人教版高中物理必修第三册第十二章课时学案

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第十二章 eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(,,,,,,,)) 电能　能量守恒定律1　电路中的能量转化核心素养点击 eq \a\vs4\al(　　一、电功和电功率)1．填一填(1)电流转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。(2)电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。(3)静电力的功：电流在一段电路中所做的功等于电路两端的电压U、电路中的电流I、通电时间t三者的乘积。即W＝UIt。(4)电功率①定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。②定义式：P＝eq \f(W,t)。③电功率表达式：P＝UI。④单位：电功的单位是焦耳(J)，电功率的单位是瓦特(W)。2．判断(1)电功与电能的单位是相同的，因此，电功就是电能。(×)(2)电流做的功越多，电功率越大。(×)(3)电流做功的过程实质上就是静电力对自由电荷做功的过程。(√)3．想一想如图所示，已知电路两端的电势差为U，电路中的电流为I，电荷从左端到达右端所用的时间为t，则在t时间内通过导体某截面的电荷量是多少？把这些电荷从左端移到右端，电场力做功是多少？提示：由电流的定义式可得通过某截面的电荷量q＝It，根据静电力做功的公式W＝qU，可得W＝UIt。eq \a\vs4\al(　　二、焦耳定律及电路中的能量转化)1．填一填(1)焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。即：Q＝I2Rt。(2)热功率：电流通过导体发热的功率P热＝I2R。(3)电路中的能量转化①电动机工作时能量转化关系：电动机从电源获得的能量，一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。②功率关系：P电＝P机＋P损。③电池充电时能量转化关系：电能转化为化学能和内能。2．判断(1)非纯电阻电路中，电热Q的表达式仍为Q＝I2Rt。(√)(2)热功率与电功率是相同的。(×)(3)电流通过笔记本电脑时，电功与电热不相等。(√)3．想一想(1)电吹风工作时，将电能转化为什么能？电熨斗工作时，将电能转化为什么能？提示：电吹风工作时，把电能转化为内能和机械能。电熨斗工作时，将电能转化为内能。(2)公式W＝UIt、W＝I2Rt应用时应注意什么？W＝UIt可以计算热量吗？提示：W＝UIt普遍适用，而W＝I2Rt只适用于纯电阻电路。在纯电阻电路中，可以应用W＝UIt计算热量，而在非纯电阻电路中不能应用W＝UIt计算热量。eq \a\vs4\al(主题探究一)　　eq \a\vs4\al( 串、并联电路中的电功率的分析与计算)【重难释解】1．串联电路功率关系(1)各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比(纯电阻电路)。(2)总功率P总＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。2．并联电路功率关系(1)各支路电压相同，根据P＝eq \f(U2,R)，各支路电阻上的电功率与电阻成反比(纯电阻电路)。(2)总功率P总＝UI＝U(I1＋I2＋…＋In)＝P1＋P2＋…＋Pn。3．结论无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。　　eq \a\vs4\al(典例1)　有额定电压都是110 V，额定功率PA＝100 W，PB＝40 W 的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，两盏电灯均能正常发光，那么下图的电路中消耗功率最小的电路是(　　)解题指导：(1)电路的总功率等于各用电器消耗的功率之和。(2)串联电路中，功率与电阻成正比；并联电路中，功率与电阻成反比。[解析]　若要两灯均正常发光，亦即每灯的电压均为110 V，对A电路，因为RA＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110 V，B灯将被烧坏；对B电路，UB＞U并，B灯将被烧坏；对C电路，RA可能等于B灯与变阻器并联后的电阻，所以UA可能等于UB，等于110 V，两灯可能正常发光，且电路消耗总功率为200 W；对D电路，滑动变阻器电阻可能等于两灯并联后总电阻，可能有UA＝UB＝U并＝110 V，两灯可能正常发光，且电路中消耗总功率为280 W。综上可知，C正确。[答案]　C功率求解的技巧(1)在纯电阻电路中，比较用电器的电功率时，要根据已知条件灵活选用公式，如用电器电流相同时，用P＝I2R比较，若电压相同时用P＝eq \f(U2,R)比较，若电阻相同时，可根据I或U的关系比较。(2)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要明确是正比还是反比关系。(3)当求解用电器的功率时，要明确求解的是什么功率。实际功率与额定功率不一定相等。【素养训练】1．如图所示，一个电阻R和一个灯泡L串联接在电压恒为U的电源上，电路中的电流为I。电阻两端的电压为U1，电功率为P1；灯泡两端的电压为U2，电功率为P2。则下列关系式正确的是(　　)A．P1＝UI　　　　　　　　B．P2＝U2RC．U2＝U－IR D．U1＝U－IR解析：选C　电阻的功率P1＝U1I，A错误；P2＝U2I，B错误；U2＝U－U1＝U－IR，C正确，D错误。2.一车载加热器(额定电压为24 V)发热部分的电路如图所示，a、b、c是三个接线端点，设ab、ac、bc间的功率分别为Pab、Pac、Pbc，则(　　)A．Pab>Pbc B．Pab＝PacC．Pac＝Pbc D．PabI2R，D错误。6．某电动机提升重物的装置如图12.1­7所示，电源的电压为120 V，不计内阻。重物的质量m＝50 kg。当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度I＝5 A，重力加速度g取10 m/s2，则下列判断不正确的是(　　)A．电动机消耗功率600 WB．电动机的机械功率450 WC．电动机线圈电阻为6 ΩD．电动机线圈电阻为24 Ω解析：选D　电动机消耗功率P＝UI＝600 W，选项A正确，不符合题意；电动机的机械功率P机＝mgv＝450 W，选项B正确，不符合题意；对电动机P－P机＝I2r，解得电动机线圈电阻为r＝6 Ω，选项C正确，不符合题意，选项D错误，符合题意。一、培养创新意识和创新思维1．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380 V的电动机带动下以0.5 m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9 kW。不载人时测得电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的移动速率与不载人时相同，忽略电动机内阻的热损耗，则不载人时扶梯运行的电功率是多大？若输送一个人的功率为120 W，则这台自动扶梯可同时乘载多少人？解析：不载人时扶梯运行的电功率P0＝UI＝380×5 W＝1 900 W。设自动扶梯最多可同时乘载的人数为N，由P最大＝P0＋N×120可得：N＝eq \f(4 900－1 900,120) 人＝25人。答案：1 900 W　25人二、注重学以致用和思维建模2．家电待机耗电问题常常被市民所忽略。