2019_2020学年高中物理第2章电路第3节研究闭合电路学案粤教版.docx

第三节研究闭合电路学习目标1.理解电动势的概念(难点)2.理解闭合电路的欧姆定律，掌握其内容及公式(重点)3.掌握路端电压与负载的关系(重点)4.会使用电压表和电流表测电源的电动势和内阻(重点)一、闭合电路及电动势1闭合电路的组成(1)电路(2)电阻2电动势：数值上等于不接用电器时电源正、负两极间的电压，它反映了电源本身的一种性质二、闭合电路的欧姆定律1电压2电势3闭合电路欧姆定律(1)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(2)公式：I(3)电动势与内、外电压的关系：EU外U内三、路端电压跟负载的关系1路端电压与电流的关系(1)公式：UEIr(2)图象(UI图象如图所示)2路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时，电流I减小，外电压U增大，当R增大到无穷大(断路)时，I0，UE(2)外电阻R减小时，电流I增大，外电压U减小，当R减小到零(短路)时，I，U01正误判断(1)根据I得EI(Rr)，由此可知，电动势与电流成正比()(2)闭合电路欧姆定律I适用于纯电阻电路，而EU外U内适用于任何电路()(3)闭合电路中UI图象与纵轴的交点的值就是电动势的值，图象斜率的绝对值就是电源内阻()(4)闭合电路中UI图象与横轴的交点为短路电流，此时路端电压为电源的电动势()(5)外电路电阻增大时，电流减小，但路端电压增大()2(多选)若用E表示电源电动势，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()AU2UBUEUCUEIrDUEBD由闭合电路欧姆定律可知，EUUIrIR.UIR，可推得：UEU，UR.故B、D正确，A、C错误3有两个相同的电阻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起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻R的电流为，则该电源的内阻是()ARBC4RDC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，故选C.对电动势的理解1.对电动势的理解电动势的大小由电源自身的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关不同电源的电动势一般不同2电源电动势与电势差的区别和联系电势差电动势意义表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小定义UAB，数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功E，数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功单位伏特(V)伏特(V)正负含义电流流过电阻，电势降落，沿电流方向为正，逆电流方向为负一般地，在中学E取正值，不讨论负电动势问题决定因素由电源及导体的电阻和连接方式决定仅由电源本身决定测量方法将电压表并联在被测电路两端将内阻很大的电压表并联于电源两端，且外电路断开3.电池的串联n个完全相同的电池串联时，总电动势：E总nE，总内阻：r总nr.【例1】将电动势为3 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V当电路中有6 C的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能解析由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送1 C电荷，有3 J其他形式的能转化为电能也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能(1)WEq36 J18 J，电源中共有18 J其他形式的能转化为电能(2)W1U1q2.46 J14.4 J，外电路中共有14.4 J电能转化为其他形式的能(3)内电压U2EU13 V2.4 V0.6 V，所以W2U2q0.66 J3.6 J，内电路中共有3.6 J电能转化为其他形式的能也可由能量守恒求出：W2WW13.6 J.答案(1)18 J(2)14.4 J(3)3.6 J1有关电压与电动势的说法中正确的是()A电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B电动势是电源两极间的电压C电动势公式E中W与电压公式U中的W是一样的，都是电场力做的功D电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D电压与电动势是两个不同的概念，其中电动势公式E中W是非静电力做的功，电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领而电压U中W则是电场力做的功，电动势的大小也不一定等于电压的大小，故D正确闭合电路欧姆定律的理解和应用1.闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件I电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路EI(Rr)EU外IrEU外U内电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和式适用于纯电阻电路；式普遍适用EItI2RtI2rtWW外W内电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和式适用于纯电阻电路，式普遍适用2.路端电压U随电流I变化的图象(UI关系图)(1)UI图象的函数表达式：UIr.(2)UI图象特点：位于第一象限，与横纵坐标轴相交的倾斜直线，如图所示(3)几个特点三个特征量：与纵轴交点表示电动势，与横轴交点表示短路电流，直线斜率的大小表示电源的内阻两个特殊状态：当外电路断开时(R)，I变为零Ir0，UE；当电源两端短路时(R0)，此时电流I短(短路电流)【例2】如图所示电路中，电源电动势E12 V，内阻r2 ，R14 ，R26 ，R33 .