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2019-2020年高中物理 第二章 恒定電流 7.閉合電路歐姆定律學(xué)案 新人教A版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第二章 恒定電流 7.閉合電路歐姆定律學(xué)案 新人教A版選修3-1.doc

2019-2020年高中物理 第二章 恒定電流 7.閉合電路歐姆定律學(xué)案 新人教A版選修3-1要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)1閉合電路的歐姆定律(1)閉合電路的組成:內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路,其電阻稱為內(nèi)電阻,內(nèi)電阻所降落的電壓稱為內(nèi)電壓;外電路:電源外部的電路,其兩端電壓稱為外電壓或路端電壓;內(nèi)、外電壓的關(guān)系:E=U+U/.(2)閉合電路歐姆定律的內(nèi)容:閉合電路里的電流,跟電源的電動(dòng)勢(shì)成_,跟整個(gè)電路的電阻成_.公式:,公式的適用條件:外電路為純電阻電路。圖1271(3)路端電壓與電流的關(guān)系圖象(UI圖象) 是一條_線該線與縱軸交點(diǎn)的值表示_,該線的斜率表示_;據(jù)U=E-Ir畫出電源的U一I圖象。如圖l27一l所示。 2路端電壓U與外電阻R之間的關(guān)系: 當(dāng)外電阻R增大時(shí),根據(jù)可知,電流I減小(E和r為定值),內(nèi)電壓Ur減小,根據(jù)U外=E-Ur可知路端電壓增大 當(dāng)外電阻R減小時(shí),根據(jù)可知電流I增大,內(nèi)電壓Ur增大,根據(jù)U外=E-Ur可知路端電壓減小3關(guān)于全電路歐姆定律的動(dòng)態(tài)應(yīng)用全電路歐姆定律之中的動(dòng)態(tài)分析的具體步驟大體如下: (1)判斷動(dòng)態(tài)源及動(dòng)態(tài)源總電阻的變化進(jìn)而判斷閉合電路總電阻的變化情況 (2)依據(jù),判斷閉合電路干路電流的變化情況 (3)依據(jù)U=E-Ir,判斷外電路電壓(路端電壓)的變化情況 (4)依據(jù)分壓、分流原理判斷動(dòng)態(tài)部分的物理量的變化 4關(guān)于電源的功率問題 (1)如圖l272所示,電阻R與電源構(gòu)成的一個(gè)閉合電路電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻r,則:圖1272E、rRS 電源消耗的總功率用P總=_求解; 電源的輸出功率用P出=_求解; 電源的內(nèi)耗功率用P耗=_求解 定值電阻的發(fā)熱功率亦可用PR=I2R 電源的效率為%值得注意的是,若外電路是純電阻電路,部分電路的歐姆定律適用:P=I2R=U2R電源的輸出功率P外=UI=I2R=U2R同樣能量守恒的方程也就有:EI=UI+I2r或EI=I2R+I2r,或EI=U2/R+I2r。若外電路是非純電阻電路,能量守恒方程只有:EI=IU+I2r.(2)電源的輸出功率的變化:當(dāng)R一r越大,電源的輸出功率P出越_;R-r越小,電源的輸出功率P出越_ 當(dāng)Rr =0時(shí),即R=r時(shí)電源的輸出功率最大為. 范例精析例1 如圖1273所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5,電阻R1=R2,當(dāng)合上電鍵S1時(shí),通過電源的電流為1A。求:電鍵S1、S2都合上時(shí)通過電源的總電流和電源兩端的電壓。圖1273 解析 要求通過電源的電流,還需要知道外電路的總電阻。當(dāng)S1合上時(shí)根據(jù)閉合電路歐姆定律有: I1=E/(R1+r)得:R1=E/I1-r=1S1、S2都合上時(shí)有:I=E/(R總+r)=1.5A路端電壓U外=E-Ir=0.75V 拓展 本題讓學(xué)生簡(jiǎn)單運(yùn)用閉合電路歐姆定律處理問題,讓學(xué)生知道總電阻是二分之一,電流是二倍關(guān)系只有在電壓不變的情況下才成立,由于電源存在內(nèi)阻,路端電壓將隨著外電路電阻的變化而變化。