高中物理課件第2章 第3節(jié)《研究閉合電路》（粵教版選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)研究閉合電路 1 閉合電路 由內(nèi)電路和外電路組成 1 內(nèi)電路 電源 的電路 其電阻稱為 內(nèi)電阻所降落的電壓稱為 在內(nèi)電路里電流從 極流向 極 2 外電路 電源 的電路 其兩端電壓稱為 在外電路中電流方向為從 極流向 極 3 內(nèi) 外電壓的關(guān)系 內(nèi)部 內(nèi)電阻 內(nèi)電壓 負(fù) 正 外部 路端電壓 正 負(fù) 內(nèi) 外電壓之和等于電源電動勢 2 閉合電路的歐姆定律 1 內(nèi)容 閉合電路中的電流跟電源的電動勢成 跟內(nèi) 外電路的電阻之和成 2 公式 3 適用條件 外電路為 電路 4 常用的變形公式 E E 正比 反比 純電阻 U外 U內(nèi) U外 Ir 3 關(guān)于閉合電路 以下說法正確的是 D A 電流總是從電勢高的地方流向電勢低的地方B 閉合電路中 路端電壓越大 內(nèi)電壓也越大C 閉合電路中 電源的電動勢等于外電路的路端電壓D 當(dāng)外電路斷開時 路端電壓的大小等于電動勢 4 電動勢為3V的電池 輸出電流為3A 由此可知 A 內(nèi) 外電阻相差1 B 內(nèi) 外電阻之和為1 C 外電阻為1 D 內(nèi)電阻為1 B 知識點1閉合電路歐姆定律的理解與應(yīng)用 1 閉合電路歐姆定律的公式 I 在閉合電路中同一個電源的 和 一般是不變的 但電源產(chǎn)生的 則會隨外電路電阻的變化而變化 外電路電阻變大 電源產(chǎn)生的電流會 外電路電阻變小 電源產(chǎn)生的電流會 電動勢 內(nèi)阻 電流 減小 增大 2 如圖2 3 1所示的電路 當(dāng)開關(guān)S斷開時 理想電壓表的讀數(shù)為3 0V 當(dāng)開關(guān)S閉合且變阻器電阻調(diào)到4 時 電壓表的讀數(shù)為2 4V 則電源的電動勢E 內(nèi)阻r 圖2 3 1 答案 3V1 1 閉合電路歐姆定律 閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比 跟內(nèi) 外電路的電阻之和成反比 2 表達(dá)式 I ER r 其中R為外電路的等效電阻 r為內(nèi) 電阻 E為電源的電動勢 E表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量 數(shù)值上等于不接用電器時電源兩極間的電壓 E r大小由電源確定 3 變形式 E U外 U內(nèi) E U外 Ir 4 公式的適用范圍 1 I ER r 只適用于外電路為純電阻的閉合回路 2 E U外 U內(nèi)與E U外 Ir適用于任何閉合電路 例1 下列關(guān)于電源的說法 正確的是 A 電源向外提供的電能越多 表示電動勢越大B 電動勢就是電源兩端的電壓C 電源的電動勢與外電路有關(guān) 外電路電阻越大 電動勢就越大D 電動勢越大的電源 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大 解析 電源向外提供的電能除與電動勢有關(guān)之外 還與輸出的電流 通電時間有關(guān) 故A錯誤 只有當(dāng)外電路斷路時 電動勢才等于電源兩端的電壓 故B錯誤 電源的電動勢由電源自身的性質(zhì)決定 與有無外電路無關(guān) 故選項C錯誤 電動勢是反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量 故選項D正確 答案 D 題外拓展 1 電動勢和電壓在數(shù)值上有時相等 但兩者是不同的概念 2 當(dāng)電路開路時 可以直接用電壓表粗略地測出電源的電動勢 觸類旁通 1 關(guān)于閉合電路與電動勢 下列說法正確的是 A 電源短路時 閉合電路電流為無限大B 電源短路時 電源內(nèi)電壓等于電源電動勢C 電動勢E的單位與電勢 電勢差的單位都是伏特 故三者本質(zhì)上一樣D 把電壓表直接和電源連接時 電壓表的示數(shù)總是等于電源電動勢 數(shù)值上才等于電源的電動勢 D錯 電源短路時電流為 A錯 解析 電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量 而電壓是電場中兩點間的電勢差 電動勢與電壓有著本質(zhì)的區(qū)別 C錯 當(dāng)電源開路時 兩極間的電壓在 E r 答案 B 例2 如圖2 3 2所示電路中 R1 R2 R3 1 電壓表內(nèi)阻很大 當(dāng)S斷開時 電壓表示數(shù)為0 8V 當(dāng)S閉合時 電壓表示數(shù)為1V 求電源的電動勢與內(nèi)阻 圖2 3 2 觸類旁通 2 某電池當(dāng)外電路斷開時的路端電壓為3V 接上8 的負(fù)載電阻后其路端電壓變?yōu)闉? 4V 則可以判定該電池的電動 勢E和內(nèi)電阻r為 A E 2 4V r 1 C E 2 4V r 2 B E 3 0V r 2 D E 3 0V r 1 解析 當(dāng)電路斷開時的路端電壓等于電源電動勢大小 即E 3V 再由題意知 當(dāng)R 8 時 U外 2 4V 即回路電流 為I 2 48 A 0 3A E U內(nèi) U外 U外 Ir 解得r 2 B 知識點2路端電壓的變化規(guī)律1 閉合電路中外電路兩端的電壓叫 或 根據(jù)U E Ir E ErR r 可知 當(dāng)外電阻R增大時 U 