高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第二章 恒定电流3 欧姆定律集体备课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第二章 恒定电流3 欧姆定律集体备课课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了闭合电路欧姆定律，Zxxk，3讨论，UE-Ir，从上式可以看出，消去E解出r得，∴选C，zxxk，可见D正确，电源的输出功率等内容，欢迎下载使用。

闭合电路欧姆定律的内容 例1 例2. 练习12. 闭合电路的U-I 图象。例3 3. 电源的功率和效率. 例4 例5 例6 练习2 例74. 变化电路的讨论. 总结规律 例8 02年上海3 例9 02年全国理综20 01年上海 7 5. 含有电动机的电路 例10 例11 练习36.含有电容器的电路 03年江苏16 93年上海高考 04年江苏14
⑵ 闭合电路欧姆定律的表达形式有：
①E=U外+U内
③U=E-Ir（U、I 间关系）
1.闭合电路的欧姆定律的内容 ⑴ 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比．这个结论通常叫做闭合电路的欧姆定律
a.当外电阻R减小时，可知I增大，内电压U′＝Ir 增大, 路端电压U减小．
b.当外电路短路时，R趋近于零，I趋近于E/r， 路端电压U趋近于零．电源的内阻一般都很小， 所以短路时电流很大．
c.当外电阻R增大时，则I 减小，内电压U ′＝Ir减小， 路端电压U增大．当外电路断开时，R变为无限大， I 变为零，Ir 也变为零，U=E． 这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势．
例1: 在图中，R1＝14Ω，R2＝9Ω．当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1＝0.2A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.3A．求电源的电动势E和内阻r．
解: 根据闭合电路欧姆定律可列出方程：
E＝I1R1＋I1r，E＝I2R2＋I2r．
代入数值，得 r＝1Ω．
将r值代入E＝I1R1＋I1r中，可得 E＝3V．
例2. 在图中，电源内阻不能忽略,R1＝5Ω，R2＝4Ω．当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1＝2A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数可能为下列情况中的 ( )A. 2.5A B. 1.8A C. 2.2A D. 3.0A
E＝I1R1＋I1r，
E＝I2R2＋I2r．
∴2A 练习1. 在图2所示的电路中，电源的内阻不能忽略。已知定值电阻R1＝10Ω，R2＝8Ω。当单刀双掷开关S置于位置1时，电压表读数为2V。则当S置于位置2时，电压表读数的可能值为[ ] A．2.2V B．1.9V C．1.6V D．1.3V
解: E=U1+I 1r =2+2r/10
E=U2+I 2r =U2+rU2/8
r=(U2 -2) ／ (0.2- U2 /8) > 0
1.6V< U2 <2V
2.闭合电路的U-I 图象
右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I 图象； a的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；
当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。
例3: 图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是 [ ] A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流 I1＞ I2B． 电动势E1=E2，内阻 r1＞r2C．电动势E1＞E2，内阻 r1＜ r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路 端电压变化大
解: 容易看出,电动势 E1＝E2，发生短路时的电流 I1＞ I2 选A直线2的斜率大, r2 > r1 , B C 错
对选项 D，分析如下：……
3. 电源的功率和效率
可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，
而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为
②电源的输出功率P出=UI
③电源内部消耗的功率Pr=I 2r
①电源的总功率 PE=EI
（最后一个等号只适用于纯电阻电路）
例4、 如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线, 抛物线OBC为同一电源内部热功率Pr随电流I变化的图线,若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率变化为 W， I=2A对应的外电阻为 Ω。
解：交点C表示电源处于短路状态， P总= Pr
由图线 P总=EI = 9W
Pr =I2r = 9W
∴E = 3V r=1 Ω
∴ PAB = P总 - Pr =6-4=2W
R = PAB/ I 2=0.5 Ω
例5. 在图示电路中,电池的电动势E=5V,r=10 Ω,固定电阻R=90 Ω,R0是可变电阻,在R0由0增加到400 Ω的过程中,求:1.可变电阻的消耗热功率最大的条件和最大热功率2.电池的内阻和固定电阻R上消耗的最小热功率之和
解:1.将R看作内电阻的一部分,则
r1=r+R=100 Ω,
当R0 =100 Ω时,
可变电阻的消耗热功率最大为P=E2/4r1=25/400=1/16 w
2. R上消耗的热功率最小,则电流最小,总电阻最大,
P=[E/(R0+R+r)]2 (R+r)=0.01w
例6、 已知如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的阻值变化范围是 0~10Ω。求：①电源的最大输出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。
解：①R2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为P=E2/4r=36 / 16 = 2.25W；
②R1是定值电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时, R1上消耗的功率最大为P=[E/(R1+r)]2 R1=1×2=2W；
③把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为R1+r= 6Ω，所以，当R2=6Ω时，R2上消耗的功率最大为P=E2/4r=36/(4 × 6)= 1.5W。
练习2、有四个电源，电动势均为8V，内阻分别为1Ω 、2Ω 、4Ω 、8Ω，今要对R=2Ω的电阻供电，问选择内阻为多大的电源才能使R上获得的功率最大？
可见内阻越小，PR越大，
应选择内阻为1 Ω的电源才能使R上获得的功率最大。
例7、电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内电阻分别为r1和r2，若用甲、乙电池分别向某个电阻R供电，则在这个电阻上所消耗的电功率相同。若用甲、乙电池分别向某个电阻R´ 供电，则在R´上消耗的电功率分别为P1和P2，已知E1 > E2 ， R´> R ，则 ( )A. r1>r2 B. r1 < r2 C. P1 > P2 D. P1 < P2
解:此题用U-I图象解答比较方便.因为甲、乙电池分别向R供电，R上所消耗的电功率相同,则两电源的U-I图线与R的U-I图线必交于一点,如图示:
再作R的U-I图线,由图可知
P1= U1 I1 > P2 = U2 I2,
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。
讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。
以右图电路为例：
设R1增大，总电阻一定增大；
由U=E-Ir，U一定增大；
因此U4、I4一定增大；
由U2=U-U3，U2、I2一定增大；
由I1=I3 -I2，I1一定减小。
①总电路上R增大时总电流I 减小，路端电压U 增大；
②变化电阻本身的电阻、电流、电压和总电路 的电阻、电流、电压变化规律相同；
③和变化电阻有串联关系的，看电流。（即总电流 减 小时，该电阻的电流、电压都减小）
④和变化电阻有并联关系的，看电压。（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都 增大）
例8. 在图示的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为[ ]
A．A灯和B灯都变亮B．A灯、B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗D．A灯变暗，B灯变亮
解: R减小, R总减小,I 增大, U 减小,
P A=U 2/RA减小, A灯变暗
IA=U/RA减小, I 1=I- IA增大,
U 1=I 1R1增大, UB=U-U1减小,
P B=UB 2/RB减小, B灯变暗.