例2 圖1274所示,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向右移動(dòng)時(shí)三個(gè)燈泡亮度的變化情況是 ( )L1L2L3PE、r圖1274 AL1變亮,L2和L3皆變暗BL1變亮,L2不能確定,L3變暗 CL1變暗,L2變亮,L3也變亮 DL1變亮,L2變亮,L3變暗 解析:當(dāng)P向右移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器的電阻減小,則總電阻減小,總電流增大,內(nèi)電壓增大,路端電壓減小,所以L3變亮;因?yàn)閁3變大,且路端電壓變小,所以L1變暗;總電流變大,又I1變小的,所以L2的電流增大,L2變亮 。因此,本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為C.拓展 電路中任一局部發(fā)生變化,將引起各處的電流和電壓的變化。判斷這類問題,可以先從局部的變化推出總電流、路端電壓的變化,再根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及部分電路歐姆定律作出相應(yīng)的判斷。例3 如圖1275中電阻R1=14,R2=9,合上電鍵S1時(shí),電壓表示數(shù)為2.8V,當(dāng)S1、S2都合上時(shí),電壓表示數(shù)為2.5V。求電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。圖1275 解析 根據(jù)閉合電路歐姆定律來求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,一個(gè)方程中有兩個(gè)未知的量,而題中給了兩種情況下電壓表的兩次示數(shù),因此可以列出兩個(gè)方程: E=U1+U1r/R1 E=U2+U2r/R12(其中R12是電阻R1、R2并聯(lián)后的總電阻)解得:E=3V,r=1 拓展 本題給出了根據(jù)閉合電路歐姆定律測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法,由于定律表達(dá)式中包含兩個(gè)要測(cè)量的量,所以至少要進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn),取得兩組數(shù)據(jù),列出方程組進(jìn)行求解。實(shí)際測(cè)量中為了減小誤差往往要進(jìn)行多次測(cè)量,描繪路端電壓與電流關(guān)系的圖線,對(duì)圖線進(jìn)行分析得到測(cè)量結(jié)果。例4 圖1276所示的電路中,電路消耗的總功率為40W,電阻R1為4,R2為6,電源內(nèi)阻r為06,電源的效率為94,求: (1)ab兩點(diǎn)問的電壓 (2)電源的電動(dòng)勢(shì)R1R2R3E、rab圖1276解析:電源內(nèi)部的熱功率P內(nèi)=I2r,又P內(nèi)=P總(1-)所以(A)由于R1與R2是并聯(lián)的,所以(V)由P總=IE,可得E=P總/I=20V拓展 總電流I是聯(lián)系內(nèi)、外電路的橋梁,是求解閉合電路問題的關(guān)鍵。一般來說,總電流I可以由閉合電路歐姆定律求得,也可以從外電路和內(nèi)電路上分別由歐姆定律求得,還可以由電源的總功率、輸出功率、內(nèi)部發(fā)熱功率求得,應(yīng)視具體問題具體分析。 能力訓(xùn)練1如圖l 277所示電源的電動(dòng)勢(shì)E=2V, 內(nèi)電阻為r=0.1 ,R=1.9,電流表、電壓表對(duì)電路的影響不計(jì),且兩電表不被燒毀, 那么:(1)當(dāng)S接到“l(fā)”擋時(shí),電流表讀數(shù)為_,電壓表的瀆數(shù)為 _.(2)當(dāng)S接到“2”擋時(shí),電流表讀數(shù)為_,電壓表的讀數(shù)為_.(3)當(dāng)S接到“3”擋時(shí),電流表瀆數(shù)為_,電壓表的數(shù)為_. 圖1277圖12782如圖1278所示,當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)電路中的能量轉(zhuǎn)化情況是:在干電池內(nèi)部,靜電力移動(dòng)電荷做功,_能轉(zhuǎn)化為_能,在整個(gè)電路中正電荷從電源的正極經(jīng)外電路、內(nèi)電路再回到電源的正極繞行一圈,電場(chǎng)力做功,_能轉(zhuǎn)化為_能。