4.1闭合电路欧姆定律（学案）--2022-2023学年高一物理鲁科版（2019）必修第三册

第1节　闭合电路欧姆定律
必备知识·自主学习
一、电动势
干电池的电压是1.5 V,学生用的蓄电池的电压是2 V,是指没有接入电路时电池两极间的电压,这两种电源两极的电压不同。
(1)电源在电路中的作用是什么
(2)电源把其他形式的能转化为电能的本领相同吗
提示:(1)电源在电路中是电能的提供者,它负责把其他形式的能转化为电能。
(2)不同电源把其他形式的能转化为电能的本领不同。在物理学中,用电动势这个物理量来表征电源的这一特性。电动势越大,电源将其他形式的能转化为电能的本领越大。
1.电源:
电源是电路中电能的提供者。常见的电源是干电池、蓄电池和发电机。
2.电动势:
(1)物理意义:电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
(2)大小:在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压。
(3)符号和单位:电源电动势用符号E表示,单位为伏特,单位符号为V。
3.内、外电路的能量转化:
(1)能量转化:在外电路中,电场力对电荷做正功,将电荷减少的电势能转化为其他形式的能。电源内部非静电力将正电荷由负极搬到正极,电荷的电势能增加。
(2)大小关系:电动势在数值上等于单位电量的正电荷由负极移到正极非静电力所做的功。
二、闭合电路欧姆定律
　如图(a)所示在内、外电路中,沿着电流方向,各点电势如何变化 对应(b)图分析电路中各部分电势各变化了多少。
提示:在外电路中沿电流方向电势降低;在内电路中沿电流方向电势升高。在闭合电路中,内、外电路电势的降落U外+U内等于电源内部电势的升高。
1.内、外电路:
在外电路中,电流由正极流向负极,在外电阻上沿电流方向电势降低;在电源内部电流由负极到正极,电势升高。
2.闭合电路欧姆定律:
(1)内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)公式:I=,适用于纯电阻电路。
(3)变形公式:E=U外+U内或U=E-Ir,适用于任何闭合电路。
三、路端电压与外电阻的关系
　为什么电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压
提示:当电源没有接入外电路时,电源中的电流等于零,此时内电压等于零,所以这时的路端电压在数值上等于电源电动势。
1.路端电压与电流的关系:
(1)表达式:U=E-Ir。
(2)图像(U-I图像):如图所示为一条倾斜的直线。该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势,斜率的绝对值表示电源的内电阻。
2.路端电压与外电阻的关系:
(1)当外电阻R增大时,由I=可知电流I减小,内电压Ir减小,由 U=E-Ir可知路端电压U增大。
(2)当外电阻R减小时,由I=可知电流I增大,内电压Ir增大,由U=E-Ir可知路端电压U减小。
(3)两种特殊情况:当外电路断开时,电流I变为0,U=E。即断路时的路端电压等于电源电动势。当电源短路时,外电阻R=0,此时I=。
　(1)电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱。 (×)
(2)电动势由电源中非静电力的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关。 (√)
(3)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大。 (√)
(4)外电阻变化可以引起内电压的变化,从而引起内电阻的变化。 (×)
(5)电源断路时,电流为零,所以路端电压也为零。 (×)
关键能力·合作学习
　知识点一　电动势与电压
1.电动势的理解:
(1)电动势由电源本身决定,与外电路无关。
(2)电动势是标量,但有方向,物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极,即电源内部电流的方向。
(3)电源的内部也有电阻(即内电阻),当电流经电源内部时也有电压降(即内电压)。
2.电动势与电压的区别与联系:
电动势 电　压
物理意义不同 表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领 表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领
数值大小不同 数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功 数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功
决定因素不同 由电源本身决定 由电源、导体的电阻及导体的连接方式决定
联　系 电路闭合:E=U内+U外;电路断开:E=U外
　有同学认为电源的电动势实质上就是电源两极之间的电压,电源的电动势在数值上等于电源两极之间的电压。这种说法对吗 试总结分析。
提示:不对。电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量,而电压是电场中两点间的电势之差。当电源开路时,电源两极之间的电压在数值上等于电源的电动势。
【典例】有关电压与电动势的说法中正确的是 (　　)
