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4.1　常见的电路元器件
4.2　闭合电路的欧姆定律
1.(2024·山西学业考试)下列关于电源的说法中,正确的是(　　)
A.电源的作用是提供电荷
B.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
C.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
2.(2023年第一次广东合格性考试)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
3.(2023·江苏学业考试)小明的袖珍手电筒里有一节电动势为1.5 V的干电池,取出手电筒中的小灯泡,看到上面标有“1.3 V、0.20 A”的字样,小明认为产品设计人员的意图是使小灯泡在该干电池的供电下正常发光,由此可算出该干电池的内阻为(　　)
A.7.5 Ω B.6.5 Ω C.1.5 Ω D.1.0 Ω
4.许多人造地球卫星都用太阳能电池供电.太阳能电池由许多片电池板组成.某电池板不接负载时的电压是600 mV,短路电流是30 mA.该电池板的内阻是(　　)
A.2×10-2 Ω B.0.5 Ω
C.20 Ω D.500 Ω
5.如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,定值电阻R1=R2=r.开关S闭合后,理想电压表的示数为(　　)
A.E B. C. D.
6.(2024年第一次广东合格性考试)某实验小组用如图所示电路测量一节干电池的电动势和内阻.在闭合S后,滑动变阻器的滑片由M向N端移动过程中,下列说法正确的是(　　)
A.电流表的示数减小,电压表的示数减小
B.电流表的示数减小,电压表的示数增大
C.电流表的示数增大,电压表的示数减小
D.电流表的示数增大,电压表的示数增大
7.(2023·浙江学业考试)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 Ω
C.22.0 V和10 Ω D.16.1 V和10 Ω
8.(2022·第二次广东合格性考试)如图所示,L1和L2是完全相同的两个灯泡,电源的内阻不可忽略,现闭合开关S1,灯泡L1正常发光;再闭合开关S2,下列说法正确的是(　　)
A.路端电压变小
B.灯泡L1亮度不变
C.灯泡L1比之前更亮
D.灯泡L2比灯泡L1更亮
9.某同学在测量电源的电动势和内阻时,由实验数据画出U-I图像,如图所示.下列说法正确的是(　　)
A.电源的电动势为3.0 V
B.电源的内阻为5 Ω
C.短路电流为0.6 A
D.电源电动势为2.4 V
10.(多选)如图所示是利用伏安法分别测量两节不同干电池的电动势E和内阻r时作出的U-I图像,由此可知(　　)
A.E1>E2　　　　B.E1C.r1>r2　　　　 D.r11.C　从能量转化的角度来看,电源在搬运电荷的过程中,需要克服电场力做功,将其他形式的能转化为电能,电源的作用不是提供电荷,A错误,C正确;电源是将其他形式的能转化为电能的装置,并不是用电器,B错误.
2.D　电动势等于电源没有接入电路时两端的电压,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,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;电源电动势的大小只取决于电源本身的性质,跟外电路无关,故C错误.
3.D　由题意可知小灯泡正常发光时,路端电压为1.3 V,电路中电流为0.20 A.根据闭合电路的欧姆定律有E=U+Ir,解得r=1.0 Ω.
4.C　电池板不接负载时的电压U=600 mV=0.6 V,则电动势为E=0.6 V,又根据闭合电路欧姆定律得E=I短r,则这块电池板的内阻为r== Ω=20 Ω.
5.C　电压表测的是R1两端的电压,由欧姆定律可知I==,则R1两端的电压为U=IR1=,A、B、D错误,C正确.
6.C　滑动变阻器的滑片由M向N端移动过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变小,则电路总电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流增大,路端电压减小,则电流表的示数增大,电压表的示数减小.
7.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=·r+U,代入数据解得r≈3.7 Ω.
8.A　开关S2闭合后,电路中的总电阻变小,根据I=,可知干路电流变大,由闭合电路的欧姆定律U=E-Ir可知,路端电压变小,灯泡L1亮度变暗,但两灯泡为并联关系,亮度一样.
9.A　根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,可知U-I 图像的纵轴截距表示电动势,则有E=3.0 V,U-I图像的斜率绝对值表示内阻,则有r= Ω=1 Ω,短路电流为I短== A=3.0 A.
10.AC　由闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,故图像的纵轴截距表示电动势,图像的斜率绝对值表示内阻,可知E1>E2,r1>r2.4.1　常见的电路元器件
4.2　闭合电路的欧姆定律
常见的电路元器件
一、识别几种常见元器件
1.电阻器
(1)电阻器的分类.
①阻值固定的电阻器,包括碳膜电阻、绕线电阻、熔断电阻等.
②阻值可变的电阻器,包括电位器、滑动变阻器和电阻箱等.
(2)电阻器的符号.
在电路图中,电阻器用字母“R”及符号“”表示.
2.电感器
(1)电感器的组成及作用.
由绝缘导线绕成,通过电磁感应能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中.
(2)电感器的符号.
