物理《闭合电路欧姆定律》知识点测试刘晓坦改编.docx

物理闭合电路欧姆定律知识点测试刘晓坦改编I、重难点知识精析 一、电动势，是本部教材难点，交待清楚即可。 1电源：把其它形式的能转化为电能的装置。 电源的作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。 2电动势：电源的属性，描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。在数值上就等于电源没有接入外电路时两极间电压。用符号表示。单位：伏特，。 电动势由电源自身决定，与外电路无关 不同类型的电源电动势不同，同种类型不同型号电源电动势相同。 实验：如图1所示电路。 过程：断开电键，伏特表读数U，闭合电键，改变滑线变阻器阻值，R减小，对应伏特表读数，U1、U2、U3。 U为电源电动势，U大于U1、U2、U3，且U1U2U3 分析产生原因：电源内电阻存在，且内阻r不变， 大小由电源自身特点决定。随着R变小，电路电流增大，电源内部电势降落增加，外电路电势降落降低。 电源的电动势等于内、外电路上的电压之和 =U+U，U外电路电压又称路端电压，U电源内电路电压 分析U、U的物理意义：电源电动势反映电源的一种特性，它在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源提供的电能。 比较电动势和电压的物理意义。 w电动势：=q。w表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能，表示移单位正荷消耗化学能。 w电压：U=q。w表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电能，电压表示移动单位正电荷消耗的电能。反映把电能转化为其它形式能的本领。 二、闭合电路欧姆定律，是本部教材重点应多下功夫。 1闭合电路欧姆定律 =U+U，I=R+r或=IR+Ir，都称为闭合电路欧姆定律。 式中：若电源是几个电池组成的电池组，应为整个电池组的总电动势，r为总内阻，R为外电路总电阻，I为电路总电流强度。 应注意：=U+U和=IR+Ir，两式表示电源使电势升高等于内外电路上的电势降落总和，理解为电源消耗其它形式能使电荷电势升高。IR、Ir理解为在内外电路上电势降落。 2讨论路端电压，电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律 1 根据：=U+U、U=Ir、I=R+r，、r不变 RI，U、U，当R时，I=0、U=、U=0 RI，U、U，当R=0时，I=rU=0、U= 3在闭合电路中的能量转化关系 从功率角度讨论能量转化更有实际价值 电源消耗功率：P总=I 外电路消耗功率：P出=UI 内电路消耗功率：P内=I2r I=UI+I2r 4电源输出功率随外电路电阻变化关系 、r为定值，R为自变量，P出为因变量。 22P出=UI=R率有极大值； 2+r·R·R+r=(R+r)·R，讨论该函数极值可知，R=r时，输出功P出= 4r，电源输出功率与外阻关系图象如图2所示，Rr时，随R增大输出功率增大，R=r输出功率最大，Rr时，随R增大，输出功率减小。 三、电池组 只研究串联电池组 + 1连接方法：如图3所示，左侧电池正极与右侧电负极相连。电池组的两 极即为最左侧电池的负极，最右侧电池的正极。 图3 2若每个电池电动势为0，内阻为r0，电池组共有几个电池，电池组的电动势，内阻分别为：=n0，r=nr0 3电池组中有电池接反，若3个电池电动势均为1.5V，一个接反，则电池组的电动势为1.5V，电池组的内组反接无影响，r=nr0 4不能用旧电池与新电池串联使用。旧电池内阻是新电池内阻很多倍，因此在电路连通后，旧电池内阻的发热功率很大，得不偿失。 例一在闭合电路中 A电流总是由高电势流向低电势 B电流强度越大，电源输出功率越大 C输出功率越大，电源效率越高 D电源输出电压越大，电源效率越高 解：在闭合电路中，外电路正电荷在电场力作用下由高电势流向低电势，而内电路则是非电场力。