北京市电力公司曾举办“计量日进您家”活动，免费上门为市民做家庭用电耗能诊断分析。在上门实测过程中，技术人员发现电视机待机一天的耗电在0.2度左右，小小机顶盒一天的待机耗电更是高达0.4度。据最新统计温州市的常住人口约1 000万人，参考下表数据，估算每年温州市家庭用电器待机耗电约为(　　)A．4×106度　　　　　　　　 B．4×109度C．4×1012度 D．1×1013 度解析：选B　温州的常住人口约1 000万人，平均每户的人口按3人计算，温州大约有330万户家庭，所有用电器待机的总功率P＝(2×10＋20＋2×40＋40)W＝160 W，温州市家庭用电器待机一年的耗电量为：W＝330×104×160×10－3×365×24 kW·h≈4.62×109度，故B正确，A、C、D错误。故选B。3．如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内(　　)A．充电宝输出的电功率为UI＋I2rB．充电宝产生的热功率为I2rC．手机电池产生的焦耳热为eq \f(U2,r)tD．手机电池储存的化学能为UIt－I2rt解析：选D　充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为Pr＝I2r，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；输出的电能一部分转化为手机的化学能，一部分转化为电池的热能，故根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为W＝UIt－I2rt，D正确。4．下表是某品牌电动自行车的主要技术参数。质量m＝60 kg的人骑该电动自行车在水平路面上以6 m/s的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的0.02。重力加速度g取10 m/s2。(1)若以这一速度连续行驶10 min，电动机至少做多少功？(2)行驶过程中通过电动机的电流多大？解析：(1)电动自行车所受的阻力f＝0.02(m＋m车)g＝20 N10 min内电动自行车行驶的路程x＝vt＝6×10×60 m＝3 600 m 所以电动机所做的功W有＝fx＝20×3 600 J＝7.2×104 J。(2)设行驶过程中通过电动机的电流为I，则UIt·η＝W有可求得I＝eq \f(W有,Ut·η)＝eq \f(7.2×104,36×10×60×75%) A≈4.4 A。答案：(1)7.2×104 J　(2)4.4 A[课时跟踪检测]A组—重基础·体现综合1．有三个用电器，分别为笔记本电脑、电饭煲和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V,60 W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量(　　)A．笔记本电脑最多　　　 B．电饭煲最多C．电风扇最多 D．一样多解析：选B　笔记本电脑在工作时是电能转化为光能、内能和机械能等，电饭煲在工作时是电能只转化为内能，电风扇在工作时是电能转化为机械能和内能，所以在额定电压下工作相同时间，消耗的电能相同，电饭煲转化的内能最多，产生的热量最多，B正确，A、C、D错误。2.R1和R2分别标有“2 Ω　1.0 A”和“4 Ω　0.5 A”，将它们串联后接入电路中，如图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为(　　) A．1.5 W　　　　　　　　 B．3.0 WC．5.0 W D．6.0 W解析：选A　串联电路中各用电器电流相同，最大允许电流应等于0.5 A，由P＝I2R，可知R1和R2在最大允许电流时的功率分别为0.5 W、1 W，故A项正确。3．(2022·广东1月学考)一台电动机的额定电压是220 V，额定电流是5 A，线圈电阻为0.5 Ω，则此电动机正常工作时每秒产生的热量为(　　)A．25 J B．12.5 JC．110 J D．1 100 J解析：选B　电动机正常工作时线圈电阻生热Q＝I2r线t＝52×0.5×1 J＝12.5 J，所以每秒产生的热量为12.5 J，A、C、D错误，B正确。4．HWCP60型无线充电器的输出额定电压为5 V，输出额定电流为2 A，某款手机的电池容量为4 200 mA·h，输入额定电压为3.82 V，则(　　)A．无线充电器的内阻为2.5 ΩB．无线充电器以额定电流工作时，发热功率为10 WC．手机电池充满电时，储存的化学能约为5.8×104 JD．将手机电池从零电量充至满电量时，消耗的总电能约为5.8×104 J解析：选C　充电器的线圈电阻和充电器发热功率无法用题中信息求出，A、B错误；根据公式E化＝qU，代入数据解得E化＝4.2×60×60×3.82 J＝5.8×104 J，C正确；充电过程还有额外的电池发热、充电器发热等，所以消耗的电能大于5.8×104 J，D错误。5．一块手机电池的背面印有如图所示的一些符号，另外在手机使用说明书上还写有“通话时间3 h，待机时间100 h”，则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为(　　)A．1.8 W,5.4×10－2 W B．3.6 W,0.108 WC．0.6 W,1.8×10－2 W D．6.48 W,1.94 W解析：选C　由题图知U＝3.6 V，q＝500 mA·h，通话时间t＝3 h，由W＝Uq，P＝eq \f(W,t)得P＝0.6 W；同理待机时间t′＝100 h，P′＝1.8×10－2 W，C对。6．由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸。为安全起见，中国民航总局做出了如表相关规定。某款移动电池(锂离子电池)的参数如图和下表所示，下列说法正确的是(　　)A．25 000 mA·h中的mA·h是能量的单位B．这款移动电池充满电后所储存的总化学能为92 500 W·hC．乘飞机出行时，这款移动电池可以直接随身携带D．这款移动电池理论上能给3 200 mA·h的手机最多充电7次解析：选C　根据q＝It可知，mA·h是电量的单位，故A错误；这款移动电池充满电后所储存的总化学能为W＝UIt＝Uq＝25 A·h×3.7 V＝92.5 W·h，故B错误；根据B项分析可知，乘飞机出行时，这款移动电池可以直接随身携带，故C正确；这款移动电池理论上能给3 200 mA·h的手机最多充电N＝eq \f(25 000 mA·h×85%,3 200 mA·h)≈6.6，故最多充电6次，故D错误。7．电动平衡车因其便利性被年轻人所喜欢，变成了日常通勤的交通工具。平衡车依靠人体重心的改变，来实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。下表所示为某款电动平衡车的部分参数，若平衡车以最大速度行驶时，电机恰好达到额定功率，则下列说法中正确的是(　　)A.电池最多输出的电能约为1 800 JB．充满电的平衡车以额定功率行驶的最长时间约为2 hC．该平衡车以最大速度行驶时牵引力约为60 ND．该平衡车在标准情况下能行驶的最大里程约为3 km解析：选B　电池最多输出的电能为W＝qU＝50 000×10－3×3 600×36 J＝6.48×106 J，故A错误；由储存的电能除以额定功率可求得时间为t＝eq \f(6.48×106,900) s＝7 200 s＝2 h，故B正确；根据功率公式，则有F＝eq \f(P,v)＝eq \f(900,4.17) N＝216 N，故C错误；由电池总电量除以百公里标准耗电量即可求得行驶里程x＝eq \f(36×50 000×10－3×10－3,6)×100 km＝30 km，故D错误。B组—重应用·体现创新8.