1、2.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 学习目标：学习目标：1.物理观念物理观念知道内电路、外电路、内电压、外电压和电动势的概念；知道内电路、外电路、内电压、外电压和电动势的概念； 知道电流通过电源内阻和外阻消耗的能量之和等于电源消耗的能量知道电流通过电源内阻和外阻消耗的能量之和等于电源消耗的能量； 理解闭合电路欧姆理解闭合电路欧姆 定律。定律。2.科学思维科学思维会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系，并能进行会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系，并能进行 相关的电路分析和计算。相关的电路分析和计算。3.科学探究科学探究探究电源输出功率最大的条件及结论；经历电探究电源输出
2、功率最大的条件及结论；经历电 动势概念的建立过程动势概念的建立过程，体验能量的转化和守恒在电路中的应用体验能量的转化和守恒在电路中的应用；经历闭合电路欧姆定律经历闭合电路欧姆定律 的理论推导过程。的理论推导过程。4.科学态度与责任科学态度与责任认识电源对生产、生活的作用，坚持实事求是认识电源对生产、生活的作用，坚持实事求是 的观点。的观点。 阅读本节教材，回答第阅读本节教材，回答第 83 页页“问题问题”并梳理必要知识点。并梳理必要知识点。 教材教材 P83问题提示：多个小灯泡并联，电阻变小，分得的电压也变小了，故多个小问题提示：多个小灯泡并联，电阻变小，分得的电压也变小了，故多个小 灯泡并联
3、后亮度明显变暗。灯泡并联后亮度明显变暗。 一、电动势一、电动势 1闭合电路闭合电路：由导线、电源和：由导线、电源和用电器用电器连成的电路。 连成的电路。用电器用电器和导线组成外电路，电和导线组成外电路，电 源内部是内电路。源内部是内电路。 2非静电力非静电力：在电源内部把：在电源内部把正电荷正电荷从负极搬运到正极的力。从负极搬运到正极的力。 3电源电源：通过：通过非静电力非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 4电动势电动势 (1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能电势能的本领。的本领。 (2)定义：
4、非静电力所做的功与所移动的定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量电荷量之比。之比。 (3)定义式：定义式：EW q 。 (4)单位：单位：伏特伏特，符号是，符号是 V。 二、闭合电路欧姆定律及其能量分析二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1部分电路欧姆定律：部分电路欧姆定律：IU R。 。 2内电阻内电阻：电源内电路中的：电源内电路中的电阻电阻。 3闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量转化：如图所示，：如图所示，A 为电源正极，为电源正极，B 为电源负极，电路中电为电源负极，电路中电 流为流为 I，在时间，在时间 t 内，内，非静电力非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，做功等
5、于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和， 即即 EItI2RtI2rt。 4闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路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内容：闭合电路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。比。 (2)表达式：表达式：I E Rr。 。 (3)常见的变形公式：常见的变形公式：EU外 外 U内 内。 。 三、路端电压与负载的关系三、路端电压与负载的关系 1负载负载：外电路中的用电器。：外电路中的用电器。 2路端电压路端电压：外电路的电势降落。：外电路的电势降落。 3路端电压与电流的关系路端电压与电流的关系 (1)公式：公式
6、：UEIr。 (2)结论：结论：外电阻外电阻 R 减小减小I 增大增大U 减小减小。 外电路断路外电路断路I0UE。 外电路短路外电路短路IE r U0。 (3)电源的电源的 UI 图像图像 1思考判断思考判断(正确的打正确的打“”“”，错误的打，错误的打“”“”) (1)电动势越大，闭合电路的电流就越大。电动势越大，闭合电路的电流就越大。() (2)电源的内阻越大，闭合电路的电流就越小。电源的内阻越大，闭合电路的电流就越小。() (3)电源一定时，负载电阻越大，电流越小。电源一定时，负载电阻越大，电流越小。() (4)电源发生短路时，电流为无穷大。电源发生短路时，电流为无穷大。() 2电源电
7、动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的本领，因此电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的本领，因此() A电动势是一种非静电力电动势是一种非静电力 B电动势越大，表明电源储存的电能越多电动势越大，表明电源储存的电能越多 C电动势的大小是非静电力做功本领的反映电动势的大小是非静电力做功本领的反映 D电动势就是闭合电路中电源两端的电压电动势就是闭合电路中电源两端的电压 C电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物 理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项理量，电动势越