在电路图中,电感器用字母“L”及符号“”表示;插入铁芯的电感器符号用“”表示.
3.二极管
(1)二极管的分类.
根据不同的用途,二极管可分为整流二极管、检波二极管、开关二极管等.
(2)二极管的特点.
在电路中,二极管只允许电流由单一方向通过,反向时阻断.
(3)二极管的符号.
在电路图中,二极管用字母“D”及符号“”表示,箭头表示正向电流的方向.
二、电路
1.电路
通过金属导线将各个元器件连接组成闭合回路.当输入端接入电源时,电子会在闭合回路中循环流动,这个闭合回路称为电路,电路是电流所流经的路径.
2.电路图
用物理电学标准化的符号表示电路中的元器件,并把它们连接起来,形成电路图.
三、常见元器件在电路中的作用
1.电感器
电感器具有“通直流阻交流”的作用,即电感线圈对交流有限流作用.
2.电容器
电容器具有“通交流隔直流”的作用.
3.电阻器
电阻器在电路中的主要作用是调节电路中的电流和电压.
4.二极管
二极管具有单向导电、反向阻断的特性.
【典例突破】
[典例1] 下列元器件,名称正确的是(　　)
A.可变电容器、发光二极管、电阻箱、固定电容器
B.电源、固定电容器、电阻箱、固定电容器
C.线圈、固定电容器、电阻箱、二极管
D.可变电容器、发光二极管、滑动变阻器、固定电容器
电动势
一、电路
1.闭合电路:由导线、电源和用电器连成的闭合电路.
2.外电路:电源外部的电路叫作外电路,外电路上的电阻称为　　　　电阻.
3.内电路:电源内部的电路叫作内电路,内电路上的电阻称为　　　　阻.
二、电源中的非静电力及其作用
在电源内部非静电力与电场力方向相　　　　,使正电荷从负极移至正极.其作用是克服电场力做功使正电荷的电势能增加.
三、电源中的能量转化
从能量转化的角度看,电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置.
四、电动势与内阻
1.电动势
(1)电动势的定义.
用搬运单位正电荷的非静电力做的功,来描述电源将其他形式的能转化为电能的本领,即电源电动势E.电动势的公式E=.电动势的单位为伏特,用符号“V”表示.
(2)电动势的决定因素.
电源电动势的大小只取决于电源本身的性质,与电源的体积　　　　关,也与外电路　　　　关.
2.内阻
电源内部由导体组成,因此也有电阻,这个电阻叫作电源的内阻,用符号r表示.
3.理解电动势的三点注意
(1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,即非静电力移送单位正电荷做功越多,则电动势越大.
(2)电源电动势的大小是由电源本身性质决定的,不同种类的电源电动势的大小一般不同.
(3)电动势的大小等于在电源的内部从负极到正极移送1 C的正电荷时非静电力做功的数值.一定要注意必须是“1 C正电荷”,而不是“任意电荷”.
【典例突破】
[典例2] 关于电源的电动势和内阻,下列说法正确的是(　　)
A.电源电动势越大,储存的电能越多
B.电源内部非静电力做功越多,电动势越大
C.电源电动势大小与内阻无关
[典例3] 图中纽扣电池的电动势大小是(　　)
A.1.5 V B.3.6 V C.9 V D.12 V
研究闭合电路欧姆定律
一、闭合电路欧姆定律
1.闭合电路欧姆定律的内容
闭合电路中的电流与电源的电动势成　　　　比,与内、外电路的电阻之和成　　　　比,这就是闭合电路的欧姆定律,表达式为I=.
2.闭合电路欧姆定律适用于外电路为纯电阻的闭合电路.
二、闭合电路中的几个关系式
几种形式 说明
E=U外+U内 (1)I=和U外=E只适用于外电路为纯电阻的闭合电路. (2)由于电源的电动势E和内阻r不受R变化的影响,从I=不难看出,随着R的增加,电路中电流I减小. (3)U外=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
I=
U外=E-Ir
U外=E
三、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.
【典例突破】
[典例4] 一电源电动势为6 V,内阻不能忽略,将其和一标有“6 V　3 W”的小灯泡构成闭合电路,则小灯泡(　　)
A.正常发光
B.比正常发光略暗
C.灯泡两端电压等于6 V
D.灯泡两端电压大于6 V
[典例5] (2024·湖南学业考试)如图所示的电路中,已知电源的电动势E=1.5 V,内阻r=1.0 Ω,电阻R=2.0 Ω,闭合开关S后,电路中的电流I等于(　　)
A.0.5 A B.1.5 A C.3.0 A D.5 A
[典例6] (2023·江苏学业考试)电源的电动势为 4.5 V、外电阻为4.0 Ω时,路端电压为4.0 V,则电源内阻为(　　)
A.0.5 Ω B.3.5 Ω C.4 Ω D.4.5 Ω
路端电压与负载的关系
一、路端电压与负载的关系
1.路端电压:　　　　电压也叫作路端电压.
