12.2 閉合電路的歐姆定律（原卷版）

第2節(jié)閉合電路的歐姆定律【自主預習】一、電動勢1.由導線、電源和用電器連成的電路叫作①。用電器和導線組成②，電源內部是③。2.在電源內部，存在著由④的電場。在這個電場中，靜電力⑤正電荷向正極移動。因此，在電源內部要使正點荷向正極移動，就一定要有一種與靜電力方向⑥的力作用于電荷才行。我們把這種力叫作⑦。也就是說，電源把正電荷從負極搬運到正極的過程中，這種非靜電力在做功，使電荷的電勢能增加。從能量轉化的角度看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為⑧的裝置。3.在電源內部，⑨所做的功與⑩之比來表示電源的這種特性，叫作?。在數值上等于非靜電力把?的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功。如果移動電荷量時非靜電力所做的功為，則電動勢表示為?。單位：?，簡稱伏，字母。二、閉合電路歐姆定律1.內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成?，跟內、外電路的電阻之和成?。2.公式表示：?三、路端電壓與負載的關系1.路端電壓的表達式：?2.當外電阻增大時，由可知電流?，路端電壓?。3.當外電路斷路時，電流?，此時路端電壓等于?；當電源短路時，外電阻?，此時?【方法突破】一、閉合電路的歐姆定律1.閉合電路歐姆定律的表達式:表達式物理意義適用條件I=電流與電源電動勢成正比,與電路總電阻成反比純電阻電路E=I(R+r)①E=U外+Ir②E=U外+U內③電源電動勢在數值上等于電路中內、外電壓之和①式適用于純電阻電路;②③式普遍適用提醒:閉合電路歐姆定律的常用表達式較多,但是本質是相同的,應注意它們之間的聯系。2.路端電壓與負載的關系:(1)路端電壓與外電阻的關系:①公式:U=E-U內=E-r。②特點:由公式可知,隨著外電阻增大,路端電壓增大。當外電路斷路時(外電阻無窮大),路端電壓U=E;當外電路短路時(外電阻等于零),路端電壓U=0。(2)路端電壓與電流的關系:①公式:U=E-Ir。②電源的U-I圖像:如圖所示是一條傾斜的直線。結合公式可知,圖像中U軸截距表示電源電動勢E,I軸截距I0等于短路電流,斜率的絕對值表示電源的內阻r?！纠?】如圖所示的電路中，電源的電動勢和內阻一定，當可變電阻的阻值由變?yōu)闀r，電源的路端電壓變?yōu)樵瓉淼?.5倍，則電源的內阻為A． B．C． D．【針對訓練1】如圖所示為某一電源的曲線，由圖可知（）A．電源電動勢為2.0VB．電源短路時電流為6.0AC．電源內阻為ΩD．電路路端電壓為1.0V時，電路中電流為5.0A閉合電路的功率問題1.閉合電路中的幾類功率:功率名稱通用表達式純電阻表達式電源總功率P總=EIP總=I2(R+r)內部消耗功率P內=I2rP內=I2r電源輸出功率P外=U外IP外=I2R三者關系P總=P外+P內2.純電阻電路中電源的輸出功率:P出=UI=I2R==。電源輸出功率隨外電阻變化關系如圖所示:(1)當R=r時,電源的輸出功率最大,Pm=。(2)當R>r時,隨著R增大,P出減小。(3)當R<r時,隨著R增大,P出增大。(4)同一個輸出功率P(除最大功率外)都對應兩個不同的外電阻R1和R2。3.電源的效率:(1)定義:輸出功率占電路消耗的總功率的比值,表達式為η===。(2)若外電路為純電阻電路,則:η=====?？梢?外電路電阻越大,電源效率越高?！纠?】如圖所示，一款微型機器人的內部有一個直流電動機，其額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動勢為E，內阻為r的直流電源的兩極間，電動機恰好能正常工作，下列說法正確的是（）A．電動機消耗的總功率為B．電動機的效率為C．電源的輸出功率為D．電源的效率為【針對訓練2】電動勢為E，內阻為r的電源與固定電阻R0、可變電阻R串聯，如圖所示，設R0=r，Rab=2r，當變阻器的滑片自a端向b端滑動時，下列各物理量中隨之減小的是（）A．電源的輸出功率 B．變阻器消耗的功率C．固定電阻R0上消耗的功率 D．電池內電阻上消耗的功率三、閉合電路動態(tài)分析問題1．閉合電路動態(tài)分析的思路閉合電路中由于局部電阻變化(或開關的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析這類問題的基本思路是：2．