12-2-閉合電路的歐姆定律-(2019人教版必修第三冊)(原卷版)

12.2閉合電路的歐姆定律考點(diǎn)精講考點(diǎn)1：對電動勢的理解1．概念理解（1）電源的種類不同，電源提供的非靜電力性質(zhì)不同，一般有化學(xué)力、磁場力(洛倫茲力)、渦旋電場力等。（2）不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)是不同的。電動勢在數(shù)值上等于非靜電力將1C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功，也就是1C的正電荷所增加的電勢能。（3）電動勢是標(biāo)量，電源內(nèi)部電流的方向，由電源負(fù)極指向正極。（4）公式E＝eq\f(W,q)是電動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。電動勢不同，表示將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，例如，蓄電池的電動勢為2V，表明在蓄電池內(nèi)移送1C的電荷時，可以將2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2．電動勢與電壓的對比物理量電動勢E電壓U物理意義非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，表征電源的性質(zhì)表示電場力做功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)，表征電場的性質(zhì)定義式E＝eq\f(W,q)，W為非靜電力做的功U＝eq\f(W,q)，W為電場力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電壓3.電源的連接（1）n個完全相同的電源串聯(lián)：電源的總電動勢E總＝nE，電源的總內(nèi)阻r總＝nr。（2）n個完全相同的電源并聯(lián)：電源的總電動勢E總＝E，電源的總內(nèi)阻r總＝eq\f(r,n)。【例1】鉛蓄電池的電動勢為2V，一節(jié)干電池的電動勢為1.5V，將鉛蓄電池和干電池分別接入電路，兩個電路中的電流分別為0.1A和0.2A。試求兩個電路都工作20s時間，電源所消耗的化學(xué)能分別為多少？哪一個把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大？【技巧與方法】1電源的電動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，則電動勢越大。2公式E＝eq\f(W,q)中W為非靜電力做的功，而E的大小與W、q無關(guān)。3電源電動勢的大小是由電源本身性質(zhì)決定的，不同種類的電源電動勢的大小不同。【針對訓(xùn)練】【變式1】關(guān)于電源和電動勢，下列說法中正確的是（）A．在電源內(nèi)部非靜電力把正電荷從正極移動到負(fù)極B．對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢就越大C．電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量D．電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移送電荷量越多【變式2】某手機(jī)的說明書標(biāo)明該手機(jī)電池的電動勢為3.7V，容量為4000mA·h，待機(jī)時間為20天，該說明書還標(biāo)明，用該手機(jī)播放視頻的時間是15h，由此下列說法正確的是（）A．電池容量表示電池能夠輸出的總電能B．若給此手機(jī)充電電流為2A，則4h可充滿C．該電池能給手機(jī)提供4.0V電壓D．該手機(jī)播放視頻時的電流為待機(jī)時電流的32倍【變式3】(多選)如圖所示為一塊手機(jī)電池的背面印有的一些信息，下列說法正確的是()A．該電池的容量為500mA·h，表示電池儲存能量的多少，mA·h為能量單位B．該電池的電動勢為3.6VC．該電池在工作1小時后達(dá)到的電流為500mAD．若電池以10mA的電流工作，可用50小時考點(diǎn)2：對閉合電路歐姆定律的理解1．閉合電路的歐姆定律（1）原始表達(dá)式：I＝eq\f(E,R＋r)。（2）常用變形公式：E＝IR＋I(xiàn)r，E＝U外＋U內(nèi)，U外＝E－Ir。（3）適用范圍I＝eq\f(E,R＋r)適用于外電路為純電阻的閉合電路；U外＝E－Ir既適用于外電路為純電阻的閉合電路，也適用于外電路為非純電阻的閉合電路。2．路端電壓與負(fù)載的關(guān)系（1）公式(對純電阻電路)：U外＝IR＝E－Ir＝E－eq\f(E,R＋r)r。①當(dāng)外電路斷開時，R→∞，U內(nèi)＝0，U外＝E，此為直接測量電源電動勢的依據(jù)。②當(dāng)外電路短路時，R＝0，I＝eq\f(E,r)(稱為短路電流)，U外＝0。