2019_2020版高中物理第二章恒定电流7闭合电路的欧姆定律教案新人教版.docx

7闭合电路的欧姆定律学科素养与目标要求物理观念：1.了解内电路、外电路，知道电动势与内、外电压的关系.2.掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算科学思维：1.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，培养逻辑思维能力.2.会从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系，培养用图象法表述和分析图象问题的能力一、闭合电路的欧姆定律1闭合电路的组成(1)闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路图1(2)内电路：如图1所示，电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻(3)外电路：电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻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)表达式：I.(3)适用条件：外电路为纯电阻电路二、路端电压与负载的关系1路端电压的表达式：UEIr.2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)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，UE.即断路时的路端电压等于电源电动势当电源短路时，外电阻R0，此时I.1判断下列说法的正误(1)EUIr适用于任何电路()(2)某电源电动势为10 V，内阻为2 ，外接一线圈电阻为8 的电动机，则电路中的电流为1 A()(3)在闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大()(4)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零()(5)外电路短路时，电路中的电流无穷大()2.如图2所示，电动势为2 V的电源跟一个阻值R9 的电阻接成闭合电路，理想电压表测得电源两端电压为1.8 V，则电源的内阻为_ .图2答案1一、闭合电路的欧姆定律如图为闭合电路的组成(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？(2)若电源电动势为E，电路中的电流为I，在t时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？(3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？答案(1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高(2)EItI2rtI2RtEItI2RtI2rt(3)EIRIr或I1内、外电路中的电势变化如图3所示，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图32闭合电路欧姆定律的几种表达形式(1)I、EIRIr只适用于外电路为纯电阻的闭合电路(2)U外EIr，EU外U内适用于任意的闭合电路例1(2018聊城市期末)如图4所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4 V,8 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，这时电阻R两端的电压为5 V求：图4(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻答案(1)5 (2)6 V1 解析(1)当开关S接b点时，由欧姆定律得，电阻R的阻值为R 5 (2)当开关S接a时，U14 V，I1 A2 A当开关S接b时，U25 V，I21 A根据闭合电路欧姆定律得：EU1I1r，EU2I2r联立得：E6 V，r1 .学科素养用闭合电路欧姆定律分析电动势、内阻与负载的关系，培养逻辑思维能力，让学生分析综合能力、推理等“科学思维方法”内化，让物理规律在学生头脑中得到了提炼和升华本题体现了“物理观念”、“科学思维”这两种学科素养针对训练1在图5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0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V求电源的电动势和内电阻图5答案3 V1 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：EI1(R2r)当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流I2 A0.2 A由闭合电路欧姆定律得：EI2(R2R1r)联立并代入数据，解得：E3 V，r1 .二、路端电压与电流、负载的关系1在如图所示的电路中，电源的电动势E10 V，内电阻r1 ，试求当外电阻分别是3 、4 、9 时所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、9 V随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大2根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出UI图象答案由EUU内及U内Ir得UEIr，UI图象为1路端电压与负载的关系：UEU内Er，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压UE；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势2路端电压与电流的关系：UEIr.3电源的UI图象：如图6所示是一条倾斜的直线，图象中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻图6例2(多选)如图7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7A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 答案AD解析因该电源的UI图象的纵轴坐标并不是从零开始的，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E6.0 V，但横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流，且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I0.3 A时，外电阻Rr18 .故选A、D.