《2017-2018年高中物理 第二章 恒定电流 第9讲 闭合电路的欧姆定律学案 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018年高中物理 第二章 恒定电流 第9讲 闭合电路的欧姆定律学案 新人教版选修3-1（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1闭合电路的欧姆定律目标定位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.掌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内、外电路(1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电路(2)特点：外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低；内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高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 ER r或 E IR Ir或 E U 外 U 内 (3)适用条件：、适用于外电路为纯
2、电阻电路，适用于一切电路深度思考我们用电压表直接连接电源的两端，电压表的读数_(填“大于” 、 “小于”或“等于”)电源电动势为什么？答案小于因为电源也有内阻，用电压表和电源正、负极相连时，相当于电源与电压表串联，电压表读数是路端电压，小于电源电动势例 1在图 1 所示的电路中， R19， R25，当 a、 b 两点间接理想的电流表时，其读数为 0.5A；当 a、 b 两点间接理想的电压表时，其读数为 1.8V求电源的电动势和内电阻图 1解析当 a、 b 两点间接理想的电流表时， R1被短路，回路中的电流 I10.5 A，由闭合电路欧姆定律得： E I1(R2 r)代入数据得：2E0.5(5
3、r)当 a、 b 两点间接理想的电压表时，回路中的电流I2 A0.2 AUR1 1.89由闭合电路欧姆定律得：E I2(R2 R1 r)E0.2(14 r)联立得： E3 V， r1 答案3V1应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应认清各元件之间的串、并联关系，然后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.特别要注意电压表测量哪一部分电压，电流表测量哪个电路的电流.针对训练如图 2 所示，电源电动势为 6V，内阻为 1， R15， R210，滑动变阻器R3的阻值变化范围为 010，求电路的总电流的取值范围图 2答案0.551A解析当 R3阻值为零时， R2被短路，外电阻
4、最小，电路的总电流最大R 外 R15， I A1A.ER外 r 65 1当 R3阻值为 10 时，外电阻最大，电路的总电流最小R 并 5， R 外 R1 R 并 10，R3R2R3 R2I A0.55A.ER外 r 610 1二、路端电压与负载的关系1路端电压的表达式： U E Ir.2路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻 R 增大时，电流 I 减小，路端电压增大3(2)当外电阻 R 减小时，电流 I 增大，路端电压减小(3)两个特例：外电路断开时， R， I0， U E，据此特点可测电源电动势外电路短路时， R0， I ， U0，据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接Er的原因3
5、外电压 U 与电流 I 的关系由 U E Ir 可知， U I 图象是一条斜向下的直线，如图 3 所示图 3(1)图象中 U 轴截距 E 表示电源的电动势(2)I 轴截距 I0等于短路电流(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即 r| |. U I注意：若纵坐标上的取值不是从零开始，则横坐标截距不表示短路电流，但斜率的绝对值仍然等于内阻例 2(多选)如图 4 所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是()图 4A电源的电动势为 6.0 VB电源的内阻为 12 C电源的短路电流为 0.5 AD电流为 0.3 A 时的外电阻是 18 解析 UI 图象在纵轴上的截距等于电源的电动势，即
6、 E6.0 V，因为该电源的 UI 图象的纵轴坐标不是从零开始的，所以横轴上的截距 0.5 A 并不是电源的短路电流，电源的内阻应按斜率的绝对值计算，即 r| | 2 .由闭合电路欧姆定律可得电流 U I 6.0 5.00.5 04I0.3 A 时，外电阻 R r18 .故选项 A、D 正确EI答案AD三、闭合电路的功率1电源的功率：就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率 P 总 EI.2电源输出功率：整个外电路上消耗的电功率 P 出 UI.3电源内耗功率：内电路上消耗的电功率，即电源内阻的发热功率 P 内 U 内 I I2r.4闭合电路的功率关系：(1
7、)功率关系： IE IU I2r 或 E IU 外 IU 内(2)能量关系： IUt I2Rt I2rt，此表达式反映了电源克服静电力做的功等于内、外电路消耗的电能之和例 3如图 5 所示，电源电动势 E10V，内阻 r0.5，标有“8V16W”的灯泡 L 恰好能正常发光，电动机 线圈的电阻 R01，求：图 5(1)电源的总功率；(2)电动机的输出功率解析(1)L 正常发光，路端电压等于灯泡额定电压 8V.内电压 U 内 (108)V2V，则总电流 I 4A，U内r电源总功率为 P 电 IE410W40W.(2)流经电动机的电流 IM I 2A.PU输入电动机的总功率 PM 总 UIM82W1