由于r很小，電路中電流很大，容易燒壞電源，這是嚴(yán)禁把電源兩極不經(jīng)負(fù)載直接相接的原因。（2）路端電壓U外與外電阻R之間的關(guān)系對某一給定的閉合電路來說，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電阻的改變而改變，變化情況如下(↑表示增大，↓表示減小)。外電阻變化情況R↑R→∞R↓R→0電流I＝eq\f(E,R＋r)I↓I→0I↑I→eq\f(E,r)內(nèi)電壓U′＝Ir＝E－IRU′↓U′→0U′↑U′→E路端電壓U外＝IR＝E－IrU外↑U外→EU外↓U外→0（3）路端電壓與電流的關(guān)系圖像①由U外＝E－Ir可知，U外-I圖像是一條斜向下的直線，如圖所示。當(dāng)R減小時，I增大，路端電壓減小，當(dāng)外電路短路時，R等于零，此時電路中的電流最大，I0＝eq\f(E,r)，路端電壓等于零。②縱軸的截距等于電源的電動勢E；橫軸的截距等于外電路短路時的電流，即I0＝eq\f(E,r)。③直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，即r＝eq\f(E,I0)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))越大，表明電源的內(nèi)阻越大。④圖線中某點(diǎn)橫、縱坐標(biāo)的乘積UI為電源的輸出功率，即圖中矩形的面積表示電源在路端電壓為U時的輸出功率?！纠?】如圖所示，電源電壓恒定，閉合開關(guān)后，將滑動變阻器的滑片從左向右移動的過程中，下列說法正確的是（）A．電壓表V1的示數(shù)變小，電壓表V2的示數(shù)不變B．電流表A的示數(shù)變大，電壓表V2的示數(shù)變大C．電壓表V2示數(shù)的變化量小于電壓表V1示數(shù)的變化量D．電壓表V1的示數(shù)和電流表A的示數(shù)比值不變【例3】（多選）如圖是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，下面結(jié)論正確的是（）A．電源的電動勢為 B．電源的內(nèi)阻為C．電源的短路電流為 D．電流為時的外電阻是【例4】如圖所示，M為一線圈電阻RM=0.5Ω的電動機(jī)，R=8Ω，電源電動勢E=10V，當(dāng)S斷開時，電流表的示數(shù)I1=1A，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表的示數(shù)為I2=3A。求：（1）電源內(nèi)阻r；（2）開關(guān)S斷開時，電阻R消耗的功率P；（3）開關(guān)S閉合時，通過電動機(jī)M的電流大小IM?！炯记膳c方法】閉合電路問題的求解方法1分析電路特點(diǎn)：認(rèn)清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系，特別要注意電壓表測量哪一部分的電壓，電流表測量哪個用電器的電流。2求干路中的電流：若各電阻阻值和電動勢都已知，可用閉合電路的歐姆定律直接求出，也可以利用各支路的電流之和來求。3應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解決問題時，應(yīng)根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點(diǎn)求出部分電路的電壓和電流?！踞槍τ?xùn)練】【變式1】（多選）如圖，直線A為某電源的U-I圖線，曲線B為某小燈泡D1的U-I圖線的一部分，用該電源和小燈泡D1組成閉合電路時，燈泡D1恰好能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是（）A．此電源的內(nèi)阻為ΩB．燈泡D1的額定電壓為3V，功率為6WC．電源的效率為75%D．把燈泡D1換成阻值為1Ω的定值電阻，電源的輸出功率將變大【變式2】如圖所示的是握力計的原理圖，其中彈簧上端和滑動變阻器滑片固定在一起，間有可收縮的導(dǎo)線，是保護(hù)電阻，電壓表示數(shù)會隨壓力變化而變化。則當(dāng)握力增加時，電壓表的示數(shù)將（）A．變大 B．變小C．不變 D．無法確定【變式3】如圖所示，閉合電鍵后，理想電壓表示數(shù)為2V，理想電流表示數(shù)是0.81.3A之間的某個值。一段時間后，電阻發(fā)生了斷路，兩表的示數(shù)變?yōu)?.5V和1.5A。已知電源電動勢E=6V，R3=1Ω，問：（1）電阻R1的阻值是多少？（2）電源內(nèi)電阻r是多少？（3）電阻R2阻值是多少？【變式4】如圖所示的電路中，電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，電容器的電容C＝10.0μF。開始時，開關(guān)S1閉合，S2斷開，電流表為理想電表，電路穩(wěn)定。