高中物理第九章+閉合電路歐姆定律

1、閉合電路的歐姆定律考試要求內(nèi)容基本要求略高要求較高要求電功 電功率了解電功、電功率的定義有關(guān)電功、電功率的簡單計算非純電阻電路中電功、發(fā)熱量的計算焦耳定律了解電流的熱效應(yīng)，知道如何計算熱量焦耳定律的簡單計算閉合電路的歐姆定律了解閉合電路歐姆定律的定義電路的動態(tài)分析涉及最大輸出功率問題知識點睛一、焦耳定律知識點1 電功1定義：導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動電場力做的功稱為電功2公式:3意義：電功是電流做功的過程中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少的量度知識點2 電功率1定義：電流所做的功跟完成這些功所用時間的比值，叫做電功率2公式：計算電功率的普適公式為和對于純電阻電路，計算功率可以用公式和3

2、單位：在國際單位制中的單位是瓦特，符號為4意義：電功率表示電流做功的快慢5用電器的額定功率和實際功率用電器正常工作條件下所加的電壓叫額定電壓，額定電壓下消耗的功率叫額定功率，即實際功率是指用電器在實際電壓下消耗的功率，即，不一定等于，若，則，用電器可能燒壞知識點3 焦耳定律1電流流過導體時，導體上產(chǎn)生的熱量記為，則（焦耳定律適用于一切導體或用電器，但只能用來求電熱）2電功和電熱的關(guān)系（1）在純電阻電路中，此時，故（2）在非純電阻電路中，此時，故無意義，例題精講基礎(chǔ)題【例1】 下列關(guān)于電功的說法中，錯誤的是（）A導體內(nèi)電場力移送電荷所做的功叫做電功B電流做功的過程，就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過

3、程C電流做功消耗的能量，由電源來供給D電功就是電能【例2】 在某段電路中，其兩端電壓為U，通過的電流為I，通電時間為t，若該電路電阻為R，則關(guān)于電功和電熱的關(guān)系，錯誤的是（ ）A.在任何電路中，電功為UItI2Rt B.在任何電路中，電功為UIt，電熱為I2RtC.在純電阻電路中，UItI2Rt D.在非純電阻電路中，UItI2Rt【例3】 把一根電阻絲接入一恒定電壓上，電阻絲消耗的功率為；若把電阻絲均勻拉長，使其直徑變?yōu)樵瓉淼囊话?，那么電源在電阻絲上的功率變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢倍B倍C倍D倍【例4】 不考慮溫度對電阻的影響，對一個“”的燈泡，下列說法正確的是（）A接在的電路上時的功率為B接在的電路

4、上時的功率為C接在的電路上時的功率為D接在的電路上時的功率為【例5】 如圖所示，電動勢為、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接。只合上開關(guān)，三個燈泡都能正常工作。如果再合上，則下列表述正確的是A電源輸出功率減小B上消耗的功率增大C通過上的電流增大D通過上的電流增大【例6】 有一臺電風扇的銘牌上標有“”的字樣，其線圈的直流電阻為，如果把它接入的電路中，則下列求電風扇每分鐘產(chǎn)生的熱量的四種解法中，正確的是（）ABCD【鞏固】 理發(fā)用的電吹風機中有電動機和電熱絲，電動機帶動風葉轉(zhuǎn)動，電熱絲給空氣加熱，得到熱風將頭發(fā)吹干，設(shè)電動機線圈的電阻為，它與電熱絲的電阻相串聯(lián)，接到直流電源上，電吹風機兩端電壓

5、為，電流為，消耗的電功率為，有（）ABCD【鞏固】 一臺洗衣機上的電動機的額定電壓，線圈電阻，在額定電壓下正常運轉(zhuǎn)時的電流為，求：（1）電動機消耗總功率和發(fā)熱的功率；（2）電動機的輸出功率中檔題【例7】 用抽水機抽水灌溉農(nóng)田，已知時間內(nèi)可將質(zhì)量為的水抽高送到地面上，水流出時的速度為求（1）抽水機在時間內(nèi)對水做的功；（2）若抽水機是由電動機帶動的，抽水機和電動機的效率分別為和，電動機的輸入電壓為，則通過電動機線圈的電流為多大？【例8】 自動扶梯以恒定的速度沿與水平面成角的方向斜向上運行，驅(qū)動電梯的電動機電壓為，內(nèi)電阻不計空載時電流為，當站上一個質(zhì)量為的人以后，通過電動機的電流【鞏固】 某商場安裝

