高中物理第4章閉合電路歐姆定律和邏輯電路第1節(jié)閉合電路歐姆定律學案魯科版選修.docx

第1節(jié)閉合電路歐姆定律學 習 目 標知 識 脈 絡1知道電源的電動勢和內電阻，理解電動勢的概念(難點)2理解閉合電路歐姆定律，并能用來分析、解決閉合電路的有關問題(重點)3了解路端電壓與外電阻的關系，學習用局部和整體的關系解決問題(難點)4理解閉合電路的功率表達式，知道閉合電路中能量的轉化(重點) 電 動 勢1閉合電路組成(1)外電路：電源外部由用電器和導線組成的電路，在外電路中，沿電流方向電勢降低(2)內電路：電源內部的電路，在內電路中，沿電流方向電勢升高2電動勢(1)大?。弘娫吹碾妱觿菰跀?shù)值上等于電源沒有接入外電路時兩極間的電壓電源電動勢用符號E表示，單位與電壓相同：伏特，符號是V.(2)意義：電源電動勢是描述電源將其他形式的能轉換為電能本領大小的物理量它是電源的特征量，只與電源本身的因素有關(3)電池：同類型的干電池的電動勢都是1.5 V，蓄電池的都是2.0 V電源內部也是由導體組成的，因此也有電阻，這個電阻稱為電源的內電阻1電動勢就是電勢差，也叫電壓，單位是V.()2電源提供的電能越多，電源的電動勢越大()3電動勢的大小等于兩極間的電壓()電源的電動勢和外接電路的負載有什么關系？【提示】電源的電動勢只和電源本身有關，與所接的負載無關如圖411是一塊手機上使用的鋰離子電池上的幾個數(shù)據(jù)：“電壓：3.7 V容量：850 mAh”，“充電電壓：4.2 V”圖411探討1：電動勢表明了電源什么特性？【提示】把其他形式能轉化為電能的本領探討2：上述電源若通過非靜電力把1 C的正電荷在電源內從負極移到正極所做的功是多少？【提示】WqU3.7 J.1電動勢的理解(1)電動勢由電源本身決定，與外電路無關(2)電動勢是標量，但有方向，物理學中規(guī)定方向為由負極經(jīng)電源內部指向正極，即電源內部電流的方向(3)電源的內部也有電阻(即內電阻)，當電流經(jīng)電源內部時也有電壓降(即內電壓)2電動勢與電壓區(qū)別電動勢電壓物理意義不同表示非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能的本領表示電場力做功將電能轉化為其他形式的能的本領數(shù)值大小數(shù)值上等于將單位電荷量的正電荷從電源負極移到正極非靜電力所做的功數(shù)值上等于將單位電荷量的正電荷從導體一端移到另一端電場力所做的功決定因素不同由電源本身決定由電源及導體的電阻、導體的連接方式?jīng)Q定測量方法將電壓表并聯(lián)于電源兩端將電壓表并聯(lián)于被測電路兩端1(多選)關于電動勢下列說法正確的是()A在電源內部把正電荷從負極移到正極，非靜電力做功，電勢能增加B對于給定的電源，移動正電荷的非靜電力做功越多，電動勢就越大C電動勢越大，說明非靜電力在電源內部從負極向正極移送單位正電荷做的功越多D電動勢越大，說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極移送到正極的電荷量越多【解析】電源是將其他形式的能轉化為電勢能的裝置，是通過電源內部的非靜電力做功來完成的，所以非靜電力做功，電勢能就增加，因此A正確電源電動勢是反映電源把其他形式的能轉化為電勢能本領大小的物理量電動勢在數(shù)值上等于移送單位正電荷所做的功，不能說電動勢越大，非靜電力做功越多，也不能說電動勢越大，移送的電荷量越多，所以C正確，B、D錯誤【答案】AC2(多選)下列說法中正確的是()A電源的電動勢實質上就是電源兩極間的電壓B電源的電動勢在數(shù)值上等于斷路時兩極間的電壓C電源的電動勢與電壓的單位相同，但與電壓有本質的區(qū)別D電動勢越大，電源兩極間的電壓一定越高【解析】電動勢是描述電源把其他形式的能轉化為電能本領大小的物理量而電壓是電場中兩點間的電勢差，電動勢與電壓有著本質的區(qū)別，所以A選項錯誤，C選項正確當電源開路時，兩極間的電壓在數(shù)值上等于電源的電動勢，但在閉合電路中，電源兩極間的電壓(路端電壓)隨外電阻的增大而增大，隨外電阻的減小而減小，當電源短路時，R外0，這時路端電壓為零，所以B正確、D選項錯誤【答案】BC3(多選)鉛蓄電池的電動勢為2 