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B.电动势就是电源两极间的电压
C.电动势公式E=中的W与电压U=中的W是一样的,都是电场力做的功
D.电动势与电压从能量转化的角度来说有本质的区别
【解析】选D。只有电路断路时,电动势才等于电源两端的电压值,对于E=及U=,前者表示非静电力做的功;后者表示电场力做的功,电动势和电压的意义不同,电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领,而电压反映把电能转化成其他形式能的本领。综上所述,选项D正确,A、B、C错误。
1.下列说法中正确的是 (　　)
A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B.电源的电动势在数值上等于两极间的电压
C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别
D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高
【解析】选C。电动势与电压有本质的区别,二者单位相同。只有电源与外电路断开时,两极间的电压在数值上才与电动势相等。故C正确。
2.(多选)铅蓄电池的电动势为2 V,这表示 (　　)
A.电路中每通过1 C电量,电源把2 J的化学能转变为电能
B.铅蓄电池断开时两极间的电压为2 V
C.铅蓄电池能在1 s内将2 J的化学能转变成电能
D.铅蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
【解析】选A、B、D。根据电动势的定义和表达式E=,非静电力移动1 C电荷量所做的功W=qE=1×2 J=2 J,由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能,A正确,C错误。电源两极的电势差(电压)U=,而Ep=W,即Uq=Eq,所以U=E=2 V,B正确。电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量,因E蓄电池=2 V>E干电池=1.5 V,故D正确。
【加固训练】
1.(多选)关于电源的电动势,下面说法正确的是(　　)
A.电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量
B.电动势在数值上等于电路中通过1 C电荷量时电源提供的能量
C.电源的电动势跟电源的体积有关,跟外电路有关
D.电动势有方向,因此电动势是矢量
【解析】选A、B。由电动势的物理意义可知,电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量,它在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压,也等于电路中通过1 C电荷量时电源所提供的能量;电动势由电源中非静电力的特性决定,跟电源的大小无关,跟外电路也无关;电动势虽然有方向,但电动势是标量。综上所述,正确选项是A、B。
2.某柴油发电机工作时,电流为5 A,经过2 min时间,发电机产生的电能为1.32×105 J,则该发电机的电动势为(　　)
A.1 100 V　　　B.550 V　　　C.220 V　　　D.110 V
【解析】选C。此段时间通过电量为q=It=5×120 C=600 C,由E== V=220 V,故选C。
　知识点二　闭合电路欧姆定律的理解与应用
1.闭合电路的组成:
2.闭合电路欧姆定律的表达形式:
表达式 物理意义 适用条件
I= 电流与电源电动势成正比,与电路总电阻成反比 纯电阻电路
E=I(R+r) ① E=U外+Ir ② E=U外+U内 ③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路;②③式普遍适用
EIt=I2Rt+I2rt ④ W=W外+W内 ⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路;⑤式普遍适用
3.路端电压与电流有何关系:
(1)由U=E-Ir可知,U-I图像是一条倾斜的直线,如图所示。
(2)纵轴的截距等于电源的电动势E,横轴的截距等于外电路短路时的电流,I短=。
(3)直线斜率的绝对值等于电源的内阻,即r==,斜率越大,表明电源的内阻越大。
　假如用发电机直接给教室内的电灯供电,电灯两端的电压等于发电机的电动势吗
提示:不等于。因为发电机内部有电阻,有电势降落。发电机内部电压与电灯两端电压之和才等于电动势。
【典例】如图所示的电路中,当S闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V和0.4 A。当S断开时,它们的示数分别改变0.1 V和0.1 A,求电源的电动势和内阻。
【解题探究】
(1)当S闭合时,外电阻如何变化
(2)由外电阻变化,如何分析干路电流和路端电压的变化
提示:(1)当S闭合时,并联支路变多,外电阻变小。(2)由I=可知电流I增大,内电压Ir增大,由U=E-Ir可知路端电压U减小。
【解析】当S闭合时,R1、R2并联接入电路,当S断开时,只有R1接入电路,此时路端电压增大、干路电流减小。
当S闭合时,由闭合电路欧姆定律得:
U=E-Ir,即1.6 V=E-0.4 A×r ①
当S断开时,只有R1接入电路,由闭合电路欧姆定律得:
U′=E-I′r,即(1.6+0.1) V=E-(0.4-0.1) A×r ②
由①②得:E=2 V,r=1 Ω
答案:2 V　1 Ω
　闭合电路问题的求解方法
(1)分析电路特点:认清各元件之间的串、并联关系,特别要注意电压表测量哪一部分的电压,电流表测量哪个用电器的电流。
(2)求干路中的电流:若各电阻阻值和电动势都已知,可用闭合电路欧姆定律直接求出;也可以利用各支路的电流之和来求。
(3)应用闭合电路欧姆定律解决问题时,应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流。
1.用E表示电源电动势,U表示路端电压,Ur表示内电压,R表示外电路总电阻,r表示电源内阻,I表示干路电流,则下列各式中正确的是 (　　)
A.Ur=IR　　　　　　　　 B.Ur=E-U
C.U=E+Ir D.U=
【解析】选B。因为不知道外电阻是纯电阻电路还是非纯电阻电路,所以I=不一定成立,Ur=E-U一定成立,故D错误、B正确;Ur=Ir,A错误;U=E-Ir,C错误。
2.在如图所示的电路中,若R1=4 Ω,R3=6 Ω,电池内阻r=0.6 Ω,则电源的总功率为40 W,而输出功率为37.6 W,求电源的电动势和电阻R2。
【解析】电源内阻上消耗的电功率
Pr=P总-P出=40 W-37.6 W=2.4 W;
由P总-P出=I2r得:I= A=2 A
由P总=EI,得到电源的电动势E== V=20 V
路端电压U=E-Ir=(20-2×0.6) V=18.8 V
由欧姆定律得,外电路总电阻为R== Ω=9.4 Ω
得到,R2=R-=(9.4-) Ω=7 Ω
答案:20 V　7 Ω
【加固训练】
1.(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法中正确的是 (　　)
A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电动势E1>E2,内阻r1D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大
【解析】选A、D。由题图可知两电源的U-I图线交纵轴于一点,则说明两电源的电动势相同,则C项错误;交横轴于两不同的点,很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流,则A项正确。又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值,即电源2的内阻大于电源1的内阻,则可知B项错误。由图像可判断当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量,可知D项正确。
2.在如图所示的电路中,R1=9 Ω,R2=5 Ω,当a、b两点接理想的电流表时,其读数为0.5 A;当a、b两点间接理想的电压表时,其读数为1.8 V。求电源的电动势和内电阻。
【解析】当a、b两点间接理想的电流表时,R1被短路,回路中的电流I1=0.5 A,由闭合电路欧姆定律得:
E=I1(R2+r) ①
当a、b两点间接理想的电压表时,回路中的电流
I2== A=0.2 A
由闭合电路欧姆定律得:
E=I2(R2+R1+r) ②
联立①②得:E=3 V,r=1 Ω。
答案:3 V　1 Ω
　知识点三　闭合电路欧姆定律的动态分析
1.闭合电路动态分析的思路:
闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化,分析这类问题的基本思路是:
2.闭合电路动态分析的三种方法:
(1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”,即:
(2)结论法——“串反并同”。
“串反”是指某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小;某一电阻减小时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。
“并同”是指某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大;某一电阻减小时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
(3)特殊值法与极限法:指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。
　如图,电源的内阻不能忽略,当电路中点亮的电灯的数目增多时,灯泡的亮暗程度发生了什么变化
提示:当电路中点亮的电灯的数目增多时,外电路的总电阻逐渐变小,电路中干路电流变大,内电压变大,路端电压变小即电灯两端的电压逐渐变小,灯泡变暗。
【典例】如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中 (　　)
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大,电流表的示数减小
D.电压表的示数减小,电流表的示数增大
【解题探究】
(1)在闭合电路中,任何一个电阻的增大(或减小),都将引起电路总电阻的增大(或减小)。
(2)该电阻两端的电压一定会增大(或减小)。
【解析】选A。当R0滑片向下滑动时,R0减小,则电路中总电阻减小,由I=知,总电流增大,由U=E-Ir知,路端电压减小,故电压表示数减小。由于R1两端电压增大,R2两端电压减小,故电流表示数减小,故A正确。
