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选修.docx

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或EIRIr或EU外U内(3)适用条件：、适用于外电路为纯电阻电路，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：EI1(R2r)代入数据得：E0.5(5r)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)E0.2(14r)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，外电阻最小，电路的总电流最大R外R15，IA1A.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R1R并10，IA0.55A.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，电流I减小，路端电压增大(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，UE，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的原因3外电压U与电流I的关系由UEIr可知，UI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|.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I0.3 A时，外电阻Rr18 .故选项A、D正确答案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II2r.4闭合电路的功率关系：(1)功率关系：IEIUI2r或EIU外IU内(2)能量关系：IUtI2RtI2rt，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I4A，电源总功率为P电IE410W40W.(2)流经电动机的电流IMI2A.输入电动机的总功率PM总UIM82W16W.电动机内阻消耗功率PM内IR041W4W.故电动机的输出功率PM出(164)W12W.答案(1)40W(2)12W1(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()ARB.C4RD.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，r4R.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(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，U0D当R增大时，U也会增大答案BD3(电源的UI图象)(多选)如图6所示为某一电源的UI图象，由图可知()图6A电源电动势为2VB电源内阻为C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UI图象可知，电源电动势E2V.r|0.2，当U1V时，IA5A选项A、D正确4(闭合电路的功率关系)如图7所示，电源电动势E30V，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IA2AU内Ir21V2V所以电动机两端电压为UMEU内U30V2V6V22V电动机输出的机械功率为P机UMII2R222W222W36W.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，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()AUIRBUEUCUEIrDUE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()A0.1VB0.2VC0.3VD0.4V答案D解析由已知条件得：E800mV.又因I短，所以r20.所以UIRR20mV400mV0.4V，选项D正确4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1A1B2C3D4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2A53B35C23D32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EU外1.2V因U外IR，U内Ir，所以RrU外U内1.81.232.6(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()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R4.当开关接a时，有EU1I1r，又U15V，I1A0.5A.当开关接b时，有EU2I2r，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BD解析由UEIr，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4ARM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UEIr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UI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I0时，两电源的内电压相等C电源甲的电动势大于电源乙的电动势D电源甲的内阻小于电源乙的内阻答案AC解析甲、乙两图线的交点坐标为(I0，U0)，外电路为纯电阻电路说明两电源的外电阻相等，故A正确；图线的斜率的绝对值大小表示电源内电阻的大小(电动势与短路电流的比值)，图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值，表明电源甲的内阻大于电源乙的内阻，故D错误；图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小，由图线可知，甲与U轴交点的坐标值比乙的大，表明电源甲的电动势大于电源乙的电动势，故C正确；电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积，即U内Ir，因为电源甲的内阻较电源乙的内阻大，所以当电流都为I0时，电源甲的内电压较大，故B错误故选A、C.10(多选)如图6所示的UI图象中，直线为某电源的路端电压与电流的关系，直线为某一电阻R的UI曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知()图6AR的阻值为1.5B电源电动势为3V，内阻为0.5C电源的输出功率为3WD电源内部消耗功率为1.5W答案AD题组四综合应用11如图7所示电路中，电源电动势E12V，内阻r2，R14，R26，R33.图7(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)6V(2)1A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I1A1A.理想电压表读数为UVI1R26V.(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R232根据闭合电路欧姆定律，有I2A1.5A.理想电流表读数为II21.5A1A.12如图8所示的电路中，电源的电动势E为3.2V，电阻R的阻值为30，小灯泡L的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W，当开关S接位置1时，电压表的读数为3.0V，那么当开关S接位置2时，小灯泡L能正常发光吗？实际功率是多少？图8答案不能正常发光1.28W解析当开关S接位置1时，回路中的电流为：I1A0.1A.电源的内阻为：r2.小灯泡的电阻为：RL2.当开关S接位置2时，回路中的电流为：I2A0.8A.此时小灯泡的实际功率为：P实IRL0.822W1.28W.从小灯泡的实际功率来看，小灯泡此时很暗，不能正常发光13如图9所示电路中，电池组的电动势E42V，内阻r2，定值电