2019-2020年高中物理 2.7《閉合電路歐姆定律》學(xué)案 教科版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理 2.7《閉合電路歐姆定律》學(xué)案 教科版選修3-1.doc
2019-2020年高中物理 2.7《閉合電路歐姆定律》學(xué)案 教科版選修3-1
一.本節(jié)高考考點(diǎn)及要求
1.電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 II
2.閉合電路歐姆定律 I
二.基礎(chǔ)回顧
一、電動(dòng)勢(shì)
電源定義:把其它能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置。
作用:給電路提供持續(xù)的電壓。
2.電動(dòng)勢(shì)的含義:
描述電源把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。在數(shù)值上就等于電源 時(shí)兩極間電壓。用符號(hào)E表示。
(1)電動(dòng)勢(shì)由電源自身決定,與外電路 關(guān)
(2)電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上的電壓之和,關(guān)系式為E=U+U′
二、閉合電路歐姆定律
1.閉合電路歐姆定律:電路中的電流和電源電動(dòng)勢(shì)成正比,跟電路中的總電阻成反比。
表達(dá)式為:I= 常常寫成:E=IR+Ir
2.路端電壓:
路端電壓變化規(guī)律
如圖所示電路。閉合電鍵,滑線變阻器阻值R逐漸減小,對(duì)應(yīng)伏特表讀數(shù)U逐漸 ,U的理論變化范圍為 。原因是:電源存在 ,隨著R變小,電流 ,因電源內(nèi)阻損失的電壓U′ ,外電路電電壓U 。
U=I1R
U內(nèi)=I1r
U
r=0
I1
O
E
I
變化流程為:
R↑→I↓→U′↓→U↑
當(dāng)R→∞時(shí),I= (斷路時(shí))、U′= 、U=
R↓→I↑→U′↑→U↓
當(dāng)R=0時(shí),I=(電路中最大電流)U′= 、U=
3.在閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系
電源總功率(電路消耗總功率):P總=
外電路消耗功率(電源輸出功率):P出=
內(nèi)電路消耗功率(一定是發(fā)熱功率):P內(nèi)=
純電阻電路中,電源輸出功率隨外電路電阻變化關(guān)系:
o R
P出
Pm
r
P出=UI=R=R
討論:當(dāng)R= 時(shí),輸出功率有極大值:P出= ;電源輸出功率與外阻關(guān)系圖象如圖所示,R<r時(shí),R增大輸出功率 ,R=r時(shí)輸出功率 ,R>r時(shí),R增大,輸出功率 。
三.例題精講
例1.如圖2所示,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片C向B方向移動(dòng)時(shí),電路中各電表示數(shù)如何變化?(電表內(nèi)阻對(duì)電路的影響不計(jì))
A1
A2
A3
V2
V
A
B
V1
R1
R2
R3
C
解:滑動(dòng)變阻器R3的滑片C向B方向移動(dòng)時(shí),外電路電阻增大,由得總電流(I1)減小,電源內(nèi)部降壓減小,由U=E-得路端電壓U4增加,由U1=I R1得電阻R1電壓U1減小,由U2=U4-U1得AB間電壓U2增加,再由得R2支路電流I2增加,最后由I3=I1-I2得滑動(dòng)變阻器中電流I3減小。
2
A
R1
R2
1
S
例2. 如圖,電源的內(nèi)阻不可忽略.已知定值電阻R1=10Ω,R2=8Ω.當(dāng)電鍵S接位置1時(shí),電流表的示數(shù)為0.20A.那么當(dāng)電鍵S接位置2時(shí),電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值
A.0.28A B.0.25A
C.0.22A D.0.19A
解:電鍵接2后,電路的總電阻減小,總電流一定增大,所以不可能是0.19A.電源的路端電壓一定減小,原來路端電壓為2V,所以電鍵接2后路端電壓低于2V,因此電流一定小于0.25A.所以只能選C。
例3.在圖示的電路中,若R1=4Ω,R3=6Ω,電池內(nèi)阻r=0.6Ω,則電源總功率為40W,輸出功率為37.6W,求電源電動(dòng)勢(shì)和電阻R2
解:根據(jù)題目給出條件可知:電源內(nèi)電路發(fā)熱功率I2r=40-37.6=2.4W
電路電流強(qiáng)度I=2A
同電源總功率:εI=40, 得 ε=20V
即外電路總電阻:
R=
根據(jù)閉合電路歐姆定律ε=IR+Ir
即: 20=2(2.4+R2)+20.6,解得
R2=7Ω
例4.如圖所示電路,電源的內(nèi)阻r=0.4Ω,電阻R1=R2=R3=4Ω,開關(guān)S合上時(shí),電流表A的示數(shù)為1.5A,電壓表V的示數(shù)為2V,求開關(guān)S斷開后電壓表V的示數(shù)。(電壓表和電流表內(nèi)阻的影響不計(jì))
解答:開關(guān)S閉合時(shí)等效電路如圖:
R1 R2
R3
R4
U3=I3R3=14=4(V)
U4=U3-U2=4-2=2(V)
I(yíng)4=I1+I(xiàn)2=1(A)
R3
R1
R2
R4
E=U3+(I3+I(xiàn)4)r=4+(1+1)0.4=4.8(V)
S斷開時(shí)等效電路如圖