电荷由低电势流向高电势，A选项不正确。电源输出功率最大的条件是外电阻等于内电阻，此时是电压与电流乘积最大。在Rr的条件下，R越小，电流越2 大，输出功率越大，在Rr时，R越小，电流强度越大，而输出功率越小，B选项错误。电源输出功率为有用功率，电源消耗总功率为总功率，则h=2R/(R+r)22/(R+r)´100%=RR+r´100%，输出功率最大时，R=r，效率只有50%，Rr时，效率接近100%，而输出功率很小，C选项错误。当外电阻R越大时，输出电压越大，电路效率越高，D选项正确。 记住，背会概念、规律不能准确解答本题，只有熟练掌握这些基本概念规则才有能力解答本题。，以后可当作公式使用。 例二关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是 A电源短路时，电路电流为无穷大 B电源短路时，路端电压为零，外电阻无穷大 C外电路断路时，路端电压为最大，外电阻为零 D外电路总电阻值增大时，路端电压也增大 R+rh=R´100%解：电源短路，即外电路电阻为零，根据全电路欧姆定律：I=r，、r均为有限值，电流强度也是有限值，不是无穷大。因为r很小，I较大。选项A是错的。外电路电阻无穷大是错的，选项B是错的。外电路断路时，路端电压最大是正确的，但外电阻为零是错误的，选项C是错误的。外电路总电阻增大，电路电流强度减小，根据=U+Ir，I减小，Ir减小，不变，U增大，选项D是正确的。 闭合电路中随外电路电阻变化而路端电压、电流强度发生变化的规律必须熟练掌握。 例三在图4电路中，当滑动变阻器滑动键P向下移动时，则 AA灯变亮、B灯变亮、C灯变亮 BA灯变亮、B灯变亮、C灯变暗 CA灯变亮、B灯变暗、C灯变暗 DA灯变亮、B灯变暗、C灯变亮 解：滑动键P向下移动，变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I=R+r，电路电流强度增大，灯A两端电压UA增大，而变亮，根据U=Ir，路端电压变小，U=UA+UB，所以UB减小，灯B电阻不变，所以灯B电流强度IB减小，灯B变暗。电路电流强度I=IB+IC因为I增大、IB减小，所以IC增大。灯C应变亮，选项D是正确的。 综合例二、三的解答可知，处理这类型题目时，必须认清外电路电阻是自变量，根据闭合电路欧姆定律，判断电压、电流强度的变化。 例四图5为两个不同闭合电路中两个不同电源的IU图象，则下述说法正确的是 A A电动势1=2，发生短路时的电流强度 I1I2 B电动势1=2，内阻r1r2 C电动势1=2，内阻r1r2 3 D当两个电源工作电流变量相同时，电源2的路端电压变化较大 解：闭合电路的IU图线，I是电路的总电流强度，U是路端电压，图象上图线与U轴交点物理意义是电路电流强度为零，属断路，路端电压即电源电动势，图线与I轴交点的物理意义是路端电压为零，属电源短路，交点坐标值即为短路电流，I=r，即r=I，可见图线的斜率的绝对值为电源的内电阻。从坐标中看出图线1、2与U轴交于一点表明电动势1=2，图线1斜率比图线2斜率小，表明r1r2，图线1与I轴交点坐标大于图线2与I轴交点坐标。表明I1I2。可见选项A、C正确，两个电源电动势相等，内阻r1r2，当电流变化量I1=I2时，I1r1I2r2，即电源1内电压变化量小于电源2内电压变化量，所以电源2路端电压变化量大。D选项正确。答案为：A、C、D 处理图象问题时，应认真分析图线，确定各特殊点的物理意义，能帮助你找到解题思路。 例五在图6所示电路中，R1=10W，R2=60W，R3=30W，电源内阻与电表内阻均不计，当K1、K2都断开或都闭合时，电流表的读数相同，求电阻R4的阻值。 解：K1、K2都断开时，电路为R1、R3、R4串联，电流 I1=/ K1、K2都闭合时，电路为R1、R2并联后与R3串联，电流表示数 R1R2×+R3R2R1+R2=R2R1R2+R1R3+R2R3 I2=R1+R2=R2R1R2+R1R3+R2R3 根据题意：I1=I2，则R1+R3+R4 解方程：R4=R1R3R2=10´3060=5W 答：电阻R4的阻值为5W。 