2015-2016学年高中物理第4章探究闭合电路欧姆定律1探究闭合电路欧姆定律导学案沪科版

1、第4章 探究闭合电路欧姆定律学案1探究闭合电路欧姆定律目标定位1.掌握电动势的概念及表达式.了解电源内部能量的转化过程和生活中的电池 2 理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式 3 会用闭合电路欧姆定律进行简单的计算知识，探究一、闭合电路的路端电压和内电压实验探究 1 用多用电表测量路端电压按如图 1 所示的电路选择器材，连接电路才图 1按课本要求测量电压Jc、Ubc、U-.分析测得的数据，比较三个电压测量值之间的关系为答案UbcvUbcVUc实验探究 2 测电源内部的电压按如图 2 所示电路连接线路， 分别测量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

2、压的大小，说明它们满足怎样的规律?答案 在误差允许的范围内，内、外电压之和为一定值.要点提炼1. 外电路和内电路：用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路2. 在外电路中，电流方向由电源正极流向负极内电路中电流方向由负极流向正极.3. 路端电压和内电压： 外电路两端（即电源两极间）的电压称为路端电压，电源内部的电压称为内电压.4.在闭合电路中，内电压与外电压之和保持不变基础自学搭实 巫点互动探究+虚线框内为可调内2二、电源的作用电动势问题设计1.如图 3 所示，在外电路，电流由电源正极流向负极，即从高电势流到低电势，电流在电源内部只能从负极流向正极，即从低电势流到高电势根据电场知识可知，静电力

3、不可能使电流从低电势流向高电势，反而起阻碍作用电激(1) 是什么力把正电荷从电源的负极搬运到电源的正极？(2) 电源中的能量是如何转化的？答案(1)非静电力(2)其他形式的能转化为电势能2.电场力在外电路和内电路做功分别是多少？它们做功之和与电源内部非静电力所做的功 有何关系？答案qU外qU内相等要点提炼1. 电源的工作原理：在电源内部非静电力做功,使其他形式的能转化为电势能；在电源的外部电路，静电力做功，把电势能转化为其他形式的能2. 电动势：电源内部非静电力移送单位电荷所做的功(1)表达式：WE=q单位：伏特，符号为 V.(3)说明：物理意义：反映电源非静电力做功本领的大小.决定因素：由电

4、源自身特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关.三、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.公式：I=Rg.(3)其他两种表达形式：E=U外+U内，这就是说，电源的电动势等于内外电路电势降落之和3或写成E=IR+Ir.四、路端电压与负载的关系问题设计在如图 4 所示的电路中，电源的电动势E= 10 V,内电阻r= 1Q,试求当外电阻分别是 3Q、4Q、7Q时所对应的路端电压通过数据计算，你发现了怎样的规律？再通过公式论证你的结论是否正确答案外电压分别为 7.5 V、8 V、8.75 V.随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大公式论证：当外电阻

5、R增大时，由I= 可知电流I减小，路端电压UE-Ir增大R+r要点提炼1. 路端电压的表达式：U= E-Ir.2. 路端电压随外电阻的变化规律当外电阻R增大时，由1= 可知电流I减小，路端电压U= E- Ir增大.R十r当外电阻R减小时，由1= 可知电流I增大，路端电压U= E- Ir减小.R+r两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为 0,U=E这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势.当电源两端短路时，外电阻R= 0,此时I=E(1)在图像中U轴截距表示电源电动势，纵坐标从零开始时 直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即内阻典例精析一、对电动势的理解3.路端电压与电流的关系图像如图I轴截距等于

6、短路电流图 44例 1】关于电动势E的说法中正确的是()A.电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比5B. 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是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D. 电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同解析 本题考查了电动势的基本概念，关键要正确地理解电动势.电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量电动势和电压尽管单位相同，但本质上是不相同的，故选 B、C.答案 BC二、闭合电路欧姆定

7、律的应用 【例2如图 6 所示，电源电动势为 6 V,内阻为 1Q, R= 5Q, R = 10Q，滑动变阻器F3阻值变化范围为 010Q,求电路中总电流的变化范围当F3阻值为 10Q时，外电阻最大，电路中的电流最小R并= =5Q,R外=R+R并=10Q ,F3十F2答案 0.551 A三、U- I图像的理解和应用A. 电源电动势为 2 V1解析当R阻值为零时,R?被短路，外电阻最小，电路中的电流最大610 十1A 0.55 A.例 3】如图 7 所示为某一电源的图 66B. 电源内电阻为 3 QC. 电源短路时电流为 6 A7D.电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 5 A解析 在本题的

8、U I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，I内1压为 1 V 时，内电阻分得的电压U内=EU外=2 V 1 V= 1 V,则电路中的电流I=F=Q2A= 5 A , D 正确.答案 AD课堂要点小结探究闭合电路欧姆定律实验探究结论：E=1内+1外表达式：V非E=电动势q意义：反映电源做功本领闭合电路欧姆定律一三种表达形式（注意适用范围）路端电压随负载的变化自我检测路端电压与电流的关系图像槌測学习效果燼验成功快乐1. （对电动势概念的理解）关于电压和电动势，下列说法正确的是（）A. 电动势就是电源两极间的电压B. 电压和电动势单位都是伏特，所以电压和电动势是同一物理量