8、大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项 A、B 错误，错误，C 正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项 D 错误。错误。 3一太阳能电池板一太阳能电池板，测得它的开路电压为测得它的开路电压为 800 mV，短路电流为短路电流为 40 mA。若将该电若将该电 池板与一阻值为池板与一阻值为 20 的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是() A0.10 VB0.20 VC0.30 VD0.40 V D电源电动势为电源电动势为 0.8 V， 根据根据 I 短短 E r ， 解得
9、解得 r E I 短短 20 ， 所以所以 U R RrE 0.4 V， D 正确。正确。 对电动势的理解对电动势的理解 (教师用书独具教师用书独具)教材教材 P83“思考与讨论思考与讨论”答案提示：电源内部非静电力做功造成的。答案提示：电源内部非静电力做功造成的。 教材教材 P84“思考与讨论思考与讨论”答案提示：不同。答案提示：不同。 日常生活中我们经常接触到各种各样的电源日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池如图所示的干电池、手机电池手机电池，它们它们 有的标有有的标有“1.5 V”字样，有的标有字样，有的标有“3.7 V”字样。字样。 标有标有“1.5 V”干电池干电
10、池标有标有“3.7 V”手机电池手机电池 1如果把如果把 5 C 的正电荷从的正电荷从 1.5 V 干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多 少？非静电力做了多少功？如果把少？非静电力做了多少功？如果把 2 C 的正电荷从的正电荷从 3.7 V 的手机电池的负极移到正极的手机电池的负极移到正极 呢？呢？ 2是不是非静电力做功越多电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何是不是非静电力做功越多电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何 描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？ 提示：提示：1.电势能增加了
11、电势能增加了 7.5 J，非静电力做功，非静电力做功 7.5 J；电势能增加了；电势能增加了 7.4 J，非静电力，非静电力 做功做功 7.4 J。 2不是，可以用非静电力做的功与移动的电荷量的比值来反映非静电力做功的本不是，可以用非静电力做的功与移动的电荷量的比值来反映非静电力做功的本 领。领。 1概念理解概念理解 (1)电源的种类不同，电源提供的非静电力性质不同，一般有化学力、磁场力电源的种类不同，电源提供的非静电力性质不同，一般有化学力、磁场力(洛伦洛伦 兹力兹力)、涡旋电场力等。、涡旋电场力等。 (2)不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非不同电源把其他形
12、式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非 静电力将静电力将 1 C 正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功， 也就是也就是 1 C 的正电荷所增加的正电荷所增加 的电势能。的电势能。 (3)电动势是标量，电源内部电流的方向，由电源负极指向正极。电动势是标量，电源内部电流的方向，由电源负极指向正极。 (4)公式公式 EW q 是电动势的定义式而不是决定式，是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与的大小与 W 和和 q 无关，是由电无关，是由电 源自身的性质决定的源自身的性质决定的。 电动势不同电动势不同， 表示将其他形式的能转化为电能的本领不同
13、表示将其他形式的能转化为电能的本领不同， 例如例如， 蓄电池的电动势为蓄电池的电动势为 2 V，表明在蓄电池内移送，表明在蓄电池内移送 1 C 的电荷时，可以将的电荷时，可以将 2 J 的化学能转化的化学能转化 为电能。为电能。 2电动势与电压的对比电动势与电压的对比 物理量物理量电动势电动势 E电压电压 U 物理意义物理意义 非静电力做功将其他形式的能转化为非静电力做功将其他形式的能转化为 电能的本领，表征电源的性质电能的本领，表征电源的性质 表示电场力做功将电能转化为其表示电场力做功将电能转化为其 他形式的能的本领，表征电场的他形式的能的本领，表征电场的 性质性质 定义式定义式EW q ，
14、W 为非静电力做的功为非静电力做的功UW q ，W 为电场力做的功为电场力做的功 单位单位伏特伏特(V)伏特伏特(V) 联系联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电压电动势等于电源未接入电路时两极间的电压 3.电源的连接电源的连接 (1)n 个完全相同的电源串联：电源的总电动势个完全相同的电源串联：电源的总电动势 E总 总 nE，电源的总内阻，电源的总内阻 r总 总 nr。 (2)n 个完全相同的电源并联：电源的总电动势个完全相同的电源并联：电源的总电动势 E总 总 E，电源的总内阻，电源的总内阻 r总 总 r n。 。 【例【例 1】铅蓄电池的电动势为铅蓄电池的电动势为 2 V，一节干电池的
