2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 電路 第3節(jié) 研究閉合電路課件 粵教版選修3-1

1、第三節(jié)研究閉合電路 1某同學(xué)做三種導(dǎo)電元件的導(dǎo)電性能實(shí)驗(yàn)，他根據(jù)所測(cè) 量數(shù)據(jù)分別繪制了三種元件的IU圖線，如圖所示，則下述判斷 正確的是() A只有(b)圖正確 B(a)、(c)圖的曲線肯定是偶然誤差太大 C(a)、(c)不遵從歐姆定律，肯定是不可能的 D(a)、(b)、(c)三個(gè)圖都可能正確，并不一定有較大誤差 【答案】D 2(多選)如圖所示是某導(dǎo)體的伏安特性曲線，由圖可知正 確的是() A導(dǎo)體的電阻是25 B導(dǎo)體的電阻是0.04 C當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是10 V時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流是0.5 A D當(dāng)通過(guò)導(dǎo)體的電流是0.1 A時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓是2.5 V 【答案】AD 3(2019醴陵期末)如圖

2、所示，當(dāng)ab端接入100 V電壓 時(shí)，cd兩端電壓為20 V；當(dāng)cd兩端接入100 V時(shí)，ab兩端電壓 為50 V，則R1 R2 R3等于() A4 1 2 B2 1 1 C3 2 1 D4 2 1 【答案】D 其他形式的其他形式的電能電能 負(fù)負(fù) 正正電荷量電荷量q 伏特伏特 自身自身 內(nèi)阻內(nèi)阻 二、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_流向_，沿電流 方向電勢(shì)_，內(nèi)電路中電流由電源_流向_，沿 電流方向電勢(shì)_ 2閉合電路的能量轉(zhuǎn)化 非靜電力做功等于內(nèi)、外電路電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的總 和，即EIt_ 正極正極

3、負(fù)極負(fù)極 降低降低負(fù)極負(fù)極正極正極 升高升高 UItI2rt 3閉合電路的歐姆定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成_，跟 內(nèi)、外電路的電阻之和成_ (2)公式：I_ 或E_ 或E_ (3)適用條件：、適于外電路為_電路， 適于一切電路 正比正比 反比反比 I(Rr) UIr 純電阻純電阻 三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 1路端電壓與電流的關(guān)系：U_，物理意義表 示路端電壓隨_的變化關(guān)系 2UI圖線如圖所示，圖線能反映的信息有： 坐標(biāo)原點(diǎn)為(0,0)時(shí)， (1)橫軸上截距表示_ (2)縱軸上截距表示_ (3)斜率的絕對(duì)值表示_ EIr 干路電流干路電流 短路電流短路電流 電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì) 內(nèi)

4、阻內(nèi)阻 3路端電壓與外電阻R的關(guān)系 (1)當(dāng)外電阻R增大時(shí)，電流I減小，內(nèi)電壓Ir減小，路端電 壓_ (2)當(dāng)外電阻R減小時(shí)，電流I增大，內(nèi)電壓Ir增大，路端電 壓_ (3)兩個(gè)特例： 外電路斷開時(shí)，R，I_，U_，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_，U_，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 增大增大 減小減小 0 E 0 四、測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 1實(shí)驗(yàn)原理 (1)用電壓表、電流表加上一個(gè)可變電阻，測(cè)定電動(dòng)勢(shì)時(shí)的 電路圖如圖所示 其計(jì)算式為E_ UIr IRIr 2數(shù)據(jù)處理方法 (1)代數(shù)法：運(yùn)用解方程組求解E和r，為了減小實(shí)驗(yàn)的偶然 誤差，利用U和I值

5、多求幾組E和r的值，算出它們的_ (2)圖象法：對(duì)于E、r一定的電源，路端電壓U與通過(guò)干路 的電流I所成的圖線應(yīng)該是一條直線，這條直線與縱軸的交點(diǎn) 表示_，與橫軸的交點(diǎn)表示_，圖線的 斜率的絕對(duì)值表示_ 平均值平均值 電源電動(dòng)勢(shì)電源電動(dòng)勢(shì) 短路電流短路電流 電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻 當(dāng)外電路電阻增加時(shí)，外電路消耗的電功率怎么變化？ 【答案】當(dāng)外電路電阻小于內(nèi)阻時(shí)，增大外電阻，外電路 的功率增大，當(dāng)外電路電阻大于內(nèi)阻時(shí)，增大外電阻，外電路 的功率減小 一、電源的作用 電源在電路中的作用與抽水機(jī)在水路中的作用有相似之處 1如圖，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之間 用一細(xì)管連起來(lái)，則水在重力的作

