2019-2020高中物理第二章恒定電流第7節(jié)閉合電路的歐姆定律講義+習(xí)題(含解析)-1

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1 第 7 節(jié)閉合電路的歐姆定律1了解內(nèi)電路、外電路，知道電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和。2掌握閉合電路的歐姆定律并會進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.3會用閉合電路的歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。一、閉合電路的歐姆定律1閉合電路的組成及電流流向2閉合電路的歐姆定律二、路端電壓與負(fù)載 (外電阻 )的關(guān)系學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2 1路端電壓與電流的關(guān)系：u錯誤 !eir。2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律（1)外電阻r增大時(shí)，電流i錯誤 !減小，外電壓u錯誤 !增大，當(dāng)r增大到無限大 (斷路）時(shí)，i錯誤 !0，u錯誤 !e，即斷路時(shí)的錯誤 !路端電壓等于電源錯誤 !電動勢 .(2）外電阻

2、r減小時(shí) ,電流i錯誤 !增大，路端電壓u錯誤 !減小,當(dāng)r減小到零時(shí)，即電源短路時(shí)i錯誤 ! 錯誤 !，u錯誤 !0。在實(shí)驗(yàn)課上，小明同學(xué)用電壓表去測量1 節(jié)新干電池的電動勢約為 1.5 v，1 節(jié)舊干電池的電動勢約為1。45 v，現(xiàn)在他把這樣的兩節(jié)舊電池串聯(lián)后接在一個標(biāo)有“3 v2 w ”的小燈泡兩端,結(jié)果發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光 ,檢查電路的連接， 各處均無故障。電池雖然舊了，但電動勢并沒有減小多少，那么小燈泡為什么不亮呢？提示：電池變舊后，電動勢并不明顯減小，但內(nèi)阻明顯變大，因而使電路中的電流很小，小燈泡不發(fā)光。(1）電動勢就是電源兩極間的電壓。( )（2）閉合電路中的電流跟電源電動勢成正比，

3、跟整個電路的電阻成反比 .（)(3）外電路的電阻越大，路端電壓就越大。( )(4）閉合電路中的短路電流無限大。( )(5）電源斷路時(shí) ,電流為零，所以路端電壓也為零。( )學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精3 （6)外電阻變化可以引起內(nèi)電壓的變化，從而引起內(nèi)電阻的變化。 （)（7)電源u-i圖象上某點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)的乘積對應(yīng)此時(shí)的輸出功率。( ）提示:（1）（ 2) （ 3) （4）(5）（ 6) (7）課堂任務(wù)閉合電路的歐姆定律仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動”。注意：化學(xué)電池只在兩極附近的反應(yīng)層由于化學(xué)力而存在電勢“躍升” ,即電動勢，中間溶液沿電流方向電勢降低?；顒?1：如圖甲，在外電路中 ,正

4、電荷在靜電力的作用下從正極經(jīng)過電阻r移到負(fù)極，電勢如何變化？時(shí)間t內(nèi)靜電力做功如何？提示:電勢降低。靜電力做正功,q外i2rt?；顒?2：在電源內(nèi)部，電池兩極附近的化學(xué)反應(yīng)層中的化學(xué)作學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精4 用將正電荷從低電勢處移到高電勢處（如圖乙bc，da） ，總電動勢為e,時(shí)間t內(nèi)非靜電力做功如何？提示:weqeit。活動 3：在電源內(nèi)部，也存在恒定電場，正電荷從c到d,時(shí)間t內(nèi)靜電力做功如何？提示：正電荷從c到d電勢降低，靜電力做正功 ,q內(nèi)i2rt.活動 4:由能量守恒定律結(jié)合以上活動，可以得到什么關(guān)系？提示：根據(jù)wq外q內(nèi)，以及weqeit，q外i2rt，q內(nèi)i2rt，可以得到

