人教版選修31 第二章 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律 學(xué)案.doc

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1內(nèi)、外電路(1)概念：內(nèi)電路是電源內(nèi)部電路，外電路是電源外部電路(2)特點(diǎn)：外電路中電流由電源正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低；內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極流向正極，沿電流方向電勢(shì)升高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或eirir或eu外u內(nèi)(3)適用條件：、適用于外電路為純電阻電路，適用于一切電路深度思考我們用電壓表直接連接電源的兩端，電壓表的讀數(shù)_(填“大于”、“小于”或“等于”)電源電動(dòng)勢(shì)為什么？答案小于因?yàn)殡娫匆灿袃?nèi)阻，用電壓表和電源正、負(fù)極相連時(shí)，相當(dāng)于電源與電壓表串聯(lián)，電壓表讀數(shù)是路端電壓，小于電源電動(dòng)勢(shì)例1在圖1所示的電路中，r19，r25，當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想的電流表時(shí)，其讀數(shù)為0.5a；當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想的電壓表時(shí)，其讀數(shù)為1.8v求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻圖1解析當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想的電流表時(shí)，r1被短路，回路中的電流i10.5 a，由閉合電路歐姆定律得：ei1(r2r)代入數(shù)據(jù)得：e0.5(5r)當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想的電壓表時(shí)，回路中的電流i2 a0.2 a由閉合電路歐姆定律得：ei2(r2r1r)e0.2(14r)聯(lián)立得：e3 v，r1 答案3v1應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解決問題時(shí)，應(yīng)認(rèn)清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系，然后根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點(diǎn)求出部分電路的電壓和電流.特別要注意電壓表測(cè)量哪一部分電壓，電流表測(cè)量哪個(gè)電路的電流.針對(duì)訓(xùn)練如圖2所示，電源電動(dòng)勢(shì)為6v，內(nèi)阻為1，r15，r210，滑動(dòng)變阻器r3的阻值變化范圍為010，求電路的總電流的取值范圍圖2答案0.551a解析當(dāng)r3阻值為零時(shí)，r2被短路，外電阻最小，電路的總電流最大r外r15，ia1a.當(dāng)r3阻值為10時(shí)，外電阻最大，電路的總電流最小r并5，r外r1r并10，ia0.55a.二、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系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)，電流i減小，路端電壓增大(2)當(dāng)外電阻r減小時(shí)，電流i增大，路端電壓減小(3)兩個(gè)特例：外電路斷開時(shí)，r，i0，ue，據(jù)此特點(diǎn)可測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)外電路短路時(shí)，r0，i，u0，據(jù)此特點(diǎn)可以理解不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接的原因3外電壓u與電流i的關(guān)系由ueir可知，ui圖象是一條斜向下的直線，如圖3所示圖3(1)圖象中u軸截距e表示電源的電動(dòng)勢(shì)(2)i軸截距i0等于短路電流(3)圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，即r|.注意：若縱坐標(biāo)上的取值不是從零開始，則橫坐標(biāo)截距不表示短路電流，但斜率的絕對(duì)值仍然等于內(nèi)阻例2(多選)如圖4所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，下列結(jié)論正確的是()圖4a電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 vb電源的內(nèi)阻為12 c電源的短路電流為0.5 ad電流為0.3 a時(shí)的外電阻是18 解析ui圖象在縱軸上的截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即e6.0 v，因?yàn)樵撾娫吹膗i圖象的縱軸坐標(biāo)不是從零開始的，所以橫軸上的截距0.5 a并不是電源的短路電流，電源的內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對(duì)值計(jì)算，即r| 2 .由閉合電路歐姆定律可得電流i0.3 a時(shí)，外電阻rr18 .