《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 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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 .docx（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品_精品资料_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
2、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.22表达式： QIRt3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_
3、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_Q2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 热功率PI R ,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 2RUR5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 WQ ,即 UItIRt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精
4、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,内电路的电势可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_降落为 U 内=Ir ,代入 E =IR+ Ir , 得 E
5、U 外 U内可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_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
6、 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_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_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 Rr 时,假设
7、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. 假设 A 灯中的电流比B 灯大,就 A 灯肯定比 B 灯亮B. 假设 A 灯两端的电压比 B 灯大,就 A 灯肯定比 B 灯亮C. 假设电流对 A 灯做的功比 B 灯多,就 A 灯肯定比 B 灯亮D. 假设 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,
8、 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 ,假设电灯恰能正常发光,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_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电源的总功率为 PE =IE=2 30W=60wP灯12IA2AU 灯6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电灯、 电动机线圈电阻、 电源内阻可
9、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 22+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/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 ,假设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
10、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电动机的最大输出功率为P,n 个人以恒定速率 v /s 随扶梯向上运动所需功率为：P2PP1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 - -
11、 - 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_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 - -
12、 - 欢迎下载精品_精品资料_ 例 5 如下图电路中, R1, 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,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
13、 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 =IR 并=IR3R22 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
14、 - - - 欢迎下载精品_精品资料_U1 =E Ir 0.2 V=5.7 V即电压表 V 1 的读数为 5.7 V 例 6如下图电路中, R3=4,电流表读数为,电压表读数为2V ,由于某一电阻断路,使电流表读数为.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,2R1 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
15、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+ rR1解、两式可得E=4V ,r=1 【模拟试题】答题时间： 20 分钟1. 如下图电路中,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. VB.C.D.2. 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
16、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,假设将滑动片向下滑动,就A. A 灯变亮B. B 灯变亮C. R1 上消耗功率变大D. 总电流变小4. 如下图,电源电动势为E,内阻为 r, R1 是定值电阻, R2 是可变电阻,下述结论正确的选项是可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_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=
17、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以下图中的6. 额定电压为 220V的电动机的线圈电阻为,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.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
18、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_1. B试题答案可编辑资料 - - - 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：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
19、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 20.8 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 r械能,其输入的电功率为P 入=I 1U1 2W 1.6 W,电动机的机械功率P 机=P 入 I2 2可编辑资料 - - - 欢迎下载