时电路闭合电路欧姆定律.docx
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1、第2课时电路闭合电路欧姆定律考纲解读 1.熟练掌握串、并联电路的特点,并能分析、计算.2.理解闭合电路欧姆定律,并能进行电路的动态分析和计算1串、并联电路的特点电阻R1与R2并联在电路中,通过R1与R2的电流之比为12,则当R1与R2串联后接入电路中时,R1与R2两端电压之比U1U2为()A12 B21C14 D41答案B解析根据串、并联电路的特点可知R1与R2的比值为21,当将它们串联接入电路中时,电压之比为电阻之比,B选项正确2对电动势概念的理解下列关于电动势的说法正确的是()A电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通过的电荷量成反比B电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极
2、间的电压C非静电力做的功越多,电动势就越大DE只是电动势的定义式而非决定式,电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的答案D解析电动势的定义式E中,E与W、q无关,E反映的是电源的属性,由电源内部非静电力的特性决定,故A、C错误,D正确;电动势的单位虽然与电压的单位相同,但两者有本质的区别,B错误3闭合电路欧姆定律的应用一电池外电路断开时的路端电压为3 V,接上8 的负载后路端电压降为2.4 V,则可以判定电池的电动势E和内阻r为()AE2.4 V,r1 BE3 V,r2 CE2.4 V,r2 DE3 V,r1 答案B解析当外电路断路时,I0,U外E3 V;接上8 负载时,I A0.3 A,则
3、r 2 .4电路中的功率问题如图1所示,电源的电动势E110 V,电阻R121 ,电动机绕组的电阻R00.5 ,电键S1始终闭合当电键S2断开时,电阻R1的电功率是525 W;当电键S2闭合时,电阻R1的电功率是336 W,求:图1(1)电源的内电阻;(2)当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机输出的功率答案见解析解析(1)S2断开时,PR1U/R1U1105 V,过R1的电流I15 A对回路有EU1I1rr1 (2)S2闭合时,PR1U/RU284 V,过R1的电流I24 A.对回路有:EU2Ir过电源电流I26 A.对有:UMU284 V,IMII222 A电动机输出功率P出UMIMIR0
4、1 606 W.一、串、并联电路的特点1特点对比串联并联电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn电压分配,电流分配,功率分配,2几个常用的推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻(3)无论电阻怎样连接,某一段电路的总耗电功率P总是等于该段电路上各个电阻耗电功率之和(4)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大二、电源的电动势和内阻1 电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功(2)表达式:E.(3
5、)物理意义:反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量2 内阻电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数三、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3路端电压U与电流I的关系(1)关系式:UEIr.(2)UI图象如图2所示图2当电路断路即I0时,纵坐标的截距为电源电动势当外电路电压为U0时,横坐标的截距为短路电流图线的斜率的绝对值为电源的内阻.考点一电路动态变化的分析1电路动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化,一处变化又引起了一系列的变化2电路动态分析的方
6、法(1)程序法:电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路变化支路.(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论(3)判定总电阻变化情况的规律当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小例1巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流,其原理利用了巨磁电阻效应巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性如图3所示检测电
7、路,设输电线路电流为I(不是GMR中的电流),GMR为巨磁电阻,R1、R2为定值电阻,已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比,下列有关说法正确的是()图3A如果I增大,电压表V1示数减小,电压表V2示数增大B如果I增大,电流表A示数减小,电压表V1示数增大C如果I减小,电压表V1示数增大,电压表V2示数增大D如果I减小,电流表A示数减小,电压表V2示数减小解析如果I增大,输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B增大,GMR电阻值减小,回路中电流增大,电流表A示数增大,电压表V1示数减小,电压表V2示数增大,选项A正确,选项B错误;如果I减小
