學(xué)案9閉合電路的歐姆定律人教版選修31

1、學(xué)案9閉合電路的歐姆定律學(xué)習(xí)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閉合電路(1)閉合電路由外電路和內(nèi)電路組成，用電器、導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路(2)電路中正電荷的定向移動(dòng)方向就是電流的方向，所以在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低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.(3)我們用U外表示IR，它是外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫做路端電壓；用U內(nèi)表示Ir，

2、它是內(nèi)電路的電勢(shì)降落所以EU外U內(nèi)，這就是說(shuō)，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和二、 路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1電路中，消耗電能的元件常常稱為負(fù)載，負(fù)載變化時(shí)，電路中的電流就會(huì)變化，路端電壓也隨之變化2路端電壓的表達(dá)式：UEIr.3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)，由I可知電流I減小，路端電壓UEIr增大(2)當(dāng)外電阻R減小時(shí)，由I可知電流I增大，路端電壓UEIr減小(3)兩種特殊情況：當(dāng)外電路斷開時(shí)，電流I變?yōu)?，UE.這就是說(shuō)，斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻R0，此時(shí)I.一、閉合電路的歐姆定律問(wèn)題設(shè)計(jì)1在時(shí)間t內(nèi)，外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的焦耳熱各是多少？電

3、源非靜電力做功是多少？它們之間有怎樣的關(guān)系？答案外電路產(chǎn)生的焦耳熱為I2Rt，內(nèi)電路產(chǎn)生的焦耳熱為I2rt，非靜電力做功為EIt.根據(jù)能量守恒定律有：EItI2RtI2rt.2你能進(jìn)一步得出電路中的電流與電動(dòng)勢(shì)E、外電阻R和內(nèi)電阻r的關(guān)系嗎？答案EIRIr或I要點(diǎn)提煉1電源非靜電力做功等于內(nèi)、外電路消耗的電能2閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)形式：I；EU外U內(nèi)；EIRIr.延伸思考閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)形式的適用范圍是否相同？答案不相同I和EIRIr只適用于外電路是純電阻的電路EU外U內(nèi)適用于任何電路二、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系問(wèn)題設(shè)計(jì) 1在如圖1所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E10 V，內(nèi)電阻r1

4、，試求當(dāng)外電阻分別是3 、4 、7 時(shí)所對(duì)應(yīng)的路端電壓通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算，你發(fā)現(xiàn)了怎樣的規(guī)律？圖1答案外電壓分別為7.5 V、8 V、8.75 V隨著外電阻的增大，路端電壓逐漸增大2.如圖2所示，以電路中的電流為橫軸，路端電壓為縱軸，建立路端電壓U與電流I的UI圖象，請(qǐng)思考，圖線與縱軸的交點(diǎn)表示的物理意義是什么？縱坐標(biāo)從零開始時(shí)，圖線與橫軸的交點(diǎn)表示的物理意義是什么？直線的斜率的絕對(duì)值表示的物理意義又是什么？圖2答案圖線與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì)；圖線與橫軸的交點(diǎn)表示短路電流；圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，即r|.要點(diǎn)提煉1路端電壓隨著外電阻的增大而增大，隨著外電阻的減小而減小，但不呈線性變化外

5、電路斷開時(shí)，路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)；外電路短路時(shí)，電路中的電流I(表達(dá)式)2.路端電壓與電流的關(guān)系式為UEIr，其圖象如圖3所示圖3(1)在圖象中U軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，I軸截距等于短路電流(2)直線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，即內(nèi)阻r|.一、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用例1如圖4所示，電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，內(nèi)阻為1 ，R15 ，R210 ，滑動(dòng)變阻器R3阻值變化范圍為010 ，求電路中的總電流的變化范圍圖4解析當(dāng)R3阻值為零時(shí)，R2被短路，外電阻最小，電流最大R外R15 ，I A1 A.當(dāng)R3阻值為10 時(shí)，外電阻最大，電流最小R并5 ，R外R1R并10 ，I A0.55 A.答案0.55 A1 A

6、針對(duì)訓(xùn)練1如圖5為汽車蓄電池與車燈(電阻不變)、啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05 ，電流表內(nèi)阻不計(jì)，只接通S1時(shí)，電流表示數(shù)為10 A，電壓表示數(shù)為12 V，再接通S2，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電流表示數(shù)變?yōu)? A則此時(shí)通過(guò)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流是()圖5A2 AB8 AC50 AD58 A答案C解析只接通S1時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：EUIr12 V100.05 V12.5 V，R燈 1.2 ，再接通S2，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I電動(dòng)機(jī) A8 A50 A，故選C.二、UI圖象的理解和應(yīng)用例2如圖6所示為某一電源的UI圖線，由圖可知()圖6A電源電動(dòng)勢(shì)為2 VB電源內(nèi)電阻為C電源短路時(shí)電流為6 AD