6、用下定向運(yùn)動(dòng)，從水池A運(yùn)動(dòng) 到水池BA、B之間的高度差很快消失，在這種情況下，水管中 只可能有一個(gè)瞬時(shí)水流但若在水池A、B間連一臺(tái)抽水機(jī)，將水 池B中的水抽到水池A中，保持A、B之間的高度差，在水管中就 有源源不斷的水流了 對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解 電源在電路中的作用就是不斷地將流到負(fù)極的正電荷搬送 到正極，從而保持正負(fù)極間有一定的電勢(shì)差，電路中便有持續(xù) 的電流 2從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，當(dāng)水由A池流入B池時(shí)，由于 重力做功，水的重力勢(shì)能減少轉(zhuǎn)化為其他形式的能如圖當(dāng)抽 水機(jī)將B中的水抽到A中的過(guò)程中，要克服水的重力做功，將 其他形式的能轉(zhuǎn)化為水的勢(shì)能 同理在電源內(nèi)部如上圖，由于存在由

7、正極指向負(fù)極的電 場(chǎng)，把正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極的過(guò)程中，就要有非靜電力作 用于電荷來(lái)克服電場(chǎng)力做功，使電荷的電勢(shì)能增加，即從能量 轉(zhuǎn)化來(lái)看，電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 二、對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解 1從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，非靜電力移動(dòng)電荷做功的過(guò) 程，就是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程在不同的電源 中，非靜電力不同，其做功本領(lǐng)也不同，即把相同數(shù)量的正電 荷在電源內(nèi)部從負(fù)極搬運(yùn)到正極，非靜電力做功多少不同，轉(zhuǎn) 化成電能的多少就不同，物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來(lái)描述電源的這種 特性 2電勢(shì)差與電動(dòng)勢(shì)的比較 3.內(nèi)外電路電勢(shì)的升降 在理解課本圖的基礎(chǔ)上，我們還可以把電源看成等效的兩 部分，即無(wú)內(nèi)阻理想電源和電

8、阻r的串聯(lián)，則閉合電路內(nèi)外電 路的電勢(shì)升、降如圖所示 從電源正極開始，沿電流流向，先經(jīng)過(guò)電阻r，電勢(shì)降低 Ir，再經(jīng)過(guò)外電路電阻R，電勢(shì)又降低IR；由電源的負(fù)極到正 極非靜電力作用，使電勢(shì)又升高E，電源正、負(fù)極的電勢(shì)用 1、2表示，對(duì)整個(gè)過(guò)程有1IrIR2，即12Ir IR，亦即EU內(nèi)U外 例1關(guān)于電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是() A在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做 功，電能增加 B對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷非靜電力做功越多，電 動(dòng)勢(shì)就越大 C電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù) 極向正極移送單位電荷量做功越多 D電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù) 極向正極移送

9、電荷量越多 解析：電源是將其他能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置，在電源內(nèi)部 把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加，因此選 項(xiàng)A正確電源電動(dòng)勢(shì)是反映電源內(nèi)部其他形式的能轉(zhuǎn)化為電 能的能力的物理量，電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于移送單位電荷量所做 的功，不能說(shuō)電動(dòng)勢(shì)越大，非靜電力做功越多，也不能說(shuō)電動(dòng) 勢(shì)越大，被移送的電荷量越多，所以選項(xiàng)C正確 答案：AC 題后反思 對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解有多層次的描述，應(yīng)根據(jù)具體要求選擇回 答 1(多選)下列關(guān)于電源的說(shuō)法中，正確的是() A電源向外提供的電能越多，表示電動(dòng)勢(shì)越大 B電動(dòng)勢(shì)表示電源將單位正電荷從負(fù)極移送到正極時(shí)， 非靜電力所做的功 C電源的電動(dòng)勢(shì)與外電路無(wú)關(guān) D在電源

10、內(nèi)從負(fù)極到正極電勢(shì)的升高量等于E 【答案】BC 【解析】電源向外提供的電能除與電動(dòng)勢(shì)有關(guān)外，還與輸 出的電流、通電的時(shí)間有關(guān)所以電源向外提供的電能多，并 不意味著電源的電動(dòng)勢(shì)一定大，例如，一個(gè)電動(dòng)勢(shì)較小的電 源，如果長(zhǎng)時(shí)間向外供電，照樣可以提供較多的電能；一個(gè)電 動(dòng)勢(shì)較大的電源，如果沒有工作，即沒對(duì)外供電，則它根本不 向外提供電能故選項(xiàng)A的說(shuō)法錯(cuò)誤，選項(xiàng)D也錯(cuò)誤，故選B、 C 閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律 2用電壓表接在電源兩極間測(cè)得的電壓U外是指路端電 壓，不是內(nèi)電路兩端的電壓，也不是電源電動(dòng)勢(shì)，所以U外 E 3當(dāng)電源沒有接入電路時(shí)，因無(wú)電流通過(guò)內(nèi)電路，所以 U內(nèi)0，故此時(shí)EU外，即電源