15、电动势为一节干电池的电动势为 1.5 V，将铅蓄电池和将铅蓄电池和 干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为 0.1 A 和和 0.2 A。试求两个电路都工。试求两个电路都工作作 20 s 时间时间， 电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个把化学能转化为电能的本领更大？电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个把化学能转化为电能的本领更大？ 解析解析对铅蓄电池电路，对铅蓄电池电路，20 s 内通过的电荷量内通过的电荷量 q1I1t2 C 对干电池电路，对干电池电路，20 s 内通过的电荷量内通过的电荷量 q2I2t4 C 由电动势定义式由电动势定义式 EW
16、q 得，电源消耗的化学能分别为得，电源消耗的化学能分别为 W1q1E14 J， W2q2E26 J， 因因 E1E2，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领大。，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领大。 答案答案4 J6 J铅蓄电池铅蓄电池 1 电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即 非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。 2 公式公式 EW q 中中 W 为非静电力做的功，而为非静电力做的功，而 E 的大小与的大小与 W、q 无关。无关
17、。 3 电源电动势的大小是由电源本身性质决定的，不同种类的电源电动势的大小不电源电动势的大小是由电源本身性质决定的，不同种类的电源电动势的大小不 同。同。 跟进训练跟进训练 1(多选多选)如图所示为一块手机电池的背面印有的一些信息，下列说法正确的是如图所示为一块手机电池的背面印有的一些信息，下列说法正确的是 () A该电池的容量为该电池的容量为 500 mAh，表示电池储存能量的多少，表示电池储存能量的多少，mAh 为能量单位为能量单位 B该电池的电动势为该电池的电动势为 3.6 V C该电池在工作该电池在工作 1 小时后达到的电流为小时后达到的电流为 500 mA D若电池以若电池以 10
18、mA 的电流工作，可用的电流工作，可用 50 小时小时 BD电池上的电池上的 3.6 V 表示电池的电动势表示电池的电动势，500 mAh 表示电池的容量表示电池的容量，可以由电池可以由电池 容量计算电池在一定放电电流下使用的时间容量计算电池在一定放电电流下使用的时间，由由 500 mAht10 mA 得得，t50 h。电电 池的容量表示电池工作时能移动的电荷量的多少池的容量表示电池工作时能移动的电荷量的多少，mAh 是电荷量单位是电荷量单位，故故 A、C 错误错误， B、D 正确。正确。 对闭合电路欧姆定律的理解对闭合电路欧姆定律的理解 (教材用书独具教材用书独具)教材教材 P85“思考与讨
19、论思考与讨论”答案提示：答案提示： I E Rr。 。 如图为闭合电路的组成如图为闭合电路的组成(纯电阻电路纯电阻电路) (1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？ (2)若电源电动势为若电源电动势为 E，电路中的电流为，电路中的电流为 I，在，在 t 时间内电源非静电力做功多少？内时间内电源非静电力做功多少？内 外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？ (3)闭合电路的电流闭合电路的电流 I 与电动势与电动势 E，外电阻，外电阻 R 和内电阻和内电阻 r 的关系怎样
20、？的关系怎样？ 提示：提示：(1)在外电路，沿电流方向电势降低；在内电路，沿电流方向电势升高。在外电路，沿电流方向电势降低；在内电路，沿电流方向电势升高。 (2)EIt、I2rt、I2Rt、EItI2rtI2Rt。 (3)EIRIr 或或 I E Rr。 。 1闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 (1)原始表达式：原始表达式：I E Rr。 。 (2)常用变形公式：常用变形公式：EIRIr，EU外 外 U内 内， ，U外 外 EIr。 (3)适用范围适用范围 I E Rr适用于外电路为纯电阻的闭合电路； 适用于外电路为纯电阻的闭合电路；U 外外 EIr 既适用于外电路为纯电阻既适用于外电路为
21、纯电阻 的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路。的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路。 2路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系 (1)公式公式(对纯电阻电路对纯电阻电路)：U外 外 IREIrE E Rrr。 。 当外电路断开时，当外电路断开时，R，U内 内 0，U外 外 E，此为直接测量电源电动势的依据，此为直接测量电源电动势的依据。 当外电路短路时当外电路短路时，R0，IE r (称为短路电流称为短路电流)，U 外外 0。由于由于 r 很小很小，电路中电电路中电 流很大，容易烧坏电源，这是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因。流很大，容易烧坏电源，这是严禁把电源两极不
