1、第 3 讲 闭合电路欧姆定律及其应用考点 1 电源的特征量(电动势和内阻)1.电源：把其他形式的能转化为电能的装置.2.电动势：等于外电路断开时_两端的电压.电动势用 E 表示，单位是伏(V).电源电能功(1)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为_的本领大小的物理量.(2)大小：数值上等于非静电力移送 1 C 正电荷从电源负极至正极所做的_.3.电源的内阻：电源内部电路的电阻.电源向外供电时，电源内部也有电流流过，内部电流通过内阻时要产生热量，内部电阻消耗电能，把电能转化为内能.电动势与电压的区别及联系(1)电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之
2、间的电压与电源的电动势和电路参数无关.(2)电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动 1 C 正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能.(3)两者之间的联系：电路闭合时，EU 内U 外；电路断开时，EU 外.【自主检测】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
3、，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 C 错误；电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，故 D 正确.答案：D考点 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_.正比反比于任何电路).增大E0Ir3.路端电压与外电阻、电流的关系(2)由 UE_可知，当总电流变大时，路端电压变小.如图 8-3-1 所示为两个 UI 图象的比较.图 8-3-1(1)甲图为电源的外特征曲线 UEIr：(2)乙图为导体的伏安特性曲线 UIR：纵轴截距对应导体两端电压 U；横轴截距为通过导体的
4、电变的条件下，U 与 I 成正比.【自主检测】2.(双选)如图 8-3-2 所示，甲、乙为两个独立电源的路端电)压与通过它们的电流 I 的关系图象，下列说法中正确的是(A.路端电压都为 U0 时，它们的外电阻相等B.电流都是 I0 时，两电源的内电压相等C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻图 8-3-2答案：AC 解析：由U0I0R知，路端电压为U0时甲、乙的外电阻相等，A正确；根据UI图象，可知r甲r乙，D错误；内电压UrIr，当电流为I0时，显然Ur甲Ur乙，B错误；从图象的截距易知E甲E乙，C正确.考点 3 闭合电路中的功率1.电源的总功率：就是电源提供的
5、总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率，P 总EI.2.电源输出功率：整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻图 8-3-33.电源内耗功率：内电路上消耗的电功率，P 内U 内 II2 r.4.电源的效率：电源的输出功率与电源的总功率之比，即提高，当 Rr，电源有最大输出功率时，效率仅为 50%，效率并不高.5.非纯电阻电路：P总P热P其他；P总I2(rR外总)P其他.【自主检测】3.(2013 年长沙一模)某同学将一直流电源的总功率 PE、输出功率 PR 和电源内部的发热功率 Pr 随电流 I 变化的图线画在同一坐标系内，如图 8-3-4 所示，根据图线可知下列说法错误
6、的是()A.反映 Pr 变化的图线是 cB.电源电动势为 8 VC.电源内阻为 2 D.当电流为 0.5 A 时，外电路的电阻为 6 图 8-3-4答案：B热点 1 闭合电路中的“双”曲线的理解及应用电路部分的图象主要是 UI 图象，它可以是反应部分电路特性的 UI 图象，也可以是反映闭合电路中电源特性的 UI图象.这里的“双”曲线指得就是这两条曲线.对于部分电路，U 表示电路两端的电压，I 表示通过电路的电流，图线的斜率表示电阻.对于闭合电路，U 表示路端电压，I 表示通过干路的电流，图线斜率的绝对值表示电源的内阻.【例 1】(双选)如图 8-3-5 所示，直线、分别是电源 1与电源 2 的
7、路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源 1、电源 2 单独连接，则下列说法正确的是()A.电源 1 与电源 2 的内阻之比是 11 7B.电源 1 与电源 2 的电动势之比是 11 7C.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 1 2图 8-3-5D.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 1 2思路导引：根据电源的外特性曲线 UI 图线，可求出电源电动势和内阻；根据灯泡伏安特性曲线与电源外特性曲线交点确定灯泡与电源连接时工作电压与电流，即可求出功率与灯泡电阻.UI 图象的纵轴截距表示电动势，故 E1E210 V，故B 错误.灯泡伏安特