閉合電路動態(tài)分析的三種方法(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”，即：R局eq\x(\a\al(增大,減小))→R總eq\x(\a\al(增大,減小))→I總eq\x(\a\al(減小,增大))→U外eq\x(\a\al(增大,減小))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I局,U局))(2)結論法——“并同串反”“并同”：指某一電阻增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。按础保褐改骋浑娮柙龃髸r，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減??；某一電阻減小時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大．(3)特殊值法與極限法：指因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論．一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論．【例3】如圖，在滑動變阻器的滑片P向上端a滑動過程中，兩表的示數情況為（）A．電壓表示數增大，電流表示數減少B．電壓表示數減少，電流表示數增大C．兩電表示數都增大D．兩電表示數都減少【針對訓練3】如圖所示，電源內阻不可忽略且電源電動勢和內阻保持不變，當滑動變阻器的滑動片向下移動時，關于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是（）A．L變暗，Q增大 B．L變暗，Q減小C．L變亮，Q增大 D．L變亮，Q減小【對點檢測】1．鉛蓄電池的電動勢為，這表示（

）A．鉛蓄電池兩極間的電壓可以大于B．鉛蓄電池在內將的化學能轉變成電能C．電路中每通過電量，電源把的化學能轉變?yōu)殡娔蹹．鉛蓄電池將化學能轉變成電能時，靜電力做的功比一節(jié)干電池（電動勢為）的大2．如圖所示，直線A是電源的路端電壓和電流的關系圖線，直線B、C分別是電阻R1、R2的兩端電壓與電流的關系圖線，若將這兩個電阻分別接到這個電源上，則（）A．R1接在電源上時，電源的效率高 B．R2接在電源上時，電源的效率高C．R1接在電源上時，電源的輸出功率大 D．電源的輸出功率一樣大3．如圖甲所示，在滑動變阻器的滑動觸頭P從一端滑到另一端的過程中，兩塊理想電壓表的示數隨電流表示數的變化情況如圖乙所示，則滑動變阻器的最大阻值和定值電阻的阻值分別為（

）A． B． C． D．4．如圖所示，直線I、II分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流的變化的特性圖線，曲線Ⅲ是一個小燈泡的伏安特性曲線，如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接，則下列說法正確的是A．電源1與電源2的內阻之比是11∶7 B．電源1與電源2的電動勢之比是1∶1C．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是1∶2 D．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶25．如圖所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、b分別表示路端電壓、負載電阻上電壓隨電流變化的情況，下列說法正確的是A．陰影部分的面積表示電源輸出功率B．陰影部分的面積表示電源的內阻上消耗的功率C．當滿足時，電源的輸出功率最大D．當滿足時，電源效率小于50％6．如圖甲所示，電動勢為E、內阻為r的電源與R=8Ω的定值電阻、滑動變阻器Rp、開關S組成串聯回路，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關系如圖乙所示．下列說法正確的是A．電源的電動勢E=V，內阻r=2ΩB．圖乙中Rx=25ΩC．滑動變阻器的滑片向左移動時，R上消耗的功率先增加后減小D．調整滑動變阻器Rp的阻值可以得到該電源的最大輸出功率為1.28W7．如圖所示，電路中定值電阻阻值R大于電源內阻阻值r．閉合電鍵后，將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表、、示數變化量的絕對值分別為、、，理想電流表示數變化量的絕對值為，則（

