12-2-閉合電路的歐姆定律-(2019人教版必修第三冊)(原卷版)

12.2閉合電路的歐姆定律考點精講考點1：對電動勢的理解1．概念理解（1）電源的種類不同，電源提供的非靜電力性質不同，一般有化學力、磁場力(洛倫茲力)、渦旋電場力等。（2）不同電源把其他形式的能轉化為電能的本領是不同的。電動勢在數值上等于非靜電力將1C正電荷在電源內從負極搬運到正極所做的功，也就是1C的正電荷所增加的電勢能。（3）電動勢是標量，電源內部電流的方向，由電源負極指向正極。（4）公式E＝eq\f(W,q)是電動勢的定義式而不是決定式，E的大小與W和q無關，是由電源自身的性質決定的。電動勢不同，表示將其他形式的能轉化為電能的本領不同，例如，蓄電池的電動勢為2V，表明在蓄電池內移送1C的電荷時，可以將2J的化學能轉化為電能。2．電動勢與電壓的對比物理量電動勢E電壓U物理意義非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能的本領，表征電源的性質表示電場力做功將電能轉化為其他形式的能的本領，表征電場的性質定義式E＝eq\f(W,q)，W為非靜電力做的功U＝eq\f(W,q)，W為電場力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電壓3.電源的連接（1）n個完全相同的電源串聯(lián)：電源的總電動勢E總＝nE，電源的總內阻r總＝nr。（2）n個完全相同的電源并聯(lián)：電源的總電動勢E總＝E，電源的總內阻r總＝eq\f(r,n)。【例1】鉛蓄電池的電動勢為2V，一節(jié)干電池的電動勢為1.5V，將鉛蓄電池和干電池分別接入電路，兩個電路中的電流分別為0.1A和0.2A。試求兩個電路都工作20s時間，電源所消耗的化學能分別為多少？哪一個把化學能轉化為電能的本領更大？【技巧與方法】1電源的電動勢是表征電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量，即非靜電力移送相同電荷量的電荷做功越多，則電動勢越大。2公式E＝eq\f(W,q)中W為非靜電力做的功，而E的大小與W、q無關。3電源電動勢的大小是由電源本身性質決定的，不同種類的電源電動勢的大小不同。【針對訓練】【變式1】關于電源和電動勢，下列說法中正確的是（）A．在電源內部非靜電力把正電荷從正極移動到負極B．對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢就越大C．電動勢是反映電源把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量D．電動勢越大，說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極向正極移送電荷量越多【變式2】某手機的說明書標明該手機電池的電動勢為3.7V，容量為4000mA·h，待機時間為20天，該說明書還標明，用該手機播放視頻的時間是15h，由此下列說法正確的是（）A．電池容量表示電池能夠輸出的總電能B．若給此手機充電電流為2A，則4h可充滿C．該電池能給手機提供4.0V電壓D．該手機播放視頻時的電流為待機時電流的32倍【變式3】(多選)如圖所示為一塊手機電池的背面印有的一些信息，下列說法正確的是()A．該電池的容量為500mA·h，表示電池儲存能量的多少，mA·h為能量單位B．該電池的電動勢為3.6VC．該電池在工作1小時后達到的電流為500mAD．若電池以10mA的電流工作，可用50小時考點2：對閉合電路歐姆定律的理解1．閉合電路的歐姆定律（1）原始表達式：I＝eq\f(E,R＋r)。（2）常用變形公式：E＝IR＋Ir，E＝U外＋U內，U外＝E－Ir。（3）適用范圍I＝eq\f(E,R＋r)適用于外電路為純電阻的閉合電路；U外＝E－Ir既適用于外電路為純電阻的閉合電路，也適用于外電路為非純電阻的閉合電路。2．路端電壓與負載的關系（1）公式(對純電阻電路)：U外＝IR＝E－Ir＝E－eq\f(E,R＋r)r。