3關(guān)于電功和電熱以下說法正確的是 ( ) A外電路電流做的功一定等于電熱 B外電路中電流所做的功一定大于電熱 C只有在外電路是純電阻的情況下電功才等于電熱 D當(dāng)外電路有電動(dòng)機(jī)、電解槽的情況下電流做的功將轉(zhuǎn)化為熱能、機(jī)械能、化學(xué)能,因此,電功大于電熱圖12794在如圖1279所示的電路中,當(dāng)可變電阻R的阻值增大時(shí),下述結(jié)論中哪些是 正確的 ( ) AP、Q兩點(diǎn)間的電壓U增大 B通過R、R1的電流增大 C通過可變電阻R的電流強(qiáng)度不變 D通過可變電阻R的電流強(qiáng)度減小5如圖12710所示,a、b、c三盞燈都能發(fā)光,且在電路變化時(shí),燈不被燒壞,試判斷:當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P向上移動(dòng)時(shí),三盞燈的亮度變化情況是 ( ) Ac變亮,a、b變暗Ba、b變亮,c變暗Ca、c變亮,b變暗cabpMN圖12710Da變亮,c、b變暗圖12712VAR1R2R3圖127116如圖12711所示當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)向上端移動(dòng)時(shí),則 ( ) AV的示數(shù)增大,A的示數(shù)變小 BV、A示數(shù)都增大 CV、A示數(shù)都減小 DV示數(shù)減小,A示數(shù)增大7一平行板電容器C,極板是水平放置的,它與三個(gè)可變電阻及電源連接成如圖12712的電路,有一個(gè)質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在電容器的兩極板之間,靜止不動(dòng)?,F(xiàn)要使油滴上升,可采用的辦法是 ( ) A增大R1 B增大R2 C增大R3 D減小R28如圖127一l3所示,直線A為電源的伏安特性曲線,直線B為電阻R的伏安特性曲線,用該電源和電阻組成一個(gè)閉合電路,電源的輸出功率和電路的總功率分別為多少?圖127139如圖12714所示的電路中,R2=14,調(diào)整R1(015),使滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸點(diǎn)p從c點(diǎn)移到a點(diǎn)時(shí),通過R2的電流變?yōu)樵瓉淼?/2,求該電源的內(nèi)阻.圖1271410如圖127一15所示,電源電動(dòng)勢(shì)為6伏,內(nèi)阻為5歐,燈A標(biāo)有“2V,O.1 W”, 燈B標(biāo)有“1.5V,0.075W”,燈C標(biāo)有“1.5V,0.15 W”為使三燈都能正常發(fā)光,變阻器R0的阻值應(yīng)為多大?滑動(dòng)觸頭P應(yīng)放在何位置?圖12715 素質(zhì)提高11. 手電筒里的兩節(jié)干電池用了很久后,小燈泡只能發(fā)出微弱的光了,把這兩節(jié)干電池取出來,用電壓表測(cè)量,每一節(jié)的兩端的電壓都很接近1.5V,把它們裝入電子鐘里,電子鐘能正常工作。試用閉合電路歐姆定律來解釋這個(gè)現(xiàn)象12如圖12716所示電源總功率為15W,電源的輸出功率為12W,電阻R1為4,R2為6,R3為0.6,求:(1)A、B兩端的電壓;(2)電源電動(dòng)勢(shì)圖1271613將電量為q的正電荷,從電源的負(fù)極移向電源的正極的過程中,電源的非靜電力所做的功W非與被移送的電荷的電量q的比值w非q叫做電源的電動(dòng)勢(shì)E,即,在國(guó)際單位制中,電動(dòng)勢(shì)的單位是焦庫(kù),即伏特,與電勢(shì)、電勢(shì)差的單位相同,試回答:(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和電壓是否是一回事?說明理由(2)依據(jù),是否認(rèn)為E與W非成正比,與q成反比? 為什么?(3)功是能量轉(zhuǎn)化的量度,從能量轉(zhuǎn)化的角度,也可以說電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源內(nèi)_時(shí)其他形式的能量轉(zhuǎn)化為_的多少.(4)電源內(nèi)部的非靜電力可以將正電荷從_移向_,維持電源兩極間有恒定的電勢(shì)差;在電源的外部電流由_流向_

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