6、了一臺傾角為的自動扶梯，該扶梯在電壓為的電動機帶動下以的恒定速度向斜上方移動，電動機的最大輸出功率為，不載人時測得電動機中的電流為，若載人時扶梯的移動速率和不載人時相同，則這臺自動扶梯可同時乘載的最多人數(shù)為_（設(shè)人的平均質(zhì)量為,?。纠?】 已知兩電阻的圖線如圖所示，把并聯(lián)接到一電源上，消耗的功率為，則電源輸出的功率是（）ABCD【例10】 兩個電阻，并聯(lián)在電路中，欲使兩個電阻消耗的電功率相等，可行的方法是（ ）A用一個阻值為的電阻與串聯(lián)B用一個阻值為的電阻與串聯(lián)C用一個阻值為的電阻與串聯(lián)D用一個阻值為的電阻與串聯(lián)【例11】 如圖所示，燈都為“ ”，燈都為“ ”，則：（1）哪個燈最亮，哪個燈最

7、暗？（2）四個燈電流之比？【鞏固】 有一個標有“”的白熾燈泡，若忽略溫度對電阻的影響，（1）求這個燈泡的電阻是多大？（2）把這盞燈接在電壓為的電路中，它所消耗的電功率是多大？（3）這盞燈正常發(fā)光，用電多少度？（4）把這盞燈接在的電路上，它的功率又為多少？【例12】 標有“”、“”、“”字樣的三只燈泡，將它們與適當規(guī)格的電阻配合，接到的電壓上，試設(shè)計能使三燈都正常發(fā)光的電路，要求電路的耗電最小【鞏固】 如圖所示，兩燈額定電壓都是，額定功率，接在電路上，使電燈可能正常發(fā)光，且消耗功率最小的電路是哪個（）【鞏固】 如圖所示，三個電阻、的阻值相同，允許消耗的最大功率分別為、，此電路中允許消耗的最大功率

8、為（）ABCD【例13】 如圖所示是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖電動機的內(nèi)阻為，直流電壓，電壓表示數(shù)為，則通過電動機的電流強度為_，輸入電動機的電功率為_，電動機工作所產(chǎn)生的熱量為_【鞏固】 有一直流電動機的內(nèi)阻為，它和一盞標有“”的燈泡串聯(lián)后接在電壓恒為的電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則（）A電動機的輸入功率為B電動機的發(fā)熱功率為C電路消耗的總功率為D電動機的輸出功率為【例14】 電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)：一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài)，另一種鍋內(nèi)水燒干后的保溫狀態(tài)如圖所示是電飯鍋原理示意圖，S是用感溫材料制造的開關(guān)下列說法中正確的是（）A其中是供加熱用的電阻絲B當開關(guān)S接通時電飯鍋為加熱狀

9、態(tài)，S斷開時為保溫狀態(tài)C要使在保溫狀態(tài)時的功率為加熱狀態(tài)時的一半，應(yīng)為D要使在保溫狀態(tài)時的功率為加熱狀態(tài)時的一半，應(yīng)為【鞏固】 如圖所示是一種電熨斗的電路圖，、為相同的電阻絲，其阻值不受溫度影響，S為開關(guān)使用時接入正常的照明電路（1）說明分別使用低溫、高溫擋時，S的通斷情況（2）若使用低溫擋時，電熨斗的額定功率為，求的阻值（3）使用高溫擋達到一定溫度后，由于環(huán)境溫度較低，電熨斗每分鐘散熱，為保持這一溫度恒定，應(yīng)在電路中串聯(lián)多大的分壓電阻絲？為保證各擋正常使用，怎樣設(shè)計這部分電路最簡單？難題【例15】 （多選）小燈泡通電后其電流隨所加電壓變化的圖線如圖所示，為圖線上一點，為圖線的切線，為軸的垂線

