73电动势闭合电路欧姆定律

7.3 电动势 闭合电路欧姆定律【考点透视】内容要求说明1. 电动势 2. 闭合电路欧姆定律 【知识网络】1电动势(1)电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置；(2)电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量；(3) 电源电动势数值上等于非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功即有：E=W/q2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、外电路中的电阻之和成反比这个结论通常叫做闭合电路的欧姆定律(2) 闭合电路欧姆定律的表达形式：或EU+Ir，(3) 适用范围: 纯电阻电路3闭合电路中的电压关系(1) 电源电动势等于内、外电压之和；注意:U不一定等于IR （纯电阻电路中U=IR，非纯电阻电路中UIR）（2）路端电压与电流的关系闭合电路欧姆定律可变形为UEIr，E和r可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U与总电流I的关系图线，如图所示。依据公式或图线可知：路端电压随总电流的增大而减小。电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E在图象中，UI图象在纵轴上的截距表示电源的电动势。路端电压为零时（即外电路短路时），的电流Im（短路电流）图线斜率绝对值在数值上等于内电阻。（3）纯电阻电路中，路端电压U随外电阻R变化关系RUOE由欧姆定律可知： 由此可以作出电源的路端电压U与外电阻R的关系图线，如图所示，U与R为非线性关系依据公式或图线可知：（1）外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；（2）外电路断开时，R，路端电压UE；（3）外电路短路时，R0，U0，IIm =E/r4闭合电路中的功率关系(1)电源总功率、电源的输出功率、电源内消耗功率及关系电源提供的总功率: P=IE电源内耗功率: P内=IU P内=I2r电源输出功率: P出=UI P出=I2R(纯电阻)三者关系: P=P内+P出(2) 电源提供的功率等于电源内部消耗的功率和各用电器消耗功率之和(能量守恒)(3)电源输出功率电源输出功率与外阻关系(纯电阻)(a) 数学关系式外电阻改变，恰有Rr时，输出功率最大，P=E2/（4r）R越接近电源的内阻r,输出功率越大.(b) P-R图像电源输出功率与电流的关系P=IE-I2r当I=E/2r时，P最大(适用于一切电路)【典型例题】例如图所示电路中，R14 W，R26 W，电源内阻不可忽略，当电键S1闭合时，电流表A的示数为3 A，则当S1断开时，电流表示数可能为A3.2 A B2.1 AC1.2 A D0.8 A 某同学认为当S1断开后，电路总电阻变大，电路总电流变小，因此，B、C、D三种情况都是可能的。你同意该同学的判断吗？若同意，请简述你的理由；若不同意，请说明理由并推导出你认为正确的结果。例在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示下列比值正确的是AU1/I不变，U1/ I不变BU2/I变大，U2/ I变大CU2/I变大，U2/ I不变DU3/I变大，U3/ I不变例如图所示，电阻R34 ，电表为理想表。开始时R1、R2、R3中都有电流通过，电压表示数为2 V，电流表示数为0.75 A后来三个电阻中有一个发生断路，使电压表示数变为3.2 V，电流表示数变为0.8 A。（1）哪个电阻断路？（2）求电阻R1、R2的阻值各为多少？（3）电源电动势和内阻各为多少？E rR2R1例已知如图，E =6V，r =4，R1=2，R2的变化范围是010求：（1）电源的最大输出功率；（2）R1上消耗的最大功率；（3）R2上消耗的最大功率。【自我检测】1铅蓄电池的电动势为2V，这表明 A电路每通过1C电量，电源把2J的化学能转化为电能 B电路每通过1C电量，电源把2J的电能转化为内能 C电源每1s时间，把2J的化学能转化为电能D铅蓄电池把化学能转化为电能的本领比干电池小2在如图所示的电路中，电源的电动势为E ，内电阻为r，L1、L2是两个小灯泡。闭合S后，两灯均能发光。当滑动变阻器的滑片向右滑动时E,rSL1L2RAL1变暗，L2变暗BL1变暗，L2变亮CL1变亮，L2变暗DL1变亮，L2变亮3高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图。超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流I Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻）。以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻为R1 = 3，超导临界电流Ic = 1.2A，限流电阻R2 = 6，小灯泡L上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r =2，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则A短路前通过R1的电流为2/3A B短路后超导部件将由超导状态转化为正常态C短路后通过R1的电流为4/3AD短路后通过R1的电流为2A如图所示，R3=0.5，S断开时，两表读数分别为0.4A和2.4V, S闭合时，它们的读数分别变化了0.3A和0.3V，电压表、电流表均视为理想电表。求： R1、R2的阻值SVA R1R2R3 电源的电动势和内阻如图所示，电源的电动势为50V，电源内阻为1.0，定值电阻R=14，M为直流电动机，电枢电阻R=2.0，电动机正常运转时，电压表读数为35V，求在100s时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少？