9、的不同叫法C. 电压U=那口电动势E=W中的W是一样的，都是静电力所做的功qqD. 电压和电动势有本质的区别，反映的能量转化方向不同答案 D解析 电动势只是在数值上等于电源两极间的电压，但是不能说电动势是电压，A 错；尽管电压和电动势单位都是伏特， 但它们不是同一物理量， 有本质的区别，电压反映静电力做功，电能转化为其他形式的能，而电动势反映非静电力做功，其他形式的能转化为电能，故B、C 错，D 对.2. （闭合电路欧姆定律的理解）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（）C 错误；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，则2

10、Q= 0.2Q, B 错误；当路端电8A.U=IRB.U=EU9答案 B）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）（）A.U随R的增大而减小B.当 R= 0 时，U= 0C.当电路断开时，1= 0,U= 0D.当R增大时，U也会增大答案 BD）如图 8 所示为闭合电路中两个不同电源的U- I图像，则下列说法中正确的是由题图知11I2, A 正确.而r= |十U，即图线的斜率的绝B、C 错误当工作电流变化量相同时，因为1|2B.电动势E= E2,内阻12C.电动势E1Ea，内阻r1r2D.当工作电流变化量相同时，电源2 的路端电压变化

11、较大答案 AD解析 由闭合电路的欧姆定律得E=U+Ir.当I= 0 时电动势E等于路端电压U,即 U-I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U=0 时I=上，U- I r图线和I轴的交点就是短路电流,对值表示电源的内阻，由题图知10电源 2 内电压变化较大，由闭合电路的欧姆定律E=U外+U内，可知电源 2 的路端电压变化较大，D 正确.40 分钟课时作业题组一闭合电路欧姆定律的理解1. 在闭合电路中，下列叙述正确的是（）A. 闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比B. 当外电路断开时，路端电压等于零C. 当外电路短路时，电路中的电流无穷大D. 当

12、外电阻增大时，路端电压也增大答案 AD2. 在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、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题组二闭合电路欧姆定律的简单应用3. 如图 1 所示的电路中，把R由 2Q改变为 6Q时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻应为（）A.4 Q B.8 QC.6QD.2Q答案 D解析 根据闭合电路欧姆定律E=l（R+r

13、），当R=2Q时，E=1（2 +r）;当R=6Q时，E= 2（6 +r），解得r= 2Q,故选 D.4.如图 2 所示，当开关S断开时，电压表示数为 3 V,当开关S11闭合时，电压表示数为 1.8 V, 则外电阻R与电源内阻r之比为（ ）12A.5 :B.3： 5C.2 :D.3： 2答案解析S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即:E= 3 V.S闭合时，U外=1.8 V，所以U内=EU外=1.2 V.因5卜=IR,U内=Ir，所以R：r=U外：U内=1.8 : 1.2 = 3 : 2.5. 一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV, 短路电流为 40 mA.若将该电池板与一阻值为

14、 20Q的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是A.0.10 VB.0.20 VD.0.40 V答案D解析由已知条件得：又因IEI短=r所以E800X10r一I短40X10所以U= IR=ER=C.0.30 VE= 800 mV.厂33Q =20Q.800r20 mV=400 mV=0.40 V，选项 D 正确.6.有两个阻值相同都为R的电阻，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,此时通过一个电阻的电流为2I、3，则该电源的内阻是（）A.RRB.2C.4RRD.8答案 C解析 由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时E21I=和匚；，两电阻并联

15、时-I=解得r= 4R,故选 C.7.如图 3 所示，已知R= R=R= 1 Q .当开关S闭合后，电压表的读数为1 V;当开关1314开后，电压表的读数为0.8 V，则电源的电动势等于（）L-I1图 3B.1.2 VC.2 V D.4 V答案 C解析 当S闭合时，1=U=1A = 1 A,故有E=1(1.5 +r);当S断开时，1= 兽=0.8 A,R1R故有E=I （2 +r），解得E= 2 V , C 正确. 题组三U- I图像的应用A. 路端电压都为U时，它们的外电阻相等B. 电流都是Ii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A.1 V=U可知，路端电压都为

16、U时,不相等，故两电源内电压不相等.所以选项AC D 正确.9.电路图如图 5 甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压随电流I的变化图线及外电阻的8.如图 4 所示为两个独立电路I的关系图线， 贝 U （U- I图线分别如图乙所示，求:15D.A中电源的内阻大于B中电源的内阻答案 ACD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,图中两直线的交点坐标为（li,U），由R它们的外电阻相等.由U=Ir可知，电流都是Ii时，因16(1)若在C D间连一个理想电压表，其读数是多少?(2)若在C

17、 D间连一个理想电流表，其读数是多少?(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 V 1Q(2)3 V (3)3 W解析(1)由题图乙知：电源电动势E= 4 V,短路电流I短=4 A，故内阻r=由题图知：电源与电阻构成闭合回路时对应路端电压3 V.由题图乙知：R= 3Q,故P出=I R= 3 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.L 正常发光,求：图 6(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻.答案(1)4 Q (2)6 V 2 Q解析电阻R的阻值为R=U2= 1Q= 4Q.I21(2)当开关接a时，有E=U+11r,又U1= 5 V ,P12.55A = 0.5 A.当开关接b时，有E=U+ I2r,又U2= 4 V ,12= 1 A ,联立解得E= 6 V ,r= 2Q.11.如图