10、，為軸的垂線則下列說法中正確的是（ ）A. 隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B. 對應(yīng)點，小燈泡的電阻為C. 對應(yīng)點，小燈泡的電阻為D. 對應(yīng)點，小燈泡的功率為圖中矩形所圍的面積【例16】 大氣中存在可自由運動的帶電粒子，其密度隨距地面高度的增加而增大，可以把距地面以下的大氣看作是具有一定程度漏電的均勻絕緣體（即電阻率較大的物質(zhì)）；離地面以上的大氣可以看作是帶電粒子密度非常大的良導體地球本身帶負電，其周圍空間存在電場，離地面處與地面之間的電勢差均為由于電場的作用，地球處于放電狀態(tài)，但大氣中頻繁發(fā)生雷暴又對地球充電，從而保證了地球周圍的電場恒定不變，統(tǒng)計表明，雷暴每秒帶給地球的平均電荷量約為

11、試估算大氣電阻率和地球的漏電功率（已知地球半徑，結(jié)果保留一位有效數(shù)字）【例17】 環(huán)保汽車將為2008年奧運會場館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量。當它在水平路面上以的速度勻速行駛時，驅(qū)動電機輸入電流，電壓。在此行駛狀態(tài)下 （1）求驅(qū)動電機的輸入功率 （2）若驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实霓D(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率，求汽車所受阻力與車重的比值（）； （3）設(shè)想改用太陽能電池給該汽車供電，其他條件不變，求所需太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計算結(jié)果，簡述你對該設(shè)想的思考。知識點睛二、閉合電路的歐姆定律知識點1 電動勢1物理意義：電動勢是描述電源把電能以外的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的

12、物理量2大?。海?）電動勢在數(shù)值上等于在內(nèi)電路移動單位正電荷時，電源提供的電能（2）電動勢等于電源沒有接入電路時電源兩極間的電壓值用內(nèi)阻很大的電壓表連接在電源的正、負極（電源未接入電路時），電壓表的讀數(shù)等于電源的電動勢（3）電源接入外電路（如圖所示，用電壓表分別測量內(nèi)外電路上的電勢降落和）時，電動勢等于內(nèi)、外電阻之電壓和：3電動勢是標量，單位是伏特（） 4電動勢與電壓的區(qū)別：（1）它們描述的對象不同：電動勢是電源具有的，是描述電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，電壓是反映電場力本領(lǐng)的物理量（2）物理意義不同：電動勢在數(shù)值上等于將單位正電荷經(jīng)電源內(nèi)部從電源的負極移到正極的過程中，其他形式的

13、能量轉(zhuǎn)化為電能的多少；而電壓在數(shù)值上等于移動單位正電荷電場力做的功，即等于電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的多少它們反映了能量的轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化的過程是不一樣的知識點2 閉合電路的歐姆定律1規(guī)律：設(shè)一個閉合電路中，電源的電動勢為，內(nèi)阻為，內(nèi)電路電壓，外電路電阻為，路端電壓為；電路電流為，則，根據(jù)歐姆定律知，由以上各式解得可見閉合電路里電流與電源的電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比這就是閉合電路的歐姆定律2表達式：3常用的變形式：說明：只適用于外電路為純電阻的閉合電路既適用于外電阻為純電阻的閉合電路，也適用于外電阻為非純電阻的閉合電路注意：1電動勢、內(nèi)電壓、外電壓三者的關(guān)系（1）內(nèi)電路、內(nèi)電阻、內(nèi)電壓將電源

14、和用電器連接起來，就構(gòu)成了閉合電路如圖所示，電源內(nèi)部的電路叫做閉合電路的內(nèi)電路內(nèi)電路的電阻叫做電源的內(nèi)阻當電路中有電流通過時，內(nèi)電路兩端的電壓叫內(nèi)電壓，用表示（2）外電路、外電壓（又稱路端電壓）電源外部的電路叫外電路，外電路兩端的電壓叫外電壓，也叫路端電壓，用表示（3）三者的關(guān)系:即在閉合電路里，電源的電動勢等于內(nèi)、外電壓之和（說明：用電壓表接在電源的兩端測得的電壓是指路端電壓，不是內(nèi)電路兩端的電壓，也不是電源電動勢，所以當電源沒有接入電路時，因無電流通過內(nèi)電路，所以，故此時，即電源的電動勢等于電源沒有接入電路時的路端電壓）2路端電壓與負載的關(guān)系（1）路端電壓：外電路兩端的電壓，也叫外電壓，也

