高中物理人教必修三12.2閉合電路的歐姆定律 講義

1、試卷第 =page 1 1頁，總 =sectionpages 3 3頁 第12章 電能 能量守恒定律2閉合電路的歐姆定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道電源的作用，了解電路中靜電力和非靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，知道電動(dòng)勢的概念.2.能夠根據(jù)能量守恒定律推導(dǎo)閉合電路的歐姆定律.3.掌握閉合電路的歐姆定律并會(huì)分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系基礎(chǔ)梳理一、電動(dòng)勢1非靜電力的作用：把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極，同時(shí)在該過程中非靜電力做功，使電荷的電勢能增加2電源(1)定義：通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置(2)能量轉(zhuǎn)化：在電源內(nèi)部，非靜電力做正功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能，在電源外部，靜電力做正功，電勢能轉(zhuǎn)化為其

2、他形式的能3電動(dòng)勢(1)電動(dòng)勢：在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功W與被移送電荷量q的比值(2)定義式：Eeq f(W,q).單位：伏特(V)(3)物理意義：反映電源非靜電力做功本領(lǐng)大小的物理量(4)決定因素：由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān)，跟外電路無關(guān)二、閉合電路歐姆定律及其能量分析1閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化(1)時(shí)間t內(nèi)電源輸出的電能(等于非靜電力做功的大小)為WEqEIt.(2)時(shí)間t內(nèi)外電路產(chǎn)生的內(nèi)能為Q外I2Rt.內(nèi)電路產(chǎn)生的內(nèi)能為Q內(nèi)I2rt.(3)根據(jù)能量守恒定律，在純電阻電路中應(yīng)有WQ外Q內(nèi)，即EItI2RtI2rt.2閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：

3、閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比(2)表達(dá)式：Ieq f(E,Rr).(3)另一種表達(dá)形式：EU外U內(nèi)即：電源的電動(dòng)勢等于內(nèi)、外電路電勢降落之和三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1路端電壓的表達(dá)式：UEIr.2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律(1)當(dāng)外電阻R增大時(shí)，由Ieq f(E,Rr)可知電流I減小，路端電壓UEIr增大(2)當(dāng)外電阻R減小時(shí)，由Ieq f(E,Rr)可知電流I增大，路端電壓UEIr減小(3)兩種特殊情況：當(dāng)外電路斷開時(shí)，電流I變?yōu)?，UE.即斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢當(dāng)電源短路時(shí)，外電阻R0，此時(shí)Ieq f(E,r).能力拓展一、電動(dòng)勢1靜電力和非靜電

4、力(1)靜電力是帶電體之間通過電場相互作用的力，非靜電力是指除靜電力外能對電荷移動(dòng)起作用的力 .(2)非靜電力的來源在化學(xué)電池(干電池、蓄電池)中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能在發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能2靜電力與非靜電力做功的比較(1)非靜電力只存在于電源內(nèi)部，因此非靜電力只在電源內(nèi)部對電荷做功通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能(2)靜電力存在于整個(gè)閉合電路上，所以在電路中任何部位靜電力都要做功靜電力做功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能3電動(dòng)勢(1)電源的電動(dòng)勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)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，

5、則電動(dòng)勢越大(2)公式Eeq f(W,q)是電動(dòng)勢的定義式而不是決定式，E的大小與W和q無關(guān)，是由電源自身的性質(zhì)決定的，不同種類的電源電動(dòng)勢大小不同(3)電動(dòng)勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功二、閉合電路的歐姆定律1.內(nèi)、外電路中的電勢變化如圖所示，外電路中電流由電源正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢降低，內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極流向正極，沿電流方向電勢升高2閉合電路歐姆定律的幾種表達(dá)形式(1)Ieq f(E,Rr)、EIRIr只適用于外電路為純電阻的閉合電路(2)U外EIr，EU外U內(nèi)適用于任意的閉合電路三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1路端電壓與負(fù)載的關(guān)系：UEU內(nèi)Ee