(多选)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后保温状态。如图所示是电饭锅电路原理示意图，K是感温材料制造的开关。下列说法中正确的是(　　)A．其中R2是供加热用的电阻丝B．当开关K接通时电饭锅为加热状态，K断开时为保温状态C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，则R1∶R2＝2∶1D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态时一半，则R1∶R2＝(eq \r(2)－1)∶1解析：选ABD　由P＝eq \f(U2,R)得：当接通K时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开K时，电阻变大，功率变小，处于保温状态。由上可知，R2是供加热用的电阻丝，故A、B正确；要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，由P＝I2R可得：电阻R2在保温与加热状态下的电流之比为1∶eq \r(2) ，所以(R1＋R2)∶R2＝eq \r(2)∶1。则R1∶R2＝(eq \r(2)－1)∶1，故C错误，D正确。9．如图所示，电路中8个电阻的阻值r相同，r＝1 Ω，另3个电阻阻值均为R＝4 Ω，还有一个电阻阻值R0＝2 Ω，将a、b与电源相连，电路中总电流为2 A，则电路消耗的总功率为P，其中R0上消耗的功率为P0，则(　　)A．P＝24 W，P0＝eq \f(1,8) WB．P＝12 W，P0＝eq \f(1,4) WC．P＝16 W，P0＝eq \f(1,8) WD．P＝16 W，P0＝eq \f(1,4) W解析：选C　2r与R0串联的总电阻为4 Ω，再与R并联的电阻为2 Ω，等于R0的电阻值，依此类推，ab间的总电阻为R总＝2r＋R0＝2R0＝4 Ω，根据P＝I2R知电路消耗的总功率为P＝I总2R总＝22×4 W＝16 W；R0的电流与总电流的关系为eq \f(I0,I总)＝eq \f(1,2)×eq \f(1,2)×eq \f(1,2)＝eq \f(1,8)，则得I0＝eq \f(1,8)I总＝eq \f(1,8)×2 A＝eq \f(1,4) A，R0上消耗的功率为P0＝I02R0＝eq \f(1,42)×2 W＝eq \f(1,8)W，故选C。10.(多选)如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W。则(　　)A．当S1断开、S2闭合时，电吹风吹冷风B．电热丝的电阻为50 ΩC．无论吹冷风还是吹热风，流经电动机的电流均为eq \f(6,11) AD．电吹风吹热风5分钟后，约耗电0.5 kW·h解析：选AC　当S1断开、S2闭合时，电动机正常工作，电热丝处于断路状态，则电吹风吹冷风，故A正确；根据题目条件可知，电热丝的功率为P＝1 000 W－120 W＝880 W，因此电热丝的电阻为R＝eq \f(U2,P)＝eq \f(2202,880) Ω＝55 Ω，故B错误；依题意，知无论吹冷风还是吹热风，电动机M的功率均为120 W，根据功率的计算公式P＝UI得，流过电动机的电流为I＝eq \f(P1,U)＝eq \f(120,220) A＝eq \f(6,11) A，故C正确；电吹风吹热风5分钟后，消耗的电能为W＝P2t＝1 000 W×eq \f(5,60) h＝eq \f(1,12) kW·h，故D错误。11．有一小型直流电动机，把它接入U1＝0.3 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流为I1＝0.6 A；若把电动机接入U2＝3.0 V的电路中时，电动机正常工作，工作电流是I2＝1.0 A，求：(1)电动机正常工作时的输出功率是多少；(2)如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大。解析：(1)当U1＝0.3 V，I1＝0.6 A时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机的内电阻为r＝eq \f(U1,I1)＝0.5 Ω，当U2＝3.0 V，I2＝1.0 A时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻，则电动机的输出功率为P出＝U2I2－I22r＝2.5 W。(2)当电动机正常工作被卡住时，电动机又为纯电阻，其热功率为P热＝eq \f(U22,r)＝18 W。答案：(1)2.5 W　(2)18 W12．太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，人们正致力研究着。有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积为600 cm2，太阳能电池电动势为30 V，内阻为3 Ω。现使玩具汽车在水平路面上匀速行驶，其太阳能集光板正对太阳，测得电流强度为2 A。已知电动机的直流电阻为2 Ω，太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率为1.6×103 W/m2。(1)求玩具汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率；(2)这辆玩具汽车的总重为80 N，在水平路面上行驶的阻力是车重的eq \f(1,5)，这辆玩具车在水平路面上的最大速度是多大？解析：(1)玩具汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率P1＝EI＝30×2 W＝60 W太阳能集光板的接收功率P2＝600×10－4×1.6×103 W＝96 W太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为η＝eq \f(P1,P2)×100 %＝62.5 %。(2)玩具汽车以最大速度匀速行驶时，f＝F＝0.2G，电动机的输出功率为P出＝EI－I2(r＋R)＝Fv，解得v＝2.5 m/s。答案：(1)62.5%　(2)2.5 m/s2　闭合电路的欧姆定律核心素养点击eq \a\vs4\al(　　一、电动势)1．填一填(1)闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。(2)非静电力：在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力。(3)电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。(4)电动势①定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。②定义式：E＝eq \f(W,q)。③单位：电动势的单位是伏特(V)。④决定因素：由电源中非静电力的特性决定，与外电路无关。2．判断(1)电源只能把电能转化为其他形式的能。(×)(2)电动势与电势差实质上是一样的。(×)(3)电源的电动势越大，电源内部非静电力做功的本领越大。(√)3．想一想电源中非静电力的作用是什么？提示：在电源中，非静电力做功，把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加，从而把其他形式的能转化为电势能。eq \a\vs4\al(　　二、闭合电路欧姆定律及其能量分析)1．填一填(1)部分电路欧姆定律：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。即I＝eq \f(U,R)。