8、,输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生磁场的磁感应强度B减小,GMR电阻值增大,回路中电流减小,电流表A示数减小,电压表V1示数增大,电压表V2示数减小,选项D正确,选项C错误答案AD利用程序法分析电路动态变化问题的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化(2)根据局部电路电阻的变化,确定电路的外电阻R外总如何变化(3)根据闭合电路欧姆定律I总,确定电路的总电流如何变化(4)由U内I总r确定电源的内电压如何变化(5)由UEU内确定路端电压如何变化(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化突破训练1有一个消毒用电器P,电阻为20 k,它只有在电压高于24 V时才能工作今
9、用一个光敏电阻R1对它进行控制,光敏电阻的阻值在有光照时为100 ,黑暗时为1 000 .电源电动势E为36 V,另有一个定值电阻R2,电阻为1 000 .下列电路电键闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作,黑暗时停止工作的是()答案C解析A项在光照时,光敏电阻为100 ,P电阻为20 k,R2电阻为1 000 ,P占的电压超过E,正常工作;黑暗时,光敏电阻1 000 ,P占的电压超过E,正常工作,故A错误;B项同理可以求得B电路中光照和黑暗时,P占的电压超过E,正常工作,故B错误;C项电路中P与R2并联,电阻略小于1 000 ,能使消毒用电器在光照时正常工作,黑暗时停止工作,故C正确;D项电路
10、中P与R1并联,光照时并联部分电阻小于100 ,黑暗时电阻略小于1 000 ,不能使消毒用电器在光照时正常工作,故D错误考点二电路中的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路:P总EIU外IU内IP出P内(2)纯电阻电路:P总I2(Rr).2电源内部消耗的功率:P内I2rU内IP总P出3电源的输出功率(1)任意电路:P出UIEII2rP总P内(2)纯电阻电路:P出I2R.(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系当Rr时,电源的输出功率最大为Pm.当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大当P出Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2r2.P出
11、与R的关系如图4所示图44电源的效率(1)任意电路:100%100%.(2)纯电阻电路:100%100%因此在纯电阻电路中R越大,越大;当Rr时,电源有最大输出功率,效率仅为50%.特别提醒当电源的输出功率最大时,效率并不是最大,只有50%;当R时,100%,但此时P出0,无实际意义例2如图5所示,已知电源电动势E5 V,内阻r2 ,定值电阻R10.5 ,滑动变阻器R2的阻值范围为010 .求:图5(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大?最大功率是多少?(2)当滑动变阻器的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?最大功率是多少?(3)当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的输出
12、功率最大?最大功率是多少?解析(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1I2R1,可见当滑动变阻器的阻值R20时,R1消耗的功率最大,最大功率为P1m2 W.(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分,则电源的等效内阻rR1r2.5 ,故当滑动变阻器的阻值R2r2.5 时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率为P2m2.5 W.(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知,当R1R2r,即R2rR1(20.5) 1.5 时,电源有最大输出功率,最大功率为P出m3.125 W.答案(1)R20时,R1消耗的功率最大,为2 W(2)R22.5 时,滑动变阻器消耗的功率最大,为2.5 W(3)R21.5 时,电源
13、的输出功率最大,为3.125 W对闭合电路功率的两点新认识(1)闭合电路是一个能量转化系统,电源将其他形式的能转化为电能内、外电路将电能转化为其他形式的能,EIP内P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时,电源的输出功率变大突破训练2如图6所示电路中,R为一滑动变阻器,P为滑片,若将滑片向下滑动,则在滑动过程中,下列判断错误的是()图6A电源内电路消耗功率一定逐渐增大B灯泡L2一定逐渐变暗C电源效率一定逐渐减小DR上消耗功率一定逐渐变小答案D解析滑动变阻器滑片P向下滑动,RR并R外,由闭合电路欧姆定律I推得I,由电源内电路消耗功率P内I2r可得P内,A