）A． B．C．和保持不變 D．電源輸出功率先增大后減小8．如圖所示的電路中，電源的電動勢E和內阻r一定，A、B為平行板電容器的兩塊正對金屬板，R1為光敏電阻（電阻隨光強的增大而減?。擱2的滑動觸頭P在a端時，閉合開關S，此時電流表A和電壓表V的示數分別為I和U以下說法正確的是A．若僅增大A、B板間距離，則電容器所帶電荷量減少B．若僅將R1的滑動觸頭P向b端移動，則I不變，U增大C．若僅用更強的光照射R1，則I增大，U減小，電容器所帶電荷量減少D．若僅用更強的光照射R1，則U變化量的絕對值與I變化量的絕對值的比值減小第2節(jié)閉合電路的歐姆定律【自主預習】一、電動勢1.由導線、電源和用電器連成的電路叫作①。用電器和導線組成②，電源內部是③。2.在電源內部，存在著由④的電場。在這個電場中，靜電力⑤正電荷向正極移動。因此，在電源內部要使正點荷向正極移動，就一定要有一種與靜電力方向⑥的力作用于電荷才行。我們把這種力叫作⑦。也就是說，電源把正電荷從負極搬運到正極的過程中，這種非靜電力在做功，使電荷的電勢能增加。從能量轉化的角度看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為⑧的裝置。3.在電源內部，⑨所做的功與⑩之比來表示電源的這種特性，叫作?。在數值上等于非靜電力把?的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功。如果移動電荷量時非靜電力所做的功為，則電動勢表示為?。單位：?，簡稱伏，字母。二、閉合電路歐姆定律1.內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成?，跟內、外電路的電阻之和成?。2.公式表示：?三、路端電壓與負載的關系1.路端電壓的表達式：?2.當外電阻增大時，由可知電流?，路端電壓?。3.當外電路斷路時，電流?，此時路端電壓等于?；當電源短路時，外電阻?，此時?答案：①閉合電路②外電路③內電路④正極指向負極⑤阻礙⑥相反⑦非靜電力⑧電勢能⑨非靜電力⑩電荷量?電動勢?1??伏特?正比?反比???減小?增大?變?yōu)??電源電動勢?【方法突破】一、閉合電路的歐姆定律1.閉合電路歐姆定律的表達式:表達式物理意義適用條件I=電流與電源電動勢成正比,與電路總電阻成反比純電阻電路E=I(R+r)①E=U外+Ir②E=U外+U內③電源電動勢在數值上等于電路中內、外電壓之和①式適用于純電阻電路;②③式普遍適用提醒:閉合電路歐姆定律的常用表達式較多,但是本質是相同的,應注意它們之間的聯系。2.路端電壓與負載的關系:(1)路端電壓與外電阻的關系:①公式:U=E-U內=E-r。②特點:由公式可知,隨著外電阻增大,路端電壓增大。當外電路斷路時(外電阻無窮大),路端電壓U=E;當外電路短路時(外電阻等于零),路端電壓U=0。(2)路端電壓與電流的關系:①公式:U=E-Ir。②電源的U-I圖像:如圖所示是一條傾斜的直線。結合公式可知,圖像中U軸截距表示電源電動勢E,I軸截距I0等于短路電流,斜率的絕對值表示電源的內阻r?！纠?】如圖所示的電路中，電源的電動勢和內阻一定，當可變電阻的阻值由變?yōu)闀r，電源的路端電壓變?yōu)樵瓉淼?.5倍，則電源的內阻為A． B．C． D．【答案】D【詳解】由閉合電路歐姆定律有；由題意有聯立解得：，故D正確．【針對訓練1】如圖所示為某一電源的曲線，由圖可知（）A．電源電動勢為2.0VB．電源短路時電流為6.0AC．電源內阻為ΩD．電路路端電壓為1.0V時，電路中電流為5.0A【答案】AD【詳解】A．由閉合電路歐姆定律得知，當時，，由圖讀出，故A正確；BC．電源的內阻電源短路時電流故BC錯誤；D．當電路路端電壓為1.0V時，電路中電流故D正確。故選AD。閉合電路的功率問題1.閉合電路中的幾類功率:功率名稱通用表達式純電阻表達式電源總功率P總=EIP總=I2(R+r)內部消耗功率P內=I2rP內=I2r電源輸出功率P外=U外IP外=I2R三者關系P總=P外+P內2.純電阻電路中電源的輸出功率:P出=UI=I2R==。電源輸出功率隨外電阻變化關系如圖所示:(1)當R=r時,電源的輸出功率最大,Pm=。(2)當R>r時,隨著R增大,P出減小。(3)當R<r時,隨著R增大,P出增大。