人教版選修31 2.7　閉合電路的歐姆定律 學(xué)案.docx

閉合電路的歐姆定律目標(biāo)定位 1.了解內(nèi)電路、外電路，知道電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和.2.掌握閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，理解各物理量及公式的物理意義.3.會(huì)用閉合電路歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系一、閉合電路的歐姆定律問(wèn)題設(shè)計(jì)閉合電路由外電路和內(nèi)電路組成，用電器、導(dǎo)線(xiàn)組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路已知電源電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)電阻為r，外電阻為r，設(shè)電路中電流為i.1在外電路中沿著電流方向，電勢(shì)如何變化？在電源內(nèi)部電勢(shì)如何變化？答外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低；內(nèi)電路中，沿電流方向電勢(shì)升高2在時(shí)間t內(nèi)，外電路和內(nèi)電路產(chǎn)學(xué)生的焦耳熱各是多少？電源非靜電力做功是多少？它們之間有怎樣的關(guān)系？答外電路產(chǎn)學(xué)生的焦耳熱為i2rt，內(nèi)電路產(chǎn)學(xué)生的焦耳熱為i2rt，非靜電力做功為eit.根據(jù)能量守恒定律有：eiti2rti2rt.3你能進(jìn)一步得出電路中的電流與電動(dòng)勢(shì)e、外電阻r和內(nèi)電阻r的關(guān)系嗎？答eirir或i要點(diǎn)提煉1電源非靜電力做功等于內(nèi)、外電路消耗的電能2閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比(2)公式：i(3)其它兩種表達(dá)形式：eu外u內(nèi)，或?qū)懗蒭irir這就是說(shuō)，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和延伸思考閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)形式的適用范圍是否？答不i和eirir只適用于外電路是純電阻的電路eu外u內(nèi)適用于任何電路二、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系問(wèn)題設(shè)計(jì)1在如圖1所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)e10 v，內(nèi)電阻r1 ，試求當(dāng)外電阻分別是3 、4 、7 時(shí)所對(duì)應(yīng)的路端電壓通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，你發(fā)現(xiàn)了怎樣的規(guī)律？再通過(guò)公式論證你的結(jié)論是否正確圖1答外電壓分別為7.5 v、8 v、8.75 v隨著外電阻的增大，路端電壓逐漸增大當(dāng)外電阻r增大時(shí)，由i可知電流i減小，路端電壓ueir增大2.如圖2所示，以電路中的電流為橫軸，路端電壓為縱軸，建立路端電壓u與電流i的ui圖象圖線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)的物理意義是什么？縱坐標(biāo)從零開(kāi)始時(shí)，圖線(xiàn)與橫軸交點(diǎn)的物理意義是什么？直線(xiàn)斜率絕對(duì)值的物理意義又是什么？圖2答圖線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì)；圖線(xiàn)與橫軸的交點(diǎn)表示短路電流；圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，即r|.要點(diǎn)提煉1路端電壓的表達(dá)式：ueir.2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律(1)當(dāng)外電阻r增大時(shí)，由i可知電流i減小，路端電壓ueir增大(2)當(dāng)外電阻r減小時(shí)，由i可知電流i增大，路端電壓ueir減小(3)兩種特殊情況：當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，電流i變?yōu)?，ue.這就是說(shuō)，斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻r0，此時(shí)i.3.路端電壓與電流的關(guān)系圖象如圖3所示圖3(1)在圖象中u軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，縱坐標(biāo)從零開(kāi)始時(shí)，i軸截距等于短路電流(2)直線(xiàn)斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，即內(nèi)阻r|.一、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用例1如圖4所示，電源電動(dòng)勢(shì)為6 v，內(nèi)阻為1 ，r15 ，r210 ，滑動(dòng)變阻器r3阻值變化范圍為0 10 ，求電路中的總電流的變化范圍圖4解析當(dāng)r3阻值為零時(shí)，r2被短路，外電阻最小，電流最大r外r15 ，i a1 a.當(dāng)r3阻值為10 時(shí)，外電阻最大，電流最小r并5 ，r外r1r并10 ，i a0.55 a.