【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理粤教版选修3-1学案：第二章第3讲研究闭合电路学习专用

1、教育资源教育资源目标定位 1.了解电源电动势的基本含义，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、电动势1定义：电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压通常用e 来表示2单位：伏特，符号v. 3电源的作用：维持电路两端始终有一定的电势差，使电路中保持持续的电流例 1关于电动势e 的说法中正确的是() a电动势e 等于电源接入电路后两极间的电势差b电动势e 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关c电动势e 表征电源把其他形式的能转化为电势能的特性d电

2、动势e 的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同解析电动势 e 表征电源将其他形式的能转化为电势能的特性，电动势的大小等于电源没有接入电路时，两极间的电势差，故a 错误， b、c 正确；电动势和电压尽管单位相同，但本质上是不相同的，故d 错误答案bc 电源实质上是把其他形式的能转化为电势能的装置.不同种类的电源， 把电能转化为其他形式能的本领不同，电动势也不同. 二、闭合电路的欧姆定律1.内、外电路：电源内部的电路叫做内电路；电源外部的电路叫做外电路外电路的电阻称为外电阻，内电路上的电阻即电源的电阻称为内电阻2特点： 外电路中电流由电源电势高的一端流向电势低的一端，沿电流方向电势降低；电源

3、内部电流方向由负极到正极电势升高3闭合电路的欧姆定律(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： ierr或 eir ir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教育资源教育资源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 2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

4、 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i2ur11.89a0.2 a 由闭合电路欧姆定律得：ei2(r2r1 r) 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

5、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0.55 1a 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，ier外r651a1a. 当 r3阻值为 10 时，外电阻最大，电路的总电流最小r并r3r2r3r25，r外r1r并10 ，教育资源教育资源i er外r6101a0.55a三、路端电压跟负载的关系1路端电压：外电路两端的电压2路端电压的表达式：ueir. 3路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻r 增大时，电流i 减小，路端电压增大(2)当

6、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，ier，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4外电压 u 与电流 i 的关系图 3 由 ueir 可知， ui 图象是一条斜向下的直线，如图3 所示(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| u i|. 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 3如图 4 所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的ui 图象

7、，则下列说法中正确的是() 图 4 a电动势e1e2，短路电流i1i2b电动势e1e2，内阻 r1r2c电动势e1e2，内阻 r1r2d当两电源的工作电流变化量相同时，电源2 的路端电压变化较大解析由题图可知两电源的ui 图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1 的短路电流大于电源2 的短路电流，则a 项正确又由两图线的倾斜程度可知图线2 的斜率的绝对值大于图线1 的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源 1 的内阻，则可知b、c 项错误由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时，教育资源教育资源电源 2的路端电压的变化量大于电源1 的路端电压的变化量，可

8、知d 项正确答案ad 四、闭合电路的动态分析例 4在如图 5 所示的电路中，当滑动变阻器r3的滑动触头p 向下滑动时 () 图 5 a电压表示数变大，电流表示数变小b电压表示数变小，电流表示数变大c电压表示数变大，电流表示数变大d电压表示数变小，电流表示数变小解析r3的滑动触头向下滑动，r3接入电路中的阻值变大，导致并联电路的阻值变大，电路的总电阻变大，干路电流变小；并联电路的电阻变大，则并联电路的分压增大，即r2、r4串联电路的电压变大，所以流过这一支路的电流变大，由于干路电流变小，所以电流表的示数变小；因为r2、 r4串联电路的电压变大，使得r2两端分压变大，电压表示数变大，本题答案为 a

9、. 答案a 进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻r外的变化，再由闭合电路欧姆定律i总er外r讨论干路电流i总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况. 1(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2i3，则该电源的内阻是() arb.r2c4rd.r8答案c 解析由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时：ie2rr两电阻并联时，23i12er2r教育资源教育资源解得， r4r. 2(路端电压与负载的关系)(多选 )对于电动势和内

