1、第5讲 闭合电路欧姆定律5.1 闭合电路的欧姆定律知识点睛根据上一堂课的内容我们已经知道，电源的化学能转化成电能，使电子持续不断的流动起来，电流在通过用电器时，由于焦耳定律又消耗了能量。全过程是电源供能，用电器耗能的过程，由于电源内部也有电阻，所以电源内阻也要消耗能量，根据能量守恒，提供的能量等于消耗的能量。1闭合电路的欧姆定律由能量守恒定律可知，在闭合电路中，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即。其中为路端电压，为电源内阻，为干路电流。因为，所以有。若电路为纯电阻电路，则有，其中为外电路电阻。闭合电路的电流，跟电源的电动势成正比，跟内外电路的电阻之和成反比，这就是
2、闭合电路的欧姆定律。 电动势和内、外电压的关系电路状态电动势与电压的关系闭合断开相当于外电阻无限大，适用于一切电路。，只适用于纯电阻电路。2利用图象测定电源电动势和内阻 在实际测量电阻和电动势（电压）中很多人会想到用电压表、万能表直接测量，为什么还要画图象呢？很显然直接测量一定会有误差，那么这个误差怎么产生的呢？如图所示，我们可以看到电压表直接测量电源，实际上电压表读数是电压表所分担的电压，而电源内阻也分担了电压，为了让电压表分担的电压更接近电源，只要电压表的电阻无限大就可以了，但是对于内阻不是无限大的电压表，误差就会很大，所以不采用直接量的方法。直接测量不合适的话那什么方式测量较好呢？ 由闭
3、合电路欧姆定律有，可以得到。对于一个电池来说，电动势和内阻是一定的，所以路端电压是电流的一次函数。其图象一定是一条不过原点的倾斜直线。如图所示我们发现截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示内阻，图象与水平方向的交点是短路时的最大电流。例题精讲【例1】 某电源的电动势为，内阻为，电源向可变电阻供电，下面关于路端电压的说法中正确的是A因为电源的电动势不变，所以路端电压也不变B因为，所以当增大时，路端电压也增大C因为，所以当增大时，路端电压也增大D因为，所以当增大时，路端电压减小【答案】 D【例2】 如图所示，是“测定电源电动势和内阻”的电路图，如果在实验中，当电压表的示数为时，电流表的示数为；当电压
4、表的示数为时，电流表的示数为。据此可求出电源的电动势为_，内阻为_。【解析】 由闭合电路欧姆定律，解得，。【答案】 ，【例3】 如图所示，直线1、2分别是两个电源的路端电压随电流的变化关系图象，由图可知A电动势，内阻B电动势，内阻C电动势，内阻D电动势，内阻【答案】 B【例4】 在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数据，作出了如下图象，由图象我们可以得到电源的内阻。【答案】【例5】 如图所示，直线1、2分别是两个不同电源的外特性曲线，下列判断正确的是A当两电源电流的变化量相同时，电源1的路端电压变化较大B当两电源电流的变化量相同时，电源2的路端电压变化较大C当两电源的路端电压相同
5、时，电源1的外接电阻较大D当两电源的路端电压相同时，电源2的外接电阻较大【解析】 由图像可知，。由路端电压可知，故电源电流的变化量相同时，电源2的路端电压变化较大，B正确。由可知，路段电压相等时，电源2的外接电阻较大，D正确。【答案】 BD【例6】 如图所示，为某电源的外特性曲线，用此电源与三个阻值均为的电阻连接成电路，测得路端电压为，则该电路可能为A B C D【解析】 由图可知，电源的电动势，内阻。要使路端电压为，有，故。四个选项中，只有B图的电阻为。【答案】 B 5.2 电功、电功率、效率知识点睛1电功导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，电场力对电荷做的功叫做电功。电流做功是将
6、电能转化为其他形式能的过程。 焦耳定律 电流通过导体时，产生的热量。 这个关系最初是焦耳由实验直接得到的，我们把它叫做焦耳定律。 此定律适用于一切用电器，但只能用来求电热。 纯电阻电路和非纯电阻电路 若电路中只含有电阻元件，且电流做功全部转化为电热，这种电路称为纯电阻电路。纯电阻电路的特点：电流做功全部转化为电热，即。欧姆定律适用，。 若电路中含有电动机、电解槽等类似的用电器，电流做功不仅转化为电热，还转化为其他形式的能，这种电路称为非纯电阻电路。非纯电阻电路的特点：电流做功除转化为电热外，还有一部分将转化为其他形式的能，即。欧姆定律不适用，。 纯电阻和非纯电阻电路的能量转化示意图2电功率，描
7、述电流做功快慢的物理量。 与电源有关的功率 电源的总功率： 电源的输出功率： 电源的内部发热功率： 纯电阻电路中电源的输出功率、效率电源的输出功率：。可见，当时，电源的输出功率最大。如图所示，除最大输出功率外，同一输出功率 将会有两个外电阻与之对应。 3电源的效率电源的效率：对于纯电阻电路，电源的效率随外电阻的变化关系如图所示。外电路的电阻越大，电源的效率越高。例题精讲【例7】 把一根电阻丝接入一恒定电压上，电阻丝消耗的功率为；若把电阻丝均匀拉长，使其直径变为原来的一半，那么电阻丝上消耗的功率将变为原来的A B C D【答案】 D【例8】 如图所示电路里，是电源内阻，是外电阻，如果分别表示电阻