　直流电路动态分析的基本步骤
(1)明确各部分电路的串、并联关系,由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化。
(2)根据闭合电路欧姆定律I=判断电路中总电流如何变化;根据U内=Ir,判断电源的内电压如何变化;根据U外=E-Ir,判断电源的外电压(路端电压)如何变化。
(3)根据串、并联电路的特点,判断各部分电路的电流、电压、电功率、电功如何变化。
1.如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果滑动变阻器的滑片向b端滑动,则 (　　)
A.电灯L更亮,电流表的示数减小
B.定值电阻R2消耗的功率增大
C.电灯L变暗,电源的总功率减小
D.电灯L变暗,电流表的示数增大
【解析】选A。滑片向b端滑动,R1阻值变大,电路中总电阻变大,路端电压变大,根据I=知I减小,电流表示数减小,根据E=U外+Ir,U外变大,灯泡两端电压变大,故电灯L更亮。再根据P2=R2,I总减小,IL变大,故I2变小,R2功率变小,故B、C、D错误,A正确。
2.(多选)如图所示的电路中,电源内阻r不可忽略,电流表和电压表均为理想电表,当滑动变阻器R2的滑动键P向上滑动时 (　　)
A.A1和A2的示数均变大
B.V1和V2的示数均变大
C.A1示数的变化量小于A2示数的变化量
D.V1示数的变化量小于V2示数的变化量
【解析】选B、C、D。滑动键P向上滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻增大,电路的总电阻增大,根据闭合回路欧姆定律可得路端电压增大,所以电压表V1的示数增大,电路总电流减小,故通过R3的电流减小,所以R3两端的电压减小,而路端电压增大,所以并联电路两端的电压增大,所以电压表V2的示数增大,即R1两端的电压增大,所以电流表A1示数增大,而总电流等于通过R1的电流与通过滑动变阻器电流之和,总电流减小,通过R1电流增大,所以电流表A2减小,并且A1示数的变化量小于A2示数的变化量,因为↑+↓=↑,所以V1示数的变化量小于V2示数的变化量,故B、C、D正确。
【加固训练】
1.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。当R2的滑片在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑片向b端移动,则三个电表示数的变化情况是 (　　)
A.I1增大,I2不变,U增大　 B.I1减小,I2增大,U减小
C.I1增大,I2减小,U增大 D.I1减小,I2不变,U减小
【解析】选B。电路结构:R1、R2并联后再与R3串联,A1测通过R1的电流I1,A2测通过R2的电流I2,V测路端电压U。R2的滑片由a滑向b时,R2阻值减小,电路总电阻减小,则总电流I增大;根据闭合电路欧姆定律知路端电压U=E-Ir,所以电压表示数U减小;R1两端电压U1=U-U3,而U3=IR3,U3增大,所以U1减小,则I1减小,而I=I1+I2,所以I2增大。则B正确,A、C、D错误。
2.(多选)如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则 (　　)
A.A的示数增大
B.V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU1大于ΔU2
【解析】选A、C、D。滑动变阻器的滑片向下滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻变小,总电流变大,理想电流表A的示数变大,选项A正确;U1=IR,V1的示数增大,U2=E-Ir,V2的示数减小,选项B错误;=R+r,选项C正确;ΔU1=ΔI·R,ΔU2=ΔI·r,因为R>r,所以ΔU1>ΔU2,选项D正确。
【拓展例题】考查内容:含电容器电路的分析
【典例】如图所示,E=10 V,R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF,电池内阻可忽略。
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流。
(2)然后将开关S断开,求此后流过R1的总电量。
【解析】(1)电路稳定后,电容器所在的支路上无电流通过,因此R1与R2串联,电容器两端的电压即为R2两端的电压。由欧姆定律得,通过R1的电流:I==1 A。
(2)闭合开关S稳定后,电容器两端电压:U1=IR2=6 V
电容器所带电量Q1=CU1=30×10-6×6 C=1.8×10-4 C
开关S断开稳定后,总电流为零,电容器两端电压为E,电容器所带电量Q2=CE=30×10-6×10 C=3×10-4 C。
通过R1的电量即为电容器增加的电量,ΔQ=Q2-Q1=1.2×10-4 C。
答案:(1)1 A　(2)1.2×10-4 C
情境·模型·素养
如图所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,温度升高,R1急剧减小,当电铃电压达到一定数值时,电铃会响。
探究:
(1)若试验时发现有火点时装置不响,应把R2的滑片P向哪移动
(2)若报警器的电池老化(内阻变大)电动势不变,是否会影响报警器的安全性能