V，這表示()A電路中每通過1 C的電荷，電源把2 J的化學能轉化為電勢能B沒有接入電路時蓄電池兩極間的電壓為2 VC蓄電池在1 s內將2 J的化學能轉化成電勢能D蓄電池將化學能轉化為電勢能的本領比一節(jié)干電池(電動勢為1.5 V)的大【解析】非靜電力移動1 C電荷所做的功WqE12 J2 J，由功能關系可知有2 J的化學能轉化為電勢能，A正確、C錯誤電源兩極間的電勢差(電壓)UE2 V，B正確電動勢是描述電源把其他形式的能轉化為電勢能本領大小的物理量，E蓄電池2 V E干電池1.5 V，故D正確【答案】ABD理解電動勢的兩點注意(1)電動勢與電壓有本質的區(qū)別，不能認為電動勢就是電壓：電動勢E，電壓U.(2)電源電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入外電路時，電源兩極間的電壓閉 合 電 路 歐 姆 定 律1內容：流過閉合電路的電流跟電路中電源的電動勢成正比，跟電路中內、外電阻之和成反比2公式：I.(適用于純電阻電路)3常用的變形公式公式：EU外U內或UEIr.(適用于任何電路)1在閉合回路中電流總是從高電勢流向低電勢()2在閉合回路中電動勢的大小等于外電壓與內電壓之和()3電源的電動勢等于外電路電阻兩端的電壓()如圖所示電壓表的示數(shù)就是電源電動勢嗎？【提示】不是電壓表示數(shù)近似等于電源電動勢手電筒中的電池用久了，雖然電動勢沒減少多少，但小燈泡卻不怎么亮了探討1：電源電動勢幾乎不變，其內阻變化大嗎？【提示】內阻明顯變大探討2：電路中電流變化大嗎？【提示】電流有明顯變化閉合電路歐姆定律的表達形式表達式物理意義適用條件I電流與電源電動勢成正比，與電路總電阻成反比純電阻電路EI(Rr)EU外IrEU外U內電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內、外電壓之和式適用于純電阻電路；式普遍適用EItI2RtI2rtWW外W內電源提供的總能量等于內、外電路中電能轉化為其他形式的能的總和式適用于純電阻電路；式普遍適用4如圖412所示的電路中，把R由2 改變?yōu)? 時，電流減小為原來的一半，則電源的內電阻應為()圖412A4 B8 C6 D2 【解析】據(jù)閉合電路歐姆定律：EI(Rr)當R2 時，EI(2r)當R6 時，E(6r)解得r2 ，故選項D正確【答案】D5如圖413所示的電路中，當S閉合時，電壓表和電流表(理想電表)的讀數(shù)分別為1.6 V和0.4 A，當S斷開時，它們的示數(shù)變?yōu)?.7 V和0.3 A，則電源的電動勢和內阻各為多少？ 【導學號：34022026】圖413【解析】當S閉合時，R1和R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U1EI1r代入數(shù)據(jù)得：E1.60.4r當S斷開時，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U2EI2r代入數(shù)據(jù)得：E1.70.3r聯(lián)立得：E2 V，r1 .