(2)电流的方向：电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向，在电源外电路中，沿电流方向电势降低。(3)电源的内电阻：电源内电路的电阻，简称内阻。(4)闭合电路中能量的转化情况，电路图如图所示。电源的非静电力做功：W＝Eq＝EIt在外电路中电能转化为内能：Q外＝I2Rt电流通过内阻r时，在内电路中电能转化为内能：Q内＝I2rt由能量守恒得：W＝Q外＋Q内即：EIt＝I2Rt＋I2rt(5)闭合电路的欧姆定律：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。即I＝eq \f(E,R＋r)。(6)路端电压与负载的关系①负载：外电路中的用电器。②路端电压：外电路的电势降落。③路端电压与电流的关系式：U＝E－Ir。④电源的U­I图像，如图所示：2．判断(1)闭合电路中沿着电流的方向电势一定降低。(×)(2)闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比。(√)(3)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零。(×)3.想一想如图为闭合电路中的电势变化情况的示意图，试说明哪部分是外电路、内电路，电势是如何变化的？电源电动势为多大？提示：从A直接到B为外电路，电势逐渐降低；从B到C到A为内电路，在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”——BC 和DA化学反应层；电源电动势为BC＋DA。eq \a\vs4\al(主题探究一)　　eq \a\vs4\al(对电动势的理解和应用)　[问题驱动]日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样(甲)，有的标有“3.7 V”字样(乙)。甲　标有“1.5 V”的干电池　　乙　标有“3.7 V”的手机电池如果把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把1 C的正电荷从3.7 V手机电池的负极移到正极呢？哪个电池做功的本领大？提示：把1 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电势能增加了1.5 J，非静电力做功1.5 J；从3.7 V手机电池的负极移到正极，电势能增加了3.7 J，非静电力做功3.7 J。3.7 V手机电池做功的本领大。　　　 【重难释解】1．电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。2．公式E＝eq \f(W,q)是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同。eq \a\vs4\al(典例1)　(多选)铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(　　)A．电路中每通过1 C电荷量，电源把2 J的化学能转变为电能B．铅蓄电池断开时两极间的电压为2 VC．铅蓄电池能在1 s内将2 J的化学能转变成电能D．铅蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大[解析]　根据电动势的定义和表达式E＝eq \f(W,q)，非静电力移动1 C电荷量所做的功W＝qE＝1×2 J＝2 J，由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能，A正确，C错误；路端电压U＝E－Ir，铅蓄电池断开时I＝0，所以U＝E＝2 V，B正确；电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，因E蓄电池＝2 V>E干电池＝1.5 V，故D正确。[答案]　ABD理解电动势的“三点注意”(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。(2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向。(3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电压降(即内电压)。【素养训练】1．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此(　　)A．电动势是一种非静电力B．电动势越大，表明电源储存的电能越多C．电动势一定等于闭合电路中电源两端的电压D．电动势的大小是非静电力做功本领的反映解析：选D　解析：电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势不是一种非静电力，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，A、B错误，D正确；闭合电路中电源电动势大小等于内、外电压之和，或者等于开路电压，电源有内阻，所以闭合电路中电源两端的电压小于电动势，故C错误。2．下面对电源电动势概念的认识正确的是(　　)A．电源的电动势与体积有关B．在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和C．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同解析：选B　电动势是由电源的性质决定的，与体积大小无关，故A项错误；电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，即在电路中通过一定电荷量时，电源提供的电能越多，电动势越大，并不是电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大，因为转化的能量除与电动势有关外，还与所经历的时间、用电情况有关，故C项错误；电动势和电势差意义不同，电势差是表示电能转化为其他形式的能的本领的物理量，故D项错误。eq \a\vs4\al(主题探究二)　eq \a\vs4\al( 对闭合电路的欧姆定律的理解)　[问题驱动] 如图为闭合电路的组成。(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？提示：在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。(2)若电源电动势为E，电路中的电流为I，在t时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？提示：EIt　I2rt　I2Rt　EIt＝I2Rt＋I2rt(3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？提示：E＝IR＋Ir或I＝eq \f(E,R＋r)。　　　【重难释解】1．闭合电路中的几个关系式[特别提醒](1)外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故，一般不允许这种情况发生。(2)外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。　　　　 　　eq \a\vs4\al(典例2)　如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A。当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内电阻。解题指导：(1)两电表读数增减的分析：①开关S断开后，外电阻的变化：由R1、R2并联变化为只有R1接入电路，电阻变大；②两电表读数的变化：电流表读数减小，电压表读数变大。