14、正确U外EIr,U1(IIL1)R1,UL2U外U1,PL2,故灯泡L2变暗,B正确电源效率,故C正确R上消耗的功率PR,PR增大还是减小不确定,故D错考点三电路故障问题的分析1故障特点(1)断路特点:表现为路端电压不为零而电流为零(2)短路特点:用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但它两端电压为零2检查方法(1)电压表检测:如果电压表示数为零,则说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段短路(2)电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各部分电路上的电流,通过对电流值的分析,可以确定故障的位置在运用电流表检测时,一定要注意电流表的极性和量程(3)欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处
15、断路,当测量值很小或为零时,表示该处短路在运用欧姆表检测时,电路一定要切断电源(4)假设法:将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生某种故障,运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理例3如图7是某同学连接的实验实物图,开关闭合后A、B灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查图7(1)应用多用电表的直流挡进行检查,选择开关置于10 V挡该同学测试结果如表1所示,在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触_(填a或b)根据测试结果,可判定故障是_A灯A短路 B灯B短路Ccd段断路 Ddf段断路表1测试点电压示数a、b有示数b、c有示数c、d无示数d、f有示数表2 测试点指针偏转情况c、dd
16、、ee、f(2)将开关断开,再选择欧姆挡测试,测量结果如表2所示,那么检查出的故障是()A灯A断路 B灯B短路C灯A、B都断路 Dd、e间导线断路解析(1)应用多用电表判断电路故障,首先要正确使用多用电表,对多用电表而言,电流应从红表笔流入该表内,由题图能看出a点电势高于b点电势,知红表笔应接触a.由表1条件可知,d、f间有示数,则dca干电池bf间无断路,又因为c、d间无示数,故d、f段断路,选项D正确;若灯A短路或灯B短路,不会造成A、B灯都不亮,选项A、B错误;若cd段断路,则d、f间不会有示数,选项C错误(2)由表2可知,c、d间有一定的电阻但不是很大,即灯A既不短路也不断路,选项A、
17、C错误;d、e间存在很大电阻,表明d、e间导线断路,选项D正确;e、f间电阻为零,则灯B短路,选项B正确答案(1)aD(2)BD突破训练3在如图8所示的电路中,闭合开关时,灯不亮,已经确定是由灯泡断路或短路引起的,在不能拆开电路的情况下(开关可闭合,可断开),现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路进行如下检查并作出判断(如表所示):图8次序操作步骤现象和结论1闭合开关,选直流电压挡,红、黑表笔分别接a、b指针偏转,灯断路;指针不偏转,灯短路2闭合开关,选直流电流挡,红、黑表笔分别接a、b指针偏转,灯断路;指针不偏转,灯短路3闭合开关,选欧姆挡,红、黑表笔分别接a、b指针
18、不动,灯断路;指针偏转,灯短路4断开开关,选欧姆挡,红、黑表笔分别接a、b指针不动,灯断路;指针偏转最大,灯短路以上操作和判断错误的是()A1B2C3D4答案C解析选直流电压挡时,红、黑表笔分别接高、低电势点,若指针偏转,说明a、b两点有电压,其他地方完好且a、b之间有断路;若指针不偏转,说明a、b两点电势相等,a、b之间必短路,1正确选直流电流挡时,指针若偏转说明有电流流过表头,而灯不亮,则灯必断路;若不偏转,a、b两点电势相等,灯必短路,2正确选欧姆挡时,已启用欧姆表内部电源,必须将外电路电源断开,故3是错误的,而4显然正确,故选C.突破训练4如图9所示是小文同学研究串联电路中电流、电压特
19、点的实物连接图当开关闭合时,灯L1亮,灯L2不亮,电流表和电压表均有读数则故障原因可能是()图9AL1断路 BL1短路 CL2断路 DL2短路答案D解析灯L1亮,所以L1无问题,A、B错误若L2断路,则L1也不会亮,C错误当L2短路时,L1亮,L2不亮,电流表有示数,且电压表测得是L1两端电压,D正确考点四电源UI图象与电阻UI图象的比较图象上的特征物理意义电源UI图象电阻UI图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示短路电流过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标
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