【答案】2 V1 路 端 電 壓 與 外 電 阻 的 關 系1路端電壓與電流的關系公式：UEIr.2路端電壓與外電阻的關系：根據(jù)UIRR可知，當R增大時，路端電壓U增大，當R減小時，路端電壓U減小3兩種特例(1)當外電路斷路(如開關斷開)時，外電阻R為無窮大，I為零，Ir也為零，可得UE，即外電路斷路時的路端電壓等于電源電動勢的大小(2)當外電路短路時，外電阻R0，此時電路中的電流最大，即Im，路端電壓為零1當電源兩端短路時，路端電壓等于電源電動勢()2電源斷路時，路端電壓無限大()3電源短路時，電流無限大()為什么電源電動勢在數(shù)值上等于電源沒接入電路時兩極間的電壓？【提示】當電源沒有接入電路時，電源中的電流等于零，此時內電壓等于零，所以這時的路端電壓在數(shù)值上等于電源電動勢傍晚用電量是每一天的高峰時段，萬家燈火，但燈光較暗；又如在家用電器使用中，打開大功率的空調后，你會發(fā)現(xiàn)燈泡會暗探討1：使用的用電器變多時，總電阻如何變化？【提示】當電路中接入較多的用電器時，由于這些用電器是并聯(lián)的，其總電阻會變小探討2：燈泡為什么變暗？【提示】總電阻變小，干路中的電流就會很大干路上就會分去較多的電壓，造成燈泡兩端的電壓降低，所以燈泡的亮度也就變暗了1部分電路歐姆定律的UI圖象與閉合電路歐姆定律的UI圖象比較部分電路歐姆定律閉合電路歐姆定律UI圖象研究對象對某一固定電阻而言，兩端電壓與通過的電流成正比關系對電源進行研究，電源的外電壓隨電流的變化關系圖象的物理意義表示導體的性質R，R不隨U與I的變化而變化表示電源的性質，圖線與縱軸的交點表示電動勢，圖線斜率的絕對值表示電源的內阻聯(lián)系電源的電動勢和內阻是不變的，正是由于外電阻R的變化才會引起外電壓U外和總電流I的變化2.閉合電路中的功率及效率(1)電源的有關功率和電源的效率電源的總功率：P總IEI(U內U外)電源的輸出功率：P出IU外電源內部的發(fā)熱功率：PI2r.電源的效率：，對于純電阻電路.(2)輸出功率和外電阻的關系圖414在純電阻電路中，電源的輸出功率為PI2RRR當Rr時，電源的輸出功率最大，Pm.當Rr時，隨著R增大，P減小當Rr時，隨著R增大，P增大6如圖415所示，當滑動變阻器的滑動片P向上端移動時，則電表的示數(shù)變化情況是()圖415A.減小，增大，增大B.增大，減小，增大C.增大，增大，減小D.減小，減小，減小【解析】首先弄清測量的是R2和R3并聯(lián)支路上的電壓，測量的是路端電壓，電流表測量的是R3支路電流再利用閉合電路歐姆定律，判斷干路上的物理量變化：P向上滑動，R3的有效電阻增大，外電阻R外增大，干路電流I減小，路端電壓增大，從而判定示數(shù)增大再進行支路上的物理量的變化情況分析：由于I減小，引起內電壓U內及電阻R1上電壓UR1減小，而U并E(U內UR1)，由此可知，并聯(lián)電阻R2和R3上的電壓U2增大，判定示數(shù)增大；由于U2增大，R2所在支路的電流I2增大，通過R3的電流I3II2，因I減小，I2增大，故I3減小，判定的示數(shù)減小，所以本題應選C.【答案】C7如圖416所示，電路中電源的電動勢E5 V，內電阻r10 ，固定電阻R90 ，R0是可變電阻，在R0從零增加到400 的過程中，求：圖416(1)可變電阻R0上消耗功率最大的條件和最大熱功率 (2)電池的電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和(3)R上消耗的最大功率及此時R0的值(4)如果R0的最大阻值為20 ，當R0調到多大時，R0消耗的功率最大？求出最大功率【解析】(1)可變電阻R0上消耗的熱功率為P0I2R0 WR0100 0時，P0最大，其最大值為P大 W W.(2)當電流最小時，電阻r和R消耗的熱功率最小，此時R0應調到最大400 ，內阻r