1、第3讲闭合电路的欧姆定律及其应用一、电源的特征量(电动势和内阻)电能电源1.电源：把其他形式的能转化为_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，单位是伏特(V).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 正电荷在电源内从负极至正极所做的_.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；电路中任意两点之间
2、的电压与电源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.二、闭合电路的欧姆定律正比反比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：I ERr(只适用于纯电阻电路)；EU内U外也可以写成 U外EIr(适用于任何电路).3.路端电压与外电阻的关系：增大E【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势.()(2)非静电力做的功越多，
3、电动势就越大.(3)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大.()(4)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大.()(5)电源的输出功率越大，电源的效率越高.()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2.一太阳能电池板，测得它的开路电压(电动势)为 800 mV，短路电流为 40 mA，若将该电池板与一阻值为 60 的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是()A.0.10 VB.0.20 VC.0.40 VD.0.60 V解析：r E 0.8I 短0.04 20，U ERrR0.6 V.答案：D3.如图 7-3-1 所示电路中，电源电动势 E8 V，内电阻为r0.5，“3 V 3 W”规格的灯泡
4、 L 与电动机 M 串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线)圈电阻 R01.5.下列说法中正确的是(A.通过电动机的电流为 1.6 AB.电源的输出功率是 8 WC.电动机消耗的功率为 3 WD.电动机的输出功率为 3 W图 7-3-1解析：“3 V 3 W”规格的灯泡 L 与电动机 M 串联，说明1 A；路端电压 UEIr8 V10.5 V7.5 V，电源的输出功率 P出UI7.51 W7.5 W；电动机消耗的功率 PM121.5 W1.5 W；电动机的输出功率 P出PMP热4.5 W1.5 W3 W.故 D 正确.答案：D4.如图 7-3-2 所示的电路中，电源的
5、内阻不可忽略，当开关S0、S 闭合时，电流表的示数为 0.30 A，则当 S0 闭合、S 断开时，电流表的示数可能是()图 7-3-2A.0.28 AB.0.42 AC.0.52 AD.0.58 A解析：当开关 S 闭合时，阻值为 4 的电阻被短路，电路总电阻较小.当 S 断开时，电路总电阻增加 4，电流表的示数减小，故 A 正确.答案：A图象类型电源 U-I 图象电阻 U-I 图象图象物理意义电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系热点 1 两类 U-I 图象的比较与应用热点归纳两种图象的比较.图象类型电源 U-I 图象电阻 U-I 图象截距与纵轴交点表示电源电
6、动势 E，与横轴交点表E示电源短路电流 I短 r过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标 U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率(续表)图象类型电源 U-I 图象电阻 U-I 图象坐标 U、I的比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小斜率(绝对值)电源电阻 r外电阻大小(续表)【典题 1】(多选，2019 年黑龙江哈尔滨质检)如图 7-3-3 所示的 U-I 图象中，直线为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻 R 的 U-I 图线，用该电源直接与电阻 R连接成闭合电路.由图象可知()A.R 的阻值为 1.5 B.电源电动势为
7、 3 V，内阻为 0.5 C.电源的输出功率为 3.0 WD.电源内部消耗功率为 1.5 W图 7-3-3解析：由于电源的路端电压与电流的关系图线和电阻 R的 U-I 图线都为直线，所以电源的路端电压与电流的关系图线的斜率的绝对值等于电源内阻，r1.5；电阻 R 的 U-I图线的斜率等于电阻 R 的阻值，R1.5，故 A 正确，B 错误；电源的路端电压与电流的关系图线和电阻 R 的 U-I 图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为PUI1.51.0 W1.5 W，故 C 错误；由 EIPPr 解得电源内部消耗的功率为 PrEIP3.01.0 W1.5 W1.5 W，故 D
8、正确.答案：AD【迁移拓展】(多选)如图 7-3-4 所示，直线、分别是电源 1 与电源 2 的路端电压随输出电流变化的特性图线，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 117B.电源 1 与电源 2 的电动势之比是 117C.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 12D.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 12图 7-3-4解析：U-I 图象的斜率的绝对值表示内阻，根据电源 U-I图线，r1107，r21011，则 r1r2117，故 A 正确；U-I图象的纵轴截距表示电动势，故
9、 E1E210 V，故 B 错误；灯泡伏安特性曲线与电源的路端电压随输出电流变化的特性图线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态，则连接电源 1 时，故 P1P212，R1R21825，故 C 错误，D 正确.答案：AD方法技巧两图线的交点表示，电源的路端电压与用电器两端的电压相等，通过电源的电流与通过用电器的电流相等，故交点表示该电源单独对该用电器供电的电压和电流.热点 2 电路中的功率及效率热点归纳(续表)【典题 2】如图 7-3-5 所示，已知电源电动势 E5 V，内阻 r2，定值电阻 R10.5，滑动变阻器 R2 的阻值范围为010.图 7-3-5(1)当滑动变阻器 R2 的阻值为多大时
10、，电阻 R1 消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？解：(1)定值电阻 R1 消耗的电功率当滑动变阻器 R2 接入电路的电阻为 0 时，R1 消耗的电功率最大.(2)将 R1 看成电源内阻的一部分，电源的等效内阻 rR1r2.5，当滑动变阻器的阻值 R2r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大.(3)当 R1R2r，即 R2rR12 0.5 1.5 时，电源的输出功率最大.方法技巧电源输出功率的极值问题的处理方法对于电源输出功率的极值问题，可以采用数学中求极
11、值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解.但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时，电源的输出功率最大.假设一电源的电动势为 E，内阻为r，外电路有一可调电阻 R，电源的输出功率为：以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻 R 的变化关系为：(2)当 Rr 时，随着 R 的增大，电源的输出功率越来越小；(3)当 Rr 时，随着 R 的增大，电源的输出功率越来越大；(4)当 P出Rm；开关 S1 闭合后，理想电流表A 的示数为 I，理想电压表 V1、V2 的示数分别为 U1、U2，其变)化量的绝对值分别为I
12、、U1、U2.则下列说法正确的是(图 7-3-10A.断开开关 S2，将 R 的滑动触片向右移动，则电流 A 示数变小、电压表 V2 示数变小B.保持 R 的滑动触片不动，闭合开关 S2，则电流表 A 示数变大、电压表 V1 示数变小C.断开开关 S2，将 R 的滑动触片向右移动，则滑动变阻器消耗的电功率减小解析：断开开关 S2，将滑片向右移动时，R 接入电路电阻增大，电路总电阻增大，则由闭合电路欧姆定律可知，干路电R0，故 D 正确.流减小，电流表 A 示数减小，电压表 V2 减小，故 A 正确；保持 R 的滑动触片不动，闭合开关 S2，R0 被短路，电路总电阻减小，干路电流增大，电流表示数 A 增大，由 U1IR，可知电压表 V1 示数增大，故 B 错误；当滑动变阻器的电阻等于等效电源的内阻时滑动变阻器的阻值(即为 R0)时，滑动变阻器的功率达到最大，断开开关 S2，将 R 的滑动触片向右移动，由于 R0Rm，所以滑动变阻器的功率一直在增大，故 C 错误；由 U1EIR0可知：U1I R0，由 U2IR0 可知：U2I答案：AD
