1、学案 1 探究闭合电路欧姆定律学习目标定位 1.掌握电动势的概念及表达式了解电源内部能量的转化过程和生活中的电池.2.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式.3.会用闭合电路欧姆定律进行简单的计算一、闭合电路的路端电压和内电压1部分电路和闭合电路：通常，把不涉及电源的电路叫做部分电路，把含有电源的电路叫做闭合电路，也叫做全电路2外电路和内电路：用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路3路端电压和内电压：外电路两端(即电源两极间) 的电压称为路端电压，电源内部的电压称为内电压二、电源的作用电动势1在外电路中，正电荷在电场力的作用下，由电源的正极向电源的负极做定向移动，从而形成了电流要使电路中有
2、持续恒定的电流，就必须保持电源的正、负极间有持续电压电源的作用就是保持电源两极之间的电压2电源是把其他形式的能转化为电能的装置化学电池把化学能转化成电能，发电机把机械能转化为电能3电动势 E 就是电源内部非静电力移送单位电荷所做的功表达式：E ，在国际单W非q位制中，E 的单位是伏特 电动势由电源自身特性决定，跟电源的体积和外电路无关三、 闭合电路欧姆定律1公式：I .ER r2内容：闭合电路中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.一、闭合电路的路端电压和内电压实验探究 1 用多用电表测量路端电压按如图 1 所示的电路选择器材，连接电路图 1按课本要求测量电压 Ubc、Ub
3、c 、Uac. 分析测得的数据，比较三个电压测量值之间的关系为_答案 UbcUbc Uac图 2实验探究 2 测电源内部的电压按如图 2 所示电路连接线路，分别测量电源的内电压和外电压，多次测量，把测量结果记录在事先准备好的表格中，分析内、外电压的大小，说明它们满足怎样的规律？答案 在误差允许的范围内，内、外电压之和为一定值要点提炼1在外电路中，电流方向由电源正极流向负极；在内电路中电流方向由负极流向正极2在闭合电路中，内电压与外电压之和保持不变二、路端电压与负载的关系问题设计图 31在如图 3 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
4、对应的路端电压通过数据计算，你发现了怎样的规律？答案 外电压分别为 7.5 V、 8 V、8.75 V随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大2.如图 4 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 图像，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？图 4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；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即 r| |.UI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
5、，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)Er2.路端电压与电流的关系式为 UEIr ，其图像如图 5 所示图 5(1)在图像中 U 轴截距表示电源电动势， I 轴截距等于短路电流(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即内阻 r| |.UI一、对电动势的理解例 1 关于电动势 E 的说法中正确的是( )A电动势 E 的大小，与非静电力所做的功 W 的大小成正比，与移送电荷量 q 的大小成反比B电动势 E 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C电动势 E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D电动势 E 的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相
6、同解析 本题考查了电动势的基本概念，关键要正确地理解电动势电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量是与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量电动势和电压尽管单位相同，但本质上是不相同的，故选 B、C.答案 BC二、闭合电路欧姆定律的应用例 2 如图 6 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 ，求电路中总电流的变化范围图 6解析 当 R3 阻值为零时，R2 被短路，外电阻最小，电路中的电流最大R 外R15 ，I A1 A.ER外 r 65 1当 R3 阻值为 10 时，外电阻最
7、大，电路中的电流最小R 并 5 ，R 外R1 R 并10 ，R3R2R3 R2I A0.55 A.ER外 r 610 1答案 0.55 A1 A三、闭合电路的动态分析例 3 如图 7 所示，R4 是半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，这就是一个火警报警器的电路，电流表是安放在值班室的显示器，电源两极之间接一个报警器，当 R4 所在处出现火情时，显示器的电流 I 和报警器两端的电压 U 的变化情况是( )图 7AI 变大，U 变小 BI 变大，U 变大CI 变小，U 变大 DI 变小，U 变小答案 A1(对电动势概念的理解)关于电压和电动势，下列说法正确的是 ( )A电动势就是电
8、源两极间的电压B电压和电动势单位都是伏特，所以电压和电动势是同一物理量的不同叫法C电压 UW/q 和电动势 EW/q 中的 W 是一样的，都是静电力所做的功D电压和电动势有本质的区别，反映的能量转化方向不同答案 D解析 电动势只是在数值上等于电源两极间的电压，但是不能说电动势是电压，A 错；尽管电压和电动势单位都是伏特，但它们不是同一物理量，有本质的区别，电压反映静电力做功，电能转化为其他形式的能，而电动势反映非静电力做功，其他形式的能转化为电能，故 B、C 错，D 对2(闭合电路欧姆定律的理解) 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
9、表示电流，则下列各式中正确的是 ( )AU IR BUEUCUEIr DU ERR r答案 BD3(闭合电路欧姆定律的应用) 电动势为 3 V 的电池，在电路中输出 3 A 的电流，由此可知( )A内、外电阻相差 1 B内、外电阻之和为 1 C外电阻为 1 D内电阻为 1 答案 B解析 由闭合电路欧姆定律 I 得：Rr1 ，选 B.ER r4(路端电压与负载的关系)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(I、U、R 分别表示干路电流、路端电压和外电阻)( )AU 随 R 的增大而减小B当 R0 时，U0C当电路断开时，I0，U 0D当 R 增大时，U 也会增大答案 BD题组一