11、電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路 時(shí)的路端電壓，這提供了測(cè)E的一種方法 二、路端電壓U外與外電阻R之間的關(guān)系 對(duì)一定的電源，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電路電阻的 改變而改變，變化情況如下(“”表示增加，“”表示減少)： 例2如圖所示電路中，A、B、C、D是四只相同的 電燈，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( ) AA燈變亮 BB燈變亮 CC燈變亮 DD燈變亮 思維導(dǎo)圖 答案：BD 題后反思 分析電路的動(dòng)態(tài)變化，常有兩種方法：一是利用歐姆定律 等基本規(guī)律按由外電路內(nèi)電路外電路，進(jìn)行定性分析或定 量計(jì)算；二是用極限分析法，將參量的一般變化外推到極限 值，即無(wú)窮大、零或臨界值的條件下進(jìn)行分析

12、和討論 例3(2019福建名校期末)一位同學(xué)設(shè)計(jì)了一臺(tái)玩 具車，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化電路圖如圖所示已知電源電動(dòng)勢(shì)E 12 V，內(nèi)阻r1 ，電路中定值電阻R4 ，當(dāng)閉合開關(guān)S 后，電路中標(biāo)有“3 V3 W”的燈泡L和線圈電阻RM0.4 的 小型直流電動(dòng)機(jī)M都恰能正常工作求： (1)電路中的電流大??； (2)電動(dòng)機(jī)的額定電壓； (3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率 2(2019撫州學(xué)業(yè)檢測(cè))在如圖所示的電路中，E為電 源，其內(nèi)阻為r，R1為定值電阻(R1r)，R2為電阻箱，R3為光敏 電阻，其阻值大小隨所受光照射強(qiáng)度的增大而減小， 為理想 電壓表，為理想電流表，閉合開關(guān)后，下列說(shuō)法正確的是( ) A用光照射用光照射

13、R3，電流表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小 B用光照射用光照射R3，電壓表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變小 C將電阻箱將電阻箱R2阻值變大，電流表阻值變大，電流表 示數(shù)變大示數(shù)變大 D將電阻箱將電阻箱R2阻值變大，電壓表阻值變大，電壓表 示數(shù)變大示數(shù)變大 【答案】C 【解析】用光照射R3，阻值減小，與之串聯(lián)的電路的電流 和電壓都增大，即電流表示數(shù)增大，R1電壓增大，即電壓表示 數(shù)增大，故A、B錯(cuò)誤；將變阻箱R2阻值變大，與之并聯(lián)的電 路中電流和電壓都增大，即電流表示數(shù)增大，與之串聯(lián)的電路 中電流和電壓都減小，R1電壓減小，即電壓表示數(shù)減小，C正 確、D錯(cuò)誤 1實(shí)驗(yàn)步驟 (1)電流表用0.6 A量程，電壓表用

14、3 V量程，按圖連接好電 路 (2)把變阻器的滑動(dòng)片移到使阻值最大的一端 測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 (3)閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一 組數(shù)據(jù)(I，U)，用同樣方法測(cè)量幾組I、U值，記錄在自己設(shè)計(jì) 的表格中 (4)打開電鍵，整理好器材 (5)處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法兩種方法求出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi) 阻 2注意事項(xiàng) (1)使用內(nèi)阻大些(用過(guò)一段時(shí)間)的干電池，在實(shí)驗(yàn)中不要 將I調(diào)得過(guò)大，一般不超過(guò)0.5 A，每次讀完U、I讀數(shù)立即斷 電，以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象過(guò)重，E、r明顯變 化 (2)測(cè)出不少于6組(U，I)數(shù)據(jù)，且U、I變化范圍盡量大 些 (3)在

15、畫UI圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各 點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，不用顧及個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)以減小 偶然誤差 例4為了測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，現(xiàn)有下列 器材： A6.3 V蓄電池； B干電池一節(jié)； C電壓表V(0315 V，內(nèi)阻約為3 k、15 k)； D電流表A(00.63 A，內(nèi)阻約為10 、2 )； E電流表G(滿偏電流3 mA，內(nèi)阻Rg10 )； F變壓器； G滑動(dòng)變阻器(020 )； H滑動(dòng)變阻器(01 000 )； I電阻箱(09 999 )； J開關(guān)、導(dǎo)線 (1)用電流表和電壓表測(cè)量干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，應(yīng)選 用的變阻器是_(用字母代號(hào)回答) (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，用筆畫

16、線代替導(dǎo)線在實(shí)物圖(如圖所示) 上連線 解析：本題考查測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù) 分析及誤差分析，可根據(jù)一節(jié)干電池的額定電壓、額定電流選 擇電壓表電流表，電路設(shè)計(jì)可參照課本例題設(shè)計(jì)，因本實(shí)驗(yàn)沒 有特殊要求，可采用限流電路 (1)滑動(dòng)變阻器作限流用，電路中的電流應(yīng)較大，故滑動(dòng)變 阻器用阻值小的即可滿足實(shí)驗(yàn)要求，故變阻器選G (2)如圖所示 (4)如圖所示 答案：見解析 題后反思 因限流式電路功耗小，且電路連接簡(jiǎn)單，所以在電路設(shè)計(jì) 中被廣泛應(yīng)用 3用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r，所 用電路如圖甲所示，一位同學(xué)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)如下表所示. 組別組別123456 電流電流I/A0.120.200.310.320.500.57 電壓電壓U/V1.371.321.241