2.路端电压表达式:U=　　　　　　.
3.路端电压与负载的关系
(1)当外电阻R增大时,电流I减小,路端电压U　　　　.反之路端电压U　　　　.
(2)两种特殊情况.
①当外电路断开时,电流I为0,U=E,即断路时的路端电压等于电源电动势.
②当外电路短路时,外电阻R=0,此时I=,电源的内阻r一般都很小,短路时电流很大,会导致温度过高,烧坏电源,甚至引起火灾.
二、路端电压与电流的关系图像
1.由U=E-Ir可知,U-I图像是一条向下倾斜的直线,如图所示.
2.纵轴的截距表示电源的电动势E,横轴的截距表示外电路短路时的电流I短=.
3.直线斜率的绝对值表示电源的内阻,即r=||=,斜率绝对值越大,表示电源的内阻越大.
三、闭合电路的动态分析问题
1.闭合电路动态分析的思路
闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化,分析这类问题的基本思路是:
2.闭合电路动态分析的方法
程序法:基本思路是“部分→整体→部分”,即:
【典例突破】
[典例7] (2023·广西学业考试)如图所示的电路中,电源电动势E=3.0 V,内阻r=1.0 Ω.开关S闭合后,若电流表示数I=0.50 A,则路端电压为(　　)
A.0.5 V B.2.0 V C.2.5 V D.3.0 V
[典例8] (2024·山西学业考试)如图为电源路端电压和电流的关系图像,由图可得电源电动势和电源内阻分别为(　　)
A.15 V　4 Ω B.10 V　4 Ω
C.15 V　3.75 Ω D.10 V　3.75 Ω
[典例9] (2024年第一次广东合格性考试)(多选)中国空间站的电能主要由太阳能电池提供.一太阳能电池接入如图所示的纯电阻工作电路中,S1闭合、S2断开时,电压表的示数为400 mV;S1和S2均闭合时,电压表的示数为200 mV.已知工作电路的电阻为10 Ω,电压表的内阻足够大,下列说法正确的有(　　)
A.太阳能电池的电动势为400 mV
B.太阳能电池的内阻为10 Ω
C.S1和S2均闭合时,通过太阳能电池的电流为10 mA
D.S1和S2均闭合时,通过工作电路的电流为20 mA
[典例10] (2023年第二次广东合格性考试)如图所示的电路中,闭合开关后,移动滑动变阻器R1的滑片P,发现电流表的示数增大,则
在此过程中(　　)
A.滑片P向左移动
B.电源的路端电压增大
C.电阻R2两端电压减小
D.滑动变阻器两端电压增加
知识分点突破
知识点1
典例突破
[典例1] A　题图中元器件对应的分别是可变电容器、发光二极管、电阻箱、固定电容器.
知识点2
一、2.外　3.内
二、反
四、1.(2)无　无
典例突破
[典例2] C　电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量,与储存的电能多少无关,A错误;根据E=,可知电源内部非静电力做功与电量的比值越大,电动势越大,电动势与做功多少无关,B错误;电源的电动势大小与内阻无关,C正确。
[典例3] B　由题图中纽扣电池的铭牌可知电动势大小是 3.6 V,选项B正确,A、C、D错误.
知识点3
一、1.正　反
典例突破
[典例4] B　组成闭合电路后,由于电源的内阻要分压,小灯泡分配电压达不到6 V,不可能正常发光,亮度比正常发光暗,故B正确,A、C、D错误.
[典例5] A　闭合开关S后,根据闭合电路欧姆定律可得I== A=0.5 A.
[典例6] A　根据题意,设电源内阻为r,由闭合电路欧姆定律有U=·R外,代入数据解得r=0.5 Ω.
知识点4
一、1.外电路　2.E-Ir　3.(1)增大　减小
典例突破
[典例7] C　根据闭合电路的欧姆定律E=U+Ir,解得路端电压为U=2.5 V.
[典例8] C　根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,得U=-Ir+E,结合图像得E=15 V,r= Ω=3.75 Ω。
[典例9] ABD　S1闭合、S2断开时,电压表的示数为400 mV,电压表的内阻足够大,可知太阳能电池的电动势为E=400 mV,故A正确;S1和S2均闭合时,电压表的示数为 200 mV,则电路电流为I== mA=20 mA,根据闭合电路欧姆定律可得E=I(R+r),可得太阳能电池的内阻为r=-R= Ω-10 Ω=10 Ω,故B、D正确,C错误.
[典例10] A　电流表的示数增大,可知电路总电阻变小,即滑动变阻器阻值变小,滑片P向左移动,A正确;外电路总电阻变小,可得路端电压变小,B错误;电路中电流增大,可得电阻R2两端电压变大;同理,电源内阻上的电压也变大,根据闭合电路欧姆定律,因为电源电动势不变,所以滑动变阻器两端电压减小,C、D错误.

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