(3)增大电源的电动势,会使报警的临界温度如何变化
【解析】(1)若试验时发现有火点时装置不响,说明电铃的电压较小,要增大其电压,根据串联电路分压的特点可知,必须增大R2阻值,应把R2的滑片P向上移。
(2)若报警器的电池老化(内阻变大)电动势不变,报警器的电压变小,电铃将不会响,所以会影响报警器的安全性能。
(3)增大电源的电动势,报警器的电压变大,相当于电动势不变,R1变小,所以会使报警的临界温度降低。
答案:见解析
汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗。如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表的示数为10 A,电动机启动时电流表的示数为33 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.1 Ω,电动机绕组的电阻为0.2 Ω,电流表内阻不计,
探究:
(1)车灯的电阻值;
(2)电动机启动时流过车灯的电流以及电动机的输出功率;
(3)因电动机启动,车灯的电功率降低了多少
【解析】(1)电动机未启动时车灯两端的电压U灯1=E-I1r=(12.5-10×0.1) V=
11.5 V
车灯的电阻值R== Ω=1.15 Ω;
(2)电动机启动时车灯两端的电压
U灯2=E-I2r=12.5 V-33 A×0.1 Ω=9.2 V
流过车灯的电流I灯==8 A
流过电动机的电流IM=I2-I灯=(33-8) A=25 A
电动机的输出功率PM=UMIM-RM=9.2×25 W-252×0.2 W=105 W;
(3)电动机启动时车灯的电功率P灯=U灯2I灯=73.6 W
电动机未启动时车灯的电功率P灯′=U灯1I1=115 W
车灯的电功率降低ΔP=P灯′-P灯=(115-73.6) W=41.4 W。
答案:(1)1.15 Ω　(2)8 A　105 W　(3)41.4 W
课堂检测·素养达标
1.下面是对电源电动势概念的认识,你认为正确的是 (　　)
A.同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化
B.1号干电池比7号干电池大,但电动势相同
C.电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领,电源把其他形式的能转化为电能越多,电动势就越大
D.电动势、电压和电势差虽名称不同,但物理意义相同,所以单位也相同
【解析】选B。电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领,由电源本身决定,与外电路无关。同一电源接入不同的电路,电动势不变,故A错误。1号干电池比7号干电池体积大,但它们的电动势相同,故B正确。电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领,电源的电动势大,该电源把其他形式的能转化成电能的本领大,根据W=qU,电源把其他形式的能转化为电能越多,电动势不一定大,还跟移动电荷的多少有关,故C错误;电动势定义式E=,电压定义式U=,可知其物理意义不同,故D错误。
2.一个闭合电路,是由电池供电的,外电路是纯电阻时,以下说法正确的是 (　　)
A.当外电阻增大时,路端电压增大
B.当外电阻减小时,路端电压增大
C.当外电阻减小时,电路中的电流减小
D.电池的内阻越小,外电阻变化时,路端电压的变化越大
【解析】选A。根据U=E-Ir,当外电阻增大时,I减小,U增大,A正确,B错误,根据I=,C错误;再根据U=E-Ir,ΔU=ΔIr,故D错误。
3.如图所示,L1、L2、L3三只电灯均能发光,当把滑动变阻器的触头P向下滑动时,三只电灯亮度的变化是 (　　)
A.L1、L2、L3都变亮　　　　　 B.L1、L2变亮,L3变暗
C.L1、L3变亮,L2变暗 D.L1变亮,L2、L3变暗
【解析】选B。滑动变阻器的触头P向下滑动时,滑动变阻器连入电路的阻值R减小,所以电路总电阻值R总减小,由闭合电路欧姆定律知总电流(I总=)变大,通过L1的电流增大,L1两端的电压UL1增大,故L1变亮;由于I总变大,所以内阻上的电压(U内=I总r)变大,所以L3两端的电压(UL3=E-UL1-U内)变小,通过L3的电流IL3变小,所以L3变暗;由于I总变大,IL3变小,所以通过L2的电流(IL2=I总-IL3)一定增大,L2变亮,则B正确,A、C、D错误。
4.如图所示的电路中,R1=9 Ω,R2=30 Ω,S闭合时,电压表V的示数为11.4 V,电流表A的示数为0.2 A;S断开时,电流表A的示数为0.3 A(各表均为理想电表),求:
(1)R3的电阻值。
(2)电源的电动势E和内阻r。
【解析】(1)根据欧姆定律得:
S闭合时,电阻R2两端的电压U2=I2R2=0.2×30 V=6 V
则R1两端的电压U1=U-U2=(11.4-6) V=5.4 V
根据欧姆定律得:I1== A=0.6 A
根据串并联电路电流关系得:
I3=I1-I2=(0.6-0.2) A=0.4 A
根据欧姆定律得:R3== Ω=15 Ω。
(2)根据闭合电路欧姆定律得:E=U+Ir
所以E=11.4+0.6r ①
E=0.3×(9+30)+0.3r ②
代入数值得E=12 V,r=1 Ω。
答案:(1)15 Ω　(2)12 V　1 Ω
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