内容正文:
第33讲 闭合电路欧姆定律
目录
2
01 电源电动势的理解 2
02 电源内阻的理解 3
03 电源铭牌 3
04 对电源电动势和内阻的本质理解 4
05 欧姆定律的计算 5
06 电路动态分析 6
7
9
01 电源电动势的理解
1. 关于电动势,下列说法中正确的是( )
A. 电动势越大,非静电力做功越多
B. 电动势越大,非静电力做功越快
C. 电动势越大,非静电力做功本领越大
D. 电动势在数值上等于把单位正电荷在电源内部从负极移到正极过程中,静电力所做的功
2. 电子在闭合电路中定向移动,下列说法正确的是( )
A. 在外电路从电源正极向负极移动 B. 在外电路只受静电力作用
C. 在内电路从电源负极向正极移动 D. 在内电路只受非静电力作用
3. 锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作,下图为锂电池内部结构。某过程中Li+从负极通过隔膜返回正极。锂电池的电动势为,则( )
A. 电池正处于充电状态 B. 电池内部电流方向从负极到正极
C. 移动一个锂离子,需要消耗电能3.7J D. 电池容量的单位可表示为kWh
02 电源内阻的理解
4. 太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板不接载时的电压是600μV,短路电流是30μA。该电池板的内阻是( )
A. B. C. D.
03 电源铭牌
5. 对如图所示的一块手机电板的下列描述错误的是( )
A. 电板的容量为3800mAh B. 电板的输出电压为3.7V
C. 电板的充电电压不得大于4.2V D. 电板的额定功率为14.06Wh
6. 小明同学家里购买了一款扫地机器人,如图所示,小明同学仔细检查了这款扫地机器人,发现铭牌上标有如下表所示数据,则该扫地机器人( )
A. 额定工作电流为1.6A
B. 电池充满电后储存的总电荷量为8000C
C. 若当剩余电量减少为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电,则充满电后正常工作的时间为1.5h
D. 以额定电流工作时每分钟消耗电能为864J
04 对电源电动势和内阻的本质理解
7. 如图是生活中常用的铅蓄电池示意图,由于化学反应的结果,图中二氧化铅棒上端M为电池正极,铅棒上端N为电池负极。P、Q分别为与正、负极非常靠近的探针(探针是为测量内电压而加入,不参与化学反应)。现用电压传感器测量各端间的电势差,数据如下表。则该电源的电动势为________V,内电阻是________Ω。
UMP
UPQ
UQN
M、N间断开,不接任何负载
1.51V
0
0.51V
M、N间接入8Ω的电阻时
1.49V
-0.42V
0.53V
8.(多选)如图甲所示,一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成。已知内电路的电源是一个化学电池,电池的正、负极附近分别存在着化学反应层,反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处,在这两个地方,电势会沿电流方向“跃升”。这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示,图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低,K点的高度低于P点。若增大外电路电阻R,则下列说法正确的是( )
A. 电流I将变大
B. M、N两点之间的高度差将变大
C. P、K两点之间的高度差不变
D. P、N两点之间的高度差与M、K两点之间的高度差之和不变
05 欧姆定律的计算
9. 硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点,如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常数),图线b是某电阻R的U-I图像,在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为( )
A.8.0 Ω B.10 Ω C.12 Ω D.12.5 Ω
06 电路动态分析
10. A、B、C是三个不同规格的灯泡,按图所示方式连接恰好能正常发光,已知电源的电动势为E,内电阻为r,将滑动变阻器的滑片P向左移动,则三个灯亮度变化是( )
A. 都比原来亮 B.都比原来暗
C.A、B灯比原来亮,C灯变暗 D.A、B灯比原来暗,C灯变亮
11. 如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,电流表A和电压表V的电阻对电路的影响不计。当滑动变阻器R的滑片P从a端滑到b端的过程中( )