(2)电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流，它们之间的关系满足闭合电路欧姆定律， 即U＝E－Ir。[解析]　当S闭合时， R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小。当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir，即1.6＝E－0.4r①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U′＝E－I′r，即1.6＋0.1＝E－(0.4－0.1)r②由①②解得：E＝2 V，r＝1 Ω。[答案]　2 V　1 Ω闭合电路问题的求解方法(1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流。(2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。(3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流。【素养训练】3．如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是(　　)A．电源的电动势为6.0 VB．电源的内阻为12 ΩC．电源的短路电流为0.5 AD．电流为0.3 A时外电阻是1.8 Ω解析：选A　由闭合电路的欧姆定律U＝E－Ir得，当I＝0时，U＝E，即图线与纵轴交点表示断路状态，电动势E＝6 V，故A正确。电源的内阻等于图线斜率的绝对值，r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq \f(6－5,0.5) Ω＝2 Ω，故B错误。外电阻R＝0时，短路电流为I＝eq \f(E,r)＝eq \f(6,2) A＝3 A，故C错误。电流I＝0.3 A时，路端电压U＝E－Ir＝6 V－0.3×2 V＝5.4 V，则外电阻R＝eq \f(U,I)＝18 Ω，故D错误。4.如图所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4 V，8 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1 A，时电阻R两端的电压为5 V。求：(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻。解析：(1)当开关S接b点时，由欧姆定律得，电阻R的阻值为R＝eq \f(U,I)＝eq \f(5,1) Ω＝5 Ω。(2)当开关S接a时，U1＝4 V，I1＝eq \f(P1,U1)＝eq \f(8,4) A＝2 A当开关S接b时，U2＝5 V，I2＝1 A根据闭合电路的欧姆定律得：E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r联立解得：E＝6 V，r＝1 Ω。答案：(1)5 Ω　(2)6 V　1 Ωeq \a\vs4\al(主题探究三)　eq \a\vs4\al(路端电压与负载的关系)[问题驱动]用导线把旧干电池组、电流表、电压表、两只相同的小灯泡、开关等按如图所示电路连接。(1)闭合开关S和S1，观察小灯泡L1的亮度，并记下电流表和电压表的示数。(2)再闭合开关S2，观察小灯泡L1的亮度如何变化，电流表和电压表的示数如何变化。请结合闭合电路欧姆定律，分析发生以上变化的原因。提示：当闭合开关S2后，小灯泡L1变暗，电流表示数增大，电压表示数减小。当闭合开关S2，小灯泡L1和L2并联，电路总电阻减小，总电流增大，由U＝E－Ir可知，电源的路端电压减小，灯泡L1变暗。　　　　 【重难释解】1．路端电压与负载的关系：U＝E－Ir＝E－eq \f(E,R＋r)r，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压U＝E；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势。2．路端电压与电流的关系：U＝E－Ir。3．电源的U­I图像：如图所示是一条倾斜的直线，图像中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻。　　eq \a\vs4\al(典例3)　(多选)如图所示为某一电源的U­I图像，由图可知(　　)A．电源电动势为2 VB．电源内阻为eq \f(1,3) ΩC．电源短路时电流为6 AD．电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A解题指导：在路端电压U与电流I的U ­I图像中：纵坐标的截距表示电动势，横坐标的截距表示短路电流，斜率的绝对值表示电源的内阻。[解析]　由闭合电路欧姆定律U＝E－Ir得知，当I＝0时，U＝E，由题图读出电源的电动势E＝2 V，故A正确。电源的内阻等于图线斜率的绝对值，为r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq \f(2－0.8,6) Ω＝0.2 Ω，故B错误。电源短路时R＝0，电流I短＝eq \f(E,r)＝eq \f(2,0.2) A＝10 A，故C错误。当路端电压U＝1 V时，由E＝U＋Ir可得，I＝eq \f(E－U,r)＝eq \f(2－1,0.2) A＝5 A，故D正确。[答案]　AD【素养训练】5．电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　)A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小D．若外电路断开，则路端电压为零解析：选C　路端电压U＝IR＝E－Ir，因为I增大时，R减小，所以不能用U＝IR判断路端电压的变化情况，根据U＝E－Ir可知，当I增大时，路端电压减小，所以选项A、B错误，C正确；当外电路断开时，路端电压等于E，选项D错误。6．如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是(　　)A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小解析：选D　由题图可知，电灯均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，由并联电路的电阻规律可知，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，则内电压增大，故路端电压减小，电灯两端的电压变小，故D正确。7．(多选)A、B两电源分别供电时其路端电压与电流的关系图线如图所示，则下述说法正确的是(　　)A．电源电动势EA＝EBB．电源内阻rA＝rBC．电源A的短路电流为0.2 AD．电源B的短路电流为0.3 A解析：选BD　由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，U＝E，U ­I图线的斜率的绝对值的大小等于电源内阻大小。由题图看出，A的电动势为2 V，B的电动势为1.5 V，即有电源电动势EA＞EB，故A错误。两图线平行，说明电源的内阻相等，即rA＝rB，故B正确。电源A的短路电流为IA＝eq \f(EA,rA)＝eq \f(2,\f(2－1,0.2)) A＝0.4 A，故C错误。电源B的短路电流为IB＝eq \f(EB,rB)＝eq \f(1.5,\f(1.5－1,0.1)) A＝0.3 A，故D正确。一、培养创新意识和创新思维1．