针对训练2两个电源的UI图象如图8所示，从图象中可以看出()图8A电池a的电动势较大，内电阻较大B电池a的电动势较小，内电阻较小C电池b的电动势较小，内电阻较大D电池b的电动势较大，内电阻较小答案A解析根据闭合电路欧姆定律知UEIr，故UI图象中图象与纵轴的交点等于电源的电动势，由题图可知，a的电动势较大，图象斜率的绝对值表示电源的内阻，a的斜率的绝对值较大，故a的内阻较大，故A正确例3如图9所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是()图9A外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变C外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变D外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小答案D解析由题图可知，电灯均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，由并联电路的电阻规律可知，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，则内电压增大，故路端电压减小，电灯两端的电压变小，故D正确1(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(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，U0 D当R增大时，U也会增大答案BD2(电源的UI图象的理解和应用)(多选)如图10所示为测电源电动势和内电阻时，依据测量数据作出的路端电压与电流的关系图线，图中DC平行于横坐标轴，DE平行于纵坐标轴，由图可知，以下说法正确的是()图10A比值表示外电路电阻B比值表示电源内电阻C比值表示电源电动势D矩形OCDE的面积表示电源的输出功率答案ABD解析由图象可知，D点对应的路端电压大小可以用DE表示，电路电流可以用OE表示，外电路电阻R，故A正确；AC段表示电源内电压，CD表示电路电流，电源内阻r，故B正确；电源的电动势EU内U外ACCOAO，故C错误；电源的输出功率PU外ICOOESOCDE，故D正确3(闭合电路欧姆定律的应用)如图11所示，电阻R18 ，R23 ，当开关S接a点时，理想电流表示数为1 A；当开关S接b点时，理想电流表示数为2 A求电源的电动势和内阻图11答案10 V2 解析开关S接通a时，EI1(R1r)开关S接通b时，EI2(R2r)代入数据：E1(8r)E2(3r)解得：E10 V，r2 .4(闭合电路欧姆定律的应用)(2018烟台市期末)如图12所示的电路中，电源电动势E1.5 V，内阻r0.6 ，电阻R13 ，电阻R24 ，电阻R36 .电压表为理想电表，闭合开关S，求：图12(1)通过电源的电流大小；(2)电源的内电压和电压表的示数答案(1)0.25 A(2)0.15 V0.6 V解析(1)R2、R3并联后与R1串联，则R2、R3并联电阻R232.4 干路电流I0.25 A(2)电源的内电压UrIr0.15 V，电压表的示数即为R1、R2的并联电压，UIR230.6 V一、选择题考点一闭合电路欧姆定律的理解与应用1(多选)纯电阻电路中，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表示干路电流，则下列各式中正确的是()AUIR BUEUCUEIr DUE答案BD2.如图1所示的电路中，把R由2 改为6 时，电流减小为原来的一半，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(2 r)；当R6 时，E(6 r)，解得r2 ，故选D.3.在如图2所示的电路中，当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的读数为3 V；当开关S1、S2均闭合时，电压表的读数为1.8 V，已知电压表为理想电表，外接电阻为R、电源内阻为r.由以上数据可知为()图2A. B. C. D.答案D解析当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的示数等于电源的电动势，即E3 V当开关S1、S2均闭合时，U外1.8 V，所以U内EU外1.2 V，因U外IR，U内Ir，所以RrU外U内1.81.232，故选D.4(多选)如图3所示电路中，电源电动势E9 V、内阻r3 ，R15 ，下列说法中正确的是()图3A当S断开时，UAC9 VB当S闭合时，UAC9 VC当S闭合时，UAB7.5 V，UBC0D当S断开时，UAB0，UBC0答案AC解析当S断开时，UAC与UBC都等于电源电动势，A正确，D错误；当S闭合时，UACUABR7.5 V，UBC0，B错误，C正确5(多选)(2018张家口市期末)如图4所示的电路中，电源的电动势为3.2 V，电阻R的阻值为30 ，小灯泡L的额定电压为3.0 V，额定功率为4.5 W当开关S接位置1时，电压表的读数为3 V，下列说法正确的是()图4A电源的内电阻为4 B小灯泡的电阻为2 C当开关S接到位置2时，小灯泡很暗D当开关S接到位置2时，小灯泡两端的电压为3 V答案BC解析灯泡的额定电流IL A1.5 A，电阻RL 2 ，当开关接1时，通过电阻R的电流I A0.1 A，根据闭合电路欧姆定律EUIr，代入得3.230.1r，可得r2 ，故A错误，B正确；当开关接2时，灯泡电流IL A0.8 A，小于灯泡的额定电流，实际功率小于其额定功率，则灯泡L不能正常发光，会很暗，此时灯泡两端的电压为ULILRL0.82 V1.6 V，故C正确，D错误考点二路端电压与负载的关系6(多选)电源电动势为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UEIr，所以当I增大时，路端电压减小答案BD7(2018北师大附属实验中学期中)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5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5ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显答案C考点三电源的UI图象的理解与应用8(多选)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答案AD解析在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；图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则r 0.2 ，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I A5 A，D正确9.(多选)如图7所示为闭合电路中两个不同电源的UI图象，则下列说法中正确的是()图7A电动势E1E2，短路电流I1I2B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解析由闭合电路欧姆定律知EUIr.当I0时UE，即UI图线和U轴的交点就是电源电动势，两电源的电动势相等当U0时I，由题图知，UI图线和I轴的交点就是短路电流，则I1I2，A正确而r|，即图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r1r2，B、C错误当工作电流变化量相同时，因为r1r2，则电源2的路端电压变化较大，D正确二、非选择题10.(2018时杨中学高二上期中)如图8所示电路中，电源电动势E12 V，内电阻r1.0 ，电阻R19.0 ，R215 ，理想电流表A的示数为0.4 A，求电阻R3的阻值和它消耗的电功率图8答案30 1.2 W解析U2I2R26 V，由闭合电路欧姆定律，有EU2I(R1r)解得I0.6 AI3II20.2 A，R3，U3U2解得R330 ，P3I3U31.2 W.11.(2018哈师大附中期中)在如图9所示的电路中，R12 ，R2R34 ，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，试求：图9(1)开关K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关K接b时，电源的电动势和内电阻；(3)开