A.灯泡L逐渐变亮 B.电压表V的读数增大
C.电流表A的读数减小 D.电压表读数变化量ΔU与电流表读数变化量ΔI的比值不变
12. 如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,电流表、电压表的示数变化情况为( )
A.电流表先减小后增大,电压表先增大后减小 B.电流表先增大后减小,电压表先减小后增大
C.电流表一直减小,电压表一直增大 D.电流表一直增大,电压表一直减小
1.(多选)如图所示,为一块手机电池背面印有的一些符号,下列说法正确的是( )
A.该电池的容量为500 mA·h
B.该电池的电动势为3.6 V
C.该电池在工作1小时后达到的电流为500 mA
D.若电池充满电后以10 mA的电流工作,可用50小时
2. 如图所示,电源电动势为E、内阻为r,为一定值电阻、为一滑动变阻器,电流表,的示数分别记为,。开关S闭合时,一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间。若将滑动变阻器的滑片向b端移动,则______(填“<”、“>”或“=”,表示该物理量的变化),P将_____移动(填“向上”、“向下”或“不”)
3. 如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电路中O点接地,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,M、N两点电势变化情况是( )
A.都升高 B.M点电势的改变量大于N点电势的改变量
C.M点电势升高,N点电势降低 D.M点电势降低,N点电势升高
4. 如图,在竖直放置足够大的平行金属板正中央O处,有一电荷量为q带正电的粒子,初速度为零。开关S闭合,粒子经过时间t到达右极板。已知两板相距d,电源电动势E,内阻,电阻R1=R2=R3=R4=R,不计粒子重力。求:
(1)电源的内电压;
(2)粒子的质量。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)开关S闭合,外电路电阻=1.5R,内电阻=0.5R,所以电源的内电压
(2)依题意,对粒子有 , ,
联立可求得粒子质量为
1.(2023·上海虹口二模)图A. 电路中的电源为化学电池,a、b为电池的正、负极。已知化学电池的电极附近存在化学反应薄层,薄层内的正电荷在化学力(非静电力)的作用下从低电势移动到高电势处,沿电流方向形成图B. 所示的电势“跃升”(c、d之间为电源内阻)。闭合电键S,a、b两点之间电势差为,一电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中,非静电力做功为W1;断开电键S,a、b两点之间电势差为U2,电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中,非静电力做功为W2,则U1_____ U2,W1_______ W2(均选填“大于”、“小于”或“等于”)。
2.(2023·上海普陀二模)如图A. ,电路中电源的内阻可忽略不计,其电动势E=6V,R1为可变电阻。电阻R的U –I特性曲线如图B. 所示。当通过电阻R的电流强度为2.0mA时,R的阻值为_____Ω。将可变电阻阻值调到750Ω时,R两端的电压为_________V。
3.(2023·上海浦东新一模)如图,电源电动势为E,内阻为r,两个完全相同的灯泡电阻不变。当滑片P从最大阻值滑到中点的过程中,电压表V的变化量为,电流表A的变化量为,电压表的变化量为,电流表的变化量为,则_________,_______(选填“>”、“=”或“<”)。(电表均为理想电表)
4. (2025嘉定一模)右图为报警器简化电路图,电源电动势恒定,电阻R为定值电阻,当发生火情产生大量烟雾时,电离腔两端电压______。
电离腔
R
A.变大 B.变小 C.不变
5.(2025奉贤一模)常用的干电池电动势为1.5 V,铅蓄电池电动势为2 V。
(1)电动势的高低,反映了电源内部 的本领不同。
(2)如图所示是一节可充电锂电池,其上所标的参数“5000 mA·h”反映的物理量是( )
A.电能 B.电荷量 C.电压 D.电功率
6.(2025奉贤一模)为测量某电池的电动势和内阻,小悟同学设计了如图(a)所示的电路。连接好实物后,他闭合电键,记录了多组变阻箱的阻值R及理想电流表对应的示数I,并用图像法处理数据,得到一条如图(乙)所示的不过原点且斜率为k,截距为b的倾斜直线。
(1)图(乙)的横坐标为R,纵坐标为( )
A.I B. C.I2 D.
