2020年高中物理(人教选修3-1)配套学案：第2章--学案9-闭合电路的欧姆定律.docx

学案9闭合电路的欧姆定律学习目标定位 1.了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2.把握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义.3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系一、闭合电路的欧姆定律1闭合电路(1)闭合电路由外电路和内电路组成，用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路(2)电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向，所以在外电路中，沿电流方向电势降低2闭合电路的欧姆定律(1)内容：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(2)公式：I.(3)我们用U外表示IR，它是外电路上总的电势降落，习惯上叫做路端电压；用U内表示Ir，它是内电路的电势降落所以EU外U内，这就是说，电源的电动势等于内外电路电势降落之和二、 路端电压与负载的关系1电路中，消耗电能的元件经常称为负载，负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化2路端电压的表达式：UEIr.3路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R增大时，由I可知电流I减小，路端电压UEIr增大(2)当外电阻R减小时，由I可知电流I增大，路端电压UEIr减小(3)两种特殊状况：当外电路断开时，电流I变为0，UE.这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势当电源两端短路时，外电阻R0，此时I.一、闭合电路的欧姆定律问题设计1在时间t内，外电路和内电路产生的焦耳热各是多少？电源非静电力做功是多少？它们之间有怎样的关系？答案外电路产生的焦耳热为I2Rt，内电路产生的焦耳热为I2rt，非静电力做功为EIt.依据能量守恒定律有：EItI2RtI2rt.2你能进一步得出电路中的电流与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系吗？答案EIRIr或I要点提炼1电源非静电力做功等于内、外电路消耗的电能2闭合电路欧姆定律的三种表达形式：I；EU外U内；EIRIr.延长思考闭合电路欧姆定律的三种表达形式的适用范围是否相同？答案不相同I和EIRIr只适用于外电路是纯电阻的电路EU外U内适用于任何电路二、路端电压与负载的关系问题设计 1在如图1所示的电路中，电源的电动势E10 V，内电阻r1 ，试求当外电阻分别是3 、4 、7 时所对应的路端电压通过数据计算，你发觉了怎样的规律？图1答案外电压分别为7.5 V、8 V、8.75 V随着外电阻的增大，路端电压渐渐增大2.如图2所示，以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流I的UI图象，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开头时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的确定值表示的物理意义又是什么？图2答案图线与纵轴的交点表示电源的电动势；图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的确定值表示电源的内阻，即r|.要点提炼1路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小，但不呈线性变化外电路断开时，路端电压等于电源电动势；外电路短路时，电路中的电流I(表达式)2.路端电压与电流的关系式为UEIr，其图象如图3所示图3(1)在图象中U轴截距表示电源电动势，I轴截距等于短路电流(2)直线斜率的确定值等于电源的内阻，即内阻r|.一、闭合电路欧姆定律的应用例1如图4所示，电源电动势为6 V，内阻为1 ，R15 ，R210 ，滑动变阻器R3阻值变化范围为010 ，求电路中的总电流的变化范围图4解析当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电流最大R外R15 ，I A1 A.当R3阻值为10 时，外电阻最大，电流最小R并5 ，R外R1R并10 ，I A0.55 A.答案0.55 A1 A针对训练1如图5为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 ，电流表内阻不计，只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V，再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8 A则此时通过启动电动机的电流是()图5A2 AB8 AC50 AD58 A答案C解析只接通S1时，由闭合电路欧姆定律得：EUIr12 V100.05 V12.5 V，R灯 1.2 ，再接通S2，流过电动机的电流为I电动机 A8 A50 A，故选C.二、UI图象的理解和应用例2如图6所示为某一电源的UI图线，由图可知()图6A电源电动势为2 VB电源内电阻为C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解析在本题的UI图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确；横轴截距表示短路电流，C错误；图线斜率的确定值表示电源的内电阻，则r0.2 ，B错误；当路端电压为1 V时，内电阻分得的电压U内EU外2 V1 V1 V，则电路中的电流IA5 A，D正确答案AD针对训练2如图7所示，为闭合电路中两个不同电源的UI图象，则两电源的电动势和内阻的关系为()图7AE1r2BE1E2r1r2CE1E2r1E2r1I2B电动势E1E2，内阻r1r2C电动势E1E2，内阻r1r2D当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大答案AD解析由闭合电路的欧姆定律得EUIr.当I0时电动势E等于路端电压U，即UI图线和U轴的交点就是电源电动势，由题图知，两电源的电动势相等当U0时I，UI图线和I轴的交点就是短路电流，由题图知I1I2，A正确而r|，即图线的斜率的确定值表示电源的内阻，由题图知r1r2，B、C错误当工作电流变化量相同时，由于r1EB，rArB.图中两直线的交点坐标为(I1，U1)，由R可知，路端电压都为U1时，它们的外电阻相等由UIr可知，电流都是I1时，因r不相等，故两电源内电压不相等所以选项A、C、D正确8.如图4所示，A、B分别为电源E和电阻R的UI曲线，现用电源E与电阻R及开关、导线组成闭合电路，由图象可得此时()图4A电源的总功率为6 WB电源的效率是50%CR的阻值随电压上升而增大D若再串联确定值电阻，电源的输出功率必减小答案AC9电路图如图5甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的UI图线分别如图乙所示，求：图5(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率答案(1)4 V1 (2)3 V(3)3 W解析(1)由题图乙所示UI图线知：电源电动势E4 V，短路电流I短4 A，故内阻r1 .(2)由题图知：电源与电阻构成闭合回路时对应路端电压U3 V.(3)由题图知：R3 ，故P出I2R3 W.题组四综合应用10.如图6所示的电路中，当开关S接a点时，标有“5 V2.5 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，此时电阻R两端的电压为4 V求：图6(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻答案(1)4 (2)6 V2 解析(1)电阻R的阻值为R 4 .(2)当开关接a时，有EU1I1r，又U15 V，I1 A0.5 A.当开关接b时，有EU2I2r，又U24 V，I21 A，联立解得E6 V，r2 .11.如图7所示的电路中，已知电源电动势E36 V，内阻r2 ，R120 ，每盏灯的额定功率都是2 W，额定电压也相同当S闭合，R2调到14 时，两灯都正常发光；当S断开，要使L2仍正常发光，则R2应调到何值？图7答案50 解析设所求阻值为R2，当灯L1和L2都正常发光时，加在灯两端电压为额定电压UL.当S闭合时，E1ULI1(R1rR2)，当S断开时，E2ULI2(R1rR2)，又由于E1E2E，I12I22IL(IL为灯泡额定电流)，得IL(R1r2R2R2)0，但IL0，所以R1r2R2R2，即R220 2 214 50 .12.如图8所示电路中，电源电动势E12 V，内阻r2 ，R14 ，R26 ，R33 .图8(1)若在C、D间连一个抱负电压表，其读数是多少？(2)若在C、D间连一个抱负电流表，其读数是多少？答案(1)6 V(2)1 A解析(1)若在C、D间连一个抱负电压表，依据闭合电路欧姆定律，有I1 A1 A.抱负电压表读数为UVI1R26 V.(2)若在C、D间连一个抱负电流表，这时电阻R2与R3并联，并联电阻大小R23 2 依据闭合电路欧姆定律，有I2 A1.5 A.抱负电流表读数为II21.5 A1 A.