10、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， u0 c当电路断开时，i 0，u0 d当 r 增大时， u 也会增大答案bd 3(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 6 a电源电动势为2v b电源内阻为13c电源短路时电流为6a d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 | u i|1.260.2 ，当 u1v 时， ieur210.2a 5a选项 a、d 正确4(闭合电路的动态分析)如图

11、7 所示的电路，闭合开关s，待电路中的电流稳定后，减小r的阻值，则 () 图 7 a电流表的示数减小b电压表的示数减小c电阻 r2两端的电压减小d路端电压增大答案b 解析题图中的电路结构是r1与 r 先并联，再与 r2串联，故 r r总 i干 u内 u外.r2两端电压 u2i干r2， u2增大，所以r 与 r1的并联电压减小，示数减小， a、c、d 错误， b 正确 . 题组一对电动势概念和内阻的理解教育资源教育资源1(多选 )下列关于电源的说法正确的是() a电源就是电压b电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差c与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成

12、的d在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极答案bd 解析在电源内部由非静电力将正电荷由负极搬到正极，将负电荷由正极搬到负极，使正、负极维持一定的电势差，电源不是电压，故a 错， b、 d 正确导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，故c 错2(多选 )关于电源的电动势，下列说法中正确的是() a同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化b1 号干电池比7 号干电池的体积大，但电动势相同c电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同d电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的特性答案bd 题组二闭合电路欧姆定律路端电压跟负载的关系3在已接电

13、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d 4(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 u eir，所以当i 增大时，路端电压减小答案bd 解析由 ueir，可

14、得选项b、 d 正确教育资源教育资源5一太阳能电池板，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() a0.1vb 0.2vc0.3vd 0.4v 答案d 解析由已知条件得：e800mv. 又因 i短er，所以 rei短80010340103 20.所以 u irerrr8002020 20mv400mv 0.4v ，选项 d 正确6 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 1 a1b 2c3d4答案b 7如图 2 所示， 当开关 s 断开时， 电压表示数为3v，当

15、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 2 a53 b 35 c23 d32 答案d 解析s 断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即e3v s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. 8(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 3 a电阻 r 的阻值为 4b电源的电动势为5v c电源的电动势为6v d电源的内阻为2答案

16、acd 解析电阻 r 的阻值为ru2i241 4.教育资源教育资源当开关接a 时，有 eu1i1r，又 u15v，i1p1u12.55a0.5a. 当开关接b 时，有 eu2i2r，又 u24v，i21a，联立解得e6v，r2.题组三闭合电路的动态分析9如图 4 所示的电路中，电源的电动势e 和内电阻r 恒定不变，电灯l 恰能正常发光，如果变阻器的滑片p 向 b 端滑动，则 () 图 4 a电灯 l 更亮，电流表的示数减小b电灯 l 更亮，电流表的示数增大c电灯 l 更暗，电流表的示数减小d电灯 l 更暗，电流表的示数增大答案a 解析变阻器的滑片p 向 b 端滑动， r1接入电路的有效电阻增大

17、，外电阻r外增大，干路电流 i 减小， 电流表的示数减小，路端电压 u 增大， 电灯两端电压增大，电灯 l 更亮， a 正确，b、c、d 错误10 如图 5 所示，e 为电源电动势， r 为电源内阻， r1和 r3均为定值电阻， r2为滑动变阻器 当r2的滑动触头在a 端时合上开关s，此时三个电表a1、a2和 v 的示数分别为i1、i2和 u.现将 r2的滑动触头向b 端移动，则三个电表示数的变化情况是() 图 5 ai1增大， i2不变， u 增大bi1减小， i2增大， u 减小ci1增大， i2减小， u 增大di1减小， i2不变， u 减小答案b 解析滑动触头由a 向 b 移动时，

18、r2阻值减小，所以总电阻减小，电路中总电流增大，则内电压增大， 路端电压减小， 故 u 减小； 总电流增大， r3两端电压也增大，所以并联电压减小，故 i1减小， i2增大题组四电源的 ui 图象教育资源教育资源11(多选 )如图 6 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 6 a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. 12(多选 )如图