人教版12-2閉合電路的歐姆定律教師版-高中物理合格性考試講義

合格性考試講義必修三第十二章電能能量守恒定律第二節(jié)閉合電路的歐姆定律一、電動勢1．閉合電路：由導線、電源和用電器連成的電路。用電器和導線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。2．非靜電力：在電源內(nèi)部把正電荷從負極搬運到正極的力。3．電源：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。4．電動勢(1)物理意義：表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)。(2)定義：非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比。(3)定義式：E＝eq\f(W,q)。(4)單位：伏特，符號是V。(5)物理意義：電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。(6)電動勢由電源中非靜電力的特性決定，跟外電路無關(guān)。對于常用的干電池來說，電動勢跟電池的體積無關(guān)。例如干電池不管是3號、5號、7號電池，雖然大小不一樣，但是電動勢都是1.5V。5.電源電動勢與電源電壓：數(shù)值上等于不接用電器時電源正、負兩極間的電壓，它反映了電源本身的一種性質(zhì)．(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)。二、閉合電路歐姆定律及其能量分析1．部分電路歐姆定律：I＝eq\f(U,R)。適用范圍：適用于金屬導電、電解液導電的純電阻電路(不含電動機、電解槽等的電路)，而對氣體導電、半導體導電不適用.內(nèi)電阻：電源內(nèi)電路中的電阻。3．閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化：如圖所示，A為電源正極，B為電源負極，電路中電流為I，在時間t內(nèi)，非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即EIt＝I2Rt＋I2rt。4．閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)表達式：I＝eq\f(E,R＋r)。(3)常見的變形公式：E＝U外＋U內(nèi)。(4)在電源外部，沿電流方向電勢降低。三、路端電壓與負載的關(guān)系1．負載：外電路中的用電器。2．路端電壓：外電路的電勢降落。3．路端電壓與電流的關(guān)系(1)公式：U＝E－Ir。(2)結(jié)論：①外電阻R減小→I增大→U減小。②外電路斷路→I＝0→U＝E。③外電路短路→I＝eq\f(E,r)→U＝0。(3)電源的U-I圖像【學考演練】1．正誤判斷(1)根據(jù)I＝eq\f(E,R＋r)得E＝I(R＋r)，由此可知，電動勢與電流成正比． (×)(2)閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)適用于純電阻電路，而E＝U外＋U內(nèi)適用于任何電路． (√)(3)閉合電路中U-I圖象與縱軸的交點的值就是電動勢的值，圖象斜率的絕對值就是電源內(nèi)阻． (√)(4)閉合電路中U-I圖象與橫軸的交點為短路電流，此時路端電壓為電源的電動勢． (×)(5)外電路電阻增大時，電流減小，但路端電壓增大． (√)(6)非靜電力做功，可以使正電荷在電源內(nèi)部由負極移動到正極。 (√)(7)電動勢越大，閉合電路的電流就越大。 (×)(8)電源的內(nèi)阻越大，閉合電路的電流就越小。 (×)(9)電源一定時，負載電阻越大，電流越小。 (√)(10)電源發(fā)生短路時，電流為無窮大。 (×)(11)外電路斷路時，電源兩端的電壓就是電源電動勢。 (×)2．下列關(guān)于電源電動勢的認識中，你認為正確的是()A．同一電源接入不同的電路中，電動勢會發(fā)生變化B．1號1.5V干電池比7號1.5V干電池體積大，但電動勢相同C．電動勢表征了電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能越多，電動勢越大D．電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同解析：選B電源的電動勢由電源本身決定，與外電路無關(guān)，A選項錯誤；電動勢跟電源的體積無關(guān)，1號干電池比7號干電池體積大，但電動勢相同，B選項正確；電源電動勢表示了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，根據(jù)W＝qE可知，電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能越多，電動勢不一定大，還跟移動電荷的多少有關(guān)，C選項錯誤；電動勢、電壓和電勢差物理意義不同，單位相同，D選項錯誤。3．第56屆日本電池大會上華為發(fā)布了5分鐘即可充滿3000mAh電池50%電量的快充技術(shù)成果，引起業(yè)界廣泛關(guān)注。如圖是華為某智能手機電池上的信息，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．3000mAh表示該電池能提供的電能解析：選B4.35V為充電電壓，不是該電池的電動勢，故A錯誤；該電池充滿電后以100mA的電流工作時，可連續(xù)工作時間t＝eq\f(3000mAh,100mA)＝30h，故B正確；11.4Wh為電池的充電電能，不是該電池的電量，故C錯誤；mAh為電量的單位，所以3000mAh表示該電池能提供的電量，故D錯誤。4．(多選)若用E表示電源電動勢，U表示外電壓，U′表示內(nèi)電壓，R表示外電路的總電阻，r表示內(nèi)電阻，I表示電流，則下列各式中正確的是()A．U＝2U′ B．U′＝E－UC．U＝E＋Ir D．U＝eq\f(R,R＋r)·E解析：選BD由閉合電路歐姆定律可知，E＝U＋U′＝Ir＋IR.U＝IR，可推得：U′＝E－U，U＝eq\f(E,r＋R)·R.故B、D正確，A、C錯誤．5．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，通過每個電阻的電流為I，若將這兩個電阻并聯(lián)起來，仍接在該電源上，此時通過一個電阻R的電流為eq\f(2I,3)，則該電源的內(nèi)阻是()A．R B．eq\f(R,2)C．4R D．