15、就是電源正、負極間的電壓（2）公式：對純電阻電路有（3）路端電壓與外電阻之間的關(guān)系當外電阻增大時，根據(jù)可知，電流減?。ê蜑槎ㄖ担瑑?nèi)電壓減小，根據(jù)可知路端電壓增大當外電阻減小時，根據(jù)可知電流增大，內(nèi)電壓增大，根據(jù)可知路端電壓減小（說明：當外電路斷開時，這時利用直接測量法測電動勢的依據(jù)當外電路短路時，（稱為短路電流），由于通常的電源內(nèi)阻很小，短路時會形成很大的電流這就是嚴禁將電源兩極不經(jīng)負載直接相連的原因）3路端電壓與電流的關(guān)系圖像（1）由可知，圖像是一條斜向下的直線，如圖甲所示（2）縱軸的截距等于電源的電動勢；橫軸的截距等于外電路短路時的電流（3）直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻即越大，表明電源

16、的內(nèi)阻越大（說明：部分電路歐姆定律的曲線與閉合電路歐姆定律的曲線的區(qū)別：（圖乙是部分電路的曲線）從表示內(nèi)容上看，如圖乙是對某固定電阻而言的，縱坐標和橫坐標分別代表了該電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，反映了和的正比例關(guān)系，圖甲是對閉合電路整體而言的，表示路端電壓，表示通過電源的電流，圖線反映與的制約關(guān)系從圖線的物理意義上看，如圖乙表示導體的性質(zhì)，而圖甲表示電源的性質(zhì)，在圖乙中，與成正比的前提條件是電阻保持一定；在圖甲中，電源的電動勢和內(nèi)阻保持不變，外電阻是變的，正是的變化才有和的變化）知識點3 閉合電路的功率（1）電源的功率：電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也稱為電源的總功率，計算式為（普遍

17、適用）；（只適用于外電路為純電阻的電路）（2）電源內(nèi)阻的消耗功率：電源內(nèi)阻的熱功率，也稱為電源的損耗功率，計算式為（3）電源的輸出功率：外電路上消耗的功率，計算式為（普遍適用）（只適用于外電阻為純電阻的電路）輸出功率與外電阻之間的關(guān)系：由上式可以看出：當時，電源的輸出功率最大，此時電源效率當時，隨著的增大輸出功率越來越小當時，隨著的增大輸出功率越來越大與的關(guān)系如圖所示當時，每個輸出功率對應(yīng)兩個可能的外電阻和（4）閉合電路中的功率分配關(guān)系為，閉合電路中功率分配關(guān)系，反映了閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化和守恒，即電源提供的電能，一部分消耗在內(nèi)阻上，其余部分輸出給外電路，并在外電路上轉(zhuǎn)化為其他形式的能能量守恒

18、的表達式為（普遍適用），（只適用于外電路是純電阻的電路）（5）電源的效率：由上式可知，外電阻越大，電源的效率越高例題精講基礎(chǔ)題【例18】 關(guān)于電動勢的下列說法中正確的是（ ）A對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢越大B電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部從負極向正極移動的單位電荷量做功越多C電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同D在電源內(nèi)部把正電荷從負極移動到正極，非靜電力做功，電能增加【例19】 如圖為伏打電池示意圖，由于化學反應(yīng)，在兩電極附近產(chǎn)生了很薄的兩個帶電接觸層。（1）（多選題）沿電流方向繞電路一周，非靜電力做功的區(qū)域是（）ABCD（2）在如圖所示

19、回路的各區(qū)域內(nèi)，電勢升高的總和等于電源的_。【例20】 如圖所示，為兩個不同電源的外特性曲線，下列判斷正確的是（）A電動勢，發(fā)生短路時B電動勢，且C電動勢，內(nèi)阻D當兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓變化大【例21】 因為測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的圖線用此電源與三個阻值均為的電阻連接成電路，測得路端電壓為則該電路可能為【例22】 直流電源電動勢為，內(nèi)阻為，用它給直流電動機供電使之工作，直流電動機的電樞線圈的電阻為，電動機兩端電壓為，通過電動機的電流為，導線電阻不計，在時間內(nèi)( )A電流在整個電路中做功等于B電流在整個電路中做功等于C電動機輸出的機械能等于D電動機輸出的機械能等于【