5、eiti2rti2rt.整理得eirir，也可以寫成i錯誤 !?；顒?5：對于包含非純電阻元件的電路,上述關(guān)系應(yīng)如何改寫？提示:對于包含非純電阻元件的電路，wq，電動勢做的功仍為weqeit,電源內(nèi)部是純電阻，電流做的功仍為w內(nèi)q內(nèi)i2rt.設(shè)外電路從電源正極到負(fù)極,電勢降落為u外(即外電路的總電壓 )， 則外電路的電場對電荷做功w外u外qu外it，根據(jù)能量守恒定律，ww內(nèi)w外，聯(lián)立以上各式， 得eu外ir。如果用u內(nèi)表示ir,即內(nèi)電路的電勢降落，上式還可以寫成eu外u內(nèi)。這就是說 ,電源的電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。圖乙已經(jīng)形象地反映了這個關(guān)系?；顒?6:討論、交流、展示，得出結(jié)論。(

6、1）閉合電路的歐姆定律學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精5 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。公式：i錯誤 !其他兩種表達(dá)形式eu外u內(nèi)或eirir這就是說，電源的電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。i錯誤 !和eirir只適用于外電路是純電阻的電路.eu外u內(nèi)適用于任何電路 .（2）閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化如圖所示 ,電路中電流為i,在時(shí)間t內(nèi),非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即w非eiti2rti2rt。例 1 在如圖所示的電路中，r1 9 ，r2 5 ，當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想電流表時(shí)，其讀數(shù)為0.5 a；當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想電壓表時(shí)，其讀數(shù)為

7、 1.8 v。求電源的電動勢和內(nèi)電阻。學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精6 （1)閉合電路的歐姆定律公式適用的條件是什么?提示：純電阻電路 .（2)理想電流表、理想電壓表有什么特點(diǎn)？提示：理想電流表電阻為零，理想電壓表電阻為無窮大。規(guī)范解答 當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想電流表時(shí)，r1被短路，回路中的電流i10。5 a，由閉合電路歐姆定律得 :ei1（r2r）代入數(shù)據(jù)得：e0.5(5 r)當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想電壓表時(shí)，回路中的電流i2錯誤 !錯誤 !a0。2 a由閉合電路歐姆定律得 :ei2（r2r1r）代入數(shù)據(jù)得：e0.2(14 r）聯(lián)立得 :e3 v，r 1 完美答案3 v 1 解決閉合電路問題的一般步驟(

8、1）分析電路特點(diǎn)：認(rèn)清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系，特別要學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精7 注意電壓表測量哪一部分的電壓，電流表測量流過哪個用電器的電流。（2）應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求干路中的電流。（3） 根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串并聯(lián)特點(diǎn)求出部分電路的電壓和電流 .錯誤 !如圖所示，電源電動勢為 6 v， 內(nèi)阻為 1 ,r1 5 ,r2 10 ，滑動變阻器r3阻值變化范圍為 0 10 ,求電路中的總電流的變化范圍。答案0。551 a解析當(dāng)r3阻值為零時(shí)，r2被短路 ,外電阻最小 ,電流最大。r外r1 5 ，i錯誤 !錯誤 !a1 a。當(dāng)r3阻值為 10 時(shí)，外電阻最大 ,電流最小。r并錯誤 !

9、 5 ，r外r1r并 10 ，i錯誤 !錯誤 !a 0.55 a。故電路中的總電流的變化范圍是0.55 1 a。課堂任務(wù)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精8 仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動?；顒?1:當(dāng)r變化時(shí)，由實(shí)驗(yàn)觀察可知路端電壓隨電流如何變化?提示：由實(shí)驗(yàn)可知，路端電壓隨電流的增大而減小。活動 2：試用閉合電路的歐姆定律寫出路端電壓與電流的關(guān)系式。提示：電路的電流i錯誤 !，路端電壓uir，所以ueir?；顒?3：利用閉合電路的歐姆定律和上述關(guān)系式，從理論上分析活動 1 實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象。提示：根據(jù)閉合電路的歐姆定律，外電路的電阻r減小時(shí) ,電路的總電阻rr減小，所以