(2)由图(乙)可得,该电池的电动势大小E = ,内阻r = 。(结果用k、b表示)
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第33讲 闭合电路欧姆定律
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01 电源电动势的理解 2
02 电源内阻的理解 3
03 电源铭牌 3
04 对电源电动势和内阻的本质理解 4
05 欧姆定律的计算 5
06 电路动态分析 6
7
9
01 电源电动势的理解
1. 关于电动势,下列说法中正确的是( )
A. 电动势越大,非静电力做功越多
B. 电动势越大,非静电力做功越快
C. 电动势越大,非静电力做功本领越大
D. 电动势在数值上等于把单位正电荷在电源内部从负极移到正极过程中,静电力所做的功
【答案】 C
【解析】 ABC、根据电动势的定义式为E=W/q知,电源的电动势E取决于电源本身,与非静电力做功多少和快慢无关,电动势的大小是非静电力做功能力的反映,电动势越大,非静电力做功本领越大,故AB错误,C正确;
D、根据E=W/q知,电动势在数值上等于把单位正电。荷在电源内部从负极移到正极过程中,非静电力所做的功,故D错误。
2. 电子在闭合电路中定向移动,下列说法正确的是( )
A. 在外电路从电源正极向负极移动 B. 在外电路只受静电力作用
C. 在内电路从电源负极向正极移动 D. 在内电路只受非静电力作用
【答案】B
【详解】A.在外电路中,电子从电源负极向正极移动,选项A错误;
B.电子在外电路中,只受静电力作用,故B正确;
C.在内电路中电子从电源正极向负极移动,故C错误;
D.在内电路同时受非静电力作用和静电力作用,故D错误。 故选B。
3. 锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作,下图为锂电池内部结构。某过程中Li+从负极通过隔膜返回正极。锂电池的电动势为,则( )
A. 电池正处于充电状态 B. 电池内部电流方向从负极到正极
C. 移动一个锂离子,需要消耗电能3.7J D. 电池容量的单位可表示为kWh
【答案】 B
【详解】A.在电池内部从负极通过隔膜返回正极,所以在电池外部是从正极流向负极的,电池正处于放电过程,故A错误;
B.根据电池内部电流的特点可知,在电池内部电流是由负极流向正极的,故B正确;
C.电场力做功W=qU得,把一个锂离子从负极移动到正极需要消耗的电能应该是3.7eV,故C错误;
D.电池容量的单位是C 或A.h,而 是电功的单位,是一种能量单位,故D错误。
02 电源内阻的理解
4. 太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板不接载时的电压是600μV,短路电流是30μA。该电池板的内阻是( )
A. B. C. D.
【答案】 C
【解析】 不接负载即断路时电压等于E,I短=,代入得 r=20Ω,C正确。
03 电源铭牌
5. 对如图所示的一块手机电板的下列描述错误的是( )
A. 电板的容量为3800mAh B. 电板的输出电压为3.7V
C. 电板的充电电压不得大于4.2V D. 电板的额定功率为14.06Wh
【答案】 D
【详解】 14.06Wh是电板正常工作时释放的的总能量,单位不是功率单位,故D错误。
6. 小明同学家里购买了一款扫地机器人,如图所示,小明同学仔细检查了这款扫地机器人,发现铭牌上标有如下表所示数据,则该扫地机器人( )
A. 额定工作电流为1.6A
B. 电池充满电后储存的总电荷量为8000C
C. 若当剩余电量减少为电池容量的20%时,机器人会主动寻找充电器充电,则充满电后正常工作的时间为1.5h
D. 以额定电流工作时每分钟消耗电能为864J
【答案】 D
【详解】 A由铭牌知,扫地机器人工作的额定电压为8V,额定功率为14.4W,
则额定电流 故A错误
B.根据电池容量2250mA·h知,电量 故B错误;
C.充满电后正常工作的时间为 故C错误。
D.以额定电流工作时每分钟消耗电能为 D正确。
04 对电源电动势和内阻的本质理解
7. 如图是生活中常用的铅蓄电池示意图,由于化学反应的结果,图中二氧化铅棒上端M为电池正极,铅棒上端N为电池负极。P、Q分别为与正、负极非常靠近的探针(探针是为测量内电压而加入,不参与化学反应)。现用电压传感器测量各端间的电势差,数据如下表。则该电源的电动势为________V,内电阻是________Ω。
UMP
UPQ
UQN
M、N间断开,不接任何负载
1.51V
0
0.51V
M、N间接入8Ω的电阻时
1.49V
-0.42V
0.53V
【答案】 2.02 2.1
【详解】[1]电源电动势等于电源没有接入电路时电源两极间的电压,
由表中实验数据可知,电源电动势 E=1.51V+0.51V=2.02V
[2]在M、N之间接入8Ω电阻时,电路电流: ,即: ,解得: r=2.1 Ω。