(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？思路点拨：C、D间解析(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I1A1 A.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R232 根据闭合电路欧姆定律，有I2A1.5 A.理想电流表读数为II21.5 A1 A.答案(1)6 V(2)1 A解决闭合电路问题的一般步骤(1)分析电路特点：认清各元件之间的串并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量流过哪个用电器的电流(2)应用闭合电路的欧姆定律求干路中的电流(3)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训练角度1.闭合电路欧姆定律的应用2如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内阻解析当S闭合时，R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：UEIr，即1.6E0.4r当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：UEIr，即1.60.1E(0.40.1)r由得：E2 V，r1 答案2 V1 训练角度2.两类UI图象的比较及应用3如图所示为小灯泡的UI图线，若将该小灯泡与一节电动势E1.5 V，内阻r0.75 的干电池组成闭合电路时，电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据()A1.5 W1.0 WB0.75 W0.5 WC0.75 W0.75 WD1.5 W0.75 WD电源的外电压与电流的关系为UEIr1.50.75I，作电源的外电压与电流的关系图线，交点所对应的电压U0.75 V，电流I1 A，则灯泡的实际功率PUI0.75 W，电源的总功率P总EI1.5 W，故D正确，A、B、C错误闭合电路的动态分析问题1.闭合电路动态分析的思路闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析这类问题的基本思路：2闭合电路动态分析的三种方法(1)程序法：基本思路是“部分整体部分”，即：R局R总I总U外(2)结论法“并同串反”“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论【例3】(多选)如图所示，电源内阻不可忽略，当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，下列说法中正确的是()A电流表A1读数变小B电流表A2读数变大C电压表V读数变大D电压表V读数不变AC从图中可得电压表测量路端电压，电流表A1测量电路总电流，电流表A2测量滑动变阻器电流，当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得路端电压增大，即电压表示数增大，C正确，D错误；电路总电流减小，即电流表A1的示数减小，因为定值电阻两端的电压增大，所以通过定值电阻的电流增大，因为电路总电流等于通过定值电阻电流与通过滑动变阻器电流之和，所以通过滑动变阻器的电流减小，即A2读数减小，故A正确，B错误动态电路分析的基本步骤(1)明确各部分电路的串、并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压(2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化(3)根据闭合电路的欧姆定律I判断电路中总电流如何变化(4)根据U内Ir，判断电源的内电压如何变化(5)根据U外EIr，判断电源的外电压(路端电压)如何变化(6)根据串、并联电路的特点，判断各部分电路的电流、电压、电功率、电功如何变化4.在如图所示的电路中，开关S原来是闭合的，现将S断开，则灯泡L亮度变化和电容器C带电量变化情况是()A灯泡L变亮、电容器C带电量增加B灯泡L变亮、电容器C带电量减少C灯泡L变暗、电容器C带电量增加D灯泡L变暗、电容器C带电量减少A由图可知，当开关闭合时，R2与L串联后与R3并联，再与R1串联；当开关断开时，R3断开，总电阻增大，总电流减小，R1分压及内电压减小，灯泡两端电压增大，故灯泡变亮；电容器并联在电源两端，因内电压减小，路端电压增大，故电容器两端电压增大，由QUC可知，电容器带电量增加，故选A.课 堂 小 结知 识 脉 络1.电源的电动势大小是由电源本身的特性决定的，与外电路无关.2.闭合电路欧姆定律I表明回路中的电流大小与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比.3.对同一电源，外电路电阻越大，回路中的电流越小，但路端电压越大.4.对电源的UI图象，图线与U轴交点纵坐标表示电源的电动势，图象斜率的绝对值表示电源的内阻1单位正电荷沿闭合电路移动一周，电源释放的总能量决定于()A电源的电动势B通过电源的电流C内外电路电阻之和D电荷运动一周所需要的时间A电动势的物理意义是：在电源内部，非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功所以电源释放的总能量决定于电源的电动势，故A正确2在如图所示的电路中，电源的电动势E3 V，内阻r1.0 ，R为滑动变阻器当闭合开关S后，电流表示数为0.3 A，忽略电流表的内阻，则滑动变阻器接入电路的阻值为()A8.0 B9.0 C10.0 D11.0 B闭合开关S，根据闭合电路欧姆定律得I，变形得Rr1.09.0 ，即滑动变阻器接入电路的阻值为9.0 ，故选B.3.(多选)如图所示为某一电源的UI图象，由图可知()A电源电动势为2 VB电源内阻为 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 AAD由