3．在如图所示电路中，当变阻器R3的滑动头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
解: 当滑动头P向b端移动时, R3减小, R总减小
I总增大, UV 减小,
U并=E-I(R1+r) 减小,
I2= U并/R2 减小,
IA =I- I2 增大, B正确
例9、 如图所示，当滑动变阻器的滑动片P向左移动时，两电表的示数变化情况为[ ] A．电流表示数减小，电压表示数增大B．电流表示数增大，电压表示数减小C．两表示数均增大 D．两表示数均减小
20．在如图所示的电阻中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻，电源的电动势为，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的滑动触点向图中a端移动时（ ）A．I 变大，U变小B．I 变大，U变大C．I 变小，U变大D．I 变小，U变小
解: 当R5的滑动触点向a端移动时, R5减小R总减小, I总变大,UV减小,U并减小,IA 变小, D正确
如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光.由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是 （ ）A．R1断路B．R2断路C．R3短路D．R4短路
解：画出等效电路如图示
若R1断路，I 减小,U增大, UL1增大,UL2减小, IA 减小,A正确
若R2断路，I 减小,U增大, UL1减小,UL2增大,B错
若R3 R4短路，I 增大,U减小, UL1增大,UL2 =E-Ir-UL1减小,IL2 减小, IA 增大,C D错
例10. 某一用直流电动机提升重物的装置,如上右图所示.重物的质量m=50千克,电源的电动势ε=110伏特,不计电源内阻及各处的摩擦.当电动机以v=0.90米/秒的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度I=5A，由此可见电动机线圈的电阻等于多少？
Iε=mgv+I 2R
5×110=500×0.90+25R
例11、如图所示，电阻R1＝8Ω，电动机绕组电阻R0＝2Ω，当电键K断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88W；当电键闭合时，电阻R1消耗的电功率是2W，若电源的电动势为6V.求：电键闭合时，电动机输出的机械功率.
电源内阻 r = E／I1－R1＝2Ω
R1中的电流 I 1′ =U′／R1＝0.5A
总电流 I总= ( E - U ′) ／r＝1A
通过电动机的电流 ID＝0.5A
电动机消耗的总功率PD＝0.5×4=2W
电动机的热功率P热＝0.52×2=0.5W
电动机的机械功率P机＝1.5W
练习3、如图示，电阻R1=20 Ω ，电动机的绕组R2＝10 Ω 。当电键打开时，电流表的示数是0．5A，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率应是 ( ) (A) I＝1．5A (B) I＜1．5A (C) P＝15W (D) P＜15W
练习. 一台直流电动机，其内阻是1Ω，在12V工作电压下，其输出功率为20W，此时电动机的输入功率可能为： （ ） （A）164W （B）144W （C）120W （D）24W
在如图示的电路中,电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0 Ω ，电阻 R1 =10Ω，R2=10Ω R3=30Ω R4=35Ω，电容器的电容 C=100μF，电容器原来不带电，求接通电键K后流过R4的总电量。
R3两端电压 U3=2.0 V
Q = C U3 =2.0×10-4 C
如图示：E=10V，内阻不计，C1=C2=30μF，R1=4Ω，R2=6Ω，先闭合开关S，待电路稳定后，再将开关断开，则断开S后流过R1的电量为多少？
解：闭合S后，I=1A，
UR1=4V UR2=6V
UC1=6V UC2=0V
Q1= C1UC1 = 1.8×10-4 C
断开S后，两电容器的电压均升高为10V，
带电量Q1′= Q2′= 3×10-4 C
流过R1的电量为ΔQ = Q1′+ Q1′- Q1 = 4.2×10-4C
(14分)如图所示的电路中，电源电动势E=6.00V，其内阻可忽略不计．电阻的阻值分别为R1=2.4 kΩ、R2=4.8kΩ，电容器的电容C=4.7μF．闭合开关S，待电流稳定后，用电压表测R1两端的电压，其稳定值为1.50V．（1）该电压表的内阻为多大?（2）由于电压表的接入，电容器的带电量变化了多少?
解： (1)设电压表的内阻为RV，测得R1两端的电压为U1， R1与RV并联后的总电阻为R，则有
代入数据，可得 RV =4.8kΩ