故選項(xiàng)a、d正確答案ad三、閉合電路的功率1電源的功率：就是電源提供的總功率，即電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也叫電源消耗的功率p總ei.2電源輸出功率：整個(gè)外電路上消耗的電功率p出ui.3電源內(nèi)耗功率：內(nèi)電路上消耗的電功率，即電源內(nèi)阻的發(fā)熱功率p內(nèi)u內(nèi)ii2r.4閉合電路的功率關(guān)系：(1)功率關(guān)系：ieiui2r或eiu外iu內(nèi)(2)能量關(guān)系：iuti2rti2rt，此表達(dá)式反映了電源克服靜電力做的功等于內(nèi)、外電路消耗的電能之和例3如圖5所示，電源電動(dòng)勢(shì)e10v，內(nèi)阻r0.5，標(biāo)有“8v16w”的燈泡l恰好能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻r01，求：圖5(1)電源的總功率；(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率解析(1)l正常發(fā)光，路端電壓等于燈泡額定電壓8v.內(nèi)電壓u內(nèi)(108)v2v，則總電流i4a，電源總功率為p電ie410w40w.(2)流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流imi2a.輸入電動(dòng)機(jī)的總功率pm總uim82w16w.電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗功率pm內(nèi)ir041w4w.故電動(dòng)機(jī)的輸出功率pm出(164)w12w.答案(1)40w(2)12w1(閉合電路歐姆定律的理解及應(yīng)用)有兩個(gè)相同的電阻，阻值為r，串聯(lián)起來接在電動(dòng)勢(shì)為e的電源上，通過每個(gè)電阻的電流為i；若將這兩個(gè)電阻并聯(lián)，仍接在該電源上，此時(shí)通過一個(gè)電阻的電流為，則該電源的內(nèi)阻是()arb.c4rd.答案c解析由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯(lián)時(shí)：i兩電阻并聯(lián)時(shí)，i解得，r4r.2(路端電壓與負(fù)載的關(guān)系)(多選)對(duì)于電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻確定的電源的路端電壓，下列說法正確的是(i、u、r分別表示干路電流、路端電壓和外電阻)()au隨r的增大而減小b當(dāng)r0時(shí)，u0c當(dāng)電路斷開時(shí)，i0，u0d當(dāng)r增大時(shí)，u也會(huì)增大答案bd3(電源的ui圖象)(多選)如圖6所示為某一電源的ui圖象，由圖可知()圖6a電源電動(dòng)勢(shì)為2vb電源內(nèi)阻為c電源短路時(shí)電流為6ad電路路端電壓為1v時(shí)，電路中電流為5a答案ad解析由ui圖象可知，電源電動(dòng)勢(shì)e2v.r|0.2，當(dāng)u1v時(shí)，ia5a選項(xiàng)a、d正確4(閉合電路的功率關(guān)系)如圖7所示，電源電動(dòng)勢(shì)e30v，內(nèi)阻r1，燈泡上標(biāo)有“6v12w”字樣，直流電動(dòng)機(jī)線圈電阻r2，若燈泡恰好能正常發(fā)光，求電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率圖7答案36w解析因燈泡正常發(fā)光，所以ia2au內(nèi)ir21v2v所以電動(dòng)機(jī)兩端電壓為umeu內(nèi)u30v2v6v22v電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為p機(jī)umii2r222w222w36w.題組一閉合電路歐姆定律的理解和簡單應(yīng)用1在已接電源的閉合電路里，關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電壓和外電壓的關(guān)系，下列說法正確的是()a若外電壓增大，則內(nèi)電壓增大，電源電動(dòng)勢(shì)也會(huì)隨之增大b若外電壓減小，內(nèi)電阻不變，內(nèi)電壓也就不變，電源電動(dòng)勢(shì)必然減小c若外電壓不變，則內(nèi)電壓減小，電源電動(dòng)勢(shì)也會(huì)隨內(nèi)電壓減小d若外電壓增大，則內(nèi)電壓減小，電源的電動(dòng)勢(shì)始終等于二者之和答案d2(多選)若e表示電動(dòng)勢(shì)，u表示外電壓，u表示內(nèi)電壓，r表示外電路的總電阻，r表示內(nèi)電阻，i表示電流，則下列各式中正確的是()auirbueucueirdue答案bd3一太陽能電池板，測(cè)得它的開路電壓為800mv，短路電流為40ma.若將該電池板與一阻值為20的電阻連成一閉合電路，則它的路端電壓是()a0.1vb0.2vc0.3vd0.4v答案d解析由已知條件得：e800mv.又因i短，所以r20.所以u(píng)irr20mv400mv0.4v，選項(xiàng)d正確4如圖1所示電路，r由2變?yōu)?時(shí)，電路中的電流變?yōu)樵瓉淼囊话?，則電源的內(nèi)阻是()圖1a1b2c3d4答案b5如圖2所示，當(dāng)開關(guān)s斷開時(shí)，電壓表示數(shù)為3v，當(dāng)開關(guān)s閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為1.8v，則外電阻r與電源內(nèi)阻r之比為()圖2a53b35c23d32答案d解析s斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即e3vs閉合時(shí)，u外1.8v，所以u(píng)內(nèi)eu外1.2v因u外ir，u內(nèi)ir，所以rru外u內(nèi)1.81.232.6(多選)如圖3所示的電路中，當(dāng)開關(guān)s接a點(diǎn)時(shí)，標(biāo)有“5v2.5w”的小燈泡l正常發(fā)光，當(dāng)開關(guān)s接b點(diǎn)時(shí)，通過電阻r的電流為1a，這時(shí)電阻r兩端的電壓為4v則下列說法正確的是()圖3a電阻r的阻值為4b電源的電動(dòng)勢(shì)為5vc電源的電動(dòng)勢(shì)為6vd電源的內(nèi)阻為2答案acd解析電阻r的阻值為r4.