(4)同一個輸出功率P(除最大功率外)都對應兩個不同的外電阻R1和R2。3.電源的效率:(1)定義:輸出功率占電路消耗的總功率的比值,表達式為η===。(2)若外電路為純電阻電路,則:η=====?？梢?外電路電阻越大,電源效率越高?！纠?】如圖所示，一款微型機器人的內部有一個直流電動機，其額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動勢為E，內阻為r的直流電源的兩極間，電動機恰好能正常工作，下列說法正確的是（）A．電動機消耗的總功率為B．電動機的效率為C．電源的輸出功率為D．電源的效率為【答案】D【詳解】A．電動機消耗的總功率為，選項A錯誤；B．電動機的效率為選項B錯誤；C．電源的輸出功率為選項C錯誤；D．電源的效率為選項D正確；故選D?！踞槍τ柧?】電動勢為E，內阻為r的電源與固定電阻R0、可變電阻R串聯，如圖所示，設R0=r，Rab=2r，當變阻器的滑片自a端向b端滑動時，下列各物理量中隨之減小的是（）A．電源的輸出功率 B．變阻器消耗的功率C．固定電阻R0上消耗的功率 D．電池內電阻上消耗的功率【答案】B【詳解】A．當外電阻等于電源的內阻時，電源的輸出功率最大，滑動片自a端向b端滑動時，變阻器接入電路的電阻減小，由于R0=r，Rab=2r，則得知，電源的輸出功率增大，故A不符合題意；B．將R0看成電源的內阻，則有R0＋r=2r，而Rab=2r，利用推論可知，變阻器消耗的功率減小，故B符合題意；CD．滑動片自a端向b端滑動時，變阻器接入電路的電阻減小，電路中電流增大，固定電阻R0上和電源的內阻上消耗功率增大，故C、D均不符合題意。故選B。三、閉合電路動態(tài)分析問題1．閉合電路動態(tài)分析的思路閉合電路中由于局部電阻變化(或開關的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析這類問題的基本思路是：2．閉合電路動態(tài)分析的三種方法(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”，即：R局eq\x(\a\al(增大,減小))→R總eq\x(\a\al(增大,減小))→I總eq\x(\a\al(減小,增大))→U外eq\x(\a\al(增大,減小))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I局,U局))(2)結論法——“并同串反”“并同”：指某一電阻增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。按础保褐改骋浑娮柙龃髸r，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減??；某一電阻減小時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大．(3)特殊值法與極限法：指因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論．一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論．【例3】如圖，在滑動變阻器的滑片P向上端a滑動過程中，兩表的示數情況為（）A．電壓表示數增大，電流表示數減少B．電壓表示數減少，電流表示數增大C．兩電表示數都增大D．兩電表示數都減少【答案】A【詳解】當滑動變阻器的滑片P向a端滑動時，接入電路的電阻增大，與R2并聯的電阻增大，外電路總電阻R總增大，總電流I減小，由路端電壓U=E-Ir可知U增大，即電壓表讀數增大；并聯部分的電阻增大，分擔的電壓增大，U2增大，流過R2的電流I2增大，電流表的讀數IA=I-I2電流表示數將減?。还蔬xA?！踞槍τ柧?】如圖所示，電源內阻不可忽略且電源電動勢和內阻保持不變，當滑動變阻器的滑動片向下移動時，關于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是（）A．L變暗，Q增大 B．L變暗，Q減小C．L變亮，Q增大 D．L變亮，Q減小【答案】B【詳解】當滑動變阻器的滑動片向下移動時，滑動變阻器的有效電阻減小，電路的總電阻減小，干路電流變大，內電壓變大，外電壓變小。燈泡電壓與外電壓相等，所以燈泡變暗。因為燈泡變暗，所以流過燈泡電流減小，則流過滑動變阻器電流變大，所以電阻R1的電壓變大，則滑動變阻器電壓減小，根據電容公式可得電容器電量減小。故選B?！緦c檢測】1．鉛蓄電池的電動勢為，這表示（