10、闭合电路欧姆定律的理解1在闭合电路中，下列叙述正确的是( )A闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比B当外电路断开时，路端电压等于零C当外电路短路时，电路中的电流无穷大D当外电阻增大时，路端电压也增大答案 AD2在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、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，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 D题组二 闭合电路欧姆定律的简单应用3.如图 1
11、 所示的电路中，把 R 由 2 改变为 6 时，电流强度减小为原来的一半，则电源的内电阻应为( )图 1A4 B8 C6 D2 答案 D解析 根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 D.I24.如图 2 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( )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：E3 VS 闭合时，U 外1.8 V，所以 U 内EU 外1.2 V因 U 外IR， U 内
12、Ir，所以 RrU 外U 内1.81.232.5一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800 mV，短路电流为 40 mA.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( )A0.10 V B0.20 VC0.30 V D0.40 V答案 D解析 由已知条件得：E800 mV.又因 I 短 ，Er所以 r 20 .EI短 80010 34010 3所以 UIR R 20 mV400 mVER r 80020 200.40 V，选项 D 正确6有两个阻值相同都为 R 的电阻，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起来，仍接在该电源上
13、，此时通过一个电阻的电流为 2I/3，则该电源的内阻是( )AR BR/2C4R DR/8答案 C解析 由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时 I ，两电阻并联时 I ，解得E2R r 23 12 ER2 rr4R，故选 C.7.如图 3 所示，已知 R1R2R31 .当开关 S 闭合后，电压表的读数为 1 V；当开关 S断开后，电压表的读数为 0.8 V，则电源的电动势等于( )图 3A1 V B1.2 VC2 V D4 V答案 C解析 当 S 闭合时，I A1 A，故有 EI(1.5 r) ；当 S 断开时，I 0.8 A，UR1 11 UR1故有 EI(2 r)，解得 E2 V，C 正确8.
14、如图 4 所示的电路中，电源的内阻 r0，R1 和 R2 是两个定值电阻当滑动变阻器 R 的滑片向 a 移动时，电路中的电流 I1、I2 的变化情况是( )图 4AI1 不变 BI1 变小CI2 变大 DI2 变小答案 BC解析 当滑动变阻器 R 的滑片向 a 移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，整个回路的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流 I 变大，路端电压 UEIrER外 r变小，I1 变小，A 错误，B 正确；又 II1I2 ，所以 I2 变大，C 正确，D 错误题组三 UI 图像的应用9.如图 5 所示为两个独立电路 A 和 B 的路端电压与其总电流 I 的关系图线，则(
15、 )图 5A路端电压都为 U1 时，它们的外电阻相等B电流都是 I1 时，两电源内电压相等C电路 A 的电源电动势大于电路 B 的电源电动势DA 中电源的内阻大于 B 中电源的内阻答案 ACD解析 在路端电压与总电流的关系图线(UI) 中，图线在 U 轴上的截距表示电动势 E，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见 EAEB，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，UI因 r 不相等，故两电源内电压不相等所以选项 A、C 、D 正确10电路图如图 6 甲所示，若电阻 R 阻值未知，电源电动势和内
16、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 6(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 V 1 (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r 1 .EI短(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：R 3 ，故 P 出I2R3 W.题组四 综合应用11如图 7 所示的电路中，当开关 S 接 a 点时，标有“5 V 2.5 W”的小灯泡 L 正常发光，当开关 S 接 b 点时，通过电阻 R
17、的电流为 1 A，此时电阻 R 两端的电压为 4 V求：图 7(1)电阻 R 的阻值；(2)电源的电动势和内阻答案 (1)4 (2)6 V 2 解析 (1)电阻 R 的阻值为 R 4 .U2I2 41(2)当开关接 a 时，有 EU1I1r ，又 U15 V，I1 A0.5 A.P1U1 2.55当开关接 b 时，有 EU2I2r，又 U24 V，I21 A，联立解得 E6 V，r2 .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 间连一个理想电压表，其读数是多少？(2)若在 C、D 间连一个理想电流表，其读数是多少？答案 (1)6 V (2)1 A解析 (1)若在 C、D 间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有 I1 ER1 R2 rA1 A.124 6 2理想电压表读数为 UVI1R26 V.(2)若在 C、D 间连一个理想电流表，这时电阻 R2 与 R3 并联，并联电阻大小 R23 2 R2R3R2 R3 636 3根据闭合电路欧姆定律，有I2 A1.5 A.ER1 R23 r 124 2 2理想电流表读数为I I2 1.5 A1 A.R2R2 R3 66 3
