2022年高二物理第二章恒定电流焦耳定律闭合电路的欧姆定律人教实验版知识精讲2.docx

精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -高二物理其次章恒定电流焦耳定律、闭合电路的欧姆定律人教实验版【本讲训练信息 】一. 教学内容：其次章恒定电流焦耳定律、闭合电路的欧姆定律二. 重点、难点解析：1. 懂得电功率的概念和公式,能进行有关的运算.2. 电功率和热功率的区分和联系.3. 推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行有关争论.4. 路端电压与负载的关系三. 学问内容：1. 电功、电功率（ 1）定义： 电路中电场力对定向移动的电荷所做的功,简称电功, 通常也说成是电流的功.（ 2）实质：电能通过电流做功转化为其他形式能.（ 3）表达式： W=IUt说明： 表达式的物理意义：电流在一段电路上的功,跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比. 适用条件： I、 U不随时间变化恒定电流.（ 4）单位：电流单位用安培（A ）,电压单位用伏（V）,时间单位用秒（s）,就电功的单位是焦耳（J）.（ 5）电功率 表达式： PWIUt物理意义：表示电流做功的快慢. 单位：功的单位用焦耳（J）,时间单位用秒（s）,功率单位为瓦特（W ）.1W=1J/s2. 焦耳定律电流热效应（ 1）内容：电流通过导体产生的热量,跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比.（ 2）表达式：QI 2 Rt（ 3）说明：焦耳定律说明,纯电阻电路中电流做功完全转化为内能,同时,有电阻的电路中电流做功会引起内能的增加,且电热QI 2 Rt .（ 4）纯电阻电路中的电功和电功率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 电功 QI2 Rt ,对全部电路中电阻的生热都适用.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2纯电阻电路中：QWUItUtPt R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -Q2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 热功率PIR ,对全部电路中电阻的电热功率都适用. t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2电功率：结合纯电阻电路欧姆定律U=IR , PUII 2 RUR（ 5）非纯电阻电路中的电功和电功率2电功和电功率是整体和部分的关系：WQE其他 ,故 W>Q ,即 UItIRt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电功率大于热功率,即UII 2R可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3. 闭合电路的欧姆定律（ 1）内、外电路 内电路：电源两极（不含两极）以内,如电池内的溶液、发电机的线圈等.内电路的电阻叫做内电阻. 外电路：电源两极,包括用电器和导线等.外电路的电阻叫做外电阻.（ 2）闭合电路的欧姆定律 内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,与内、外电路的电阻之和成反比 公式： IE Rr 适用条件：纯电阻电路依据欧姆定律,外电路两端的电势降落为U 外=IR,习惯上称为路端电压,内电路的电势降落为 U 内=Ir ,代入 E =IR+ Ir , 得 EU 外U 内该式说明,电动势等于内外电路电势降落之和.（ 3）路端电压跟负载的关系 路端电压：外电路的电势降落,也就是外电路两端的电压.U 外 E Ir , 路端电压随着电路中电流的增大而减小. U 一 I 关系图线当电路断路即I 0 时,纵坐标的截距为电动势E.当外电路电压为U 0 时,横坐标的截距 I 短=E/r 为短路电流.图线的斜率的肯定值为电源的内电阻.（ 4）闭合电路的输出功率2 功率关系： P 总=EI=U 外 I 十 U 内 I= UI I 2r,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 电源的输出功率与电路中电流的关系：P=EI I 2EE2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当 IE 2r时,电源的输出功率最大,出PE2m4rrrI2r4r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_出 电源的输出功率与外电路电阻的关系：PI 2 RE 22Rr4rR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当 R r 时,也即 I=E/2r 时,电源的输出功率最大,E 2Pm4r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由图象可知,对应于电源的非最大输出功率P 可以有两个不同的外电阻Rl 和 R2,不难证明 rR1R2 .由图象仍可以看出：当 R<r 时,如 R 增大,就P 出增大.当R>r 时,如 R 增大,就P 出减小.应留意：对于内外电路上的固定电阻,其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小 电源的供电效率P出U 外R100%100%100%P总ERr【典型例题】 例 1将 A 、B 两个白炽灯接入电路,关于这两只灯泡的发光情形,正确的说法是（）A. 如 A 灯中的电流比B 灯大,就A 灯肯定比B 灯亮B. 