答0.55 1 a二、ui圖象的理解和應(yīng)用例2如圖5所示為某一電源的ui圖線(xiàn)，由圖可知()圖5a電源電動(dòng)勢(shì)為2 vb電源內(nèi)電阻為c電源短路時(shí)電流為6 ad電路路端電壓為1 v時(shí)，電路中電流為5 a解析在本題的ui圖線(xiàn)中，縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，a正確；橫軸截距表示短路電流，c錯(cuò)誤；圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)電阻，則r 0.2 ，b錯(cuò)誤；當(dāng)路端電壓為1 v時(shí)，內(nèi)電阻分得的電壓u內(nèi)eu外2 v1 v1 v，則電路中的電流i a5 a，d正確答ad針對(duì)訓(xùn)練如圖6所示，為閉合電路中兩個(gè)不同學(xué)電源的ui圖象，則兩電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的關(guān)系為()圖6ae1r2be1e2r1r2ce1e2r1e2r1i2b電動(dòng)勢(shì)e1e2，內(nèi)阻r1r2c電動(dòng)勢(shì)e1e2，內(nèi)阻r1r2d當(dāng)工作電流變化量時(shí)，電源2的路端電壓變化較大答ad解析由閉合電路的歐姆定律得euir.當(dāng)i0時(shí)電動(dòng)勢(shì)e等于路端電壓u，即ui圖線(xiàn)和u軸的交點(diǎn)就是電源電動(dòng)勢(shì)，由題圖知，兩電源的電動(dòng)勢(shì)相等當(dāng)u0時(shí)i，ui圖線(xiàn)和i軸的交點(diǎn)就是短路電流，由題圖知i1i2，a正確而r|，即圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，由題圖知r1r2，b、c錯(cuò)誤當(dāng)工作電流變化量時(shí)，因?yàn)閞1eb，圖象的斜率表示電源的內(nèi)阻，所以rarb，故b正確8.如圖4所示為兩個(gè)獨(dú)立電路a和b的路端電壓與其總電流i的關(guān)系圖線(xiàn)，則()圖4a路端電壓都為u1時(shí)，它們的外電阻相等b電流都是i1時(shí)，兩電源內(nèi)電壓相等c電路a的電源電動(dòng)勢(shì)大于電路b的電源電動(dòng)勢(shì)da中電源的內(nèi)阻大于b中電源的內(nèi)阻答acd解析在路端電壓與總電流的關(guān)系圖線(xiàn)(ui)中，圖線(xiàn)在u軸上的截距表示電源電動(dòng)勢(shì)e，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，可見(jiàn)eaeb，rarb.圖中兩直線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)為(i1，u1)，由r可知，路端電壓都為u1時(shí)，它們的外電阻相等由uir可知，電流都是i1時(shí)，因r不相等，故兩電源內(nèi)電壓不相等所以選項(xiàng)a、c、d正確9電路圖如圖5甲所示，若電阻r阻值未知，電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻也未知，電源的路端電壓u隨電流i的變化圖線(xiàn)及外電阻的ui圖線(xiàn)分別如圖乙所示，求：圖5(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；(2)電源的路端電壓；(3)電源的輸出功率答(1)4 v1 (2)3 v(3)3 w解析(1)由題圖乙所示ui圖線(xiàn)知：電源電動(dòng)勢(shì)e4 v，短路電流i短4 a，故內(nèi)阻r1 .(2)由題圖知：電源與電阻構(gòu)成閉合回路時(shí)對(duì)應(yīng)路端電壓u3 v.(3)由題圖知：r3 ，故p出i2r3 w.題組四綜合應(yīng)用10.如圖6所示的電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)s接a點(diǎn)時(shí)，標(biāo)有“5 v2.5 w”的小燈泡l正常發(fā)光，當(dāng)開(kāi)關(guān)s接b點(diǎn)時(shí)，通過(guò)電阻r的電流為1 a，此時(shí)電阻r兩端的電壓為4 v求：圖6(1)電阻r的阻值；(2)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻答(1)4 (2)6 v2 解析(1)電阻r的阻值為r 4 .(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)接a時(shí)，有eu1i1r，又u15 v，i1 a0.5 a.當(dāng)開(kāi)關(guān)接b時(shí)，有eu2i2r，又u24 v，i21 a，聯(lián)立解得e6 v，r2 .11如圖7所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)e12 v ，內(nèi)電阻r1.0 ，電阻r19.0 ，r215 ，電流表a示數(shù)為0.40 a ，求電阻r3的阻值和它消耗的電功率圖7答30 1.2 w 解析r2兩端電壓為：u2i2r20.4156 v內(nèi)阻r及r1兩端電壓為：ueu21266 v干路中電流為：i0.6 ar3中電流為：i3ii20.2 ar2和r3并聯(lián)，電壓相等即u2u36 vr3阻值為：r330 r3功率為：p3u3i31.2 w12.如圖8所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)e12 v，內(nèi)阻r2 ，r14 ，r26 ，r33 .圖8(1)若在c、d間連一個(gè)理想電壓表，其讀數(shù)是多少？(2)若在c、d間連一個(gè)理想電流表，其讀數(shù)是多少？答(1