7、電路路端電壓為1 V時(shí)，電路中電流為5 A解析在本題的UI圖線中，縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，A正確；橫軸截距表示短路電流，C錯(cuò)誤；圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)電阻，則r0.2 ，B錯(cuò)誤；當(dāng)路端電壓為1 V時(shí)，內(nèi)電阻分得的電壓U內(nèi)EU外2 V1 V1 V，則電路中的電流IA5 A，D正確答案AD針對(duì)訓(xùn)練2如圖7所示，為閉合電路中兩個(gè)不同電源的UI圖象，則兩電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的關(guān)系為()圖7AE1r2BE1E2r1r2CE1E2r1E2r1I2B電動(dòng)勢(shì)E1E2，內(nèi)阻r1r2C電動(dòng)勢(shì)E1E2，內(nèi)阻r1r2D當(dāng)工作電流變化量相同時(shí)，電源2的路端電壓變化較大答案AD解析由閉合電路的歐姆定律得EUIr.當(dāng)I

8、0時(shí)電動(dòng)勢(shì)E等于路端電壓U，即UI圖線和U軸的交點(diǎn)就是電源電動(dòng)勢(shì)，由題圖知，兩電源的電動(dòng)勢(shì)相等當(dāng)U0時(shí)I，UI圖線和I軸的交點(diǎn)就是短路電流，由題圖知I1I2，A正確而r|，即圖線的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，由題圖知r1r2，B、C錯(cuò)誤當(dāng)工作電流變化量相同時(shí)，因?yàn)閞1EB，rArB.圖中兩直線的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I1，U1)，由R可知，路端電壓都為U1時(shí)，它們的外電阻相等由UIr可知，電流都是I1時(shí)，因r不相等，故兩電源內(nèi)電壓不相等所以選項(xiàng)A、C、D正確8.如圖4所示，A、B分別為電源E和電阻R的UI曲線，現(xiàn)用電源E與電阻R及開關(guān)、導(dǎo)線組成閉合電路，由圖象可得此時(shí)()圖4A電源的總功率為6 WB電源

9、的效率是50%CR的阻值隨電壓升高而增大D若再串聯(lián)一定值電阻，電源的輸出功率必減小答案AC9電路圖如圖5甲所示，若電阻R阻值未知，電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻也未知，電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線及外電阻的UI圖線分別如圖乙所示，求：圖5(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；(2)電源的路端電壓；(3)電源的輸出功率答案(1)4 V1 (2)3 V(3)3 W解析(1)由題圖乙所示UI圖線知：電源電動(dòng)勢(shì)E4 V，短路電流I短4 A，故內(nèi)阻r1 .(2)由題圖知：電源與電阻構(gòu)成閉合回路時(shí)對(duì)應(yīng)路端電壓U3 V.(3)由題圖知：R3 ，故P出I2R3 W.題組四綜合應(yīng)用10.如圖6所示的電路中，當(dāng)開關(guān)S接a點(diǎn)時(shí)，標(biāo)有“

10、5 V2.5 W”的小燈泡L正常發(fā)光，當(dāng)開關(guān)S接b點(diǎn)時(shí)，通過(guò)電阻R的電流為1 A，此時(shí)電阻R兩端的電壓為4 V求：圖6(1)電阻R的阻值；(2)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻答案(1)4 (2)6 V2 解析(1)電阻R的阻值為R 4 .(2)當(dāng)開關(guān)接a時(shí)，有EU1I1r，又U15 V，I1 A0.5 A.當(dāng)開關(guān)接b時(shí)，有EU2I2r，又U24 V，I21 A，聯(lián)立解得E6 V，r2 .11.如圖7所示的電路中，已知電源電動(dòng)勢(shì)E36 V，內(nèi)阻r2 ，R120 ，每盞燈的額定功率都是2 W，額定電壓也相同當(dāng)S閉合，R2調(diào)到14 時(shí)，兩燈都正常發(fā)光；當(dāng)S斷開，要使L2仍正常發(fā)光，則R2應(yīng)調(diào)到何值？圖7答案50 解析設(shè)所求阻值為R2，當(dāng)燈L1和L2都正常發(fā)光時(shí)，加在燈兩端電壓為額定電壓UL.當(dāng)S閉合時(shí)，E1ULI1(R1rR2)，當(dāng)S斷開時(shí)，E2ULI2(R1rR2)，又因?yàn)镋1E2E，I12I22IL(IL為燈泡額定電流)，得IL(R1r2R2R2)0，但I(xiàn)L0，所以R1r2R2R2，即R220 2 214 50 .12.如圖8所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)阻r2 ，R14 ，R26 ，R33 .圖8(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