如 A 灯两端的电压比B 灯大,就A 灯肯定比B 灯亮C. 如电流对A 灯做的功比B 灯多,就A 灯肯定比B 灯亮D. 如 A 灯消耗的电功率比B 灯大,就A 灯肯定比B 灯亮分析与解答： 白炽灯是利用电流的热效应工作的,而灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率,只有通过灯泡的电流大,灯泡两端的电压大,不能得到灯泡实际功率大这一结论,电流做功多,同样不能确认实际功率大.答案： D 例 2 如下列图,电源电动势为E=30V ,内阻为r=1 ,电灯上标有“6V12W ”字样,直流电动机线圈电阻R=2 ,如电灯恰能正常发光,求电动机输出的机械功率？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分析与解答：由于电灯恰能正常发光,所以闭合电路中的电流为P灯12IA2AU 灯6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电源的总功率为PE =IE=2 ×30W=60w电灯、 电动机线圈电阻、电源内阻可作为纯电阻处理,它们消耗的电能全部转化为电热,电路中总的热功率为：PQ=P 灯+I 2（ R+r ） =12+2 2×（ 2+1 ） W=24w由能量守恒定律有PE=PQ+P 机就电机输出的机械功率为P 机=PE PQ=60 24W=36W 例 3某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯,该扶梯在电压为380V 的电动机带动下以 0.4m/s 的恒定速度向斜上方运动.电动机的最大输出功率为4.9kW ,不载人时测得电动机中的电流为5A ,如载人时扶梯的移动速率和不载人时相同,就这台自动扶梯可同时乘载的最多人数是多少？（设人的平均质量为60kg, g 10m/s2）分析与解答：由于电动机有最大输出功率,这就打算了自动扶梯载人也有最大限额.从功率关系来看,电动机的输出功率,（1）供应扶梯自身运动所需功率.（ 2）转化为扶梯上的人以恒定速率向上所需的功率.设：可同时乘载的最多人数为n 人,此时电动机处于最大输出功率状态,扶梯本身向上运动所需功率为：P1 IU 5×380W 1900W 1.9kW电动机的最大输出功率为P, n 个人以恒定速率v0.4m/s 随扶梯向上运动所需功率为：P2 P P1（ 4.9 1.9） kW 3.0kW可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以,载人的最多人数是：nP2mgv sin3.060101030.41 225 个可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留意： 扶梯对人的支持力竖直向上,而人的运动方向与水平面有一夹角,故克服重力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的功率为Pmgv sin,而不是 Pmgv可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 例 4如下列图,当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时（）R1VR3R2AA. 电压表的读数增大,电流表的读数减小B. 电压表和电流表的读数都增大可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -C. 电压表和电流表的读数都减小D. 电流表的读数增大,电压表的读数减小分析与解答：当滑动触头向上滑动时,有R3 R23 并 R 外 ,I 总 U 端（即电压表示数增大）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U 端I3= I 总 I2=（ I 总I 总 R1R2）（即电流表示数减小）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 例 5 如下列图电路中, R1=0.8,R3=6,滑动变阻器的全值电阻R2=12,电源电动势 E=6 V ,内阻 r=0.2,当滑动变阻器的滑片在变阻器中心位置时,闭合开关S,电路中的电流表和电压 表的读数各是多少 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R2R3分析与解答：外电路的总电阻为R=2R2R32R66166 +0.8=3.8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_依据闭合电路欧姆定律可知,电路中的总电流为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_E6I=Rr3.80.2A=1.5 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即电流表 A 1 的读数为1.5 A对于 R2 与 R3 组成的并联电路,依据部分电路欧姆定律,并联部分的电压为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R3U2 =I ·R 并=I ·R3R22=1.5× 3 V=4.5 VR22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即电压表 V 2 的读数为4.5 V对于含有 R2 的支路,依据部分电路欧姆定律,通过R2 的电流为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U 2I2=4.5A=0.75 A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R2 / 26即电流表 A 2 的读数为0.75 A电压表 V 1 测量电源的路端电压,依据E=U 外+U 内得可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -U1 =E Ir =6 V 1.5× 0.2 V=5.7 V即电压表 V 1 的读数为5.7 V 例 6如下列图电路中,R3=4,电流表读数为0.75A ,电压表读数为2V ,由于某一电阻断路,使电流表读数为0.8A ,而电压表读数为3.2V .