高二暑假985培优讲义：第11讲 闭合电路的欧姆定律（解析版）.docxVIP

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第11讲闭合电路的欧姆定律

1.能应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算。

2.弄清路端电压与负载关系。

3.弄清闭合电路中的功率和效率

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＋I2req\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(P电源＝EI,P外＝I2R,P内＝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＝eq\f(E2,?R＋r?2)R＝eq\f(E2R,?R－r?2＋4Rr)＝eq\f(E2,\f(?R－r?2,R)＋4r)

由此可知当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝eq\f(E2,4r)

(2)P出与外电阻R的函数关系图象

图象分析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Rr时，R越大，P出越大,R＝r时，P出＝\f(E2,4r)，为最大值,Rr时，R越大，P出越小))

(3)电源的效率

η＝eq\f(P出,P)＝eq\f(IU外,IE)＝eq\f(U外,E)＝eq\f(IR,I?R＋r?)＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))可见，外电阻R越大，电源的效率越高．

考点一：电动势

【例1】如图为某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示（）

A．电池短路时，该电池输出的电流为9A

B．该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能

C．将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9V

D．1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能

【答案】D

【解析】A．由于电池的内阻未知，无法确定电池短路时的输出电流，故A错误；

B．电池的电动势为9V，表示非静电力将单位正电荷从该电池的负极通过电池内部移送到正极时所做的功为9J，即电能增加了9J，与时间无关，故B错误；

C．将该电池接入电路后，电池两端电压为路端电压，如果外电路正常工作，则路端电压小于电动势，故C错误。

D．电池的电动势为9V，表示1C正电荷通过该电池的过程中，非静电力做的功为9J，即有9J的化学能转化为电能，故D正确；

故选D。

考点二：闭合电路欧姆定律

【例2】多选）在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻的图线，曲线Ⅲ为某一小灯泡的曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ的交点为，该点的切线与横轴交点坐标为，用该电源直接与电阻或小灯泡连接成闭合电路，由图像可知（）

A．电源电动势为，内阻为

B．为定值电阻，其阻值为

C．接入电源时的电阻为

D．接入电源时电源的输出功率大于接入电源时电源的输出功率

【答案】BD

【解析】A．由图像I可知，电源电动势：，短路电流：I短=2.0A，电源内阻

故A错误；

B．由图像Ⅱ可知，定值电阻

故B正确；

C．曲线Ⅲ与直线Ⅰ的交点为（1.5A，0.75V），电源的路端电压为0.75V，干路电流为1.5A，L接入电源时的电阻

故C错误；

D．R接入电源时电源的输出功率

L接入电源时电源的输出功率

故R接入电源时电源的输出功率大于L接入电源时电源的输出功率，故D正确。