某数码相机的锂电池电动势为7.2 V，容量为875 mA·h，能连续拍摄约315张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近以下哪个数值(　　)A．0.02 J　　　　　　　　 B．20 JC．70 J D．7×104 J解析：选C　锂电池储存的电荷量q＝It＝875×10－3×3 600 C＝3 150 C，锂电池储存的电能W＝Eq＝7.2×3 150 J＝22 680 J，每拍摄一张照片消耗的电能W0＝eq \f(W,n)＝72 J，C正确，A、B、D错误。2．用两节干电池串联后接在额定电压为3 V 的小灯泡两端，小灯泡正常发光。现将一节如图所示的方块电池接在该小灯泡两端，闭合开关后发现小灯泡亮度变暗，产生这一现象的主要原因是(　　)A．方块电池的电动势过低　 B．导线分担了大部分电压C．小灯泡的电阻太大 D．方块电池的内阻太大解析：选D　小灯泡接在电池两端，其电压为电池路端电压，小灯泡变暗，说明其两端电压太小，根据闭合电路欧姆定律可知U＝E－Ir＝eq \f(ER,R＋r)，电动势和灯泡电阻R一定，U太小可能是方块电池的内阻太大，故A、B、C错误，D正确。3.锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是(　　)A．电能转化为化学能的功率为UIB．充电器输出的电功率为UI＋I2rC．电池产生的热功率为I2r D．充电器的充电效率为eq \f(Ir,U)×100%解析：选C　根据热功率公式可得，电池产生的热功率为I2r，故C正确；由P＝UI可知，充电器输出的电功率为：P总＝UI，故B错误；电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律，有：UI＝I2r＋P，故有：P＝UI－I2r，故A错误；充电器的充电效率为：η＝eq \f(P,P总)×100 %＝eq \f(U－Ir,U)×100%，故D错误。二、注重学以致用和思维建模4．如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k＝1 300 N/m，电阻R＝1.0 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0＝0.5 m，电压传感器的示数U1＝3.0 V。若不计摩擦和迎风板的电阻，求：(1)金属杆单位长度的电阻R0；(2)当电压传感器的示数为U2＝2.0 V时，作用在迎风板上的风力F。解析：(1)电阻R与金属细杆串联连接由E＝I(R0l0＋R＋r)U1＝IR0l0可求得R0＝1 Ω。(2)设此时弹簧长度为lE＝I2(R0l＋R＋r)U2＝I2R0lF＝k(l0－l)可解得：F＝260 N，垂直于迎风板向里。答案：(1)1 Ω　(2)260 N，垂直于迎风板向里[课时跟踪检测]A组—重基础·体现综合1．(多选)对于电动势的定义式E＝eq \f(W,q)的理解，下列说法正确的是(　　)A．E与W成正比B．E与q成反比C．E的大小与W、q无关D．W表示非静电力做的功解析：选CD　电动势的定义式E＝eq \f(W,q)中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，W为非静电力做的功，故A、B错误，C、D正确。2．(2023·广东1月学考)干电池和太阳能电池等不同电源产生电动势原理不同。下列关于电动势说法正确的是(　　)A．电动势是闭合电路中电源两极间的电压B．电动势越大，电源储存的能量越大C．电源电动势大小与连接的外电路有关D．在闭合电路中，电源电动势等于外电路电压与内电路电压之和解析：选D　电动势等于电源没有接入电路时两端的电压，在闭合回路中，电源电动势等于外电路电压与内电路电压之和，故A错误，D正确；电动势大小是反映非静电力做功能力大小的，与所储存的电能无关，故B错误；电源电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关，故C错误。3.如图所示的电路中，已知电源电动势为E，内阻为r。闭合开关，调节滑动变阻器R的滑片的位置，可以改变外电路的电阻，电压表的示数U、电流表的示数I、电源的总功率P都将随之改变。若电表均为理想电表，以下四幅图中能正确反映P­I、P­U关系的是(　　)解析：选C　电源的总功率表示为P＝IE，可知P­I图像是过原点的倾斜直线，A、B错误；电源的总功率为P＝IE＝eq \f(E－U,r)E＝eq \f(E2,r)－eq \f(E,r)U，可知P­U图像是斜向下的倾斜直线，C正确，D错误。4.在如图所示的电路中，电源的内电阻为1 Ω，外电路电阻为9 Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.3 A，电流表的内阻不计。电源的电动势E等于(　　)A．1 V　　　　　　 B．2 VC．3 V D．5 V解析：选C　根据闭合电路欧姆定律得电源的电动势为E＝I(R＋r)＝0.3×(9＋1)V＝3 V，故选项C正确。5.如图所示的电路中，把R由2 Ω改变为6 Ω时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻应为(　　)A．4 Ω B．8 ΩC．6 Ω D．2 Ω解析：选D　根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，当R＝2 Ω时，E＝I(2 Ω＋r)；当R＝6 Ω时，E＝eq \f(I,2)(6 Ω＋r)，解得r＝2 Ω，故选项D正确。6.(多选)如图所示电路中，电源电动势E＝9 V、内阻r＝3 Ω，R＝15 Ω，下列说法中正确的是(　　)A．当S断开时，UAC＝9 VB．当S闭合时，UAC＝9 VC．当S闭合时，UAB＝7.5 V，UBC＝0D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0解析：选AC　当S断开时，UAC与UBC都等于电源电动势，A正确，D错误；当S闭合时，UAC＝UAB＝eq \f(E,R＋r)R＝7.5 V，UBC＝0，B错误，C正确。7.如图所示，当开关S断开时，电压表示数为3 V，当开关S闭合时，电压表示数为1.8 V，则外电阻R与电源内阻r之比为(　　)A．5∶3 B．3∶5C．2∶3 D．3∶2解析：选D　S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即E＝3 V；S闭合时，U外＝1.8 V，所以U内＝E－U外＝1.2 V，因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8∶1.2＝3∶2，故D正确。8.如图所示为一种加速度仪的示意图。质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时，滑动触头位于滑动变阻器正中间，这时电压表指针恰好在刻度盘正中间。(1)系统的加速度a(以向右为正)和电压表读数U的函数关系式为______________。(2)若电压表指针指在满刻度的eq \f(3,4)位置，此时系统的加速度大小为________，方向向________(填“左”或“右”)。解析：(1)当振子向左偏离变阻器中间位置x距离时，对振子，根据牛顿第二定律得2kx＝ma ①根据欧姆定律和串联电路分压特点得U＝eq \f(\f(L,2)－x,L)E②联立①②得，a＝eq \f(kL,mE)(E－2U)。(2)由加速度的表达式可知，a与U是线性关系，所以加速度仪的刻度盘是均匀的，当变阻器触片滑到最右端时，电压表的读数等于电源的电动势E，得到电压表指针指在满刻度的eq \f(3,4)位置时电压值U＝eq \f(3,4)E。代入到加速度a的表达式得，a＝－eq \f(kL,2m)，负号表示方向向左。