22、经负载直接相接的原因。 (2)路端电压路端电压 U外 外与外电阻 与外电阻 R 之间的关系之间的关系 对某一对某一给给定的闭合电路来说定的闭合电路来说，电流电流、路端电压路端电压、内电压随外电阻的改变而改变内电压随外电阻的改变而改变，变变 化情况如下化情况如下(表示增大，表示增大，表示减小表示减小)。 外电阻变化情况外电阻变化情况RRRR0 电流电流 I E Rr II0IIE r 内电压内电压 UIrEIRUU0UUE 路端电压路端电压 U外 外 IREIrU外 外 U外 外 EU 外外 U外 外 0 (3)路端电压与电流的关系图像路端电压与电流的关系图像 由由 U外 外 EIr 可知，可知
23、，U外 外I 图像是一条斜向下的直线，如图所示。 图像是一条斜向下的直线，如图所示。 当当 R 减小时减小时，I 增大增大，路端电压减小路端电压减小，当外电路短路时当外电路短路时，R 等于零等于零，此时电路中的此时电路中的 电流最大，电流最大，I0E r ，路端电压等于零。，路端电压等于零。 纵轴的截距等于电源的电动势纵轴的截距等于电源的电动势 E；横轴的截距等于外电路短路时的电流，即；横轴的截距等于外电路短路时的电流，即 I0 E r 。 直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即 rE I0 | U I|，| U I|越大，表明电源的内越大，表明电源的内 阻越大。
24、阻越大。 图线中某点横、纵坐标的乘积图线中某点横、纵坐标的乘积 UI 为电源的输出功率，即图中矩形的面积表示电为电源的输出功率，即图中矩形的面积表示电 源在路端电压为源在路端电压为 U 时的输出功率。时的输出功率。 【例【例 2】如图所示的电路中，当如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表闭合时，电压表和电流表(均为理想电表均为理想电表)的示的示 数各为数各为 1.6 V 和和 0.4 A。当。当 S 断开时，它们的示数各改变断开时，它们的示数各改变 0.1 V 和和 0.1 A，求电源的电动，求电源的电动 势和内电阻。势和内电阻。 思路点拨：思路点拨：(1)两表读数增减的分析：两表读
25、数增减的分析： 开关开关 S 断开后断开后，外电阻的变化外电阻的变化：由由 R1、R2并联变化为只有并联变化为只有 R1接入电路接入电路，电阻变电阻变 大；大； 两表读数的变化：电流表读数减小，电压表读数变大。两表读数的变化：电流表读数减小，电压表读数变大。 (2)电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流，它们之间的关系满足闭电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流，它们之间的关系满足闭 合电路欧姆定律，合电路欧姆定律， 即即 UEIr。 解析解析当当 S 闭合时闭合时， R1、R2并联接入电路并联接入电路，当当 S 断开时断开时，只有只有 R1接入电路接入电路，此此 时路端电压增
26、大、干路电流减小。时路端电压增大、干路电流减小。 当当 S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得：闭合时，由闭合电路欧姆定律得： UEIr，即，即 1.6E0.4r 当当 S 断开时，只有断开时，只有 R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：接入电路，由闭合电路欧姆定律得： UEIr，即，即 1.60.1E(0.40.1)r 由由得：得：E2 V，r1 。 答案答案2 V1 闭合电路问题的求解方法闭合电路问题的求解方法 (1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一 部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流。部分
27、的电压，电流表测量哪个用电器的电流。 (2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直 接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。 (3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、 并联特点求出部分电路的电压和电流。并联特点求出部分电路的电压和电流。 跟进训练跟进训练 2在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，在调节可变电阻在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，在调节可变电
28、阻 R 的阻值过程中的阻值过程中， 发现理想电压表的示数减小，则发现理想电压表的示数减小，则() AR 的阻值变大的阻值变大 B路端电压不变路端电压不变 C干路电流减小干路电流减小 D路端电压和干路电流的比值减小路端电压和干路电流的比值减小 D电压表的示数减小，根据串联电路分压规律知电阻电压表的示数减小，根据串联电路分压规律知电阻 R 的阻值变小，外电路总的阻值变小，外电路总 电阻变小电阻变小，由闭合电路欧姆定律知由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大干路电流增大，电源的内电压增大电源的内电压增大，则路端电压减则路端电压减 小。根据欧姆定律知：路端电压和干路电流的比值等于小。根据欧姆定律知：路端电
