2018-2019学年高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 4.1 探究闭合电路欧姆定律学案 沪科版选修3-1.doc

4.1探究闭合电路欧姆定律学 习 目 标知 识 脉 络1.知道闭合电路的组成，理解电动势和内阻的概念(难点)2了解路端电压、内电压，知道路端电压与负载的关系3理解闭合电路欧姆定律，会用闭合电路欧姆定律分析问题(重点、难点) 自 主 预 习探 新 知知识梳理一、路端电压和内电压1全电路：含有电源的电路叫作闭合电路，也叫全电路2路端电压：外电路两端(即电源两极间)的电压3内电压：电源内部的电压二、电源的作用电动势1定义：电源内部非静电力移送单位电荷所做的功2公式：E.3物理意义：描述电源非静电力搬运电荷本领大小的物理量4单位：国际单位制中，E的单位是伏特，符号为V.5电动势与路端电压、内电压的关系：EU外U内三、闭合电路欧姆定律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：I.基础自测1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)电源外部有电压，电源内部没有电压()(2)电动势就是电源两端的电压()(3)电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大()(4)当电源短路时，路端电压等于电源的电动势()(5)由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接()(6)电源断开时，电流为零，所以路端电压也为零()【提示】(1)电源内部也有电压(2)电动势和电压是不同的概念(4)电源短路时，路端电压为零(6)电源断开时，路端电压等于电动势2(多选)下列关于电源的说法，正确的是()【导学号：69682188】A电源向外提供的电能越多，表示电动势越大B电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功C电源的电动势与外电路有关D在电源内从负极到正极电势升高BD电源向外提供的电能多，说明电源储存的能量多，而电动势表示电源内非静电力做功时把其他形式的能转化为电能的本领，故A错误，B正确；电源电动势由电源本身决定，与外电路无关，C错误；在电源内从负极到正极电势升高，D正确3(多选)若用E表示电源电动势，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()AU2UBUEUCUEIrDUEBD由闭合电路欧姆定律可知，EUUIrIR，UIR，可推得：UEU，UR.故B、D正确，A、C错误4.如图411所示的电路中，把R由2 改变为6 时，电流强度减小为原来的一半，则电源的内电阻应为()【导学号：69682189】图411A4 B8 C6 D2 D根据闭合电路欧姆定律EI(Rr)，当R2 时，EI(2r)，当R6 时，E(6r)，解得r2 ，故D正确合 作 探 究攻 重 难电源电动势的理解1电源在电路中的作用如图412所示，电源能不断地将流到负极的正电荷，在电源内部通过非静电力做功再搬运到正极，从而保持正、负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流图4122电动势与电压电动势电压物理意义不同表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领数值大小不同数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功决定因素不同由电源本身决定由电源、导体的电阻及导体的连接方式决定联系电路闭合：EU内U外；电路断开：EU外(多选)关于电源，下列说法中正确的是()A在电源内部把正电荷从负极移动到正极，非静电力做功，电势能增加B对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大C电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送所做的功越多D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多AC电源内部存在由正极指向负极的静电场，静电力阻碍电源内电荷的运动，非静电力克服这种阻碍使正电荷由负极向正极运动，增加了电势能，A对电源的电动势在数值上等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送所做的功，做功越多，电动势越大，B错，C对电动势大小表示非静电力移动电荷的本领大小，而不是移动电荷的数量多少，D错静电力与非静电力做功的比较(1)非静电力只存在于电源内部，因此非静电力只在电源内部对电荷做功通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能(2)静电力存在于整个闭合电路上，所以在电路中任何部位静电力都要做功静电力做功将电能转化为其他形式的能(3)在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等针对训练1如图413为电源和导线内移送电荷的情况则将单位正电荷沿闭合回路移动一周所释放的能量大小决定于()图413A电源电动势B电路中电流的大小C电源的内阻D电源的容量A移送电荷一周所释放的能量，就是电源提供给它的电能，数值等于电源内部非静电力做功的数值，即WEq.题干中限定了单位正电荷，可见W的数值只取决于E，故A对，B、C、D错2下列对电源电动势概念的认识中正确的是()【导学号：69682190】A电源电动势等于电源两极间的电压B在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和C电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大D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B电源电动势等于电源开路时正、负极间的电压，若电路闭合时由于存在内电压，此时电源两极间的电压小于电源电动势，故A项错电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，即在电路中通过一定电量时，电源提供的电能越多，电动势就越大，并不是电源把其他形式能转化为电能越多，电动势就越大，因为转化的能量除与电动势有关外，还与所经历的时间、用电情况有关，故C项错电动势和电势差意义不同，电势差是表示电能转化为其他形式能的本领的物理量，故D项错闭合电路欧姆定律的理解和应用1闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件I电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路EI(Rr)EU外IrEU外U内电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和式适用于纯电阻电路；式普遍适用2.路端电压U随电流I变化的图像(UI关系图)图414(1)UI图像的函数表达式：UEIr.