eq\f(R,8)解析：選C由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯(lián)時I＝eq\f(E,2R＋r)，兩電阻并聯(lián)時eq\f(2,3)I＝eq\f(1,2)·eq\f(E,\f(R,2)＋r)，解得r＝4R，故選C.6．電源電動勢反映了電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的能力，因此()A．電動勢是一種非靜電力B．電動勢越大，表明電源儲存的電能越多C．電動勢的大小是非靜電力做功能力的反映D．電動勢就是閉合電路中電源兩端的電壓解析：選C電動勢是反映電源通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的物理量，電動勢越大說明這種轉(zhuǎn)化本領(lǐng)越強，但不能說明儲存的電能越多，故選項A、B錯誤，C正確；閉合電路中電源兩端電壓大小等于外電壓大小，故選項D錯誤。7．一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA。若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V解析：選D電源電動勢為0.8V，根據(jù)I短＝eq\f(E,r)，解得r＝eq\f(E,I短)＝20Ω，所以U＝eq\f(R,R＋r)E＝0.4V，D正確。8．一個閉合電路，是由電池供電的，外電路是純電阻時，以下說法正確的是()A．當外電阻增大時，路端電壓增大B．當外電阻減小時，路端電壓增大C．當外電阻減小時，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解析：選A根據(jù)U＝E－Ir，當外電阻增大時，I減小，U增大，A正確，B錯誤。根據(jù)I＝eq\f(E,R＋r)，C錯誤，再根據(jù)U＝E－Ir，ΔU＝ΔIr，故D錯誤。9．電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓，下列說法正確的是()A．因為電源電動勢不變，所以路端電壓也不變B．因為U＝IR，所以當I增大時，路端電壓也增大C．因為U＝E－Ir，所以當I增大時，路端電壓減小D．若外電路斷開，則路端電壓為零解析：選C路端電壓U＝IR＝E－Ir，因為I增大時，R減小，所以不能用U＝IR判斷路端電壓的變化情況，根據(jù)U＝E－Ir可知，當I增大時，路端電壓減小，所以選項A、B錯誤，C正確；當外電路斷開時，路端電壓為E，選項D錯誤。10.兩個電源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，電動勢較大解析：選BU-I圖線的縱截距表示電源電動勢，所以Ea>Eb，圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，所以ra>rb，故B正確。11.在如圖所示的電路中，電阻R＝2.0Ω，電源的電動勢E＝3.0V，內(nèi)電阻r＝1.0Ω。閉合開關(guān)S后，通過電阻R的電流為()A．1.0A B．1.5AC．2.0A D．6.0A解析：選A根據(jù)閉合電路的歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(3,2＋1)A＝1A，則A正確。12.如圖所示，當開關(guān)S斷開時，電壓表示數(shù)為3V，當開關(guān)S閉合時，電壓表示數(shù)為1.8V，則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為()A．5∶3 B．3∶5C．2∶3 D．3∶2解析：選DS斷開時，電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢，即：E＝3V，S閉合時，U外＝1.8V，所以U內(nèi)＝E－U外＝1.2V。因U外＝IR，U內(nèi)＝Ir，所以R∶r＝U外∶U內(nèi)＝1.8∶1.2＝3∶2?！菊骖}演練】9.（2020·北京）在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻，電阻，不計電流表的內(nèi)阻．閉合開關(guān)后，電流表的示數(shù)．電源的電動勢為（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】根據(jù)如圖所示電路，由閉合電路歐姆定律得：故A正確BCD錯誤。22.（2020·北京）下圖為某同學用電流表和電壓表測量電阻的部分實驗電路圖．在某次測量中，電壓表的示數(shù)為時，電流表的示數(shù)為，根據(jù)測量數(shù)據(jù)可計算出電阻______．由于電表內(nèi)阻的影響，電阻的測量值______（選填“大于”或“小于”）真實值．【答案】40大于【解析】【詳解】[1]在該電路中，由歐姆定律可得：[2]考慮電表的內(nèi)阻，電流表有分壓作用，故R兩端電壓偏大，電阻R的測量值偏大。25.（2019.12·河北）如圖所示的電路中，電源的電動勢E為6.0V，內(nèi)阻r為2.0Ω，定值電阻R的阻值為10Ω。閉合開關(guān)S后A.電路中的電流為0.60A B.電路中的電流為3.0AC.路端電壓為1.0V D.路端電壓為5.0V【答案】D【解析】【詳解】AB.由閉合電路歐姆定律可得，，A、B錯誤；CD.路端電壓為，C錯誤，D正確；故選D。9.（2019·北京）在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻，電阻，不計電流表的內(nèi)阻．閉合開關(guān)后，電流表的示數(shù)．電源的電動勢為（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】根據(jù)如圖所示電路，由閉合電路歐姆定律得：故A正確BCD錯誤。19.（2019.6·福建）如圖所示的電路中，電源的電動勢E=3.0V，內(nèi)電阻r=1.0Ω，電阻R=2.0Ω，不計電路中的其他電阻，閉合開關(guān)S后，電流表A的示數(shù)為（）A.0.5A B.1.0A C.1.5A D.3.0A【答案】B【解析】【詳解】根據(jù)閉合電路歐姆定律得故B正確，ACD錯誤。故選B。28.（2020.12·河北）在如圖所示的電路中，電源的電動勢E=3.0V，電阻R=5.0Ω。閉合開關(guān)S后，理想電流表的示數(shù)為0.50A，則電源的內(nèi)阻為（）A.1.0Ω