當(dāng)外電阻R減小時 U 外電壓 路端電壓 增大 減小 2 當(dāng)外電路是純電阻時 根據(jù)外電壓U IR R為外電路的等效電阻 得出電流I越大 外電壓U也越大 根據(jù)U E Ir得出電流I越大 外電壓U越小 為什么得出的結(jié)論不同 究竟應(yīng)如何理解外電壓U與電流I的關(guān)系 答案 當(dāng)外電路是純電阻時 外電壓U IR 但當(dāng)R變化時 I也變化 且R增大 I減小 所以不能用U IR來判斷U的變化 而應(yīng)根據(jù)U IR E Ir來分析 即R增大 I減小 U增大 例3 雙選 如圖2 3 4所示的是兩個閉合電路中兩個 電源的U I圖象 下列說法正確的是 A 電動勢E1 E2 內(nèi)阻r1 r2B 電動勢E1 E2 內(nèi)阻r1 r2C 電動勢E1 E2 發(fā)生短路時的電流 I1 I2 D 當(dāng)兩電源的工作電流變化相同時 電源1的路端電壓變化較大 圖2 3 4 答案 AC 觸類旁通 3 對閉合電路的說法中 錯誤的是 A 電源短路時 路端電壓等于電動勢B 電源短路時 路端電壓為零C 電源斷路時 路端電壓最大D 外電路的電阻增大時 路端電壓也增大 A 例4 雙選 如圖2 3 6所示 R1為定值電阻 R2為可變電阻 E為電源電動勢 r為電源內(nèi)阻 下列說法正確的是 A 當(dāng)R2 R1 r時 R2上獲得最大功率B 當(dāng)R2 R1 r時 R1上獲得最大功率C 當(dāng)R2 0時 R1上獲得最大功率 D 當(dāng)R2 0時 電源的輸出功率最大 圖2 3 6 解析 求R2的電功率時 可將R1視為電源內(nèi)阻的一部分 如圖2 3 7所示 R2的電功率是等效電源的輸出功率 當(dāng)R2 R1 r時 R2獲得的電功率最大 A正確 而R1的電功率 P1 I2R1 且 I ER1 R2 r 可知 R2 0時 R1獲得的電功率 最大 故B錯誤 C正確 在討論電源的輸出功率時 R1 R2 為外電阻 內(nèi)電阻r恒定 由于題目中沒有給出R1和r的具體數(shù)值 所以當(dāng)R2 0時 電源的輸出功率并不一定最大 D錯誤 答案 AC 圖2 3 7 觸類旁通 4 如圖2 3 8所示的閉合電路 電源內(nèi)阻不為零 閉合 開關(guān)調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值 以下分析正確的是 A 滑動變阻器的阻值越大 電源的輸出功率越大B 滑動變阻器的阻值越大 電源的總功率越大C 滑動變阻器的阻值越小 電源的輸出功率越大D 滑動變阻器的阻值越小 電源內(nèi)阻消 耗的功率也越大 圖2 3 8 解析 當(dāng)滑動變阻器的阻值R與內(nèi)阻r相等時 輸出功率最大 AC錯 滑動變阻器的阻值越大 I越小 電源的總功率P總 EI越小 B錯 由P內(nèi) I2r知 P內(nèi)隨I增大而增大 D對 答案 D 判斷總電流的變化 2 閉合電路的動態(tài)問題分析 1 閉合電路的動態(tài)分析步驟 認(rèn)識電路 明確各部分電路的串 并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測量對象 由局部電阻變化判斷總電阻的變化 由I ER r 據(jù)U E Ir判斷路端電壓的變化 由歐姆定律及串 并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分電路電壓及電流的變化 姆定律I 分析 討論變化電阻R上的電壓或電流變化時 不 能用I 進(jìn)行分析 這時應(yīng)根據(jù)總電壓和部分電壓的關(guān)系或干 2 閉合電路的動態(tài)分析方法 任一電阻增大 減小 則電路的總電阻增大 減小 任一電阻增大 減小 則該電阻兩端的電壓一定會增大 減小 而通過該電阻的電流會減小 增大 討論定值電阻上的電壓或電流變化時 可用部分電路歐 U R U R 路電流與各支路電流的關(guān)系進(jìn)行判斷 例5 在如圖2 3 9所示電路中 當(dāng)變阻器R3的滑片 P向b端移動時 A 電壓表示數(shù)變大 電流表示數(shù)變小B 電壓表示數(shù)變小 電流表示數(shù)變大C 電壓表示數(shù)變大 電流表示數(shù)變大D 電壓表示數(shù)變小 電流表示數(shù)變小圖2 3 9 解析 當(dāng)R3的滑片P向b端移動時 R外 I U外 E Ir 故電壓表示數(shù)減小 R1兩端的電壓U1 IR1 R2兩 端的電壓U2 U外 U1 減小 通過R2的電流I2 U2R2 減小 通 答案 B總結(jié) 電路的動態(tài)分析應(yīng)該先局部后整體 整體后再局部 先局部是看由于局部的電阻變化而引起的總電阻的變化 然后看整體的干路電流和路端電壓的變化情況 結(jié)合它們的變化情況再分析需要求解的物理量的變化 過R3的電流I3 I I2 增大 故電流表示數(shù)增大 故B正確 觸類旁通 5 如圖2 3 10所示的電路 在滑動觸頭由a端滑向b 端的過程中 下列表述正確的是 A 路端電壓變小B 電流表的示數(shù)變大C 電源內(nèi)阻消耗的功率變小D 電路的總電阻變大 圖2 3 10 解析 滑動觸頭由a到b R1電阻值減小 總電阻變小 總電流增大 內(nèi)電壓增大 路端電壓減小 A正確 D錯誤 再結(jié)合歐姆定律知電流表的示數(shù)變小 B錯誤 由P內(nèi) I2r知電源內(nèi)阻消耗的功率變大 C錯誤 答案 A 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全