）A．鉛蓄電池兩極間的電壓可以大于B．鉛蓄電池在內將的化學能轉變成電能C．電路中每通過電量，電源把的化學能轉變?yōu)殡娔蹹．鉛蓄電池將化學能轉變成電能時，靜電力做的功比一節(jié)干電池（電動勢為）的大【答案】C【詳解】A．鉛蓄電池兩極間的電壓是路端電壓，所以總是小于或等于，A錯誤；BC．鉛蓄電池的電動勢為，根據，表示電路中每通過電量，電源把的化學能轉化為電能，與時間無關，B錯誤，C正確；D．電源通過非靜電力做功，鉛蓄電池將化學能轉變成電能時，非靜電力移動單位正電荷做的功比一節(jié)干電池（電動勢為）的大，鉛蓄電池的做功本領大于干電池，其做功不一定比干電池大。D錯誤。故選C。2．如圖所示，直線A是電源的路端電壓和電流的關系圖線，直線B、C分別是電阻R1、R2的兩端電壓與電流的關系圖線，若將這兩個電阻分別接到這個電源上，則（）A．R1接在電源上時，電源的效率高 B．R2接在電源上時，電源的效率高C．R1接在電源上時，電源的輸出功率大 D．電源的輸出功率一樣大【答案】A【詳解】AB．電源的效率可知效率與路端電壓成正比，R1接在電源上時路端電壓大，效率高。故A正確；B錯誤；CD．由圖線的交點讀出R1接在電源上時電源的輸出功率R2接在電源上時電源的輸出功率故CD錯誤。故選A。3．如圖甲所示，在滑動變阻器的滑動觸頭P從一端滑到另一端的過程中，兩塊理想電壓表的示數隨電流表示數的變化情況如圖乙所示，則滑動變阻器的最大阻值和定值電阻的阻值分別為（

）A． B． C． D．【答案】C【詳解】由題圖可判斷為的示數的變化曲線，為的示數的變化曲線．定值電阻當時滑動變阻器以最大阻值接入電路，此時故選項C正確，ABD錯誤。故選C。4．如圖所示，直線I、II分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流的變化的特性圖線，曲線Ⅲ是一個小燈泡的伏安特性曲線，如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接，則下列說法正確的是A．電源1與電源2的內阻之比是11∶7 B．電源1與電源2的電動勢之比是1∶1C．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是1∶2 D．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶2【答案】ABC【詳解】A．根據電源的路端電壓隨輸出電流的變化的特性圖線斜率的絕對值表示電源內阻可知，電源1與電源2的內阻之比是11∶7，選項A正確；B．根據電源的路端電壓隨輸出電流的變化的特性圖線在縱軸的截距表示電源電動勢可知，電源1與電源2的電動勢之比是1∶1，選項B正確；C．根據曲線交點表示工作點，交點的縱、橫坐標的乘積表示電源輸出功率，在這兩種連接狀態(tài)下，由可知，小燈泡消耗的功率之比是1∶2，選項C正確；D．根據曲線交點的縱、橫坐標的比值表示小燈泡電阻，在這兩種連接狀態(tài)下，由可知，小燈泡的電阻之比是18∶25，選項D錯誤；故選ABC。5．如圖所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、b分別表示路端電壓、負載電阻上電壓隨電流變化的情況，下列說法正確的是A．陰影部分的面積表示電源輸出功率B．陰影部分的面積表示電源的內阻上消耗的功率C．當滿足時，電源的輸出功率最大D．當滿足時，電源效率小于50％【答案】AC【詳解】AB．陰影部分的面積為路端電壓與電流的乘積，為電源的輸出功率，故A正確，B錯誤；CD．當滿足α=β時，內外阻相等，輸出功率最大，但電源的效率為50%，故C正確，D錯誤。故選AC。6．如圖甲所示，電動勢為E、內阻為r的電源與R=8Ω的定值電阻、滑動變阻器Rp、開關S組成串聯回路，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關系如圖乙所示．下列說法正確的是A．電源的電動勢E=V，內阻r=2ΩB．圖乙中Rx=25ΩC．滑動變阻器的滑片向左移動時，R上消耗的功率先增加后減小D．調整滑動變阻器Rp的阻值可以得到該電源的最大輸出功率為1.28W【答案】BD【詳解】把R等效為電源的內阻，根據圖像可知功率最大時，，解得，A錯誤；滑動變阻器的阻值為4Ω與阻值為R