物理粤教版选修3-1课件：第二章第三节《研究闭合电路》

欢迎进入物理课堂 第三节研究闭合电路 1 闭合电路 由内电路和外电路组成 1 内电路 电源 的电路 其电阻称为 内电阻所降落的电压称为 在内电路里电流从 极流向 极 2 外电路 电源 的电路 其两端电压称为 在外电路中电流方向为从 极流向 极 3 内 外电压的关系 内部 内电阻 内电压 负 正 外部 路端电压 正 负 内 外电压之和等于电源电动势 2 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路中的电流跟电源的电动势成 跟内 外电路的电阻之和成 2 公式 3 适用条件 外电路为 电路 4 常用的变形公式 E E 正比 反比 纯电阻 U外 U内 U外 Ir 3 关于闭合电路 以下说法正确的是 D A 电流总是从电势高的地方流向电势低的地方B 闭合电路中 路端电压越大 内电压也越大C 闭合电路中 电源的电动势等于外电路的路端电压D 当外电路断开时 路端电压的大小等于电动势 4 电动势为3V的电池 输出电流为3A 由此可知 A 内 外电阻相差1 B 内 外电阻之和为1 C 外电阻为1 D 内电阻为1 B 知识点1闭合电路欧姆定律的理解与应用 1 闭合电路欧姆定律的公式 I 在闭合电路中同一个电源的 和 一般是不变的 但电源产生的 则会随外电路电阻的变化而变化 外电路电阻变大 电源产生的电流会 外电路电阻变小 电源产生的电流会 电动势 内阻 电流 减小 增大 2 如图2 3 1所示的电路 当开关S断开时 理想电压表的读数为3 0V 当开关S闭合且变阻器电阻调到4 时 电压表的读数为2 4V 则电源的电动势E 内阻r 图2 3 1 答案 3V1 1 闭合电路欧姆定律 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟内 外电路的电阻之和成反比 2 表达式 I ER r 其中R为外电路的等效电阻 r为内 电阻 E为电源的电动势 E表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 数值上等于不接用电器时电源两极间的电压 E r大小由电源确定 3 变形式 E U外 U内 E U外 Ir 4 公式的适用范围 1 I ER r 只适用于外电路为纯电阻的闭合回路 2 E U外 U内与E U外 Ir适用于任何闭合电路 例1 下列关于电源的说法 正确的是 A 电源向外提供的电能越多 表示电动势越大B 电动势就是电源两端的电压C 电源的电动势与外电路有关 外电路电阻越大 电动势就越大D 电动势越大的电源 将其他形式的能转化为电能的本领越大 解析 电源向外提供的电能除与电动势有关之外 还与输出的电流 通电时间有关 故A错误 只有当外电路断路时 电动势才等于电源两端的电压 故B错误 电源的电动势由电源自身的性质决定 与有无外电路无关 故选项C错误 电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量 故选项D正确 答案 D 题外拓展 1 电动势和电压在数值上有时相等 但两者是不同的概念 2 当电路开路时 可以直接用电压表粗略地测出电源的电动势 触类旁通 1 关于闭合电路与电动势 下列说法正确的是 A 电源短路时 闭合电路电流为无限大B 电源短路时 电源内电压等于电源电动势C 电动势E的单位与电势 电势差的单位都是伏特 故三者本质上一样D 把电压表直接和电源连接时 电压表的示数总是等于电源电动势 数值上才等于电源的电动势 D错 电源短路时电流为 A错 解析 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 而电压是电场中两点间的电势差 电动势与电压有着本质的区别 C错 当电源开路时 两极间的电压在 E r 答案 B 例2 如图2 3 2所示电路中 R1 R2 R3 1 电压表内阻很大 当S断开时 电压表示数为0 8V 当S闭合时 电压表示数为1V 求电源的电动势与内阻 图2 3 2 触类旁通 2 某电池当外电路断开时的路端电压为3V 接上8 的负载电阻后其路端电压变为为2 4V 则可以判定该电池的电动 势E和内电阻r为 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 当电路断开时的路端电压等于电源电动势大小 即E 3V 再由题意知 当R 8 时 U外 2 4V 即回路电流 为I 2 48 A 0 3A E U内 U外 U外 Ir 解得r 2 B 知识点2路端电压的变化规律1 闭合电路中外电路两端的电压叫 或 根据U E Ir E ErR r 可知 当外电阻R增大时 U 当外电阻R减小时 U 外电压 路端电压 增大 