10、電流增大， 再根據(jù)ueir，路端電壓u減小?；顒?4：討論、交流、展示 ,得出結(jié)論。(1）路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律當(dāng)外電阻r增大時(shí)，由i錯誤 !可知電流i減小,路端電壓ueir增大。當(dāng)外電阻r減小時(shí) ,由i錯誤 !可知電流i增大,路端電壓ue學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精9 ir減小。兩種特殊情況 :將上述變化過程外推到極限，可知：a當(dāng)外電路斷開時(shí)，電流i變?yōu)?0，ue.這就是說，斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動勢。b當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻r0,此時(shí)i錯誤 !。（2)路端電壓與電流的關(guān)系圖象根據(jù)關(guān)系式ueir畫出u。i圖象如下。利用關(guān)系式ueir分析圖象 :ueir分別取i0、u0 可知:在圖象中

11、u軸截距表示電源電動勢，縱坐標(biāo)從零開始時(shí)，i軸截距等于短路電流 .直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，即內(nèi)阻r錯誤 !。注意：若縱坐標(biāo)上的取值不是從零開始，則橫坐標(biāo)截距不表示短路電流，但斜率的絕對值仍然等于內(nèi)阻.例 2 （多選 )如圖所示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（）學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精10 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(shí)的外電阻是 18 圖象中的縱軸是從零開始的嗎?提示:不是。規(guī)范解答u。i圖象在縱軸上的截距等于電源的電動勢，即e6。0 v,a 正確。因?yàn)樵撾娫吹膗-i圖象的縱軸坐標(biāo)不是從零開始的

12、，所以橫軸上的截距0.5 a并不是電源的短路電流， 電源的內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對值計(jì)算,即r錯誤 !錯誤 ! 2 ，b、c 錯誤.由閉合電路歐姆定律可得電流i0.3 a 時(shí)，外電阻r錯誤 !r 18 ,d正確。完美答案adu。i圖象中圖線與縱軸的交點(diǎn)無論u的起點(diǎn)是否為零都表示電動勢e.電源的內(nèi)阻等于 f(e,i0),但要注意如果u軸不是從零開始的，圖線與橫軸的交點(diǎn)不是i0。rblc|rc|(avs4alco1（ f( u，學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精11 i） ）)在任何情況下都可以使用 .變式訓(xùn)練 2（多選 )如圖所示為某一電源的u-i圖線,由圖可知( ）a電源的電動勢為2 vb電源的內(nèi)電阻為錯誤

13、 !c電源短路時(shí)，電流為6 ad電路路端電壓為1 v 時(shí)，電路中電流為5 a答案ad解析在u。i圖線中，縱軸截距表示電源電動勢，a 正確；橫軸截距表示短路電流,c 錯誤;圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)電阻,則r錯誤 !0。 2 ，b 錯誤；當(dāng)路端電壓為1 v 時(shí),內(nèi)電阻分得的電壓u內(nèi)eu外2 v1 v1 v， 則電路中的電流iu內(nèi)r錯誤 !a5 a，d 正確。課堂任務(wù)電源和電阻u.i圖象的比較仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動”。學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精12 活動 1：使甲圖中哪個元件的參數(shù)不斷變化,會得到乙圖圖象？圖象表示了什么？提示:如果把r換為滑動變阻器，而不改變電源，不斷調(diào)節(jié)滑動變阻

14、器的阻值，就會得到乙圖圖象。此時(shí)研究的不是電阻(電阻已不是原來的電阻）而是電源，圖象表示的是電源的外電壓和電流的關(guān)系。活動 2：使甲圖中哪個元件的參數(shù)不斷變化,會得到丙圖圖象？圖象表示了什么？提示:如果拆掉甲圖中的電源，改變r(jià)（r不變)兩端的電壓，就會得到丙圖圖象。此時(shí)我們研究的對象是r,圖象表示的是電阻的電壓和電流的關(guān)系。活動 3：將乙、丙兩條圖線畫在同一坐標(biāo)系中,交點(diǎn)表示什么？提示：將乙的電源與丙的電阻進(jìn)行連接如圖甲，結(jié)果就只有一個電壓和一個電流，也就是此電源和此電阻的工作點(diǎn)。故若將乙、丙兩條圖線畫在同一坐標(biāo)系中,交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)表示此時(shí)通過電阻r的電流和電阻r兩端的電壓?；顒?4：討論、

