物理·选修3－1(人教版)
第7节 闭合电路的欧姆定律
?基础巩固
1．(双选)若E表示电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是( )
A．U′＝IR B．U′＝E－U
C．U＝E＋Ir D．U＝·E
答案：BD
2.如右图所示，用两节干电池点亮几个小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法错误的是( )
A．灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗
B．灯多时各灯两端的电压较低
C．灯多时通过电池的电流较大
D．灯多时通过各灯的电流较大
解析：由于电灯并联在电路中，所以接入电路的电灯越多，总电阻越小，电路的总电流越大，选项C正确．电源的内电压越大，路端电压越低，选项B正确，流过每个灯的电流越小，每个电灯越暗，选项A正确，选项D错．
答案：D
3．(双选)按如图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光．在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，下列判断正确的是( )
A．L1变暗 B．L1变亮
C．L2变暗 D．L2变亮
解析：滑动变阻器的滑动头向左移动时，电路中的总电阻减小，根据全电路的欧姆定律I＝知，干路电流增大，则L2变亮，路端电压减小，又L1两端的电压增加，则并联电路两端的电压减小，那么L1两端的电压减小，L1变暗．
答案：AD
4.如图是一火警报警电路的示意图．其中R3为用某种材料制成的传感器，这种材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
A．I变大，U变小 B．I变小，U变大
C．I变大，U变大 D．I变小，U变小
解析：当传感器R3所在处出现火情时，温度升高电阻增大，回路的总电流减小，路端电压U变大，UR2＝E－I总(r＋R1)，则UR2增大，通过R2的电流I增大，C正确．
答案：C
5．如右图所示的电路中，电源的电动势E为3.2 V，电阻R的阻值为30 Ω，小灯泡L的额定电压为3.0 V，额定功率为4.5 W，当开关S接位置1时，电压表的读数为3.0 V，那么当开关接到位置2时，小灯泡L的发光情况是( )
A．很暗，甚至不亮 B．正常发光
C．比正常发光略亮 D．有可能被烧坏
解析：判断小灯泡能否正常发光，根本上还是看灯泡是否承受额定电压，所以仍然要先确定电源电动势和内阻．
当开关S接位置1时，回路中电流
I＝＝ A＝0.1 A，
电源内阻r＝＝ Ω＝2 Ω.
当开关S接到位置2时，回路中电流
I′＝＝，其中小灯泡电阻
RL＝＝ Ω＝2 Ω，
即I′＝0.8 A.
此时，小灯泡实际消耗的功率
P＝I′2RL＝0.82×2 W＝1.28 W.
因此，此时小灯泡L很暗，甚至不亮，故A正确．
答案：A
6.如右图所示，直线A为电源的U－I 图线，直线B和C分别为电阻R1和R2的U－I图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为η1、η2，则( )
A．P1＞P2 B．P1＜P2
C．η1＞η2 D．η1＜η2
答案：C
7．如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 Ω，电流表和电压表均为理想电表．只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V，再接通S2，电动机工作时，电流表示数变为8 A，则此时通过电动机的电流是( )
A．2 A B．8 A C．50 A D．58 A
解析：根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V，得E＝12.5 V，车灯电阻R＝＝＝1.2 Ω；接通S2，电动机工作时，电流表示数变为8 A，车灯电压U1＝I1R＝9.6 V，电源内电压为U内＝E－U1＝2.9 V，通过电源的电流I总＝＝＝58 A，通过电动机的电流I2＝I总－I1＝50 A，C正确．
答案：C
?能力提升
8．如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，如果再合上S2，则下列表述正确的是( )
A．电源输出功率减小 B．L1上消耗的功率增大
C．通过R1上的电流增大 D．通过R3上的电流增大
解析：合上S2后，电路的总电阻减小，总电流增大，通过R1的电流增大，选项C正确；电源的输出功率等于总功率，即P＝EI增大，选项A错误；L1两端的电压U＝E－IR1减小，则其消耗的功率减小，选项B错误；通过R3的电流I＝减小，选项D错误．
答案：C
9．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( )
解析：由电源效率的定义可知η＝＝，则ηa＝＝＝，＝＝＝，故正确选项为D.
答案：D
10．如右图所示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．
解析：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，C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＝＝ A＝1 A.
答案：1 A
(2)然后将开关S断开，求这以后流过R1的总电荷量．
解析：C两端电压U2＝IR2＝6 V，
C所带电荷量Q1＝CU2＝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，所带电荷量Q2＝CE＝30×10－6×10 C＝3×10－4 C.
通过R1的电荷量，即为电容器增加的电荷量，
ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4 C.
答案：1.2×10－4 C
11．如图所示，
电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，“8 V,16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0＝1 Ω.求：
(1)路端电压；
解析：路端电压即等于电灯L的电压，即为8 V.
答案：8 V
(2)电源的总功率；
解析：由E＝U＋Ir得：I＝＝ A＝4 A，
电源总功率为P总＝IE＝40 W.