8、性曲线与电源外特性曲线的交点即为灯泡与电源连解析：UI 图象的斜率的绝对值表示内电阻，根据电源答案：AD方法技巧：关键在于对电源外特性曲线、灯泡伏安特性曲线的理解，明确交点的含义.【触类旁通】1.如图 8-2-6 甲所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，由图可知，两者不成线性关系，这是由于_.如图乙所示，将这个电灯与 20 的定值电阻 R 串联，接在电动势为 8 V 的电源上，则电灯的实际功率为_W.(不计电流表电阻和电源内阻，保留一位小数)图 8-3-6答案：随电压的增大，灯变亮，灯丝温度升高，电阻率变大，电阻变大 0.6热点 2 直流电路动态模型直流电路的动态分析是高考的热
9、点，因为这类问题不仅考查欧姆定律、串并联电路的特点等重要电学知识，还考查学生是否掌握科学分析问题的方法：动态电路局部的变化可引起整体的变化，而整体的变化决定了局部的变化.1.解决电路的动态变化的方法策略“先总后分”先判断总电阻和总电流如何变化.“先干后支”先分析干路部分，再分析支路部分.“先定后变”先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路.2.含电容电路的动态问题电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端电压.电容器稳定时，相当于此处电路断路.当电容器和电阻并联接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等.电
10、路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高，电容将充电；反之，电容器将对与它并联的电路放电.【例 2】(2013 年重庆一模)如图 8-3-7 所示电路，电源的内电阻不能忽略.现闭合开关 S，电压表有确定示数，调节可变电)阻 R 阻值，电压表的示数增大了U.下列判断正确的是(图 8-3-7A.可变电阻 R 被调到较小的阻值B.电阻 R2 两端的电压减小，减小量等于UC.通过电阻 R2 的电流减小，减小量小于D.路端电压增大，增大量等于U审题突破：由题意知电压表的示数增大了U，说明 R 和R1 并联的电阻增大，知 R 增大.R 增大，外电阻增大，干路电流减小，电阻
11、R2 两端的电压减小，根据路端电压的变化，分析电阻 R2 两端的电压减小量和U 的大小，由欧姆定律求出电流减小量的范围.解析：由题意，电压表的示数增大，R 和 R1 并联的电阻增大，得知 R 增大，所以 R 被调到较大的阻值，故A 错误.R 增大，外电阻增大，干路电流减小，电阻 R2 两端的电压减小，路端电压增大，而路端电压等于外电路总电压，所以电阻 R2 两端的电压减小量小于U，由欧姆定律得知，通过电阻 R2 的电流减小，小，所以路端电压的增大量小于U，故 D 错误.答案：C方法技巧：本题根据部分与整体的关系，采用总量法分析R2 两端的电压减小量和U 的增加量的大小，即总量增大，增大的量较大
12、.【触类旁通】图 8-3-8 2.如图8-3-8所示，电源电动势E6 V，内阻r1，电阻R12，R23，R37.5，电容器的电容C4 F.开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，试问这一过程中通过电流表的电量是多少？解：开关S 断开时，电容 C 相当于断路，R3 中无电流通过，电容 C 两端的电压即为 R2 两端的电压，设其大小为U2，有U2QCU241063 C1.2105 C电容器 a 板带正电，b 板带负电.开关 S 闭合时，电路的外电阻为流表的电量为QQQ1.92105 C.QCU141061.8 C7.2106 C电容器 a 板带负电，b 板带正电.综上可得开关 S 从断开到闭合后
13、电路稳定的过程中通过电热点 3 电路中功率的极值问题在电源内阻不变时，电源的输出功率(外电阻上消耗的功率)随外电阻的变化不是单调的，存在极值，当外电阻等于内阻时，输出功率达到最大值.如果一个电路的外电阻固定不变，当电源的内阻发生变化时，电源的输出功率随内阻的变化是单调的.内阻减小，输出功率增大；当内阻最小时，输出功率最大.处理用电器获取最大功率的问题时，通常采用等效电源法，解题时应根据需要选用不同的等效方式，将用电器获得最大功率问题转化为等效电源输出最大功率的问题.图 8-3-9 【例3】(双选)如图8-3-9所示，E为电源电动势，r为电源内阻，R1为定值电阻(R1r)，R2为可变电阻，以下说
14、法中正确的是()A.当R2R1r时，R2上获得最大功率 B.当R1R2r时，R1上获得最大功率 C.当R20时，电源的效率最大 D.当R20时，电源的输出功率最大易错提醒：部分同学错选了 B 选项，原因是没有考虑到“当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大”这个结论是有条件的，即电源的内阻恒定.正确解析：将R1等效到电源的内部，R2上的功率等于等效电源的输出功率，当等效电源的外电阻等于内阻时，即R2R1r时，输出功率最大，即R2上的功率最大.故A正确.根据PI2R，电流最大时，R1上的功率最大.当外电阻最小时，即R20时，电流最大.故B错误.当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，外电阻与内电阻越接近，电源的输出功率越大，由于 R1r，故当 R20 时，电源的输出功率最大，故 D 正确.答案：AD方法技巧：解决本题的关键掌握当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大.对于定值电阻，根据 PI2R，电流最大时，功率最大.【触类旁通】3.图 8-3-10 电路中，可变电阻 RP 为何值时电源的输出功率最大？最大功率是多少？图 8-3-10