8、上消耗的电功率，当时，则为A B C D【答案】 C【例9】 电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态。右图是电饭锅原理的示意图，是用感温材料制成的开关。下列说法正确的是A其中是供加热用的电阻丝B当开关接通时电饭锅为加热状态，断开时为保温状态C要使在保温状态时的功率为加热状态时的一半，应为D要使在保温状态时的功率为加热状态时的一半，应为 【答案】 ABD【例10】 一个直流电动机，把它接入电压的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是；把它接入电压的电路中时，电动机正常工作，工作电流是。 电动机正常工作时的输出功率是多大？ 如果在发动机正常工作时
9、，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？【解析】接电压时，电动机不转，为纯电阻电路，线圈电阻。接电压时，电流。此时，输入电功率，热功率，所以输出功率。 如果正常工作时转子被卡住，则电能全部转化为热能，。【答案】 ；【例11】 已知两电阻、的伏安特性曲线如图所示，把、并联接到某一电源上，其中消耗的功率为，则电源的输出功率是A BC D【答案】 B【例12】 如图所示，电源内电阻，当合上且使用时，电源的总功率为，而电源的输出功率为，灯泡正常发光，求 电灯的电阻及功率分别为 和 断开时，为使灯仍能正常发光，应调到 处【答案】 4，4 3【例13】 如图所示，电阻，电源内阻，如果电路消耗的总功率
10、为，电源输出功率为，则电源电动势和的阻值分别为多大？【答案】 ，【例14】 有四个电源，电动势均为，内阻分别为、。现在要对的电阻供电，选择内阻多大的电源才能使上获得的功率最大呢？A B C D【解析】 电阻上获得的功率，内阻越小，上获得的功率越大。因此选择 的电源获得的功率最大。【答案】 A【例15】 如图所示，已知电源内阻，定值电阻，问：当滑动变阻器的阻值为多大时。 电阻消耗的功率最大？ 变阻器消耗的功率最大？ 电源的输出功率最大？【解析】 消耗的功率为，要使最大，须 。 消耗的功率为，则当时，变阻器上消耗的功率最大。 电源的输出功率。因此，电源的输出功率最大时，所以。【答案】 ；【例16】
11、 如图所示，直线是电源的路端电压与干路电流的关系图象，直线是电阻两端的电压与电流的关系图象，用该电源与该电阻组成闭合电路，则电源的输出功率 ，电源的效率 。【解析】 由直线知，由直线知，。当两者组成电路后，电流，所以，。本题也可以从两图线交点的含义入手，直接读出路端电压和干路电流。【答案】 4，67% 5.3 电路动态分析知识点睛在如图所示电路中，当滑动变阻器的滑动触点向上移动时电流表、电压表的示数会怎样变化？分析：1. 当滑动变阻器滑动触点向上移动时，电阻变大，外电路总电阻变大。根据闭合 电路欧姆定律，电路总电流减小，所以路端电压增大，即电压表示数变大。2. 电流表的示数是滑动变阻器中的电流
12、，由于其电压、电阻都变化，难以判断其电流变化。根据串、并联电路的特点：，作判断。由于总 电流减小，电阻上的电压减小，而路端电压是增大的，这样电阻两端的电压增大，中的电流增大，所以中的电流减小，即电流表示数减小。【总结】 电路中任一局部的电阻发生变化，将引起各处的电流和电压的变化。判断这类问题，可以先从局部的变化推出总电流、路端电压的变化，再根据串、并联电路的特点以及部分电路欧姆定律做出相应的判断。例题精讲【例17】 如图所示电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合，在变阻器的滑动端向下滑动的过程中，A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表
13、的示数减小，电流表的示数增大【答案】 A【例18】 如图所示，是一实验电路图，电源内阻不可忽略，在滑动触头由端滑向端的过程中，下列说法正确的是A电路的总电阻变大B路端电压变小C电流表的示数变大D电源内阻消耗的功率变小【答案】 B【例19】 如图所示，电动势为、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关，三个灯泡都能正常工作。如果再合上，下列说法正确的是A电源输出功率减小B上消耗的功率增大C通过上的电流增大D通过上的电流增大【答案】 C【例20】 如图所示，电源内阻不可忽略，当滑动变阻器的滑动触头向上移动时A电压表读数减小B消耗的功率增大C电源消耗的功率减小D电流表读数增大【解析】当变阻器的滑动触头向上移动时，、，电压表读数减小，总电流，消耗的功率，故A、B正确。电源消耗的功率，C错。，故，又因为总电流，所以流过电流表的电流增大，D正确。【答案】 ABD65第三级（上）第5讲提高-尖子-目标教师版