问：（ 1）哪一只电阻断路.（ 2）电源电动势和内电阻各多大.分析与解答： （ 1）用排除法可判定得出R1 断路,（ 2） R1 断开后,电压表示数即为R2 上可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的电压,故R 23.2V40.8A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R1 断开前, R2 上电压为0.75 ×4V=3V ,而此时电压表示数为2V ,故 R3 上的电压为1V ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_IU 31V3R 34U 10.25A , R 1I 32V80.25A可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由 E=U 外 +Ir 可 得R1 断开前： E=3V+ （ 0.75+0.25 ） r R1 断开后： E=3.2V+0.8r解、两式可得E=4V ,r=1 【模拟试题】（答题时间： 20 分钟）1. 如下列图电路中,电源的内电阻不能忽视.已知定值电阻R1=10 , R2=8.当开关S接到位置1 时,电压表 V 的示数为 2V .当开关 S 接到位置 2 时,电压表 V 的示数可能为 （）A. 2.2VB. 1.9VC. 1.6VD. 1.3V2. 一电源（电动势为E,内阻为r）,当它和一标有“6V3W ”的小灯泡构成闭合回路时,小灯泡恰好正常发光.假如该电源与一标有 “ 6V6W ”的小灯泡构成一闭合回路,该灯泡（）A. 正常发光B. 比正常发光暗C. 比正常发光亮D.不知电源内阻的大小,无法确定3. 如下列图电路中,A 、B 两灯均正常发光,R 为一滑动变阻器,P 为滑动片,如将滑动片向下滑动,就（）A. A 灯变亮B. B 灯变亮C. R1 上消耗功率变大4. 如下列图,电源电动势为D.总电流变小E,内阻为r, R1 是定值电阻,R2 是可变电阻,下述结论正确可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -的是（）A. R 2 越大, R2 上消耗功率越大B. R 2 越大, R1 上消耗功率越大C. 当 R1=R2+r 时, R1 上消耗的电功率最大D. 当 R2 =R1+r 时, R2 上消耗的电功率最大5. 如下列图电路中,电动势为E,内阻为r 的电源与一滑动变阻器构成闭合电路,当滑动触片移动时,滑动变阻器两端电压和电路中电流的关系图象如下图中的（）6. 额定电压为220V 的电动机的线圈电阻为0.8,正常工作时,电动机每秒放出的热量为 1280J,就电动机正常工作时的电流强度为多大？每秒有多少焦的电能转化成机械能？7. 始终流电动机线圈内阻肯定,用手握住转轴使其不能转动,在线圈两端加电压为0.3V ,电流为 0.3A .松开转轴,在线圈两端加电压为2 V 时,电流为0.8 A ,电动机正常工作.求 该电动机正常工作时,输入的电功率是多少.电动机的机械功率是多少.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -试题答案1. B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析：II ,UI R1.6V ,UER2U2V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2121221R2r可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. B3. C4. D解析：PI 2 RUU 222 R2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5. DR1rR2R1rR2 R24 R1r 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析： 由 U 外EIr可知,当E、r 肯定时,U 外 与 I 间的图线如图D 所示可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_6. 解析： 电动机电路为非纯电阻电路,输出电动机的电功率,一方面转化为机械功率输出,另一方面转化为线圈电阻的发热功率,正常工作时,通过线圈的电流即为正常工作电流,由焦耳定律Q= I 2Rt 得 1280=I 2×0.8 ×1 解得 I=40A由能量转化和守恒得P 输入 =P 机 +P 热, P 机 =UI I2R=8800 1280=7520J7. 解析： 电动机不转动时,其消耗的电功全部转化为内能,故可视为纯电阻电路,由欧姆可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_定律得电动机线圈内阻：rUI0.30.31,电动机转动时, 消耗的电能转化为内能和机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1械能,其输入的电功率为P 入=I 1U1 0.8× 2W 1.6 W ,电动机的机械功率P 机=P 入I 0.82× 1 W=0.96W2r=1.6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载