《2018版高中物理 第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 第1节 闭合电路欧姆定律学案 鲁科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高中物理 第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 第1节 闭合电路欧姆定律学案 鲁科版选修3-1（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节闭合电路欧姆定律学 习 目 标知 识 脉 络1知道电源的电动势和内电阻，理解电动势的概念(难点)2理解闭合电路欧姆定律，并能用来分析、解决闭合电路的有关问题(重点)3了解路端电压与外电阻的关系，学习用局部和整体的关系解决问题(难点)4理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化(重点) 电 动 势1闭合电路组成(1)外电路：电源外部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低(2)内电路：电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势升高2电动势(1)大小：电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压电源电动势用符号E表示，单位与电压相同：伏特，符号是V.(2)
2、意义：电源电动势是描述电源将其他形式的能转换为电能本领大小的物理量它是电源的特征量，只与电源本身的因素有关(3)电池：同类型的干电池的电动势都是1.5 V，蓄电池的都是2.0 V电源内部也是由导体组成的，因此也有电阻，这个电阻称为电源的内电阻1电动势就是电势差，也叫电压，单位是V.()2电源提供的电能越多，电源的电动势越大()3电动势的大小等于两极间的电压()电源的电动势和外接电路的负载有什么关系？【提示】电源的电动势只和电源本身有关，与所接的负载无关如图411是一块手机上使用的锂离子电池上的几个数据：“电压：3.7 V容量：850 mAh”，“充电电压：4.2 V”图411探讨1：电动势表明
3、了电源什么特性？【提示】把其他形式能转化为电能的本领探讨2：上述电源若通过非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功是多少？【提示】WqU3.7 J.1电动势的理解(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)2电动势与电压区别电动势电压物理意义不同表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领数值大小数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功数值上等于
4、将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功决定因素不同由电源本身决定由电源及导体的电阻、导体的连接方式决定测量方法将电压表并联于电源两端将电压表并联于被测电路两端1(多选)关于电动势下列说法正确的是()A在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B对于给定的电源，移动正电荷的非静电力做功越多，电动势就越大C电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位正电荷做的功越多D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多【解析】电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以非静电力做功，电势能就增加，因此
5、A正确电源电动势是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量电动势在数值上等于移送单位正电荷所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，移送的电荷量越多，所以C正确，B、D错误【答案】AC2(多选)下列说法中正确的是()A电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压C电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别D电动势越大，电源两极间的电压一定越高【解析】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而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以A选项错误，C选项正确当电源开路时，两极间的电压在
6、数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R外0，这时路端电压为零，所以B正确、D选项错误【答案】BC3(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的电荷，电源把2 J的化学能转化为电势能B没有接入电路时蓄电池两极间的电压为2 VC蓄电池在1 s内将2 J的化学能转化成电势能D蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大【解析】非静电力移动1 C电荷所做的功WqE12 J2 J，由功能关系可知有2 J的化学能转化为电势能，A正确、C错误电源两极间的电势差(电压)UE
7、2 V，B正确电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量，E蓄电池2 V E干电池1.5 V，故D正确【答案】ABD理解电动势的两点注意(1)电动势与电压有本质的区别，不能认为电动势就是电压：电动势E，电压U.(2)电源电动势在数值上等于电源没有接入外电路时，电源两极间的电压闭 合 电 路 欧 姆 定 律1内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外电阻之和成反比2公式：I.(适用于纯电阻电路)3常用的变形公式公式：EU外U内或UEIr.(适用于任何电路)1在闭合回路中电流总是从高电势流向低电势()2在闭合回路中电动势的大小等于外电压与内电压之和()3电源