29、压和干路电流的比值等于 R 与与 R1的并联阻值，在减小，的并联阻值，在减小， 故故 A、B、C 错误，错误，D 正确。正确。 1(多选多选)关于电源与电路，下列说法正确的是关于电源与电路，下列说法正确的是( ) A外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流也由电源正极流向负极外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流也由电源正极流向负极 B外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极 C外电路中电场力对电荷做正功，内电路中电场力对电荷也做正功外电路中电场力对电荷做正功，内电路中电场力对电荷也做正功 D外电路中
30、电场力对电荷做正功，内电路中非静电力对电荷做正功外电路中电场力对电荷做正功，内电路中非静电力对电荷做正功 BD电路中电流是由电荷的定向移动形成的电路中电流是由电荷的定向移动形成的，外电路中外电路中，电荷在导线中电场的作电荷在导线中电场的作 用下运动用下运动，此过程电场力对电荷做正功此过程电场力对电荷做正功。根据稳定电流的闭合性和电荷守恒定律根据稳定电流的闭合性和电荷守恒定律，在内在内 电路中电路中，电荷运动方向与电场力的方向相反电荷运动方向与电场力的方向相反，电场力对电荷做负功电场力对电荷做负功。所以必须有除电场所以必须有除电场 力以外的非静电力做功，使其他形式的能转化为电荷的电势能，故力以外
31、的非静电力做功，使其他形式的能转化为电荷的电势能，故 B、D 正确。正确。 2一台发电机用一台发电机用 0.5A 电流向外输电，在电流向外输电，在 1 min 内将内将 180 J 的机械能转化为电能的机械能转化为电能， 则发电机的电动势为则发电机的电动势为() A6 VB360 V C120 VD12 V AqIt，EW q W It 180 0.560 V6 V，A 正确。正确。 3 在如图所示的电路中在如图所示的电路中， 电阻电阻 R2.0 ， 电源的电动势为电源的电动势为 3.0 V， 内电阻内电阻 r1.0 ， 不计电流表的内阻，闭合开关不计电流表的内阻，闭合开关 S 后，路端电压为
32、后，路端电压为 () A30 VB1.5 VC2.0 VD1.0 V C由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流为：由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流为： I E Rr 3.0 2.01.0 A1.0 A， 则路端电压为则路端电压为 UIR1.02.0 V2.0 V， 故故 C 正确，正确，A、B、D 错误。错误。 4如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是() A电源的电动势为电源的电动势为 6.0 V B电源的内阻为电源的内阻为 12 C电源的短路电流为电源的短路电流为 0.5 A D电流为电流为 0.3A 时外
33、电阻是时外电阻是 1.8 A由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律 UEIr 得，当得，当 I0 时，时，UE，即图线与纵轴交点表，即图线与纵轴交点表 示断路状态示断路状态，电动势电动势 E6 V，故故 A 正确正确；电源的内阻等于图线斜率的绝对值电源的内阻等于图线斜率的绝对值，r| U I| 6 5 0.5 2 ，故，故 B 错误；外电阻错误；外电阻 R0 时，短路电流为时，短路电流为 IE r 6 2 A3 A，故，故 C 错错 误；电流误；电流 I0.3A 时，路端电压时，路端电压 UEIr6 V0.32 V5.4 V，则外电阻，则外电阻 RU I 18 ，故，故 D 错误。错误。 5情情
34、境境：如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与：如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与 导电的迎风板相连导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属迎风板与金属 杆接触良好杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相另一端与金属杆相 连。连。 问题：问题：(1)随着风速的增大，电压传感器的示数应如何变化？随着风速的增大，电压传感器的示数应如何变化？ (2)若弹簧的劲度系数若弹簧的劲度系数 k1 30
35、0 N/m，电阻，电阻 R1.0 ，电源的电动势，电源的电动势 E12 V，内，内 阻阻 r0.5 。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长 l00.5 m，电压传感器的示数，电压传感器的示数 U1 3.0 V。若不计摩擦和迎风板的电阻。若不计摩擦和迎风板的电阻。 金属杆单位长度的电阻金属杆单位长度的电阻 R0是多大？是多大？ 当电压传感器的示数当电压传感器的示数 U22.0 V 时，垂直作用在迎风板上的风力时，垂直作用在迎风板上的风力 F 是多大？是多大？ 解析解析(1)风速增大，弹簧压缩量增大，电压传感器示数变小。风速增大，弹簧压缩量增大，电压传感器示数变小。 (2)电阻电阻 R 与金属细杆串联连接与金属细杆串联连接 由由 EI(R0l0Rr) U1IR0l0 可求得可求得 R01 。 设此时弹簧长度为设此时弹簧长度为 l EI2(R0lRr) U2I2R0l Fk(l0l) 解得解得 F260 N。 答案答案(1)变小变小(2)1 260 N
