第11讲 闭合电路的欧姆定律-【暑假自学课】2022年新高二物理暑假精品课（人教版2019）

第11讲 闭合电路的欧姆定律

【基础知识】

一、电动势:

1.定义:在电源内部,非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值。

2.公式:E=

3.单位:伏特,简称:伏,符号:V。

4.物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量。

二、闭合电路欧姆定律

1.闭合电路的能量:

(1)在电源内部,因非静电力做功,将其他形式的能转化为电能,大小为:W=EIt。

(2)电流通过内阻时,电流做功,电能转化为内能,大小为:Q内=I2rt。

(3)电流通过外电阻时,电流做功,电能转化为内能,大小为:Q外=I2Rt。

2.闭合电路欧姆定律:

(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比。

(2)表达式:I=。

(3)适用条件:外电路为纯电阻电路。

三、路端电压与负载的关系

1.负载和路端电压:负载是外电路中的用电器,路端电压是外电路的电势降落。

2.路端电压U与电流I的关系:

(1)路端电压U与电流I的函数关系式:U=E-Ir。

(2)U-I图像:如图所示,该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势,斜率的绝对值表示电源的内阻。

3.路端电压与外电阻的关系:当R增大时,路端电压U增大,当R减小时,路端电压U减小。

4.两种特殊情况:

(1)当外电路断路时,外电阻R为无穷大,I为零,Ir也为零,可得U=E,即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小。

(2)当外电路短路时,外电阻R=0,此时电路中的电流最大,即Im=,路端电压为零。

四、闭合电路中的功率和效率

1．当外电路为纯电阻电路时，各部分功率关系分析如下

由EIt＝I2Rt＋I2rt知

EI＝I2R＋I2r

2．电源的输出功率：当外电路为纯电阻电路时讨论如下

(1)电源的输出功率

P出＝I2R＝R＝＝

由此可知当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝

(2)P出与外电阻R的函数关系图象

图象分析

(3)电源的效率

η＝＝＝＝＝＝ 可见，外电阻R越大，电源的效率越高．

【考点剖析】

考点一：电动势

【例1】有关电压与电动势的说法中正确的是（　　）

A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法

B．电动势是电源两极间的电压

C．电动势公式E＝中W与电压公式U＝中的W是一样的，都是电场力做的功

D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量

考点二：闭合电路欧姆定律

【例2】如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像下列结论正确的是（　　）

A．电源的电动势为 B．电源的内阻为

C．电源的短路电流为 D．电流为时的外电阻是

考点三：闭合电路中的功率和效率

【例3】如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻，以下说法中不正确的是（　　）

A．当R2=R1+r时，R2上获得最大功率

B．当R1=R2+r时，R1上获得最大功率

C．当R2=0时，R1上获得功率一定最大

D．当R2=0时，电源的输出功率可能最大

【过关检测】

1．有关电压和电动势的说法中错误的是（　　）

A．电压和电动势的单位都是伏特，故电动势与电压是同一物理量

B．电动势公式中的W与电压中的W是不同的，前者为非静电力做功，后者为静电力做功

C．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

D．断路时的路端电压等于电源的电动势的大小

2．下列有关电动势的说法正确的是（　　）

A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比

B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压

C．非静电力做的功越多，电动势越大

D．电动势的大小由电源内非静电力的特性决定

3．如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图像，其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，下列说法正确的是（　　）

A．阴影部分的面积表示电源的输出功率

B．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率

C．当满足α＝β时，电源的效率最高

D．当满足α＝β时，电源的效率小于50%

4．交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是（   ）

A．电压表的示数变大，电流表的示数变小

B．电压表的示数变小，电流表的示数变小

C．酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大

D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变

5．某同学将一直流电源的总功率P1、输出功率P2和电源内部的发热功率P3随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如图中的a、b、c所示，根据图线可知（　　）

A．反映P3变化的图线是b

B．电源电动势为8V

C．电源内阻为4Ω

D．当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω

6．将一个电源与一个电阻箱连接构成闭合回路，测得的电阻箱所消耗的功率P与电阻箱的读数R的关系如图所示，下列说法正确的是

A．电源的电动势为45V

B．电源的内阻为5Ω

C．电源最大输出功率可能大于45W

D．电阻箱消耗的功率为最大值时，电源的效率大于50%

7．用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中，根据某次实验记录数据画出的图像如图所示，下列关于这个图像的说法正确的是（　　）

A．纵轴截距表示待测电池的电动势，即 B．横轴截距表示短路电流，即

C．根据，计算出待测电池内阻为5Ω D．根据，计算出待测电池内电阻为1.0Ω

8．如图所示的U﹣I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，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1.5Ω B．电源电动势为3V，内阻为0.5Ω

C．电源的输出功率为3.0W D．电源内部消耗功率为1.5W