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2019-2020年高中物理 第二章 恒定電流 第7節(jié) 閉合電路歐姆定律導學案 新人教版選修3-1 【學習目標】 （1）能夠推導出閉合電路歐姆定律及其公式，知道電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和； （2）理解路端電壓與負載的關系，知道其公式表達和圖線表達，并能用來分析、計算 【重點難點】推導閉合電路歐姆定律，應用定律進行有關討論；路端電壓與負載的關系。 E R s 【學習過程】 一．閉合電路 1.閉合電路的結(jié)構： 用導線把電源、用電器連成閉合電路. 外電路: 內(nèi)電路: 2.閉合電路中的電流 在內(nèi)、外電路中電流是怎樣的？ 在外電路中，電流方向由 流向 ，沿電流方向電 。 在內(nèi)電路中，即在電源內(nèi)部，通過非靜電力做功使正電荷由 移到 ，所以電流方向為 流向 。 內(nèi)電路與外電路中的電流強度 。 3.閉合電路中的電勢 （1）路端電壓是否總等于電動勢？ B D A C A B C D R （2）路端電壓是否會隨外電路的改變而改變？ 在電源(干電池)的正負極附近存在著化學反應層，反應層中非靜電力（化學作用）把正電荷從電勢低處移到電勢高處，在這兩個反應層中，沿電流方向電勢 。在正負極之間，電源的內(nèi)阻中有電流，沿電流方向電勢 . 閉合電路中的電勢 (1)在外電路中，沿電流方向電勢 。 (2)在內(nèi)電路中，一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢 ；另一方面，沿電流方向存在電勢“躍升”。 閉合電路中的電流I與哪些因素有關呢？ 1、 合上開關，在時間t內(nèi)，電路中有電流的同時伴隨能量的轉(zhuǎn)化，整個電路中電能轉(zhuǎn)化為什么能？各是多少？ 2、 電路中的電能又是什么能轉(zhuǎn)化來的？在電源內(nèi)部是如何實現(xiàn)的？ 3、 若外電路中的用電器都是純電阻R，在時間t內(nèi),外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能? 4、 內(nèi)電路也有電阻r，當電流通過內(nèi)電路時，也有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能是多少? 5、 電流流經(jīng)電源時，在時間t內(nèi)非靜電力做多少功? 6、 根據(jù)能量守恒 ，你又能得到什么結(jié)論？ 二 閉合電路歐姆定律 1. 公式: 或 2.內(nèi)容： 3.對定律的說明： 例1、 如圖所示電路，電源電動勢為1.5V，內(nèi)阻為0.12Ω ，外電路的電阻為 1.38Ω ，求電路中的電流和路端電壓。 例2、在如圖所示的電路中,R1=14.0Ω，R2=9.0Ω,當開關S扳到位置1時,電流表的示數(shù)為I1=0.20A;當開關S扳到位置2時,電流表的示數(shù)為I2=0.30A,求電源的電動勢和內(nèi)電阻. R1 R2 A 1 2 E r S 如果沒有電流表，只有電壓表，如何設計實驗測量電源的內(nèi)阻和電動勢? 三．路端電壓U與負載R的關系 路端電壓U與外電阻R的關系式： 特例： (1)電源內(nèi)阻為0式，I= ， = (2)外電路斷路時，電流，外電壓，內(nèi)電壓為多大？ R→∞時，I= ，Ir= ，= （3）外電路短路時，電流，外電壓，內(nèi)電壓為多大？ R=0，I= （稱為短路電流），= 課堂訓練 1．下面的說法正確的是：（ ） A 電源的電動勢等于電源沒有接入電路時，兩極間的電壓，所以當電源接入電路時，電動勢將發(fā)生改變。 B 閉合電路時，并聯(lián)在電源兩端的電壓表的示數(shù)就是電源的電動勢 C 電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領的 大小的物理量 D 在閉合電路中，電源的電動勢等于內(nèi)，外電路上電壓之和。 2、一電池外電路斷開時的路端電壓為3V，接上8Ω的負載電阻后路端電壓降為2.4V，則可以判定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r為（ ） A．E=2.4V，r=1Ω B．E=3V，r=2Ω C．E=2.4V, r=2Ω　　　　 D．E=3V, r=1Ω 【自我檢測】 1. 關于閉合電路的性質(zhì)，以下說法正確的是（ ） A. 電源短路時，輸出電流無限大 B 電源斷路時，路段電壓無限大 C.外電路電阻越大，輸出電流越大 D 外電路電阻越大，路端電壓越大 2. 若電源的電動勢和內(nèi)阻一定，則下面的說法正確的是（ ） A 外電路電阻增加一倍，路端電壓也增加一倍 B 外電路短路時，路端電壓等于電源電動勢 C 路端電壓可能小于內(nèi)電壓 D 用電壓表直接測量電源兩極得到的電壓的數(shù)值，實際上要略小于電源電動勢的準確值 3.