本题的特点是电路是变化的，解答此类问题时关键 是电路要清楚，然后根据电路特点处理问题。 例六在图7的电路中，若R1=4W，R3=6W，电池内阻r=0.6W，则电源产生总功率为40W，而输出功率为37.6W，求电源电动势和电阻R2 解：根据题目给出条件可知：电源内电路发热功率I2r=4037.6=2.4W 2.4 电路电流强度I=0.6=2A 电源产生总功率：I=40 =20V 外电路总电阻： 4 R1R3 R=R1+R3+R2=4´64+6+R2=2.4+R2 根据闭合电路欧姆定律=IR+Ir=2×+2×0.6=20，解得 R2=7W 使用内、外电路消耗电功率和电源产生总功率的关系是解答本题的关键，死记硬背是不能灵活使用这些规律的，必须深刻理解。 II.综合能力提升训练 1、如图所示，R为定值电阻，Rx为侍测电阻，电压U为一定值。用一只伏特表分别测量R和Rx上的电压，示数分别为U 1和U2，发现U1+U2< U。则关于Rx阻值的下列说法中，正确的是： A精确等于U2UR 1 B近似等于U2UR 1C当伏特表内阻RV比R、RU2x都大的多时才近似等于UR 1 D因伏特表的内阻未知，上述说法都不正确 2、如图所示欧姆表的电路，G为电流表，满偏电流为50微安，电池电动势e= 1.5伏，则刻度盘中心刻度的电阻值为 欧，20毫安刻度值对应的电阻值为 欧，30毫安刻度值对应的电阻值为 欧姆。 3、如图所示电路中，电源电动势为r，当变阻器R的滑片位于中点时，A、B、C三个小灯泡均正常发光，且亮度相同，则： A三个小灯泡中，C灯电阻最大，B灯电阻最小 B当滑片P向左移动时，A、C两灯变亮，B灯变暗 C当滑片P向左移动时，B、C灯变亮，A灯变暗 D当滑片P向左移动时，电源输出的电功率减小 5 4、如图所示电路中，定值电阻与滑动变阻器的总电阻之比为R1R2R=235，当变阻器的滑动片P由a端滑到b端的过程中，伏特表的示数变化情况是 。 5、如图所示电路中，电源电动势为e，内电阻为r ，R1、R2、R3、R4为四个可变电阻。要使电容器C1、C2所带的电量都减小，则可以： A增大R1 B增大R4 C减小R2 D减小R3 6、若采用图示电路来测量电源的电动势与内电阻，试比较测量值e、r与真实值e0、r0的大小。 7、如图所示，电灯L标有“4V、1W”。滑动变阻器R总电阻为50欧，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时安培表示数为0.45安，由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时安培表示数变为0.5安，伏特表示数变为10伏，若导线完好，电路中各处接触良好，试问： 发生故障是短路还是断路？发生在何处？ 发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多 少？ 电源电动势和内电阻分别为多大？ 6 ： 1、正确选项为A。 分析与解：由欧姆定律得U1=URVRRV+R+Rx·RVRRV+R=RRVRRV+(R+RV)·RxU U2=URVRxRV+Rx+R·RVRxRV+Rx=RVRxRxRV+(Rx+RV)RU 则U2U1=RVRxRxRV+(Rx+RV)RU2U1R。 ·RRV+(R+RV)RxRRV=RxR 姆所以Rx=2、3.0´104欧，4.5´104欧，2.0´104欧 分析与解：当欧姆表a、b端的表笔短路时，电流表指针满偏，电流为50毫安，欧表内eIg4阻1.5为r+Rg+R0，由Ig=er+Rg+R0得r+Rg+r0=50´10-6，当a、b两端表笔间接上待测电阻=3.0´101.5-64Rx=3.0´10欧时，I=3.0´10+3.0´1044=25´10，指针半偏，所以，刻度盘中心刻度的电阻值为3.0´104欧；当a、b两端接上电阻Rx通过电流为20微安时：1.53.0´10+Rx4=20´10-6，则Rx=4.5´104，通过电流为30毫安时：7 1.530´10+Rx4=30´10-6，则Rx=2.0´104。 