8.(多选)如图甲所示,一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成。已知内电路的电源是一个化学电池,电池的正、负极附近分别存在着化学反应层,反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处,在这两个地方,电势会沿电流方向“跃升”。这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示,图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低,K点的高度低于P点。若增大外电路电阻R,则下列说法正确的是( )
A. 电流I将变大
B. M、N两点之间的高度差将变大
C. P、K两点之间的高度差不变
D. P、N两点之间的高度差与M、K两点之间的高度差之和不变
【答案】BD
【详解】A.根据闭合电路欧姆定律可得,当外电路电阻增大时,回路中的电流减小,故A错误;
BC.当回路中电流减小时,电源内电压减小,即P、K两点之间的高度差减小,而路端电压增大,
即M、N两点之间的高度差将变大,故B正确,C错误;
D. P、N两点之间的高度差与M、K两点之间的高度差之和为电源电动势,保持不变,故D正确。
05 欧姆定律的计算
9. 硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点,如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常数),图线b是某电阻R的U-I图像,在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为( )
A.8.0 Ω B.10 Ω C.12 Ω D.12.5 Ω
【答案】 A
【解析】 由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,当I=0时,E=U=3.6 V。
根据两图线交点可知,电阻两端的电压U1=2 V,电流I1=0.2 A,
则内阻r== Ω=8.0 Ω,A正确。
06 电路动态分析
10. A、B、C是三个不同规格的灯泡,按图所示方式连接恰好能正常发光,已知电源的电动势为E,内电阻为r,将滑动变阻器的滑片P向左移动,则三个灯亮度变化是( )
A. 都比原来亮 B.都比原来暗
C.A、B灯比原来亮,C灯变暗 D.A、B灯比原来暗,C灯变亮
【答案】 C
【解析】 “并同串反”
11. 如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,电流表A和电压表V的电阻对电路的影响不计。当滑动变阻器R的滑片P从a端滑到b端的过程中( )
A.灯泡L逐渐变亮 B.电压表V的读数增大
C.电流表A的读数减小 D.电压表读数变化量ΔU与电流表读数变化量ΔI的比值不变
【答案】 D
【解析】 U1=E-I1r,U2=E-I2r 电压标和电流表变化量的比值=-r
12. 如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,电流表、电压表的示数变化情况为( )
A.电流表先减小后增大,电压表先增大后减小 B.电流表先增大后减小,电压表先减小后增大
C.电流表一直减小,电压表一直增大 D.电流表一直增大,电压表一直减小
【答案】 A
【解析】 两支路电阻之和不变,从a向b滑动,先变大后变小,在中点电阻最大。
1.(多选)如图所示,为一块手机电池背面印有的一些符号,下列说法正确的是( )
A.该电池的容量为500 mA·h
B.该电池的电动势为3.6 V
C.该电池在工作1小时后达到的电流为500 mA
D.若电池充满电后以10 mA的电流工作,可用50小时
【答案】 ABD
【解析】 电池上的3.6 V表示电动势,500 mA·h表示电池容量,可以由电池容量计算在一定放电电流下使用的时间,由500 mA·h=t×10 mA,得t=50 h,所以A、B、D选项正确。
2. 如图所示,电源电动势为E、内阻为r,为一定值电阻、为一滑动变阻器,电流表,的示数分别记为,。开关S闭合时,一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间。若将滑动变阻器的滑片向b端移动,则______(填“<”、“>”或“=”,表示该物理量的变化),P将_____移动(填“向上”、“向下”或“不”)
【答案】 ①. < ②. 向下
【解析】 [1]滑动变阻器的滑片向b端移动,可知电阻减小,与是并联关系,则与的总电阻减小,整个电路中的总电阻减小,则总电流增大,R与r的电压变大,根据闭合电路欧姆定律
可知并联部分的电压减小,的电流减小,通过的电流增大,
根据并联电路电流规律 可知 <
[2]U减小,则电容器两端电压减小,根据
可知电场强度减小,则电场力减小,即 ,故P将向下运动。
3. 如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电路中O点接地,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,M、N两点电势变化情况是( )
A.都升高 B.M点电势的改变量大于N点电势的改变量
C.M点电势升高,N点电势降低 D.M点电势降低,N点电势升高
【答案】 B
【解析】 P向右滑动,Rp减小,由并同串反得:UMO减小,UON增大。M点电势降低,N点也降低。
因为总电阻减小,I增大,Ur增大,又UMO减小=UON增大+Ur增大,所以UMO减小>UON增大。
