2017-2018學(xué)年高中物理 第2章 直流電路 第4節(jié) 電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律練習(xí) 教科版選修3-1.doc

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第4節(jié)　電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律 1．電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置，反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的特性的物理量是__________，它等于電源未接入電路時兩極間的電勢差． 2．閉合電路的電流跟電源的電動勢成________，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成________，表達(dá)式為__________，適用于外電路為________的電路． 3．路端電壓是指外電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓U＝E－Ir. (1)當(dāng)外電阻R增大時，I________，內(nèi)電壓________，路端電壓U增大．當(dāng)外電路斷開時，I＝________，U＝________. (2)當(dāng)外電阻R減小時，I________，內(nèi)電壓________，路端電壓U減?。?dāng)電源兩端短路時，外電阻R＝0，I＝____________________________. 4．由U外＝E－Ir可知，U外I圖象是一條斜向下的直線，直線斜率的絕對值等于 ____________，直線在縱軸上的截距表示________，直線在橫軸上的截距表示 ____________________________________． 5．有兩個相同的電阻R，串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上，通過每個電阻的電流為I，若將這兩個電阻并聯(lián)起來，仍接在該電源上，此時通過一個電阻R的電流為2I/3，則該電源的內(nèi)阻是(　　) A．R B．R/2 C．4R D．R/8 6．一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800 mV，短路電流為40 mA.若將該電池板與一阻值為20 Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是(　　) A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V 【概念規(guī)律練】 知識點一　閉合電路歐姆定律 1.如圖1所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電壓表示數(shù)為3 V，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電壓表示數(shù)為1.8 V，則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為(　　) 圖1 A．5∶3 B．3∶5 C．2∶3 D．3∶2 2.如圖2所示，電源電動勢E＝30 V，內(nèi)阻r＝1 Ω，燈泡上標(biāo)有“6 V　12 W”字樣，直流電動機線圈電阻R＝2 Ω，若燈泡恰好能正常發(fā)光，求電動機輸出的機械功率． 圖2 知識點二　路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 3．若E表示電動勢，U表示外電壓，U′表示內(nèi)電壓，R表示外電路的總電阻，r表示內(nèi)電阻，I表示電流，則下列各式中正確的是(　　) A．U′＝IR B．U′＝E－U C．U＝E＋I(xiàn)r D．U＝E 4．如圖3所示為兩個獨立電路A和B的路端電壓與其總電流I的關(guān)系圖線，則(　　) 圖3 A．路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等 B．電流都是I1時，兩電源內(nèi)電壓相等 C．電路A的電動勢大于電路B的電動勢 D．A中電源的內(nèi)阻大于B中電源的內(nèi)阻 【方法技巧練】 一、閉合電路動態(tài)問題的分析方法 5．如圖4所示的電路中，在滑動變阻器的滑片P向上端a滑動過程中，兩表的示數(shù)情況為(　　) 圖4 A．電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小 B．電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大 C．兩電表示數(shù)都增大 D．兩電表示數(shù)都減小 6．在如圖5所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，設(shè)電流表○A 的讀數(shù)為I，電壓表○V 的讀數(shù)為U，當(dāng)R5的滑動觸點向圖中a端移動時(　　) 圖5 A．I變大，U變小B．I變大，U變大 C．I變小，U變大D．I變小，U變小 二、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 7．如圖6所示的電路，已知電源電動勢E＝36 V，內(nèi)電阻r＝2 Ω，R1＝20 Ω，每盞燈額定功率都是2 W，額定電壓也相同．當(dāng)S閉合，調(diào)到R2＝14 Ω時，兩燈都正常發(fā)光；當(dāng)S斷開后要使L2仍正常發(fā)光，求R2應(yīng)調(diào)到何值？ 