3、正确选项A、B、D。 分析与解：将原题图改画成易观察电路连接形式图，依题意，三个灯泡均正常发光，且亮度相同由UCRC2=U2ARA=U2BRB和UC=UA+UB，可直接得出C灯22电阻最大。再由IB有RB<RA，RB=IARA和IB>IA，于是有RC>RA>RB。依题意，滑片未滑动前，有r<R总，根据PR图，此时电路工作在图中r的右侧，滑片P左移，R总增大，则电源输出功率减小。由于外电路总电阻增大，则电源的路端电压增大，由PC=U2RC，C灯变亮；由于I总减小，2IC增大，由IB=I总-IC，IB减小，由PB=IBRB，B灯变暗，由于路端电压U变大，RB不变，变阻器与A灯并联的阻值增大，则其分配电压变大，由PA=即A灯变亮。 4、伏特表示数先增大后减小。 U2ARA，PA增大分析与解：设R1为2R0，R2为3R0，R为5R0，当滑片P在任一位置时，设aP 电阻为x，Pb为5R0x，电路是R1与5R0x串联，R2与x串联，两个支路再并联。根据U=e-Ir=e1+rR，若R增大，则U增大，R减小，则U减小；则本题转化为判断R并的变化情况：R并=21R0+4R0x-x10R022(R2+x)(R1+5R0-x)R2+x+R1+5R0-x=(3R0+x)(7R0-x)10R0=25R0-x-4R0x+4R010R0(22)=25R0-(x-2R0)2210R0¢=2.1R0；当x=2R0时，R并有最大值R并=2.5R0，当x=0，即P在a点时，R并 8 当x=5R0即P在b点时R并说明P从a向b滑动过程中，总电阻先增大后减¢¢=1.6R0，速小，路端电压先增大后减小，伏特表示数亦先增大后减小。 5、正确选项为A、C。 分析与解：依电路图分析，电容器C1两端电压即电阻R2两端电压，电容器C2两端电压即电阻R2、R3两端的电压，由Q=CU，要使电容器C1和C2所带电量都减小，需降低电容器两端的电压。 若增大R1，根据I=eR1+R2+R3+r，则I减小，则UC=UR=IR2，UC减小，121UC2=UR23=I(R2+R3)，UC2亦减小，此办法可行。 若减小R2，由I=eR1+R2+R3+r，I增大，路端电压U减小，因为UR=IR1，1UR1增大，UR=U-UR，则UR23123减小，又由UR=IR3，故UR增大，3312223UR2=UR23-UR3，可判断UR2减小。所以UC=RR，UC=UR均减小。 6、e<e0，r<r0。 分析与解：路端电压U=e-Ir，在UI图像中如图直线1。当I=0时，直线在纵轴上的截距U=e0。直线斜率的绝对值k=r0，在实际测量中由于伏特表的分流作用，使得电流的每一个测量值I均小于真实值I0，所以每一个测量值所对应的坐标点均相对于真实值对应的坐标点向左平移一段距离。只有当外电路短路时，伏特表的分流作用才消失，此时测量值所对应的坐标点B才与真实值对应的坐标点B0重合，因此由测量值所画出的UI图像如图中的直线2，通过比较得出e<e0，r<r0，在误差允许的范围内，通常采用这种电路测电动势和内电阻。 7、故障发生在灯泡L处，是断路。20欧；e=12.5伏，r=5 欧。 分析与解：电路发生故障后，安培表示数增大，路端电压U=U2=I2R2也增大，因此一定是外电路总电阻增大所致。一定是在外电路某处发生断路故障：由于安培表有示数R2不可能断路；由于伏特表有示数变阻器不可能断路，依题意，导9 线完好、电路中各处接触良好，所以故障只可能是L2发生断路。 由于U=U2=10伏，则有R2=U2I2=100.5，L未发生断路前恰好=20PLUL正常发光，所以L的额定电压UL=4伏，L的额定电流IL=14。L=0.25未断路前路端电压U¢=U2¢=I2¢R2=0.45´20=9，变阻器连入电路的阻值R1=UR1IR1=U¢-UILL=9-40.25。 =20根据全电路欧姆定律e=U+Ir，有故障前：e=9+(0.45+0.25)r；故障后：解之，得e=12.5；r=5 e=10+0.5r。 10