①當外電路斷開時，R→∞，U內＝0，U外＝E，此為直接測量電源電動勢的依據。②當外電路短路時，R＝0，I＝eq\f(E,r)(稱為短路電流)，U外＝0。由于r很小，電路中電流很大，容易燒壞電源，這是嚴禁把電源兩極不經負載直接相接的原因。（2）路端電壓U外與外電阻R之間的關系對某一給定的閉合電路來說，電流、路端電壓、內電壓隨外電阻的改變而改變，變化情況如下(↑表示增大，↓表示減小)。外電阻變化情況R↑R→∞R↓R→0電流I＝eq\f(E,R＋r)I↓I→0I↑I→eq\f(E,r)內電壓U′＝Ir＝E－IRU′↓U′→0U′↑U′→E路端電壓U外＝IR＝E－IrU外↑U外→EU外↓U外→0（3）路端電壓與電流的關系圖像①由U外＝E－Ir可知，U外-I圖像是一條斜向下的直線，如圖所示。當R減小時，I增大，路端電壓減小，當外電路短路時，R等于零，此時電路中的電流最大，I0＝eq\f(E,r)，路端電壓等于零。②縱軸的截距等于電源的電動勢E；橫軸的截距等于外電路短路時的電流，即I0＝eq\f(E,r)。③直線斜率的絕對值等于電源的內阻，即r＝eq\f(E,I0)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))越大，表明電源的內阻越大。④圖線中某點橫、縱坐標的乘積UI為電源的輸出功率，即圖中矩形的面積表示電源在路端電壓為U時的輸出功率?！纠?】如圖所示，電源電壓恒定，閉合開關后，將滑動變阻器的滑片從左向右移動的過程中，下列說法正確的是（）A．電壓表V1的示數變小，電壓表V2的示數不變B．電流表A的示數變大，電壓表V2的示數變大C．電壓表V2示數的變化量小于電壓表V1示數的變化量D．電壓表V1的示數和電流表A的示數比值不變【例3】（多選）如圖是某電源的路端電壓與電流的關系圖線，下面結論正確的是（）A．電源的電動勢為 B．電源的內阻為C．電源的短路電流為 D．電流為時的外電阻是【例4】如圖所示，M為一線圈電阻RM=0.5Ω的電動機，R=8Ω，電源電動勢E=10V，當S斷開時，電流表的示數I1=1A，當開關S閉合時，電流表的示數為I2=3A。求：（1）電源內阻r；（2）開關S斷開時，電阻R消耗的功率P；（3）開關S閉合時，通過電動機M的電流大小IM?！炯记膳c方法】閉合電路問題的求解方法1分析電路特點：認清各元件之間的串、并聯(lián)關系，特別要注意電壓表測量哪一部分的電壓，電流表測量哪個用電器的電流。2求干路中的電流：若各電阻阻值和電動勢都已知，可用閉合電路的歐姆定律直接求出，也可以利用各支路的電流之和來求。3應用閉合電路的歐姆定律解決問題時，應根據部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點求出部分電路的電壓和電流?！踞槍τ柧殹俊咀兪?】（多選）如圖，直線A為某電源的U-I圖線，曲線B為某小燈泡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，燈泡D1恰好能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是（）A．此電源的內阻為ΩB．燈泡D1的額定電壓為3V，功率為6WC．電源的效率為75%D．把燈泡D1換成阻值為1Ω的定值電阻，電源的輸出功率將變大【變式2】如圖所示的是握力計的原理圖，其中彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，間有可收縮的導線，是保護電阻，電壓表示數會隨壓力變化而變化。則當握力增加時，電壓表的示數將（）A．變大 B．變小C．不變 D．無法確定【變式3】如圖所示，閉合電鍵后，理想電壓表示數為2V，理想電流表示數是0.81.3A之間的某個值。一段時間后，電阻發(fā)生了斷路，兩表的示數變?yōu)?.5V和1.5A。已知電源電動勢E=6V，R3=1Ω，問：（1）電阻R1的阻值是多少？（2）電源內電阻r是多少？（3）電阻R2阻值是多少？