答案：(1)a＝eq \f(kL,mE)(E－2U)(2)eq \f(kL,2m)　左B组—重应用·体现创新9．(2023·浙江1月学考)如图，是小明家的太阳能电池，因户外使用时间较久，厂家标记的参数已模糊不清。为了解相关参数，小明测量了此电池不接负载时两极间电压为22.0 V，接上10 Ω的电阻时两极间电压为16.1 V。则此电池的电动势和内阻分别为(　　)A．22.0 V和3.7 Ω B．16.1 V和3.7 ΩC．22.0 V和10 Ω D．16.1 V和10 Ω解析：选A　不接负载时两极间电压为22.0 V，则电池的电动势为22.0 V；根据闭合电路欧姆定律有E＝eq \f(U,R)·r＋U，代入数据解得r≈3.7 Ω，选项A正确。10.如图所示的电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(　　)A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大解析：选A　由变阻器R0的滑动端向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小，则R外减小，由I＝eq \f(E,R外＋r)可知I增大，由U内＝Ir可知U内增大，由E＝U内＋U外可知U外减小，故电压表示数减小。由U1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2减小，由I2＝eq \f(U2,R2)可知电流表示数变小，故A正确。11.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点，如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常数)，图线b是某电阻R的U­I图像，在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为(　　)A．8.0 Ω B．10 ΩC．12 Ω D．12.5 Ω解析：选A　由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由图线a与纵轴的交点读出电动势E＝3.6 V。根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压U1＝2 V，电流I1＝0.2 A，则内阻r＝eq \f(E－U1,I1)＝eq \f(3.6－2,0.2) Ω＝8.0 Ω，A正确。12.如图所示，电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R3阻值变化范围为0～10 Ω，求电路中的总电流的变化范围。解析：当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电流最大。R外＝R1＝5 Ω，I＝eq \f(E,R外＋r)＝eq \f(6,5＋1) A＝1 A。当R3阻值为10 Ω时，外电阻最大，电流最小。R并＝eq \f(R3R2,R3＋R2)＝5 Ω，R外′＝R1＋R并＝10 Ω，I′＝eq \f(E,R外 ′＋r)＝eq \f(6,10＋1) A≈0.55 A。答案：0.55～1 A13.在如图所示的电路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，试求：(1)开关K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)电源的电动势和内电阻；(3)开关K接c时，通过R2的电流。解析：(1)开关K接a时，R1被短路，由P2＝I2R2得：通过电源的电流为：I＝1 A电源两端的电压等于R2两端的电压为：U＝IR2＝1×4 V＝4 V。(2)由闭合电路欧姆定律得：当开关K接a时，有：E＝U＋Ir，当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，有：E＝U′＋eq \f(U′,R1＋R2)r联立解得：E＝6 V，r＝2 Ω。(3)当开关K接c时，通过R2的电流为：I′＝eq \f(1,2)·eq \f(E,R1＋\f(1,2)R2＋r)＝0.5 A。答案：(1)1 A　4 V　(2)6 V　2 Ω(3)0.5 A习题课三　闭合电路欧姆定律的应用eq \a\vs4\al(综合提能一)　eq \a\vs4\al( 闭合电路的动态分析)【知识贯通】闭合电路动态问题的分析方法(1)程序法①分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；②由局部电阻变化判断总电阻的变化；③由I＝eq \f(E,R＋r)判断总电流的变化；④据U＝E－Ir判断路端电压的变化；⑤由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化。(2)结论法——“并同串反”“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。eq \a\vs4\al(典例1)　电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是(　　)A．电压表和电流表读数都增大B．电压表和电流表读数都减小C．电压表读数增大，电流表A1读数减小，A2读数增大D．电压表读数减小，电流表A1读数增大，A2读数减小[解析]　由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I＝eq \f(E,R总＋r)，因R总增大，所以I减小，故A1示数减小；路端电压U＝E－Ir，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2＝E－I(R1＋r)，因I减小，所以U2增大，由I2＝eq \f(U2,R2)知，I2增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误。[答案]　C闭合电路的动态分析方法(1)程序法：局部→整体→局部。(2)“并同串反”法：所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小；所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。【集训提能】1．在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑片在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑片向b端移动，则三个电表示数的变化情况是(　　)A．I1增大，I2不变，U增大B．I1减小，I2增大，U减小C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小解析：选B　电路结构：R1、R2并联后再与R3串联，电流表A1测通过R1的电流I1，电流表A2测通过R2的电流I2，电压表V测路端电压U。R2的滑片由a滑向b时，R2阻值减小，电路总电阻减小，则总电流I增大；根据闭合电路欧姆定律知路端电压U＝E－Ir，所以电压表示数U减小；R1两端电压U1＝U－U3，而U3＝IR3，U3增大，所以U1减小，则I1减小，而I＝I1＋I2，所以I2增大，B正确，A、C、D错误。2．(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　)A．车灯的电流变小　　　 B．