6、q f(E,Rr)r，隨著外電阻增大，路端電壓增大；當(dāng)外電路開路時(shí)(外電阻無窮大)，路端電壓UE；這也提供了一種粗測電動(dòng)勢的方法，即用電壓表直接測電源電動(dòng)勢2.路端電壓與電流的關(guān)系：UEIr.3電源的UI圖像：如圖所示是一條傾斜的直線，圖像中U軸截距E表示電源電動(dòng)勢，I軸截距I0等于短路電流(縱、橫坐標(biāo)都從零開始)，斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻隨堂演練1如圖所示電路中，、為定值電阻，為電容器，時(shí)閉合開關(guān)，在時(shí)刻斷開，下列關(guān)于流過電阻的電流隨時(shí)間變化的圖象中，可能正確的是ABCD2將三個(gè)不同的電源1、2、3的U-I圖線畫在同一坐標(biāo)軸上，如圖所示，其中1和2平行，它們的內(nèi)阻分別是r1、r2、r3，電

7、動(dòng)勢分別是E1、E2、E3，則它們間的關(guān)系是（）Ar1=r2r3，E1E2=E3Br1r2r3，E1=E2E3Cr1r2=r3，E1E2=E3Dr1=r2r3，E1=E2E33如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略，開關(guān)S閉合后，在滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)的過程中，下列說法正確的是（）A電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小B電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大C電壓表與電流表的示數(shù)都增大D電壓表與電流表的示數(shù)都減小4在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下移動(dòng)時(shí)，下列選項(xiàng)正確的是（）AA1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)減小BA1、A2的示數(shù)均增大C電源的輸出功率減小D電源的效率增大5如圖所示，接通

8、電鍵S，燈泡L1、L2都正常發(fā)光。某時(shí)刻由于電路故障兩燈突然熄滅。若故障只有一處，則下列說法正確的是（）A如果將電壓表并聯(lián)在cd兩端有示數(shù)，說明cd間完好B如果將電壓表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明ac間斷路C如果將電流表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明cd間完好D如果將電壓表并聯(lián)在ad兩端有示數(shù)，并聯(lián)ac兩端示數(shù)為0，說明cd間斷路6如圖。平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P處于靜止?fàn)顟B(tài)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)P將向下運(yùn)動(dòng)，則（）A電壓表讀數(shù)增大B電流表讀數(shù)減小C滑動(dòng)變阻器的滑片向a端移動(dòng)D上消耗的功率逐漸減小7某型號多用電表歐姆擋的電路原理圖如圖所示。微安表G是歐姆表表頭，其滿偏電流Ig=500 A，

9、內(nèi)阻Rg=950 。電源電動(dòng)勢E=1.5 V，內(nèi)阻r=1 。電阻箱R1和電阻箱R2的阻值調(diào)節(jié)范圍均為09 999 。（1）圖中的a端應(yīng)與_（填“紅”或“黑”）表筆連接。（2）某同學(xué)將圖中的a、b端短接，為使微安表G滿偏，則應(yīng)調(diào)節(jié)R1=_ ；然后在a、b端之間接入一電阻Rx后發(fā)現(xiàn)微安表G半偏，則接入的電阻阻值為Rx=_ 。（3）如圖甲所示，該同學(xué)將微安表G與電阻箱R2并聯(lián)，利用該電路圖組裝一個(gè)“100”倍率的歐姆表，要求歐姆表的表盤刻度示意圖如圖乙所示，其中央刻度標(biāo)“15”，則該同學(xué)應(yīng)調(diào)節(jié)R2=_ ；用此歐姆表測量一個(gè)阻值約2 000 的電阻，測量前應(yīng)調(diào)節(jié)R1=_ 。8如圖甲所示為一黑箱裝置，盒

10、內(nèi)有電源、電阻等元件，a、b為黑箱的兩個(gè)輸出端。（1）為了探測黑箱，某同學(xué)進(jìn)行了以下幾步測量：用多用電表的電阻擋測量a、b間的電阻；用多用電表的電壓擋測量a、b間的輸出電壓；用多用電表的電流擋測量a、b間的輸出電流。你認(rèn)為以上測量中不妥的有：_（填序號）。（2）含有電源的黑箱相當(dāng)于一個(gè)“等效電源”，a、b是等效電源的兩極。為了測定這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻，該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器的阻值，記錄下電壓表和電流表的示數(shù)，并在方格紙上建立了UI坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了坐標(biāo)點(diǎn)，如圖丙所示。請你完成UI圖線_，并由圖線求出等效電源的電動(dòng)勢E=_V，內(nèi)阻r=_。（3）由于電壓表和電流表內(nèi)阻

