12.2 闭合电路的欧姆定律导学案-2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）(含答案)

12.2闭合电路的欧姆定律预习案预习目标1.理解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。2.会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定律。3.理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。4.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算。预习内容预习教材83~88页，思考下列问题：1.闭合电路问题的求解方法？2.直流电路的动态分析思路？预习检测1.闭合电路：由导线、电源和连成的电路。和导线组成外电路，电源内部是内电路。非静电力：在电源内部把从负极搬运到正极的力。电源：通过做功把其他形式的能转化为的装置。电动势物理意义：表征电源把其他形式的能转化为的本领。闭合电路中的能量转化：如图所示，A为电源正极，B为电源负极，电路中电流为I，在时间t内，做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt＝。2.电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此()A．电动势是一种非静电力B．电动势越大，表明电源储存的电能越多C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压3.一太阳能电池板，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20Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是()A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V4.如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是()A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3A时外电阻是1.8Ω探究案学习目标1.理解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。2.会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定律。3.理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。4.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算。课堂探究考点一、电动势由导线、电源、用电器连成的电路叫做闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。1.电源（1）保持两极间有电压（2）通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置2.电动势（1）非静电力做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫做电动势。用字母E表示。E＝eq\f(W,q)（2）单位：V（3）电动势与外电路无关，由电源本身特性决定的。同种类型不同型号电源电动势相同，不同类型的电源电动势不同例：干电池E=1.5

V（4）电动势的实质：表征电源把其它形式的能转化为电能的本领。(1)电源的种类不同，电源提供的非静电力性质不同，一般有化学力、磁场力(洛伦兹力)、涡旋电场力等。(2)不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非静电力将1C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功，也就是1C的正电荷所增加的电势能。(3)电动势是标量，电源内部电流的方向，由电源负极指向正极。(4)公式E＝Wq是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q考点二、闭合电路欧姆定律及其能量分析1.欧姆定律I=2.在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。3.在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。内电路一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。实验探究设电源电动势为E，内阻为r，与一个负载连成闭合电路，负载两端电压为U，电路中电流为I，通电时间为t：∴EIt=UIt+I∴E=U+Ir即E=1.电源电动势等于内、外电路电势降落之和。E=U外2.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）表达式：I=（3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路考点三、闭合电路欧姆定律及其能量分析对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变，变化情况如下：R变化情况R↑R→∞R↓R→0I=UU对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变，变化情况如下：R变化情况R↑R→∞R↓R→0I=UU1.路端电路与电压的关系公式（对纯电阻电路）UR=（1）当外电路断开时，R→∞，I=0，U（2）当电源两端短路时，R＝0，I=E2.路端电路与电流的关系设电源的电动势E＝3V，内阻r＝2

W。请根据路端电压与电流的关系式U=E−Ir，以U为纵坐标，I（1）外电路断开的状态对应于图中的哪个点？怎样看出这时路端电压与电动势的关系？（2）电动势E的大小对图象有什么影响？（3）电源短路的状态对应于图中的哪个点？怎样读出这时电流大小？（4）r的大小对图象有什么影响？（1）图象的函数表达U（2）图象的物理意义①在纵轴上的截距表示电源电动势E②在横轴上的截距表示电源短路电流③图象斜率的绝对值表示电源的内阻r=内阻越大，图线倾斜得越厉害3.闭合电路中的功率闭合电路中内、外电路电流相等由E=得EI=（1）几种功率及相互关系（2）输出功率随外电阻R的变化关系P＝IU=当R=r时，PM＝特别提醒(1)外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故，一般不允许这种情况发生。(2)外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。闭合电路中只要电路的某一部分发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。其分析的一般思路为：(1)明确电路结构，即电路各元件的连接方式。(2)明确局部电阻的变化和外电路总电阻R总的变化。(3)运用I总＝判断I总的变化。(4)运用U内＝I总r判断U内的变化。(5)运用U外＝E－U内判断U外的变化。(6)运用电学公式定性分析各支路相关量变化。典例精析如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V和0.4A。当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势和内电阻。变式训练铅蓄电池的电动势为2V，一节干电池的电动势为1.5V，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1A和0.2A。试求两个电路都工作20s时间，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个把化学能转化为电能的本领更大？随堂检测1．一台发电机用0.5A电流向外输电，在1min内将180J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为()A．6VB．360VC．120VD．12V3．在如图所示的电路中，电阻R＝2.0Ω，电源的电动势为3.0V，内电阻r＝1.0Ω，不计电流表的内阻，闭合开关S后，路端电压为()A．30VB．1.5VC．2.0VD．1.0V4．如图所示，a、b、c三盏灯都能发光，且在电路变化时，灯不会烧坏。当滑动变阻器的触头P向下移动时，下列说法正确的是()A．外电路的总电阻变小B．总电流变小C．a灯变暗D．c灯变亮4．(多选)关于电源与电路，下列说法正确的是()A．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流也由电源正极流向负极B．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极C．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中电场力对电荷也做正功D．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中非静电力对电荷做正功本课小结参考答案预习检测用电器用电器正电荷非静电力电势能电势能非静电力I2Rt＋I2rtCDA课堂探究考点典例精析【解析】解：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：U＝E－Ir，即1.6＝E－0.4r ①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U′＝E－I′r，即1.6＋0.1＝E－(0.4－0.1)r ②由①②得：E＝2V，r＝1Ω。[答案]2V1Ω变式训练【解析】对铅蓄电池电路，20s内通过的电荷量q1＝I1t＝2C对干电池电路，20s内通过的电荷量q2＝I2t＝4C由电动势定义式E＝eq\f(W,q)得，电源消耗的化学能分别为W1＝q1E1＝4J，W2＝q2E2＝6J，因E1>E2，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领大。[答案]4J6J铅蓄电池随堂检测1.【解答】q＝It，E＝eq\f(W,q)＝eq\f(W,It)＝eq\f(180,0.5×60)V＝6V。故选：A2.【解答】由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流为：I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(3.0,2.0＋1.0)A＝1.0A，则路端电压为U＝IR＝1.0×2.0V＝2.0V，故C正确，A、B、D错误。故选：C3.【解答】分析电路可知，当滑动变阻器的触头P向下移动时，并联电阻变小，外电路总电阻变小，A选项正确；根据闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，B选项错误；a灯在干路，干路电流增大，a灯一定变亮，C选项错误；由U＝E－Ir可知