8、的电动势等于外电路电阻两端的电压()如图所示电压表的示数就是电源电动势吗？【提示】不是电压表示数近似等于电源电动势手电筒中的电池用久了，虽然电动势没减少多少，但小灯泡却不怎么亮了探讨1：电源电动势几乎不变，其内阻变化大吗？【提示】内阻明显变大探讨2：电路中电流变化大吗？【提示】电流有明显变化闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件I电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路EI(Rr)EU外IrEU外U内电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和式适用于纯电阻电路；式普遍适用EItI2RtI2rtWW外W内电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和式适用于纯
9、电阻电路；式普遍适用4如图412所示的电路中，把R由2 改变为6 时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻应为()图412A4 B8 C6 D2 【解析】据闭合电路欧姆定律：EI(Rr)当R2 时，EI(2r)当R6 时，E(6r)解得r2 ，故选项D正确【答案】D5如图413所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(理想电表)的读数分别为1.6 V和0.4 A，当S断开时，它们的示数变为1.7 V和0.3 A，则电源的电动势和内阻各为多少？ 【导学号：34022026】图413【解析】当S闭合时，R1和R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U1EI1r代入数据得：E1.60.4r当S断开时
10、，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U2EI2r代入数据得：E1.70.3r联立得：E2 V，r1 .【答案】2 V1 路 端 电 压 与 外 电 阻 的 关 系1路端电压与电流的关系公式：UEIr.2路端电压与外电阻的关系：根据UIRR可知，当R增大时，路端电压U增大，当R减小时，路端电压U减小3两种特例(1)当外电路断路(如开关断开)时，外电阻R为无穷大，I为零，Ir也为零，可得UE，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小(2)当外电路短路时，外电阻R0，此时电路中的电流最大，即Im，路端电压为零1当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势()2电源断路时，路端电压无限大()3电
11、源短路时，电流无限大()为什么电源电动势在数值上等于电源没接入电路时两极间的电压？【提示】当电源没有接入电路时，电源中的电流等于零，此时内电压等于零，所以这时的路端电压在数值上等于电源电动势傍晚用电量是每一天的高峰时段，万家灯火，但灯光较暗；又如在家用电器使用中，打开大功率的空调后，你会发现灯泡会暗探讨1：使用的用电器变多时，总电阻如何变化？【提示】当电路中接入较多的用电器时，由于这些用电器是并联的，其总电阻会变小探讨2：灯泡为什么变暗？【提示】总电阻变小，干路中的电流就会很大干路上就会分去较多的电压，造成灯泡两端的电压降低，所以灯泡的亮度也就变暗了1部分电路欧姆定律的UI图象与闭合电路欧姆定
12、律的UI图象比较部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律UI图象研究对象对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比关系对电源进行研究，电源的外电压随电流的变化关系图象的物理意义表示导体的性质R，R不随U与I的变化而变化表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻联系电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化2.闭合电路中的功率及效率(1)电源的有关功率和电源的效率电源的总功率：P总IEI(U内U外)电源的输出功率：P出IU外电源内部的发热功率：PI2r.电源的效率：，对于纯电阻电路.(2)输出功率和外电阻的关系图414在纯电阻
13、电路中，电源的输出功率为PI2RRR当Rr时，电源的输出功率最大，Pm.当Rr时，随着R增大，P减小当Rr时，随着R增大，P增大6如图415所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端移动时，则电表的示数变化情况是()图415A.减小，增大，增大B.增大，减小，增大C.增大，增大，减小D.减小，减小，减小【解析】首先弄清测量的是R2和R3并联支路上的电压，测量的是路端电压，电流表测量的是R3支路电流再利用闭合电路欧姆定律，判断干路上的物理量变化：P向上滑动，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压增大，从而判定示数增大再进行支路上的物理量的变化情况分析：由于I减小，引起内电压U内及电
14、阻R1上电压UR1减小，而U并E(U内UR1)，由此可知，并联电阻R2和R3上的电压U2增大，判定示数增大；由于U2增大，R2所在支路的电流I2增大，通过R3的电流I3II2，因I减小，I2增大，故I3减小，判定的示数减小，所以本题应选C.【答案】C7如图416所示，电路中电源的电动势E5 V，内电阻r10 ，固定电阻R90 ，R0是可变电阻，在R0从零增加到400 的过程中，求：图416(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率 (2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和(3)R上消耗的最大功率及此时R0的值(4)如果R0的最大阻值为20 ，当R0调到多大时，R0消耗的功率最大？求出最大功率【解析】(1)可变电阻R0上消耗的热功率为P0I2R0 WR0100 0