路端电压变小C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大解析：选ABD　开关S闭合，电机工作，外电路的总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知总电流增大，电源的内阻分压增大，路端电压减小，则车灯两端的电压减小，流过车灯的电流减小，A、B正确，C错误；由P＝EI可知，由于电路的总电流增大，则电源的总功率增大，D正确。eq \a\vs4\al(综合提能二)　eq \a\vs4\al( 电源的有关功率和效率问题)【知识贯通】1．电源的功率P：电源将其他形式的能转化为电能的功率，也称为电源的总功率，计算式为：P＝IE(普遍适用)，P＝eq \f(E2,R＋r)＝I2(R＋r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)。2．电源内阻消耗功率P内：电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率，计算公式为P内＝I2r。3．电源的输出功率P出：外电路上消耗的功率，计算式为：P出＝IU外(普遍适用)，P出＝I2R＝eq \f(E2R,R＋r2)(只适用于外电路为纯电阻的电路)。4．输出功率随外电阻R的变化关系电源的输出功率：P出＝U外I＝eq \f(RE2,R＋r2)＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)。由上式可以看出：(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，P出＝eq \f(E2,4r)，此时电源效率η＝50 %。(2)当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。(3)当RQ，P电>P热家庭常用电器电视机洗衣机空调电脑户均数量/台2121电器待机功耗/(W·台－1)10204040整车质量40 kg蓄电池工作电压36 V最高车速25 km/h一次充电电耗0.6 kW·h电动机效率75%充电时间8 h最大骑行噪声62 dB一次充电连续行驶里程50 km容量25 000 mA·h重量596 g额定电压3.7 V转换率85%充电时间15.5 h电池输出电压36 V电池总容量50 000 mA·h电机额定功率900 W最大速度15 km/h充电时间2～3小时百公里标准耗电量6 kW·h物理观念(1)知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的装置，知道电动势的定义式。(2)理解闭合电路的欧姆定律。(3)知道欧姆表测量电阻的原理。科学思维经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，理解内、外电路的能量转化，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。科学探究(1)通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中的作用。(2)能根据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载的关系。科学态度与责任了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识。几种形式说明E＝U外＋U内I＝eq \f(E,R＋r)和U＝eq \f(R,R＋r)E只适用于外电路为纯电阻的闭合电路I＝eq \f(E,R＋r)U＝eq \f(R,R＋r)E(U、R间关系)U＝E－Ir (U、I间关系)由于电源的电动势E和内电阻r是一定的，从U＝E－Ir不难看出，随着I的增加，电路中路端电压U减小U＝E－Ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U/VU1U2U3U4U5U6R/Ω40.0012.008.006.00U/V1.901.661.571.43I/A0.0480.1380.1960.238物理观念(1)列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒定律的含义。(2)通过实例分析知道能量耗散，认识自然界中能量转化的方向性。科学态度与责任(1)收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害，思考科学·技术·社会·环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动。(2)了解太阳能、水能、核能和风能等能源的开发利用，知道利用能源是人类生存和社会发展的必要条件之一。(3)知道人类利用的能源有可再生能源和不可再生能源，认识合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯。能源分类方法能源分类名称特点举例按形式或转换特点分一次能源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按利用技术分常规能源已大规模正常使用煤炭、石油、天然气、水能新能源正在开发或有新的，利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能按可否再生分可再生能源可循环使用水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤炭、石油、天然气、核燃料按对环境污染情况分清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤炭、石油、天然气)次序操作步骤现象和结论1闭合开关，选直流电压挡，红、黑表笔分别接a、b指针偏转，灯泡断路；指针不偏转，灯泡短路2闭合开关，选直流电流挡，红、黑表笔分别接a、b指针偏转，灯泡断路；指针不偏转，灯泡短路3闭合开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b指针不动，灯泡断路；指针偏转，灯泡短路4断开开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b指针不动，灯泡断路；指针偏转最大，灯泡短路类型表达式图像物理意义I­R图像I＝eq \f(E,R＋r)纵截距为短路电流，I随R增大而减小U­R图像U＝eq \f(ER,R＋r)＝eq \f(E,1＋\f(r,R))U随R的增大而增大，但为非线性关系U­I图像U＝E－Ir纵截距为E，横截距为I短，斜率的绝对值等于rP出­R图像P出＝eq \f(E2,R＋r2)R当R＝r时，电源的输出功率最大，Pmax＝eq \f(E2,4R)＝eq \f(E2,4r)；当R＞r时，电源的输出功率随R的增大而减小；当R＜r时，电源的输出功率随R的增大而增大P出­I图像P出＝EI－I2r当I＝eq \f(E,2r)时，电源的输出功率的最大值为eq \f(E2,4r)；当I＜eq \f(E,2r)时，电源的输出功率随I的增大而增大；当I＞eq \f(E,2r)时，电源的输出功率随I的增大而减小η­R图像η＝eq \f(R,R＋r)＝eq \f(1,1＋\f(r,R))电源的效率随外电路电阻的增大而增大eq \f(1,I)­R图像eq \f(1,I)＝eq \f(1,E)·R＋eq \f(r,E)图像的斜率表示eq \f(1,E)，纵截距为eq \f(r,E)，横截距为－req \f(1,U)­eq \f(1,R)图像eq \f(1,U)＝eq \f(r,E)·eq \f(1,R)＋eq \f(1,E)图像的纵截距为eq \f(1,E)，斜率为eq \f(r,E)，横截距为－eq \f(1,r)电器名称电饭锅额定功率700 W额定电压220 V额定容量4.0 L电吹风铭牌参数额定电压220 V额定功率热风1 000 W冷风250 W