答案：40 W
(3)电动机的输出功率．
解析：电动机的电流IM＝I－IL＝ A＝2 A，
电动机总耗电功率P入＝IMUM＝2×8 W＝16 W，
内耗功率P内＝IR0＝22×1 W＝4 W，
所以输出功率为P出＝P入－P内＝(16－4) W＝12 W.
答案：12 W
课件38张PPT。第二章 恒定电流 第7节 闭合电路的欧姆定律 栏目链接干电池的内部结构
生活中用得最多的是锌锰电池，内部结构如下图所示．糊式锌锰电池的外壳制成圆筒形状，中央有一根碳棒，碳棒的顶端有一个铜帽，在碳棒周围有二氧化锰、石墨、碳粉等物质(去极剂)，锌筒附近有糊状氯化铵溶液(电糊)．筒的顶部塞满木屑，并用火漆盖封闭筒口． 栏目链接 栏目链接 碳棒是电池的正极，使用时可使它顶部的小铜帽与电路连接．锌筒是电池的负极，可直接与电路连接．糊状的氯化铵溶液是电池中的电解质．
有的电池用涂有电解质的纸板代替糊状电解质，这种电池叫做板式电池．高性能电池大多是板式电池．各种型号的锌锰干电池的正负极物质及电解质都是一样的，它们的电动势都是1.5 V. 栏目链接 栏目链接1．闭合电路．
(1)闭合电路的组成：①内电路：电源________的电路，其电阻称为________，内电阻所降落的电压称为________．
②外电路：电源____________的电路，其两端电压称为_________________．
(2)内、外电压的关系：
______________________________________________.内部内电阻内电压外部外电压或路端电压E＝U外＋U内 栏目链接正比反比 栏目链接3．路端电压随外电阻的变化规律．
(1)R增大，I________，U________，当R增大到无穷大(断路)时，I＝________，U＝________.
(2)R减小，I________，U________，当R减小到零(短路)时，I＝________，U＝________.减小增大0E增大减小0 栏目链接4．路端电压与电流的关系图象(U－I图象)．
如下图所示，U－I图象是一条___________线，该图线与纵轴交点的纵坐标表示______________，该线的斜率表示________．倾斜的直电源电动势内阻 栏目链接 栏目链接一、闭合电路欧姆定律 1．描述闭合电路的基本物理量．
(1)内电路、内电阻、内电压．
将电源和用电器连接起来，就构成闭合电路，如右图所示，电源内部的电路叫闭合电路的内电路．内电路的电阻叫电源的内阻．
当电路中有电流通过时，
内电路两端的电压叫内电压,用U内表示． 栏目链接(2)外电路、外电压(又称路端电压)
电源外部的电路叫外电路．
外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U外表示．
(3)三者关系：E＝U内＋U外． 栏目链接 栏目链接 例1 右图中电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池的内阻不计．开关K接通后流过R2的电流是K接通前的( ) 栏目链接 栏目链接变 式
迁 移1.如右图所示的电路中，当K闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A．当K断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势． 栏目链接变 式
迁 移 解析：当K闭合时，R1、R2并联接入电路，
U＝E－Ir即E＝1.6＋0.4 r．①
当K断开时，只有R1接入电路，外电阻变大，干路电流减小，路端电压增大．
由U＝E－Ir有
E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r.②
由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω.
答案：2 V 栏目链接二、路端电压与负载的关系 栏目链接 栏目链接例2 如右图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r.当可变电阻的滑片P向b移动时，电压表○V1的读数U1与电压表○V2的读数U2的变化情况是( ) 栏目链接A．U1变大，U2变小 B．U1变大，U2变大
C．U1变小，U2变小 D．U1变小，U2变大 栏目链接 解析：当P向b移动时，电路中总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流I变小，由欧姆定律得U2＝IR变小，再由闭合电路欧姆定律得U1＝E－Ir变大，故本题应选A.
答案：A 栏目链接变 式
迁 移如右图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同，在开关S处于闭合状态下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则( ) 栏目链接变 式
迁 移A．电压表的示数变大
B．电池内部消耗的功率变大
C．电阻R2两端的电压变大
D．电池的效率变大 栏目链接变 式
迁 移( ) 栏目链接三、闭合回路中的功率 栏目链接( )( )( ) 栏目链接 栏目链接 5．闭合电路上功率分配关系为：P＝P出＋P内．即EI＝UI＋I2r.
闭合电路上功率分配关系，反映了闭合电路中能量的转化和守恒，即电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出给外电路，并在外电路上转化为其他形式的能．能量守恒的表达式为：
EIt＝UIt＋I2rt(普遍适用)，
EIt＝I2Rt＋I2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路)． 栏目链接 栏目链接例3 如右图所示，R为电阻箱，○V 为理想电压表，当电阻箱读数为R1＝2 Ω时，电压表读数为U1＝4 V；当电阻箱读数为R2＝5 Ω时，电压表读数为U2＝5 V．求：
(1)电源的电动势E和内阻r.
(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm为多少？ 栏目链接 栏目链接( )( ) 栏目链接 栏目链接变 式
迁 移3．一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)电源的路端电压；
(3)电源的输出功率． 栏目链接变 式
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