1、第二章 电路第三节研究闭合电路知识解惑 知识点一 电动势1在外电路中，正电荷在恒定电场的作用下，由正极移向负极，在电源内，非静电力把正电荷由负极移向正极2正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是电流方向，所以在外电路中，沿电流方向电势降低3电动势与电压的区别：电动势是电源本身的一种性质，而两极间的电压是由电动势提供的，两者存在本质的区别，因此不能说电源两端的电压就是电源电动势尝试应用1(2014金山区一模)对普通干电池上标有“1.5 V”这一数据的正确理解是(C)A接入电路后，电池正负两极之间电压 1.5 V B每经过 1 C 的电量，有 1.5
2、J 的电能转为其他能量 C若电池与理想电压表直接相连，电压表的示数为1.5 V D若电池对 1 的外电阻供电，流过电池的电流强度是 1.5 A 解析：A 项，电动势不是路端电压，故接入电路时，正负极之间的电压小于 1.5 V，故 A 项错误；B 项，电源是把其他形式的能转化为电能的装置，故应是 1.5 J 的其他形式的能转化为电能，故 B 项错误；C 项，电池直接用电压表连接时，相当于开路，则电压表的示数为 1.5 V，故 C 项正确；D 项，由于不知电池的内阻，则无法求出电路中的电流强度，故 D 项错误 知识点二 闭合电路的欧姆定律1闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比跟
3、内、外电路的电阻之和成反比2闭合电路的欧姆定律表达式：I ERr，常用的变式：EI(Rr)或 EU 内U 外或 U 外EIr，其中 R 为外电路的等效总电阻，电阻 r 为内电路的电阻3I ERr，EI(Rr)只适用于外电路是纯电阻的闭合电路，EU 内U 外，U 外EIr 既适用于外电路为纯电阻电路，也适用于外电路是非纯电阻的闭合电路尝试应用2如图所示，R114，R29，当开关 S 切换到位置 1 时，电流表的读数为 I10.2 A，当开关 S 切换到位置 2 时，电流表的读数为 I20.3 A，求电源的电动势 E和内阻 解析：根据闭合电路欧姆定律可列出方程：EI1R1I1r，EI2R2I2r，
4、消去 E，得到 rI2R2I1R1I1I21，将 r 代入上面任意一式可得：E3 V.答案：3 V 1 知识点三路端电压与负载的关系电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的，UEIr.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，IEr(短路电流)，短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于 r 一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾尝试应用3(多选)在闭合电路，下列叙述正确的是(AD)A闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反
5、比 B当外电路断开时，路端电压等于零 C当外电路短路时，电路中的电流趋近于 D当外电阻增大时，路端电压也增大 解析：根据 I ERr可以得出 A 选项正确；由 U 路EIr，短路时 I0，U 路E，B 选项错误；当外电路短路时，电路中的电流 IEr电流较大，但没有趋近于，C 选项错误；由 U ERrR，当外电阻增大时，路端电压也增大，D 选项正确 知识点四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：1路端电压随总电流的增大而减小2电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电
6、源电动势 E.在 U-I 图象中，纵轴上的截距表示电源的电动势3路端电压为零时，即外电路短路时的电流 IEr.图线斜率绝对值在数值上等于内电阻 rEI0 U I tan .4电源的 U-I 图象反映了电源的特征(电动势 E、内阻 r)尝试应用4(多选)在如图所示的 U-I 图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻 R 的伏安特性曲线用该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路，则(AD)A电源的电动势为 3 V B电源的内阻为 2 C电阻 R 的阻值为 0.5 D电路消耗的总功率为 6 W 解析：A、B 两项根据闭合电路欧姆定律得 UEIr，当 I0 时，UE，由图读出电源
7、的电动势 E3 V内阻等于图象的斜率大小，则 rUI 36 0.5，故A 项正确，B 项错误；C 项，根据欧姆定律，外电阻 RUI 22 1，故 C 项错误；D 项，电路消耗的总功率为：PEI32 W6 W，故 D 项正确 典型问题精释 题型一 解决闭合电路的一般步骤首先要认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时，应进行电路变换，画出等效电路图其次，解题关键是求总电流 I，求总电流的具体方法是：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律(I ERr)直接求出 I；若内外电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流 I；当以上两种方法都行不通时，可以
