人教版选修31 第二章 第7节 闭合电路的欧姆定律 学案.doc

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，定值电阻