20、鞏固】 直流電源的電動勢為E、內(nèi)電阻為r，用它給直流電動機供電使之工作電動機的線圈電阻是R，電動機兩端的電壓為U，通過電動機的電流為I，導線電阻不計，若經(jīng)過時間t，則（ ）A電流在整個電路中做的功等于B電動機輸出的機械能等于C電動機輸出的機械能等于D電流在整個電路中做的功等于【鞏固】 一直流電動機線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為，電流為松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為時，電流為，電動機正常工作，求該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少，電動機的機械功率是多少？【鞏固】 如圖所示電路中，電池的電動勢是30V，內(nèi)阻是1歐，燈泡L的額定值是“6V,12W”電動機線圈的電阻RM=

21、2歐，燈泡恰能正常發(fā)光求：（1）電動機的輸出功率 （2）全電路工作1分鐘所產(chǎn)生的焦耳熱【鞏固】 某一直流電動機提升重物的裝置，如圖所示，重物的質(zhì)量m=50kg，電源提供給電動機的電壓為U=110V，不計各種摩擦，當電動機以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物時，電路中的電流強度I=5.0A，求電動機的線圈電阻大?。ㄈ=10m/s2）.【例23】 如圖所示，電源的電動勢，內(nèi)阻，為變阻器，問：（1）要使變阻器獲得的電功率最大，的阻值應(yīng)是多大？這時的功率多大？（2）要使得到最大的電功率，的阻值多大？的最大功率多大？這時電源的效率是多少？（3）調(diào)節(jié)的阻值，能否使電源有最大的功率輸出？為什么？中檔題

22、【例24】 如圖所示，為電源的正、負極，是電源內(nèi)部非?？拷摌O的兩點電源內(nèi)阻，當閉合，斷開時，通過的電流為，則下列答案中正確的是（ ）A電源的電動勢為B當和都斷開時，C當和都閉合時，D當閉合、斷開時，【例25】 如圖所示，為兩個獨立電源的路端電壓和總電流的關(guān)系圖線，則下列說法正確的是（ ）A路端電壓都為時，它們的外電阻相等B電流都是時，兩電源的內(nèi)電阻相等C電源的電動勢大于電源的電動勢D電源的內(nèi)阻小于電源的內(nèi)阻【例26】 如圖甲所示的電路，不計電表內(nèi)阻的影響，改變滑動變阻器的滑片位置，測得電壓表和隨電流表的示數(shù)變化的實驗圖像，如圖乙所示關(guān)于這兩條實驗圖像，有（ ）A圖線的延長線不一定過坐標原點

23、B圖線的延長線與縱軸交點的縱坐標值等于電源的電動勢C圖線交點的橫坐標和縱坐標的乘積等于電源的輸出功率D圖線交點的橫坐標和縱坐標的乘積等于電阻消耗的功率 【鞏固】 如圖所示，直線為電源的圖線，直線為電阻的圖線，用該電源和該電阻組成閉合電路時，電源的輸出功率和電源的效率分別是（）A電源的輸出功率為B電源的輸出功率為C電源的效率為D電源的效率為【鞏固】 圖中圖線表示某電池組的輸出電壓電流關(guān)系，圖線表示其輸出功率電流關(guān)系該電池組的內(nèi)阻為_當電池組的輸出功率為時，電池組的輸出電壓是_【鞏固】 如圖所示，一確定電源在外電阻不斷變化時，內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的關(guān)系分別用拋物線表示由該圖可知( )A電源的電動勢為B電源的內(nèi)電阻為C電源輸出功率的最大值為D電源被短路時，電源消耗的功率可達【例27】 如圖所示電路中，（為電源內(nèi)阻），在滑動變阻器的滑臂由向右移到的過程中，以下說法中正確的是（）A電源輸出功率增大B電源內(nèi)部的電勢降落減小C消耗的功率先增大后減小D消耗的功率一定增大【鞏固】 如圖所示，已知電源內(nèi)阻，定值電阻，求：（1）當滑動變阻器的阻值為多少時，電阻消耗的功率最大？（2）當變阻器的阻值為多大時，變阻器消耗的功率最大？（3）當變阻器的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？【鞏固】 如圖電路中，電阻，電源電動勢，內(nèi)電阻求：（1）當電流表示數(shù)為時，變阻器的阻值多大？（2）阻值多大