【学案导学设计】高中物理 第二章 电路 研究闭合电路学案 粤教版选修31.doc

学案5研究闭合电路学习目标定位 1.了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电压之和.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.会分析路端电压与负载的关系一、电动势1一个闭合电路可以分为两部分：外电路和内电路电源外部的电路叫做外电路，外电路上的电阻称为外电阻，电源内部的电路叫内电路，内电路上的电阻即电源的电阻称为内电阻，用r表示2电动势：是用来描述电源特性的物理量，数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压，用符号e表示，单位是伏特二、闭合电路的欧姆定律1理论和实验的研究都表明：电源的电动势e等于u外和u内之和，即eu外u内2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公式表示为i.三、路端电压跟负载的关系1路端电压：外电路两端的电压叫做路端电压2路端电压的表达式：ueir.3路端电压随外电阻的变化规律：当外电阻r增大时，由闭合电路欧姆定律i可知，电路中的电流i减小，路端电压u增大相反，当外电阻r减小时，电流i增大，路端电压u减小一、电动势问题设计日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图1所示的干电池标有“1.5 v”字样，手机电池标有“3.7 v”字样干电池和手机电池的电动势不同，说明了什么？图1答案两种电池的电动势不同，表明它们把其他形式的能转化为电能的本领大小不同要点提炼1电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小2电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源本身决定，与电源的体积和外电路的组成及变化情况无关3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延伸思考1号、2号、5号干电池体积依次减小，其电动势如何？答案电动势都是1.5 v.二、闭合电路的欧姆定律问题设计按图2所示电路图连接电路，分别测出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，它们满足怎样的规律？图2答案在误差允许范围内，内、外电压之和为一定值要点提炼闭合电路欧姆定律的三种表达形式：i；eu外u内；eirir.延伸思考闭合电路欧姆定律的三种表达形式的适用范围是否相同？答案不相同i和eirir只适用于外电路是纯电阻的电路eu外u内适用于任何电路三、路端电压跟负载的关系问题设计1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 时所对应的路端电压通过数据计算，你发现了怎样的规律？图3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图象，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|.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，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)2.路端电压与电流的关系式为ueir，其图象如图5所示图5(1)在图象中u轴截距表示电源电动势，纵坐标从零开始时，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|.一、闭合电路欧姆定律的应用例1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 ，求电路中的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，电流最大r外r15 ，i a1 a.当r3阻值为10 时，外电阻最大，电流最小r并5 ，r外r1r并10 ，i a0.55 a.答案0.55 a1 a针对训练1如图7所示，r为电阻箱，电表为理想电压表当电阻箱读数为r12 时，电压表读数为u14 v；当电阻箱读数为r25 ，电压表读数为u25 v求：电源的电动势e和内阻r.图7答案6 v1 .解析由闭合电路欧姆定律eu1reu2r联立并代入数据解得e6 v，r1 .二、ui图象的理解和应用例2(双选)如图8所示为某一电源的ui图线，由图可知()图8a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解析在本题的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r0.2 ，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ia5 a，d正确答案ad针对训练2(单选)两电源的ui图象如图9中直线a、b所示由图象可知()图9aeaeb，rarbbeaeb，rarbceaeb，raeb，rai2b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解析由闭合电路的欧姆定律得euir.当i0时电动势e等于路端电压u，即ui图线和u轴的交点就是电源电动势，由题图知，两电源的电动势相等当u0时i，ui图线和i轴的交点就是短路电流，由题图知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r1rbb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d电路a中电源的内阻大于电路b中电源的内阻答案cd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，因r不相等，故两电源内电压不相等所以选项c、d正确9如图5甲所示电路图中，若电阻r阻值未知，电源电动势和内阻也未知，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5(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 v1 (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r1 .(2)由题图乙知：电源与电阻构成闭合回路时对应的路端电压u3 v.(3)由题图乙知：r3 ，故p出i2r3 w.题组四综合应用10如图6所示的电路中，当开关s接a点时，标有“5 v2.5 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，此时电阻r两端的电压为4 v求：图6(1)电阻r的阻值；(2)电源的电动势和内阻答案(1)4 (2)6 v2 解析(1)电阻r的阻值为r 4 .(2)当开关接a时，有eu1i1r，又u15 v，i1 a0.5 a.当开关接b时，有eu2i2r，又u24 v，i21 a，联立解得e6 v，r2 .11如图7所示的电路中，已知电源电动势e36 v，内阻r2 ，r120 ，每盏灯的额定功率都是2 w，额定电压也相同当s闭合，r2调到14 时，两灯都正常发光；当s断开，要使l2仍正常发光，则r2应调到何值？图7答案50 解析设所求阻值为r2，当灯l1和l2都正常发光时，加在灯两端电压为额定电压ul.当s闭合时，e1uli1(r1rr2)，当s断开时，e2uli2(r1rr2)，又因为e1e2e，i12i22il(il为灯泡额定电流)，得il(r1r2r2r2)0，但il0，所以r1r2r2r2，即r220 2 214 50 .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