圖6 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．在閉合電路中，下列敘述正確的是(　　) A．閉合電路中的電流跟電源電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比 B．當(dāng)外電路斷開時，路端電壓等于零 C．當(dāng)外電路短路時，電路中的電流無窮大 D．當(dāng)外電阻增大時，路端電壓也增大 2．在已接電源的閉合電路里，關(guān)于電源的電動勢、內(nèi)電壓、外電壓的關(guān)系下列說法正確的是(　　) A．若外電壓增大，則內(nèi)電壓增大，電源電動勢也會隨之增大 B．若外電壓減小，內(nèi)電阻不變，內(nèi)電壓也就不變，電源電動勢必然減小 C．若外電壓不變，則內(nèi)電壓減小，電源電動勢也會隨內(nèi)電壓減小 D．若外電壓增大，則內(nèi)電壓減小，電源的電動勢始終等于二者之和 3.如圖7所示為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的U—I圖象，則下列說法中正確的是(　　) 圖7 A．電動勢E1＝E2，短路電流I1>I2 B．電動勢E1＝E2，內(nèi)阻r1>r2 C．電動勢E1>E2，內(nèi)阻r1EB，rA>rB.圖中兩直線的交點坐標(biāo)為(I1、U1)，由R＝可知，路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等．由U′＝Ir可知，電流都是I1時，因r不相等，故兩電源內(nèi)電壓不相等．所以選項A、C、D正確．] 5．A 6．D　[本題考查閉合電路的動態(tài)分析．當(dāng)R5的滑動觸點向圖中a端移動時，R5接入電路的電阻變小，外電路的總電阻就變小，總電流變大，路端電壓變小即電壓表○V 的讀數(shù)U變?。挥捎诳傠娏髯兇?，使得R1、R3兩端電壓都變大，而路端電壓又變小，因此，R2和R4串聯(lián)兩端電壓變小，則電流表○A 的讀數(shù)I變小，故選D.] 方法總結(jié)　閉合電路的動態(tài)分析是一類非常典型的題目類型，解決這類問題的關(guān)鍵是抓住電源的E、r不變，思路是外電路電阻變化，引起全電路中電流的變化，根據(jù)閉合電路歐姆定律公式I＝，以及E＝U外＋U內(nèi)＝IR＋I(xiàn)r進(jìn)行正確推理，從而判定路端電壓U外和內(nèi)電壓U內(nèi)的變化．然后再應(yīng)用串、并聯(lián)電路的特點判斷外電路的電流或某個電阻的變化情況，即應(yīng)用“部分——整體——部分”這樣的順序分析． 7．50Ω　[設(shè)所求阻值為R2′，當(dāng)燈L1和L2正常發(fā)光時，加在燈兩端電壓為額定電壓UL. 當(dāng)S閉合時，E1＝UL＋I(xiàn)1(R1＋r＋R2)， 當(dāng)S斷開時，E2＝UL＋I(xiàn)2(R1＋r＋R2′)， 又因為E1＝E2＝E，I1＝2I2＝2I(I為額定電流)，得I(R1＋r＋2R2－R2′)＝0，但I(xiàn)≠0，所以R1＋r＋2R2＝R2′， 即R2′＝20Ω＋2Ω＋214Ω＝50Ω.] 方法總結(jié)　閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)形式最根本的原理是電動勢等于內(nèi)、外電路電壓的和，因此解題時只需分析內(nèi)、外電路的電壓，然后列式求解． 課后鞏固練 1．AD　2.D 3．AD　[由圖象可知兩電源的U—I圖線交縱軸于一點，則說明兩電源的電動勢相同；交橫軸于兩不同的點，很容易判斷電源1的短路電流大于電源2的短路電流，則A項正確．又由兩圖線的傾斜程度可知圖線2的斜率的絕對值大于圖線1的斜率的絕對值，即電源2的內(nèi)阻大于電源1的內(nèi)阻，則可知B、C項錯誤．由圖象可判斷當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓的變化量大于電源1的路端電壓的變化量，可知D項正確．] 4．A　[滑動觸頭由a端滑向b端的過程中，R1值減小，因此總電阻變小，D錯誤；干路電流變大，路端電壓變小，A正確；內(nèi)阻消耗的功率變大，C錯誤；定值電阻R3兩端的電壓變小，電流表示數(shù)變小，B錯誤．] 5．B　6.B　7.C　8.BD 9．C　[合上S2之前，R3與L3串聯(lián)后與L1、L2并聯(lián)，最后與R1串聯(lián)．合上S2之后，在并聯(lián)電路部分又增加了一個并聯(lián)的支路，電路的總阻值減小，電路的總電流也即流過R1的電流增大，C正確．因電源的內(nèi)阻不計，則電源的輸出功率P＝IE增大，A錯誤．通過R1中的電流增大時R1兩端電壓升高，則并聯(lián)電路部分的兩端電壓降低，L1消耗的功率降低，通過R3與L3的電流減小，B、D均錯誤．] 10．AD　[圖像與縱坐標(biāo)軸的交點為電池的電動勢E＝1.40V；電池的內(nèi)阻r＝＝Ω＝1Ω；根據(jù)E＝U＋I(xiàn)′r，代入數(shù)據(jù)得I′＝＝A＝0.20A，故A、D正確．] 11．(1)4Ω　(2)6V　2Ω 解析　(1)電阻R的值為R＝＝Ω＝4Ω. (2)當(dāng)開關(guān)接a時，有E＝U1＋I(xiàn)1r， 又U1＝5V， I1＝＝A＝0.5A. 當(dāng)開關(guān)接b時，有E＝U2＋I(xiàn)2r， 又U2＝4V，I2＝1A， 聯(lián)立解得E＝6V，r＝2Ω. 12．(1)1A　(2)1.210－4C 解析　(1)閉合S時：I＝＝A＝1A (2)設(shè)S閉合與斷開時C的電荷量分別為Q1、Q2，則： Q1＝CIR2　Q2＝CE 所以，斷開S后，流過R1的電荷量為： ΔQ＝Q2－Q1＝3010－6(10－6) C＝1.210－4C