15、交流、展示，得出結(jié)論。學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精13 部分電路歐姆定律的u-i圖象與閉合電路歐姆定律的u。i圖象比較例 3 如圖所示 ,直線a為某電源的u-i圖線,曲線b為某小燈泡的u。i圖線，用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí),電源的輸出功率和電源的總功率分別是 ( )a4 w 8 w b2 w 4 wc2 w 3 w d4 w 6 w學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精14 兩圖象的交點(diǎn)表示什么？提示：表示滿足伏安特性曲線的燈泡和滿足外電壓和電流圖線的電源串聯(lián)后的工作點(diǎn) ,即路端電壓為 2 v，電路電流為 2 a。規(guī)范解答 兩圖象的交點(diǎn)表示電源和小燈泡串聯(lián)后電路的工作狀態(tài)，即路端電壓u2 v， 電路電流

16、i2 a， 電源電動勢e3 v，故電源的輸出功率p出ui4 w,電源的總功率p總ei6 w。故d 正確。完美答案d1u。i圖象的一般分析思路 ,明確縱、橫坐標(biāo)的物理意義，明確圖象的截距、斜率及交點(diǎn)的意義，找出圖線上對應(yīng)狀態(tài)的參量或關(guān)系式，結(jié)合相關(guān)概念或規(guī)律進(jìn)行分析、計(jì)算。2利用兩種圖象解題的基本方法,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)即電源和電阻串聯(lián)后的“工作點(diǎn)”，電阻的電壓和電流可求，其他的量也可求.變式訓(xùn)練 3如圖所示 ,直線a為某電源的u。i圖線，曲線b為

17、某小燈泡 d1的u。i圖線的一部分， 用該電源和小燈泡d1組成閉合電路時(shí) ,燈泡 d1恰好能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是( )學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精15 a此電源的內(nèi)阻為錯誤 !b燈泡 d1的額定電壓為 3 v,額定功率為 6 wc把燈泡 d1換成“ 3 v ， 20 w”的燈泡d2,d2能正常發(fā)光d把小燈泡 d1換成一個 1 的定值電阻，電源的輸出功率將變小答案b解析由圖可知e4 v，圖線a斜率的絕對值表示內(nèi)阻，則r錯誤 !0。 5 ，故 a 錯誤;燈泡 d1與電源連接時(shí)正常發(fā)光，則額定電壓u3 v，i2 a，pui6 w，故 b 正確；將燈泡換成d2后,d2和 d1額定電壓相同，但額

18、定功率較大，所以d2在 3 v 電壓時(shí)的電阻較 d1小,與電源串聯(lián)時(shí)，分得的電壓小于 3 v， 不能正常發(fā)光，故 c 錯誤；將燈泡 d1換成 1 的定值電阻，電流i錯誤 !錯誤 !a，電源的輸出功率pi2r7.1 w ，故 d 錯誤.a 組：合格性水平訓(xùn)練1。 （閉合電路歐姆定律 )如圖所示的電路中，把r由 2 改變?yōu)? 時(shí)，電流強(qiáng)度減小為原來的一半，則電源的內(nèi)電阻應(yīng)為( )學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精16 a 4 b 8 c 6 d 2 答案d解析根據(jù)閉合電路歐姆定律ei(rr)，當(dāng)r 2 時(shí)，ei(2r)；當(dāng)r 6 時(shí),e錯誤 !(6r）,解得r 2 , 故選d。2 （路端電壓與負(fù)載的關(guān)系)電源電動勢為e，內(nèi)阻為r，向可變電阻r供電，關(guān)于路端電壓 ,下列說法正確的是 ( ）a因?yàn)殡娫措妱觿莶蛔?，所以路端電壓也不變b因?yàn)閡ir，所以當(dāng)i增大時(shí),路端電壓也增大c因?yàn)閡eir,所以當(dāng)i增大時(shí)，路端電壓減小d若外電路斷開，則路端電壓為零答案c解析路端電