江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第七章恒定电流第2讲闭合电路欧姆定律讲义含解析.pdf
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1、第 2 讲 闭合电路欧姆定律第 2 讲 闭合电路欧姆定律 一、电源 闭合电路的欧姆定律 1电源 (1)电动势 计算:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E ; W q 物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小,在数值上等于电源没 有接入电路时两极间的电压 (2)内阻:电源内部导体的电阻 2闭合电路欧姆定律 (1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比; (2)公式:I(只适用于纯电阻电路); E Rr (3)其他表达形式 电势降落表达式:EU外U内或EU外Ir; 能量表达式:EIU外II2r. 3路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况:U
2、IRR, E Rr E 1r R 当R增大时,U增大; (2)特殊情况: 当外电路断路时,I0,UE; 当外电路短路时,I短 ,U0. E r 自测 1 电源的电动势为 4.5V外电阻为 4.0 时,路端电压为 4.0V,若在外电路中分别 并联一个 6.0 的电阻或串联一个 6.0 的电阻则两种情况下的路端电压分别为( ) A4.38V 3.72VB3.73V 4.38V C3.72V 4.29VD4.29V 3.73V 答案 C 二、电路中的功率、效率 1电源的总功率 (1)任意电路:P总IEIU外IU内P出P内 (2)纯电阻电路:P总I2(Rr). E2 Rr 2电源内部消耗的功率 P内I
3、2rIU内P总P出 3电源的输出功率 (1)任意电路:P出IUIEI2rP总P内 (2)纯电阻电路:P出I2R. E2R Rr2 E2 Rr2 R 4r (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P出 m. E2 4r 当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小 当Rr乙r 丙,且r乙R,则对比将R先后接在这三个电源上的情况,下列说法中正确的是( ) 图 7 A接在甲电源上时,电源总功率最大 B接在乙电源上时,电源输出功率最大 C接在丙电源上时,电源输出功率最大,且电源效率最高 D若R2r甲r丙,则接在甲、丙电源上时,两电源内阻的热功率相等 答案 CD 解析 三个电源
4、的电动势E相同, 而内阻r甲Rr乙r丙, 根据闭合电路欧姆定律得I,R E Rr 接在电源上时,电源的总功率为P总,则丙电源的总功率最大,A 错误 ; 电源的输出功 E2 Rr 率P出I2R()2R,电源的效率100%100%,r丙最小,故接在丙电源 E Rr P出 P总 R Rr 上时, 电源的输出功率最大, 电源效率最高, B错误, C正确 ; 电源的内阻消耗的功率为P内I2r ()2r,将R2r甲r丙,代入得:P内甲P内丙,D 正确 E Rr E2 r甲r丙2 命题点三 电源UI图象的理解和应用命题点三 电源UI图象的理解和应用 1截距 : 纵轴上的截距等于电源的电动势 ; 横轴上的截距
5、等于外电路短路时的电流,即I短 (横、纵坐标均从 0 开始) E r 2斜率:图线斜率的绝对值等于电源的内阻,即r|,斜率的绝对值越大,表明 U I E I短 电源的内阻越大 3图线上的点:图线上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻,即R . U I 4面积:如图 8,面积UI为电源的输出功率,而电源的总功率P总EI,P总P出EIUI 为电源的发热功率 图 8 例 3 (多选)(2018苏州市模拟)硅光电池是一种太阳能电池, 具有低碳环保的优点 如图 9 所示, 曲线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象(电池电动势不变, 内阻不是定值),图线b是某电阻R的UI图象在该