【變式4】如圖所示的電路中，電源電動勢E＝6V，內阻r＝1Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，電容器的電容C＝10.0μF。開始時，開關S1閉合，S2斷開，電流表為理想電表，電路穩(wěn)定。（1）合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求流過電流表的電荷量為多少？（2）合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過電流表的電量是多少？◎考點一對電動勢的理解1．有關電壓與電動勢的說法中正確的是()A．電壓與電動勢的單位都是伏特，所以電動勢與電壓是同一物理量的不同叫法B．電動勢是電源兩極間的電壓C．電動勢公式E＝eq\f(W,q)中W與電壓公式U＝eq\f(W,q)中的W是一樣的，都是電場力做的功D．電動勢是反映電源把其他形式的能轉化為電能的本領的物理量2．(多選)干電池的電動勢為1.5V，這表示()A．電路中每通過1C的電荷量，電源把1.5J的化學能轉化為電能B．干電池在1s內將1.5J的化學能轉化為電能C．干電池與外電路斷開時兩極間電勢差為1.5VD．干電池把化學能轉化為電能的本領比電動勢為2V的蓄電池強3．某公司發(fā)布了5分鐘即可充滿3000mA·h電池50%電量的快充技術成果，引起業(yè)界廣泛關注。如圖是某智能手機電池上的信息，支持低壓大電流充電，則()A．4.35V表示該電池的電動勢B．該電池充滿電后以100mA的電流工作時，可連續(xù)工作30小時C．11.4Wh表示該電池能提供的電量D．3000mA·h表示該電池能提供的電能◎考點二對閉合電路歐姆定律的理解4．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，電路中的電流為I；將它們并聯(lián)起來接在同一電源上，此時流過電源的電流為eq\f(4I,3)，則電源的內阻為()A．R B．eq\f(R,2)C．4R D．eq\f(R,8)5．(多選)如圖所示電路中，電源電動勢E＝9V、內阻r＝3Ω，R＝15Ω，下列說法正確的是()A．當S斷開時，UAC＝9VB．當S閉合時，UAC＝9VC．當S閉合時，UAB＝7.5V，UBC＝0D．當S斷開時，UAB＝0，UBC＝06．兩個電源a、b的路端電壓和電流的變化關系曲線如圖所示，由圖可知()A．電源a的內阻較小，電動勢較大B．電源a的內阻較大，電動勢較大C．電源b的內阻較大，電動勢較小D．電源b的內阻較大，電動勢較大7.如圖所示的電路中，電阻R1＝9Ω，R2＝15Ω，電源電動勢E＝12V，內電阻r＝1Ω。當電流表示數為0.4A時，變阻器R3的阻值多大？8．將總電阻R0＝22Ω的滑動變阻器按如圖甲所示與電源相連，已知該電源的路端電壓隨外電阻變化的圖線如圖乙所示，電源正常工作時允許通過的最大電流為2A。求：(1)電源的電動勢和內電阻；(2)接到滑動變阻器A、B間的負載電阻R′的阻值許可范圍。甲乙◎考點三閉合電路中的動態(tài)問題9．一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．電池的內阻越小，外電阻變化時，路端電壓的變化越大10．如圖所示，電源電動勢為E，內阻為r。當可變電阻的滑片P向b點移動時，電壓表V1的讀數U1與電壓表V2的讀數U2的變化情況是()A．U1變大，U2變小B．U1變大，U2變大C．U1變小，U2變小D．U1變小，U2變大11．在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變。閉合電鍵S，向右移動滑動變阻器滑片P的過程中（）A．電壓表V1示數與電流表A示數的比值變大B．電壓表V1示數與電流表A示數的比值變小C．電壓表V2示數與電流表A示數的比值變大D．電壓表V2示數與電流表A示數的比值變小12．如圖所示的電路中，閉合開關，燈L1、L2正常發(fā)光。由于電路出現故障，突然發(fā)現L1變暗，L2變亮，電流表的讀數變小。若只有一處故障，請分析發(fā)生的故障的可能是（）A．R1斷路B．R