升解決含電容電路的思路:一是畫出電路圖,標(biāo)出電流的流向,沒有電流通過的電阻兩端等勢;二是找到電容器兩端的電壓是電路中哪個(gè)電阻兩端的電壓。