减小 2 当外电路是纯电阻时 根据外电压U IR R为外电路的等效电阻 得出电流I越大 外电压U也越大 根据U E Ir得出电流I越大 外电压U越小 为什么得出的结论不同 究竟应如何理解外电压U与电流I的关系 答案 当外电路是纯电阻时 外电压U IR 但当R变化时 I也变化 且R增大 I减小 所以不能用U IR来判断U的变化 而应根据U IR E Ir来分析 即R增大 I减小 U增大 例3 双选 如图2 3 4所示的是两个闭合电路中两个 电源的U I图象 下列说法正确的是 A 电动势E1 E2 内阻r1 r2B 电动势E1 E2 内阻r1 r2C 电动势E1 E2 发生短路时的电流 I1 I2 D 当两电源的工作电流变化相同时 电源1的路端电压变化较大 图2 3 4 答案 AC 触类旁通 3 对闭合电路的说法中 错误的是 A 电源短路时 路端电压等于电动势B 电源短路时 路端电压为零C 电源断路时 路端电压最大D 外电路的电阻增大时 路端电压也增大 A 例4 双选 如图2 3 6所示 R1为定值电阻 R2为可变电阻 E为电源电动势 r为电源内阻 下列说法正确的是 A 当R2 R1 r时 R2上获得最大功率B 当R2 R1 r时 R1上获得最大功率C 当R2 0时 R1上获得最大功率 D 当R2 0时 电源的输出功率最大 图2 3 6 解析 求R2的电功率时 可将R1视为电源内阻的一部分 如图2 3 7所示 R2的电功率是等效电源的输出功率 当R2 R1 r时 R2获得的电功率最大 A正确 而R1的电功率 P1 I2R1 且 I ER1 R2 r 可知 R2 0时 R1获得的电功率 最大 故B错误 C正确 在讨论电源的输出功率时 R1 R2 为外电阻 内电阻r恒定 由于题目中没有给出R1和r的具体数值 所以当R2 0时 电源的输出功率并不一定最大 D错误 答案 AC 图2 3 7 触类旁通 4 如图2 3 8所示的闭合电路 电源内阻不为零 闭合 开关调节滑动变阻器的阻值 以下分析正确的是 A 滑动变阻器的阻值越大 电源的输出功率越大B 滑动变阻器的阻值越大 电源的总功率越大C 滑动变阻器的阻值越小 电源的输出功率越大D 滑动变阻器的阻值越小 电源内阻消 耗的功率也越大 图2 3 8 解析 当滑动变阻器的阻值R与内阻r相等时 输出功率最大 AC错 滑动变阻器的阻值越大 I越小 电源的总功率P总 EI越小 B错 由P内 I2r知 P内随I增大而增大 D对 答案 D 判断总电流的变化 2 闭合电路的动态问题分析 1 闭合电路的动态分析步骤 认识电路 明确各部分电路的串 并联关系及电流表或电压表的测量对象 由局部电阻变化判断总电阻的变化 由I ER r 据U E Ir判断路端电压的变化 由欧姆定律及串 并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化 姆定律I 分析 讨论变化电阻R上的电压或电流变化时 不 能用I 进行分析 这时应根据总电压和部分电压的关系或干 2 闭合电路的动态分析方法 任一电阻增大 减小 则电路的总电阻增大 减小 任一电阻增大 减小 则该电阻两端的电压一定会增大 减小 而通过该电阻的电流会减小 增大 讨论定值电阻上的电压或电流变化时 可用部分电路欧 U R U R 路电流与各支路电流的关系进行判断 例5 在如图2 3 9所示电路中 当变阻器R3的滑片 P向b端移动时 A 电压表示数变大 电流表示数变小B 电压表示数变小 电流表示数变大C 电压表示数变大 电流表示数变大D 电压表示数变小 电流表示数变小图2 3 9 解析 当R3的滑片P向b端移动时 R外 I U外 E Ir 故电压表示数减小 R1两端的电压U1 IR1 R2两 端的电压U2 U外 U1 减小 通过R2的电流I2 U2R2 减小 通 答案 B总结 电路的动态分析应该先局部后整体 整体后再局部 先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻的变化 然后看整体的干路电流和路端电压的变化情况 结合它们的变化情况再分析需要求解的物理量的变化 过R3的电流I3 I I2 增大 故电流表示数增大 故B正确 触类旁通 5 如图2 3 10所示的电路 在滑动触头由a端滑向b 端的过程中 下列表述正确的是 A 路端电压变小B 电流表的示数变大C 电源内阻消耗的功率变小D 电路的总电阻变大 图2 3 10 解析 滑动触头由a到b R1电阻值减小 总电阻变小 总电流增大 内电压增大 路端电压减小 A正确 D错误 再结合欧姆定律知电流表的示数变小 B错误 由P内 I2r知电源内阻消耗的功率变大 C错误 答案 A 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全