8、6W.电动机内阻消耗功率 PM 内 I R041W4W.2M故电动机的输出功率 PM 出 (164)W12W.答案(1)40W(2)12W51(闭合电路欧姆定律的理解及应用)有两个相同的电阻，阻值为 R，串联起来接在电动势为 E 的电源上，通过每个电阻的电流为 I；若将这两个电阻并联，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为 ，则该电源的内阻是()2I3A RB. C4 RD.R2 R8答案C解析由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时：IE2R r两电阻并联时， I 23 12 ER2 r解得， r4 R.2(路端电压与负载的关系)(多选)对于电动势和内阻确定的电源的路端电压，下列说法正确的是(
9、I、 U、 R 分别表示干路电流、路端电压和外电阻)()A U 随 R 的增大而减小 B当 R0 时， U0C当电路断开时， I0， U0 D当 R 增大时， U 也会增大答案BD3(电源的 U I 图象)(多选)如图 6 所示为某一电源的 U I 图象，由图可知()图 6A电源电动势为 2VB电源内阻为 13C电源短路时电流为 6AD电路路端电压为 1V 时，电路中电流为 5A答案AD解析由 U I 图象可知，电源电动势 E2V.r| | 0.2，当 U1V 时， I A5A选项 A、D 正确 U I 1.26 E Ur 2 10.264(闭合电路的功率关系)如图 7 所示，电源电动势 E3
10、0V，内阻 r1，灯泡上标有“6V12W”字样，直流电动机线圈电阻 R2，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率图 7答案36W解析因灯泡正常发光，所以 I A2APU 126U 内 Ir21V2V所以电动机两端电压为UM E U 内 U30V2V6V22V电动机输出的机械功率为P 机 UMI I2R222W2 22W36W.题组一闭合电路欧姆定律的理解和简单应用1在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压和外电压的关系，下列说法正确的是()A若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大B若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小C若外电压不变，则内电压减小
11、，电源电动势也会随内电压减小D若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终等于二者之和答案D2(多选)若 E 表示电动势， U 表示外电压， U表示内电压， R 表示外电路的总电阻， r 表示内电阻， I 表示电流，则下列各式中正确的是()A U IR B U E UC U E Ir D U ERR r答案BD3一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800mV，短路电流为 40mA.若将该电池板与一阻值为 20 的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是()7A0.1VB0.2VC0.3VD0.4V答案D解析由已知条件得： E800mV.又因 I 短 ，所以 r 20.Er EI短 80010 34
12、010 3所以 U IR R 20mV400mV0.4V，选项 D 正确ER r 80020 204如图 1 所示电路， R 由 2 变为 6 时，电路中的电流变为原来的一半，则电源的内阻是()图 1A1 B2C3 D4答案B5如图 2 所示，当开关 S 断开时，电压表示数为 3V，当开关 S 闭合时，电压表示数为1.8V，则外电阻 R 与电源内阻 r 之比为()图 2A53 B35C23 D32答案D解析S 断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即 E3VS 闭合时， U 外 1.8V，所以 U 内 E U 外 1.2V因 U 外 IR， U 内 Ir，所以 R r U 外 U 内 1.81
13、.232.6(多选)如图 3 所示的电路中，当开关 S 接 a 点时，标有“5V2.5W”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 1A，这时电阻 R 两端的电压为 4V则下列说法正确的是()8图 3A电阻 R 的阻值为 4B电源的电动势为 5VC电源的电动势为 6VD电源的内阻为 2答案ACD解析电阻 R 的阻值为 R 4.U2I2 41当开关接 a 时，有 E U1 I1r，又 U15V，I1 A0.5A.P1U1 2.55当开关接 b 时，有 E U2 I2r，又 U24V， I21A，联立解得 E6V， r2.题组二路端电压与负载的关系7(多选)电源电动
14、势为 E，内阻为 r，向可变电阻 R 供电关于路端电压，下列说法中正确的是()A因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B当 R 增大时，路端电压也增大C当干路电流 I 增大时，路端电压也增大D因为 U E Ir，所以当 I 增大时，路端电压减小答案BD解析由 U E Ir，可得选项 B、D 正确8在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图 4 所示M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻 RM发生变化，导致 S 两端电压U 增大，装置发出警报，此时()图 4A RM变大，且 R 越大， U 增大越明显B RM变大，且 R 越小， U 增大越明显C RM变小，且 R 越大， U 增大越明显D RM变小，且 R 越小， U 增大越明显9答案C解析由题意知，S 两端的电压增大，则电路中的电流增大，接触药液的传感器的电阻变小，则 A、B 选项是错误的；将 S 看做外电路，其余看做等效电源，根据 U E Ir 可判断，同样的变化电流，则内阻越大电压变化越大，因此答案为 C.题组三电源的 U I 图象9(多选)如图 5 所示，甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流 I 的关系图线，下列说法中正确的是()图 5A路端电压都为 U0时，它们的外电阻相等B电流都是 I