8、应用联立方程求出 I；求出总电流后，再根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流 如图所示电动势为 2 V 的电源跟一个阻值 R9 的电阻接成闭合电路，测得电源两端电压为 1.8 V，求电源的内阻解析：通过电阻 R 的电流为：IUR1.89A0.2 A，由闭合电路欧姆定律 EUIr，得电源内阻：rEUI21.80.21.答案：1 变 式训 练1如图所示，一个变阻箱与电流表串联后接到电源上，用一个电压表直接连接在电源两端，开关 S 闭合后调整变阻箱的阻值，发现电路中的电流为 0.4 A 时，电压表的示数为2.8 V，当电阻变小电流变为 0.6 A 时，电压表示数为 2.7
9、V求：电源的电动势和内电阻 解析：U1EI1r，得 2.8E0.4r，U2EI2r，得 2.7E0.6r，由解得：r0.5，E3 V.答案：E3 V r0.5 题型二 路端电压U与总电流I的关系图线的理解与应用如图所示是某电源的外电路电压与电流的关系图象，则下列结论正确的是()A电源的电动势是 6.0 VB电源的内阻为 1.6 C电流为 0.5 A 时的外电阻是 0D电源的短路电流为 0.5 A解析：A 项，由图可知，电源的电动势为 6.0 V，故A 项正确；B 项，电阻的内阻 r65.20.5 1.6，故 B项正确；C 项，当电流为 0.5 A 时，路端电压为 5.2 V，则外电阻 R5.2
10、0.510.4；故 C 项错误；D 项，图象与横坐标的交点为电压为 5 V 时的电流，不是短路电流，故 D 项错误 答案：A变 式训 练2如图所示，图线 a 是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线 b 是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为 2.0，则这只定值电阻的阻值为_.现有四只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，用三只这种电阻并联作为外电阻，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率是_ W解析：由图象可知蓄电池的电动势为 20 V，由斜率关系知外电阻阻值为 6.用三只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于 2，因此输出功率最大为50 W.答
11、案：6 题型三 对电场线的理解和应用1总电流 I 和路端电压 U 随外电阻 R 的变化规律：当 R 增大时，I 变小，又据 UEIr 知，U 变大当R 增大到时，I0，UE(断路)当 R 减小时，I 变大，又据 UEIr 知，U 变小当R 减小到零时，IEr，U0(短路)2所谓动态就是电路中某些元件(如滑动变阻器的阻值)的变化，会引起整个电路中各部分相关电学物理量的变化3解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析，同时，还要掌握一定的思维方法，如程序法，直观法，极端法，理想化法和特殊值法等等4基本思路是“部分整体部分”，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路特点判断整个电
12、路的总电阻，干路电流和路端电压的变化情况，然后再深入到部分电路中，确定各部分电路中物理量的变化情况在如图所示的电路中，R1、R2、R3、R4 皆为定值电阻，R5 为可变电阻，电源的电动势为 E，内阻为 r，设电流表 A 的读数为 I，电压表 V 的读数为 U，当 R5 的滑动触头向a 端移动时，判定正确的是()AI 变大，U 变小BI 变大，U 变大CI 变小，U 变大DI 变小，U 变小解析：当 R5 向 a 端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小根据闭合电路的欧姆定律 I ERr知道，回路的总电流 I 变大，内电压 U内Ir变大，外电压 U外EU内变小所以电压表的读数变
13、小外电阻 R1 及 R4 两端的电压 UI(R1R4)变大R5 两端的电压，即 R2、R3 两端的电压为 UU 外U 变小，通过电流表的电流大小为 UR2R3变小 答案：D规律小结：在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其他部分的电流、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：(1)凡与该可变电阻有并联关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都与该可变电阻的阻值变化情况相同阻值增大，它们也增大(2)凡与该可变电阻有串联关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都与该可变电阻的阻值变化情况相反阻值增大，它们也减小 所谓串、并关系是指：该电阻与可变电
14、阻存在着串联形式或并联形式，用这个方法可以很简单地判定出各种变化特点简单记为：并同串反 变 式训 练3如图所示，A、B、C 三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头 P 向下滑动时，三只电灯亮度的变化是(B)AA、B、C 都变亮BA、B 变亮，C 变暗 CA、C 变亮，B 变暗DA 变亮，B、C 变暗 解析：滑动变阻器的触头 P 向下滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值 R 减小，所以电路总阻值 R 总减小，由闭合电路欧姆定律知总电流(I 总ER总r)变大，通过 A 的电流增大，A 两端的电压 UA 增大，故 A 变亮；由于 I 总变大，所以内阻上的电压(U 内I 总r)变大，所以 C 上的电压(UCEUAU 内)变小，通过 C 的电流 IC 变小，所以 C 变暗；由于 I 总变大，IC 变小，所以通过 B 的电流(IBI 总IC)一定增大，B 灯变亮，故选 B.