【课后练习】10.3 电动势 闭合电路欧姆定律1关于电源电动势，下列说法中正确的是A电动势与电压的单位相同，它们是同一概念B电动势就等于电源正、负极间的电压C电动势是表示电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量 D电动势的大小不仅与电源有关，还与外电路的组成有关2如图所示，电源电动势E=3.2V，电阻R1=30，R2=15，小灯泡L的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W。当开关S接位置1时，电流表的读数为0.1A,那么当开关S接到位置2时小灯泡L的发光情况是 A正常工作 B比正常发光略亮 C不能正常发光 D有可能被烧坏3如图所示的电路中，闭合电键S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是AL1灯灯丝烧断 B电阻R2断路C电阻R2短路D电容器被击穿短路4在图示的电路中，当用电压表测量电阻R1两端的电压时，测得电压值与电源两端的电压相同，则电路中可能发生的故障是AR1断路B R2短路CR1短路 DR1、R2同时断路5如图所示的电路中，电源电动势E=6V，内阻r=1，R1=4，R2=2，电容C=40F，可变电阻器的阻值由15变为5的过程中 A流过R2的电流方向是由b到aB电容器充电C电容器的上极板一直带负电D电容器极板的带电量减小6如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P随总电流I的变化图线；抛物线O为同一电源内部消耗的功率Pr随总电流I变化的图线，则当通过电源的电流为1A时，该电源的输出功率为A1W B3WC2W D2.5W7调整如图所示电路的可变电阻R的阻值，使电压表V的示数增大U，在这个过程中A.通过R1的电流增加，增加量一定等于U/R1B.R2两端的电压减小，减少量一定等于UC.通过R2的电流减小，但减少量一定小于U/R2D.路端电压增加，增加量一定等于U8如图，电源的内阻不可忽略已知定值电阻R1=10，R2=8当电键S接位置1时，电流表的示数为0.20A那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值A0.28A B0.25AC0.22A D0.19A9图示的电路中，A、B两端电压恒定，电流表内阻可忽略不计，定值电阻与滑动变阻器的全部电阻相等，均为R，当滑动键P从变阻器的上端C一直移到下端D的过程中，电流表示数情况应是 A先减小后增大B先增大后减小 C恒定不变D始终增大10. 如图所示，每个电池的电动势都为2V，内阻为025，R2 阻值为18，电流表A1的示数为05A, 电流表A2的示数为03A，电压表示数为3V，求 R1、R3、R4的阻值 电池组的输出功率11如图所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电源上，已知电源的内阻 电炉的电阻 ，电动机绕组的电阻 ，当开并断开时，电炉的功率是475W，当开关S闭合时电炉的功率是402.04W求：（1）直流电路的电动势E；（2）开关S闭合时，电动机的机械功率多大？12如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm电源电动势E=24V,内电阻r=1 ，电阻R=15 闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间若小球带电量为q=110-2 C,质量为m=210-2 kg,不考虑空气阻力那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率是多大？(取g=10 m/s2)10.3 电动势 闭合电路欧姆定律参考答案【典型例题】例设电源的电动势为E，内阻为r，则（1）当r=0时，I2=1.2A（2） 当r时，I2=3A由于电源的内阻不能不计，所以1.2AI23A，所以答案应该选B例ACD例（1）由于电流表A、电压表V的示数都不为零，所以断路的电阻为R1（2）R1断后，电压表V示数即为R2两端电压所以 R2U/2/I/24 R1断路前R2两端电压U2I2R20.754 3 VR3两端电压U3U2U1321 V由串联电阻的分压特点R1/R3=U1/U3所以 R18 通过R1、R3的电流 I1U1/R10.25 A（3）R1断路前EU2（I1I2）r0.754（0.750.25）rR1断路后EU2I2r3.20.8r联立以上两式得E4 V，r1 例R2=2时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，所以，当R2=6时，R2上消耗的功率最大为1.5W【自我检测】1A B. BC（1） （2）V 内阻和电阻R上的电压为 由欧姆定律得电路电流为 在100s内电源做的功 在100s内电动机转化为机械能的部分有【课后练习】1.C2C3B4AB5. D6.C（结合图象，由得E=3V，由得；当电流为1A时，路端电压为2V，则P=IU=2W）7AC8C(电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V，所以电键接2后路端电压低于2V，因此电流一定小于0.25A所以只能选C)9A1012 10 2；2.88 W11S断开时，电炉的功率P=I2R1=代入已知数据P、R1、r解出 VS闭合时，有电动机的支路较复杂，且不能求欧姆定律求解，故先分析电炉所在支路设该支路的电流强度 ，电炉的功率 代入 数值求出 A 两端电压也就是端电压 V，设干路电流I，由闭合电路欧姆定律 A通过电动机的电流强度： A由已求出 和 （也是电机两端电压），可求出电机消耗功率（电功率）：W电机消耗的热功率：W由能量守恒可知，通过电动机转化成机械功率的是：W12.(1)小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A板时速度为零设两板间电压为UAB由动能定理得 -mgd-qUAB=0- 滑动变阻器两端电压 U滑=UAB=8 V 设通过滑动变阻器电流为I,由欧姆定律得I= 滑动变阻器接入电路的电阻 (2)电源的输出功率P出=I2(R+R滑)=23 W 6