4. 如图,在竖直放置足够大的平行金属板正中央O处,有一电荷量为q带正电的粒子,初速度为零。开关S闭合,粒子经过时间t到达右极板。已知两板相距d,电源电动势E,内阻,电阻R1=R2=R3=R4=R,不计粒子重力。求:
(1)电源的内电压;
(2)粒子的质量。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)开关S闭合,外电路电阻=1.5R,内电阻=0.5R,所以电源的内电压
(2)依题意,对粒子有 , ,
联立可求得粒子质量为
1.(2023·上海虹口二模)图A. 电路中的电源为化学电池,a、b为电池的正、负极。已知化学电池的电极附近存在化学反应薄层,薄层内的正电荷在化学力(非静电力)的作用下从低电势移动到高电势处,沿电流方向形成图B. 所示的电势“跃升”(c、d之间为电源内阻)。闭合电键S,a、b两点之间电势差为,一电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中,非静电力做功为W1;断开电键S,a、b两点之间电势差为U2,电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中,非静电力做功为W2,则U1_____ U2,W1_______ W2(均选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】 小于 等于
【详解】[1]设电源电动势为,则有路端电压
断开电键S,a、b两点之间电势差为,闭合电键S,a、b两点之间电势差为,因电建断开时,外电阻更大,则有
[2]闭合电键S,电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中,非静电力做功为
断开电键S,电子从a点在电源内部经d、c移动至b点的过程中,非静电力做功为
可得
2.(2023·上海普陀二模)如图A. ,电路中电源的内阻可忽略不计,其电动势E=6V,R1为可变电阻。电阻R的U –I特性曲线如图B. 所示。当通过电阻R的电流强度为2.0mA时,R的阻值为_____Ω。将可变电阻阻值调到750Ω时,R两端的电压为_________V。
【答案】 1000 3
【详解】[1]由图知,当通过电阻R的电流强度为2.0mA时,电阻R的电压为2V,
根据欧姆定律
[2]将可变电阻等效到电源的内阻,在图中画出等效电源的U –I特性曲线
通过交点可知,此时R两端的电压为3V。
3.(2023·上海浦东新一模)如图,电源电动势为E,内阻为r,两个完全相同的灯泡电阻不变。当滑片P从最大阻值滑到中点的过程中,电压表V的变化量为,电流表A的变化量为,电压表的变化量为,电流表的变化量为,则_________,_______(选填“>”、“=”或“<”)。(电表均为理想电表)
【答案】 r >
【详解】[1]电压表测量的是路端电压U,电流表A测量的是干路电流I,改变滑动变阻器的值,相当于改变外电路电阻,根据 可知 即比值为电源的内阻,保持不变;
[2]将电源和干路的灯泡等效成电动势为E′,内电阻为r′的一个电源,其他电阻等效成电路外电阻,电压表A1测量的是路端电压U1,电流表A测量的是等效干路电流I,改变滑动变阻器的值,相当于改变外电路电阻,根据 可知
同理可知将干路灯泡和电源串联后再和滑动变阻器并联看成等效电源,内阻为,有
根据并联电路电阻关系可知 则
4. (2025嘉定一模)右图为报警器简化电路图,电源电动势恒定,电阻R为定值电阻,当发生火情产生大量烟雾时,电离腔两端电压______。
电离腔
R
A.变大 B.变小 C.不变
【答案】 A
【解析】当发生火情产生大量烟雾时,烟雾进入电离腔,使电离腔内气体的电离程度减小,
电离产生的离子数减少,电离腔的电阻增大。
在串联电路中,电阻R为定值电阻,电源电动势E恒定,
根据串联分压原理得,电离腔两端电压变大,故A正确,BC错误。
5.(2025奉贤一模)常用的干电池电动势为1.5 V,铅蓄电池电动势为2 V。
(1)电动势的高低,反映了电源内部 的本领不同。
(2)如图所示是一节可充电锂电池,其上所标的参数“5000 mA·h”反映的物理量是( )
A.电能 B.电荷量 C.电压 D.电功率
【答案】(1)非静电力做功(或“将其它形式能转化为电能”) (2)B
【解析】(1)电动势的高低,反映了电源内部非静电力做功本领大小;
(2)根据 可知,mA·h为电荷量单位。 故选B。
6.(2025奉贤一模)为测量某电池的电动势和内阻,小悟同学设计了如图(a)所示的电路。连接好实物后,他闭合电键,记录了多组变阻箱的阻值R及理想电流表对应的示数I,并用图像法处理数据,得到一条如图(乙)所示的不过原点且斜率为k,截距为b的倾斜直线。
(1)图(乙)的横坐标为R,纵坐标为( )
A.I B. C.I2 D.
(2)由图(乙)可得,该电池的电动势大小E = ,内阻r = 。(结果用k、b表示)
【答案】(1)B (2)
【解析】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律
变形可得 故选B。
(2)[2][3]结合图线可得 所以 ,
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