6、光照强度下将它们组成闭合回路时, 下列说法中正确的是( ) 图 9 A硅光电池的内阻为 8 B硅光电池的总功率为 0.4W C硅光电池的内阻消耗的热功率为 0.32W D若将R换成阻值更大的电阻,硅光电池的输出功率增大 答案 AC 命题点四 含容电路分析命题点四 含容电路分析 1电路简化 把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上 2电容器的电压 (1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压 (2)电容器所在的支路中没有电流,与之串联的电阻无电压 3电容器的电荷量及电荷量变化 (1)利用QUC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2; (2)如果变化前后
7、极板带电的电性相同,通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|; (3)如果变化前后极板带电的电性相反,通过所连导线的电荷量为Q1Q2. 例 4 (2018南通市、泰州市一模)如图 10 所示,电源电动势E12V,内阻r1.0,电 阻R14.0,R27.5,R35.0,电容器的电容C10F.闭合开关 S,电路达到稳定 后电容器的电荷量为( ) 图 10 A4.5105CB6.0105C C7.5105CD1.2104C 答案 B 变式 4 (2018泰州二中月考)如图 11 所示的电路,水平放置的平行板电容器中有一个带 电液滴正好处于静止状态(电源内阻不计,两端电压不变)现将滑动变阻器的滑片P向左滑
8、动,则( ) 图 11 A电容器上的带电荷量将减少 B电容器中的电场强度将增大 C电容器的电容将减小 D液滴将向上运动 答案 A 解析 电容器两极板间电压等于R2两端电压,当滑片P向左滑动时,总电阻增大,则总电流 减小,R2两端电压U减小,电容器两端的电压减小,由QCU,知电容器上的带电荷量减小, 由E 知电容器中的场强减小, 故 A 正确, B 错误 ; 电容器的电容与U的变化无关, 保持不变, U d 故 C 错误;电容器中场强变小,则带电液滴所受电场力变小,液滴将向下运动,故 D 错误 1(2019江都中学高三期末)下列关于电源电动势的说法,正确的是( ) A电路中每通过 2C 的电荷量
9、,电池提供的电能是 4J,那么这个电池的电动势是 0.5V B电源的路端电压增大时,其电源电动势一定也增大 C无论内电压和外电压如何变化,其电源电动势不变 D电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多 答案 C 解析 电路中通过q2C 的电荷量,电池提供的电能W4J,根据电动势的定义式E 得电 W q 动势E2V,A 错误 ; 电动势表征电源本身的特性,与外电路无关,当电源的路端电压增大时, 其电源电动势不变,B 错误,C 正确 ; 电动势越大,电源将其他形式的能转化为电能的本领就 越大,不能说电源所能提供的电能就越多,D 错误 2.(2018如皋市模拟)如图 12 所示电路中,R为某种半导体
10、气敏元件,其阻值随周围环境一 氧化碳气体浓度的增大而减小,当一氧化碳气体浓度增大时,下列说法中正确的是( ) 图 12 A电压表 V 示数增大 B电流表 A 示数减小 C电路的总功率减小 D变阻器R1的取值越大,电压表示数变化越明显 答案 D 解析 当一氧化碳气体浓度增大时,R减小,总电阻减小,则总电流增大,内电压增大,路 端电压减小,可知,电压表 V 示数减小,通过R1的电流减小,电流表 A 示数增大,故 A、B 错误 ; 电路的总功率为PEI,E不变,I增大, 则P增大, 故 C 错误 ; 变阻器R1的取值越大,R1 与R并联的阻值越接近R,R对电路的影响越大,则知变阻器R1的取值越大,电
11、压表示数变 化越明显,故 D 正确 3(多选)如图 13 所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是( ) 图 13 A电源的电动势为 6.0V B电源的内阻为 12 C电源的短路电流为 0.5A D电流为 0.3A 时的外电阻是 18 答案 AD 解析 UI图象纵轴上的截距为电源的电动势, 即E6.0V, 选项 A 正确 ; 由于该电源的UI 图象的纵轴坐标不是从零开始的, 故横轴上的截距 0.5A 并不是电源的短路电流, 故内阻应按 斜率的绝对值计算,即r|2,选项 B、C 错误;由闭合电路欧姆定律 U I 6.05.0 0.50 可得电流I0.3A 时,外电阻R r18,故
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