11、的影響不可忽略，則采用此測量電路所測得的電動(dòng)勢與實(shí)際值相比_，測得的內(nèi)阻與實(shí)際值相比_（選填“偏大”“偏小”或“相同”）。參考答案1D【詳解】開關(guān)閉合時(shí)，通過電阻的電流很快增大到正常值，時(shí)間需要極短；電流方向向右。此時(shí)電容器左板充正電，右板充負(fù)電；開關(guān)斷開后，電阻中中原來的電流立即減小為零，電容器通過放電，形成向右的放電電流，與原來的方向相同，電流逐漸減小。故選D。2A【詳解】由閉合電路歐姆定律可知，圖線與縱軸交點(diǎn)表示電動(dòng)勢，圖線斜率表示內(nèi)阻，由圖可知r1=r2r3E1E2=E3A正確。故選A。3D【詳解】在變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)的過程中，變阻器接入電路的電阻減小，變阻器R0與R2并聯(lián)電阻R

12、并減小，則外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I增大， ，路端電壓U減小，則電壓表示數(shù)減小。并聯(lián)部分電壓U并=E-I（R1+r），I增大，E、R1、r均不變，則U并減小，故電流表示數(shù)減小。故選D。4B【詳解】AB當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致回路總電阻變小，干路電流變大，由可知，路端電壓變小，流過R1的電流變小，則流過R的電流變大，即A1、A2的示數(shù)均增大，A錯(cuò)誤，B正確；C電源的輸出功率為由于無法確定內(nèi)、外阻的大小關(guān)系，故無法確定電源的輸出功率是否減小，C錯(cuò)誤；D電源的效率故外電阻減小，電源的效率減小，D錯(cuò)誤。故選B。5D【詳解】電路故障分為斷路和短路，故障只有一處，假

13、設(shè)發(fā)生了短路，如果是某盞燈短路，該燈熄滅，而另一盞燈應(yīng)該變亮，如果是兩盞燈以外的元件短路，則兩盞燈均變亮，故假設(shè)不成立。電路故障應(yīng)為斷路。A電壓表并聯(lián)在cd兩端有示數(shù)，說明cd間發(fā)生了斷路，故A錯(cuò)誤；B電壓表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路，而ac間電路完好，故B錯(cuò)誤；C電流表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路，而ac間電路完好，無法說明cd間情況，故C錯(cuò)誤；D電壓表并聯(lián)在ad兩端有示數(shù)，說明ad段發(fā)生了斷路，并聯(lián)ac兩端示數(shù)為0，說明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路，故綜合以上兩點(diǎn)，應(yīng)是cd間斷路，故D正確。故選D。6D【詳解】AP將向下運(yùn)動(dòng)，說明P

14、所受電場力減小，即兩端電壓減小，電壓表讀數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；C兩端電壓減小，則R1和電源內(nèi)阻所分電壓降低，電路電流變大，電路總電阻減小，的電阻減小，則滑動(dòng)變阻器的滑片向b端移動(dòng)，C錯(cuò)誤B電路總電阻減小，則的分壓增大路端電壓減小，故的分壓減小，流經(jīng)的電流減小，總電流增大，故流經(jīng)與支路的電流增大，電流表示數(shù)將增大，故B說法錯(cuò)誤；D由 可知，當(dāng)上電壓降低時(shí)其功率減小，故D正確；故選B。7紅 2 049 3 000 950 1 024 【詳解】（1）1根據(jù)多用電表的流向和偏轉(zhuǎn)規(guī)律可知電流從紅表筆進(jìn)黑表筆出向右偏，則a端接紅表筆。（2）2歐姆調(diào)零時(shí)根據(jù)閉合電路歐姆定律Ig=解得R1=-（Rgr)=2 049 3當(dāng)接入Rx后，電流為滿偏的一半，則可得Rx=RgR1r=3 000 （3）4因歐姆表的中央刻度為15，倍率為“100”，則歐姆表的內(nèi)阻R=15100 =1 500 故調(diào)零時(shí)的滿偏電流為I=110-3 A表頭和R2并聯(lián)改裝為電流表，由并聯(lián)分流電壓相等得IgRg=(I-Ig）R2解得R2=950 5改裝后的歐姆表需要進(jìn)行歐姆調(diào)零，則R=1 500 =R1r解得R1=1 024 8 1.45（0.02） 0.75（0.02） 偏小 偏小 【詳解】(1)1因黑箱中可能有電源，所以不能直接用多用電表的電阻擋測量a、b間的電阻，不妥；當(dāng)用電流表直接測a、b間的電流時(shí)，電流