(2)UI图像特点：位于第一象限，与横纵坐标轴相交的倾斜直线，如图所示(3)两个特点三个特征量：与纵轴交点表示电动势，与横轴交点表示短路电流，直线斜率的大小表示电源的内阻两个特殊状态：当外电路断开时(R)，I变为零Ir0，UE；当电源两端短路时(R0)，此时电流I短(短路电流)(多选)如图415是根据某次实验记录数据画出的UI图像，下列关于这个图像的说法中正确的是()图415A纵轴截距表示待测电源的电动势，即E3.0 VB横轴截距表示短路电流，即I短0.6 AC根据r，计算出待测电源内电阻为5 D根据r，计算出待测电源内电阻为1 思路点拨：根据UI图像，纵轴截距表示电动势由于纵轴上数据不是从零开始，所以横轴截距不表示短路电流，内阻只能用r计算AD由闭合电路欧姆定律可知：UEIr，由数学知识可知，纵轴截距为电源的电动势，故电动势为E3.0 V，故A正确；图像的斜率表示电源的内阻，即r 1 ，故D正确，C错误；当外电路电阻R0时，外电路短路，短路电流为I短 A3 A，故B错误电源UI图像的两大误区(1)路端电压U越大，对应的电流越小原因是闭合电路中负载电阻越大，电流越小，而路端电压越大(2)横轴截距不一定是短路电流，当纵轴标数从零开始时，横轴截距为短路电流，当纵轴标数不是从零开始时，横轴截距不等于短路电流，这一点是需要特别注意的针对训练3. (多选)图416为某电源的UI曲线，由图可知()【导学号：69682191】图416A电源电动势为2 VB电源内电阻为 C电源短路时电流为6 AD路端电压为1 V时，电路中电流为5 AAD根据闭合电路欧姆定律可知UEIrrIE，可见UI图像的纵轴截距即为电源的电动势，图像斜率的绝对值即为电源的内电阻r，由图像可得：电动势E2 V，内阻r 0.2 ，故A正确，B错误；当外电阻为0时，电源短路，则短路电流I短 A10 A，故C错误；当U1.0 V时，由EUIr可得，I A5.0 A，故D正确4如图417所示，电动势为2 V的电源跟一个阻值R9 的电阻连接成闭合电路，测得电源的两端电压为1.8 V，求电源的内阻图417【解析】通过电阻R的电流为I A0.2 A由闭合电路欧姆定律EUIr，得电源内阻r 1 .【答案】1 闭合电路的动态分析问题1引起电路特性发生动态变化的主要原因(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化2电路分析的基本思路：局部整体局部即R局R总I总U外3结论法“串反并同”(1)“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(2)“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小如图418所示，两电表均为理想电表，电流表、电压表的示数为I和U，当滑动变阻器滑片向右滑动时，电流表、电压表示数变化量为I、U，下列说法中正确的是()图418AI增大，U增加BI减小，U减小C不变 D增大思路点拨：滑片向右滑动时，滑动变阻器阻值减小，电路中总电阻减小外电路电阻减小时，路端电压减小C当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器接入电路的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流变大，路端电压减小，则U变小，I变大，故A、B错误；根据闭合电路的欧姆定律可得UEIr，则r，故D错误，C正确闭合电路动态分析问题的一般思路(1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化.(3)由I判断总电流的变化.(4)据UEIr判断路端电压的变化.(5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.针对训练5如图419所示，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，则电表示数的变化情况是() 【导学号：69682192】图419AV1减小，V2增大，A增大BV1增大，V2减小，A增大CV1增大，V2增大，A减小DV1减小，V2减小，A减小CP向上端移动，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U1增大，判断出V1示数增大由I减小知，内电压U内和R1两端电压UR1减小，由U1增大知R2和R3并联电路两端电压U2增大，判断出V2示数增大由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小，所以C正确6如图4110所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，A为灯泡，D为理想电压表在变阻器的滑片P由B端向C端滑动的过程中()图4110AA灯变亮，D示数变大BA灯变亮，D示数变小CA灯变暗，D示数变大DA灯变暗，D示数变小D变阻器的滑片P由B端向C端滑动的过程中滑动变阻器连入电路的电阻减小，故电路总电阻减小，根据闭合回路欧姆定律可得路端电压减小，即D的示数减小，由于总电阻减小，故总电流增大，所以R两端的电压增大，而路端电压是减小的，所以并联电路两端的电压减小，所以灯泡A两端的电压减小，故A灯变暗，D正确当 堂 达 标固 双 基1(多选)下列关于电动势的理解正确的是()【导学号：69682193】A电源的电动势越大，非静电力将正电荷从负极移送到正极的电荷量一定越多B电源的电动势越大，非静电力移动相同电荷量产生的电能一定越多C电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量D电源的电动势跟电源的体积有关，跟外电路有关BC在电源内部，非静电力移送的电荷量为qIt，电动势大的，移送的电荷量不一定多，A错误；由WEq知，电动势越大，非静电力移动相同电荷量做的功越多，产生的电能也越多，B正确；由电动势的物理意义可知，电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，C正确；电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的大小无关，跟外电路也无关，D错误2(多选)如图4111所示电路中，电源电动势E9 V、内阻r3 ，R15 ，下列说法中正确的是()图4111A当S断开时，UAC9 VB当S闭合时，UAC9 VC当S闭合时，UAB7.5 V，UBC0D当S断开时，UAB0，UBC0AC当S断开时，UAC与UBC为路端电压，等于电源电动势，选项A正确，选项D错误；当S闭合时，UACUABR7.5 V，UBCI00，选项B错误，选项C正确3(多选)如图4112所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，三只理想电压表示数变化的绝对值分别为U1、U2、U3，下列各值可能出现的是()【导学号：69682194】图4112AU13 VU22 VU31 VBU11 VU23 VU32 VCU10.5 VU21 VU31.5 VDU10.2 VU21 VU30.8 VBD滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，电压表V2示数减小，V3示数增大滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，外电路电阻减小，路端电压即电压表V1示数减小电压表V2示数减小值等于电压表V3示数增大值与电压表V1示数减小值之和，B、D正确4电路图如图4113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U随电流I的变化图线及外电阻的UI图线分别如图4113乙所示，求：甲乙图4113(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压【解析】(1)由题图乙所示UI图线知：电源电动势E4 V，短路电流I短4 A，故内阻r1 .(2)由题图乙知：电源与电阻构成闭合电路时对应路端电压U3 V.【答案】(1)4 V1 (2)3 V