當(dāng)開關(guān)接a時(shí)，有eu1i1r，又u15v，i1a0.5a.當(dāng)開關(guān)接b時(shí)，有eu2i2r，又u24v，i21a，聯(lián)立解得e6v，r2.題組二路端電壓與負(fù)載的關(guān)系7(多選)電源電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)阻為r，向可變電阻r供電關(guān)于路端電壓，下列說法中正確的是()a因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)不變，所以路端電壓也不變b當(dāng)r增大時(shí)，路端電壓也增大c當(dāng)干路電流i增大時(shí)，路端電壓也增大d因?yàn)閡eir，所以當(dāng)i增大時(shí)，路端電壓減小答案bd解析由ueir，可得選項(xiàng)b、d正確8在輸液時(shí)，藥液有時(shí)會(huì)從針口流出體外，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種報(bào)警裝置，電路如圖4所示m是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時(shí)其電阻rm發(fā)生變化，導(dǎo)致s兩端電壓u增大，裝置發(fā)出警報(bào)，此時(shí)()圖4arm變大，且r越大，u增大越明顯brm變大，且r越小，u增大越明顯crm變小，且r越大，u增大越明顯drm變小，且r越小，u增大越明顯答案c解析由題意知，s兩端的電壓增大，則電路中的電流增大，接觸藥液的傳感器的電阻變小，則a、b選項(xiàng)是錯(cuò)誤的；將s看做外電路，其余看做等效電源，根據(jù)ueir可判斷，同樣的變化電流，則內(nèi)阻越大電壓變化越大，因此答案為c.題組三電源的ui圖象9(多選)如圖5所示，甲、乙為兩個(gè)獨(dú)立電源(外電路為純電阻電路)的路端電壓與通過它們的電流i的關(guān)系圖線，下列說法中正確的是()圖5a路端電壓都為u0時(shí)，它們的外電阻相等b電流都是i0時(shí)，兩電源的內(nèi)電壓相等c電源甲的電動(dòng)勢(shì)大于電源乙的電動(dòng)勢(shì)d電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻答案ac解析甲、乙兩圖線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(i0，u0)，外電路為純電阻電路說明兩電源的外電阻相等，故a正確；圖線的斜率的絕對(duì)值大小表示電源內(nèi)電阻的大小(電動(dòng)勢(shì)與短路電流的比值)，圖線甲的斜率的絕對(duì)值大于圖線乙的斜率的絕對(duì)值，表明電源甲的內(nèi)阻大于電源乙的內(nèi)阻，故d錯(cuò)誤；圖線與u軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值表示電動(dòng)勢(shì)的大小，由圖線可知，甲與u軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值比乙的大，表明電源甲的電動(dòng)勢(shì)大于電源乙的電動(dòng)勢(shì)，故c正確；電源的內(nèi)電壓等于通過電源的電流與電源內(nèi)阻的乘積，即u內(nèi)ir，因?yàn)殡娫醇椎膬?nèi)阻較電源乙的內(nèi)阻大，所以當(dāng)電流都為i0時(shí)，電源甲的內(nèi)電壓較大，故b錯(cuò)誤故選a、c.10(多選)如圖6所示的ui圖象中，直線為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系，直線為某一電阻r的ui曲線，用該電源直接與電阻r連接成閉合電路，由圖象可知()圖6ar的阻值為1.5b電源電動(dòng)勢(shì)為3v，內(nèi)阻為0.5c電源的輸出功率為3wd電源內(nèi)部消耗功率為1.5w答案ad題組四綜合應(yīng)用11如圖7所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)e12v，內(nèi)阻r2，r14，r26，r33.圖7(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？答案(1)6v(2)1a解析(1)若在c、d間連一個(gè)理想電壓表，根據(jù)閉合電路歐姆定律，有i1a1a.理想電壓表讀數(shù)為uvi1r26v.(2)若在c、d間連一個(gè)理想電流表，這時(shí)電阻r2與r3并聯(lián)，并聯(lián)電阻大小r232根據(jù)閉合電路歐姆定律，有i2a1.5a.理想電流表讀數(shù)為ii21.5a1a.12如圖8所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)e為3.2v，電阻r的阻值為30，小燈泡l的額定電壓為3.0v，額定功率為4.5w，當(dāng)開關(guān)s接位置1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為3.0v，那么當(dāng)開關(guān)s接位置2時(shí)，小燈泡l能正常發(fā)光嗎？實(shí)際功率是多少？圖8答案不能正常發(fā)光1.28w解析當(dāng)開關(guān)s接位置1時(shí)，回路中的電流為：i1a0.1a.電源的內(nèi)阻為：r2.小燈泡的電阻為：rl2.當(dāng)開關(guān)s接位置2時(shí)，回路中的電流為：i2a0.8a.此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為：p實(shí)irl0.822w1.28w.從小燈泡的實(shí)際功率來看，小燈泡此時(shí)很暗，不能正常發(fā)光13如圖9所示電路中，電池組的電動(dòng)勢(shì)e42v，內(nèi)阻r2，定值電阻