第11讲 闭合电路的欧姆定律【暑假自学课】2023年新高二物理暑假精品课（人教版2019必修第三册）

第11讲 闭合电路的欧姆定律 1.能应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算。 2.弄清路端电压与负载关系。 3.弄清闭合电路中的功率和效率 一、电动势: 1.定义:在电源内部,非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值。 2.公式:E= 3.单位:伏特,简称:伏,符号:V。 4.物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量。 二、闭合电路欧姆定律 1.闭合电路的能量: (1)在电源内部,因非静电力做功,将其他形式的能转化为电能,大小为:W=EIt。 (2)电流通过内阻时,电流做功,电能转化为内能,大小为:Q内=I2rt。 (3)电流通过外电阻时,电流做功,电能转化为内能,大小为:Q外=I2Rt。 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)表达式:I=。 (3)适用条件:外电路为纯电阻电路。 三、路端电压与负载的关系 1.负载和路端电压:负载是外电路中的用电器,路端电压是外电路的电势降落。 2.路端电压U与电流I的关系: (1)路端电压U与电流I的函数关系式:U=E-Ir。 (2)U-I图像:如图所示,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阻。 3.路端电压与外电阻的关系:当R增大时,路端电压U增大,当R减小时,路端电压U减小。 4.两种特殊情况: (1)当外电路断路时,外电阻R为无穷大,I为零,Ir也为零,可得U=E,即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小。 (2)当外电路短路时,外电阻R=0,此时电路中的电流最大,即Im=,路端电压为零。 四、闭合电路中的功率和效率 1．当外电路为纯电阻电路时，各部分功率关系分析如下 由EIt＝I2Rt＋I2rt知 EI＝I2R＋I2r 2．电源的输出功率：当外电路为纯电阻电路时讨论如下 (1)电源的输出功率 P出＝I2R＝R＝＝ 由此可知当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝ (2)P出与外电阻R的函数关系图象 图象分析 (3)电源的效率 η＝＝＝＝＝＝ 可见，外电阻R越大，电源的效率越高． 考点一：电动势 【例1】如图为某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示（　　） A．电池短路时，该电池输出的电流为9A B．该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能 C．将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9V D．1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能 考点二：闭合电路欧姆定律 【例2】多选）在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻的图线，曲线Ⅲ为某一小灯泡的曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ的交点为，该点的切线与横轴交点坐标为，用该电源直接与电阻或小灯泡连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．电源电动势为，内阻为 B．为定值电阻，其阻值为 C．接入电源时的电阻为 D．接入电源时电源的输出功率大于接入电源时电源的输出功率 考点三：闭合电路中的功率和效率 【例3】如图，电源电动势为9V，内阻为1Ω，“4V 2W”的灯泡与一个线圈电阻为0.4Ω的电动机串联。当电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列说法正确的是（　　） A．电动机两端的电压为1.5V B．电路中的电流为0.5A C．电动机的输出功率为2.15W D．电源的总功率为0.25W 1.（2020·北京·高考真题）图甲表示某金属丝的电阻随摄氏温度变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是（　　） A．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系 B．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系 C．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系 D．应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系 2．（2020·江苏·高考真题）某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（　　） A．车灯的电流变小 B．路端电压变小 C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大 3． （2020·浙江·高考真题）小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定。握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱（       ） A．通过的电流增大 B．两端的电压增大 C．阻值增大为原来的1.2倍 D．电功率增大为原来的1.44倍 4. .（2019·江苏·高考真题）如图所示的电路中，电阻R=2Ω。断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻r为（　　）