（1）合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求流過電流表的電荷量為多少？（2）合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過電流表的電量是多少？◎考點(diǎn)一對電動勢的理解1．有關(guān)電壓與電動勢的說法中正確的是()A．電壓與電動勢的單位都是伏特，所以電動勢與電壓是同一物理量的不同叫法B．電動勢是電源兩極間的電壓C．電動勢公式E＝eq\f(W,q)中W與電壓公式U＝eq\f(W,q)中的W是一樣的，都是電場力做的功D．電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量2．(多選)干電池的電動勢為1.5V，這表示()A．電路中每通過1C的電荷量，電源把1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．干電池在1s內(nèi)將1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．干電池與外電路斷開時兩極間電勢差為1.5VD．干電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比電動勢為2V的蓄電池強(qiáng)3．某公司發(fā)布了5分鐘即可充滿3000mA·h電池50%電量的快充技術(shù)成果，引起業(yè)界廣泛關(guān)注。如圖是某智能手機(jī)電池上的信息，支持低壓大電流充電，則()A．4.35V表示該電池的電動勢B．該電池充滿電后以100mA的電流工作時，可連續(xù)工作30小時C．11.4Wh表示該電池能提供的電量D．3000mA·h表示該電池能提供的電能◎考點(diǎn)二對閉合電路歐姆定律的理解4．有兩個相同的電阻R，串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上，電路中的電流為I；將它們并聯(lián)起來接在同一電源上，此時流過電源的電流為eq\f(4I,3)，則電源的內(nèi)阻為()A．R B．eq\f(R,2)C．4R D．eq\f(R,8)5．(多選)如圖所示電路中，電源電動勢E＝9V、內(nèi)阻r＝3Ω，R＝15Ω，下列說法正確的是()A．當(dāng)S斷開時，UAC＝9VB．當(dāng)S閉合時，UAC＝9VC．當(dāng)S閉合時，UAB＝7.5V，UBC＝0D．當(dāng)S斷開時，UAB＝0，UBC＝06．兩個電源a、b的路端電壓和電流的變化關(guān)系曲線如圖所示，由圖可知()A．電源a的內(nèi)阻較小，電動勢較大B．電源a的內(nèi)阻較大，電動勢較大C．電源b的內(nèi)阻較大，電動勢較小D．電源b的內(nèi)阻較大，電動勢較大7.如圖所示的電路中，電阻R1＝9Ω，R2＝15Ω，電源電動勢E＝12V，內(nèi)電阻r＝1Ω。當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時，變阻器R3的阻值多大？8．將總電阻R0＝22Ω的滑動變阻器按如圖甲所示與電源相連，已知該電源的路端電壓隨外電阻變化的圖線如圖乙所示，電源正常工作時允許通過的最大電流為2A。求：(1)電源的電動勢和內(nèi)電阻；(2)接到滑動變阻器A、B間的負(fù)載電阻R′的阻值許可范圍。甲乙◎考點(diǎn)三閉合電路中的動態(tài)問題9．一個閉合電路是由電池供電的，外電路是純電阻時，以下說法正確的是()A．當(dāng)外電阻增大時，路端電壓增大B．當(dāng)外電阻減小時，路端電壓增大C．當(dāng)外電阻減小時，電路中的電流減小D．電池的內(nèi)阻越小，外電阻變化時，路端電壓的變化越大10．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。當(dāng)可變電阻的滑片P向b點(diǎn)移動時，電壓表V1的讀數(shù)U1與電壓表V2的讀數(shù)U2的變化情況是()A．U1變大，U2變小B．U1變大，U2變大C．U1變小，U2變小D．U1變小，U2變大11．在如圖所示的電路中，電源電壓保持不變。閉合電鍵S，向右移動滑動變阻器滑片P的過程中（）A．電壓表V1示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值變大B．電壓表V1示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值變小C．電壓表V2示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值變大D．電壓表V2示數(shù)與電流表A示數(shù)的比值變小12．如圖所示的電路中，閉合開關(guān)，燈L1、L2正常發(fā)光。由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)L1變暗，L2變亮，電流表的讀數(shù)變小。若只有一處故障，請分析發(fā)生的故障的可能是（）A．R1斷路B．R