若用E表示總電動勢，U表示外電壓，U/表示內(nèi)電壓，R表示外電路總電阻，r表示內(nèi)電阻，I表示總電流強度，考察下列各關系式 ⑴U/=IR ⑵U /=E-U ⑶E=U+Ir ⑷I=E/(R+r) ⑸U=ER/(R+r) ⑹U=E+Ir 上述關系式中成立的是（ ） A、⑴⑵⑶⑷　　B、⑵⑶⑷⑸　　C、⑶⑷⑸⑹　　D、⑴⑶⑸⑹ 4.一太陽能電池板的開路電壓為800mV，短路電流為40mA，則將該電池與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路時它的路端電壓為（ ） A 0.10V B 0.20V C 0.30V D0.40V 5電源的電動勢和內(nèi)阻一定，在外電路的電阻逐漸減少的過程中（ ） A 電源的路端電壓一定逐漸減少 B 電源的輸出功率一定逐漸減小 C 電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大 D 電源的供電效率一定逐漸變小 6關于電源和電路的性質(zhì)，下列說法正確的是（ ） A 電源短路時，電路電流為無窮大 B電源短路時，路端電壓為零，外電阻無窮大 C 外電路斷路時，路端電壓最大，外電阻為零 D外電路總電阻值增大，路端電壓也增大 7.在圖所示的電路中，R2為定值電阻，R1為滑動變阻器，當滑動變阻器的滑片P向左滑動時（ ） A 電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小 B電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大 C 電流表和電壓表示數(shù)都變小 D 電流表和電壓表示數(shù)都變大 8、如圖所示的電路中，當滑動變阻器的滑動觸點向下移動時，各燈的亮度變化情況是：（ ） A A、B、C三燈都變亮 B A、B燈變亮，C燈變暗 C A燈變亮， B、C燈變暗 D A、C燈變亮，B燈變暗 9 如圖所示的電路中，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表的讀數(shù)由6V變?yōu)?V，電流表讀數(shù)的變化量為0.5A，則下列說法中正確的是：（ ） A、 電流表的讀數(shù)變小了，電源的內(nèi)阻為10Ω B、 電流表的讀數(shù)變大了，電源的內(nèi)阻為20Ω C、 電流表的讀數(shù)變大了，電源的內(nèi)阻為2Ω D、由于不知道電流表的具體讀數(shù)，因此無法計算電源的內(nèi)阻 10 在圖所示的電路中，R1=18，R2=10，當a、b兩點間接理想的電流表時，其讀數(shù)為0.5A，當a、b兩點間接理想的電壓表時，其讀數(shù)為3.6V，則該電源的電勢為 V，內(nèi)電阻為 。 11有一電動勢為30V、內(nèi)電阻為1的電源，將它與一盞額定電壓為6V、額定功率為12W的小燈泡及一臺線圈電阻為2的電動機串聯(lián)成閉合電路，小燈泡恰好正常發(fā)光，求電動機的輸出功率。 12如圖所示，電源的電動勢是6V，內(nèi)電阻是0.5,小電動機M的線圈電阻為0.5，限流電阻R0為3，若電壓表的示數(shù)為3V，試求： ⑴電源的功率和電源的輸出功率 ⑵電動機消耗的功率和電動機輸出的機械功率 【能力提升】 1、在如圖所示的電路中，開關S閉合后，和未閉合開關S前相比較三個電表的讀數(shù)變化情況是：（ ） A V變大、A1變大、A2變小 B V變大、A1變小、A2變大 C V變小、A1變大、A2變小 D V變小、A1變小、A2變大 2、一個電源對外電路負載電阻R供電，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，要讓負載電阻R獲得盡可能大的電壓，R和r的大小關系為 ；要使R中的電流盡可能大，R和r的大小關系為 ；要使R消耗的功率盡可能大，R和r的大小關系為 。 3、如圖所示電路，變阻器R1的最大值為4Ω，此時它的有效電阻為2Ω，定值電阻R2＝6Ω，電源內(nèi)阻r＝1Ω。當開關閉合時，電源消耗的總功率為16W，輸出功率為12W，這時燈正常發(fā)光。求： ⑴電燈的電阻； ⑵當開關斷開時，要使燈仍能正常發(fā)光，R1的滑片應當移到什么位置？并求出此時電源的輸出功率和電源的效率？ 4、如圖所示的電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝10Ω，R2的阻值未知，R3是一個滑動變阻器，在其滑片從最左端滑至最右端的過程中，測得電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線如圖所示，其中圖線上的A、B兩點是滑片在變阻器兩個不同的端點時分別得到的。求： ⑴電源的電動勢和內(nèi)電阻； ⑵定值電阻R2的阻值； ⑶滑動變阻器R3的最大值； ⑷上述過程中R1上得到的最大功率以及電源的最大輸出功率。