闭合电路的欧姆定律导学案（一）.doc

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1、高二物理拓展闭合电路的欧姆定律导学案（一）【学习目标】（1）能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和；（2）理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题；（3）掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压；（4）熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题；（5）理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。【教学重点难点】推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论；路端电压与负载的关系。【知识链接】欧姆定律 电动势【学习过程】（一）引入新课1、什么是电源? 2、

2、电源电动势的概念?物理意义?（1）定义： （2）意义： 3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能? 电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。只有用导线将电源、用电器连成闭合电路，电路中才有电流。那么电路中的电流大小与哪些因素有关?电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢?一闭合电路1.闭合电路的结构：用导线把电源、用电器连成闭合电路.外电路: 内电路: 2.闭合电路中的电流ERs在内、外电路中电流是怎样的？在外电路中，电流方向由 流向 ，沿电流方向电 。在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由 移到 ，所以电流方向为 流向 。内电路与外电路中的电流强度 。3.闭合电路中

3、的电势（1）路端电压是否总等于电动势？ BDACABCDRE r（2）路端电压是否会随外电路的改变而改变？ 在电源(干电池)的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势 。在正负极之间，电源的内阻中有电流，沿电流方向电势 . 闭合电路中的电势(1)在外电路中，沿电流方向电势 。(2)在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势 ；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。部分电路欧姆定律的内容是什么？: 内电路外电路ErSRABI闭合(全)电路部分电路IRU闭合电路中的电流I与哪些因素有关呢？讨论1、 合上开关，在时间t

4、内，电路中有电流的同时伴随能量的转化，整个电路中电能转化为什么能？各是多少？2、 电路中的电能又是什么能转化来的？在电源内部是如何实现的？3、 若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内,外电路中有多少电能转化为内能? 4、内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能是多少? 5、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功? 6、完成下面的框图：以上各能量之间有什么关系?Q外I2Rt完成下面的框图Q内I2rt二 闭合电路欧姆定律1.公式: 或 2.内容： 3.适用条件： 说明：1、 2、 3、 例1、 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.3

5、8 ，求电路中的电流和路端电压。例2、电动势为2V的电源跟一个阻值R=9的电阻接成闭合电路,测得电源两端电压为1.8V,求电源的内电阻. R1R2A12ErS例3、在如图所示的电路中,R1=14.0，R2=9.0,当开关S扳到位置1时,电流表的示数为I1=0.20A;当开关S扳到位置2时,电流表的示数为I2=0.30A,求电流的电动势和内电阻.如果没有电流表，只有电压表，如何设计实验测量电源的内阻和电动势?三路端电压U与负载R的关系路端电压U与外电阻R的关系式：两个特例：(1)电源内阻为0式，I= ， = (2)外电路断路时，电流，外电压，内电压为多大？R时，I= ，Ir= ，= （3）外电路

6、短路时，电流，外电压，内电压为多大？R=0，I= （称为短路电流），= 四路端电压U随电流I变化的图象(1)图象的函数表达 UEIr(2)图象的物理意义在纵轴上的截距表示 在横轴上的截距表示电源的短路电流I短 图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害U/VI/AO132462例4、如图是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象,由图象可 知,该电源的电动势为 V,内阻为 例5、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1UIO12和r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( ) A.图象交点所示状态,两电路的外电阻相等

7、B.E1E2,r1r2C.图象交点所示状态,两电路的电阻相等 D.E1E2,r1r2【当堂检测】1关于电动势，下面的说法正确的是：（ ）A 电源的电动势等于电源没有接入电路时，两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生改变。E、rRVB 闭合电路时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势C 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的 大小的物理量D 在闭合电路中，电源的电动势等于内，外电路上电压之和。2如图，R0.8当开关S断开时电压表的读数为1.5V；当开关S闭合时电压表的读数为1.2V则该电源的电动势和内电阻分别为多少?sE、rR1AR213如图，R1=14,R2=

8、9,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r. 4一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV ,短路电流为40mA，若将该电池与一阻值为20的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是多少？5如图所示，直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线，直线B是电 阻R的两端电压U与电流I的关系图线，用该电源与电阻R组成闭合电路， 电源的输出功率和电阻R分别是（ ）A4W；1 B4W；2 C2W；1 D2W；26如图所示，在同一坐标系中画出a、b、c三个电源的U一I图象，其中a 和c的图象平行，下列说法中正确的是 （ ）A Ea

9、rbC EaEc，ra=rc D EbEc，rb=rc闭合电路的欧姆定律导学案（二）五闭合电路的功率1.电源提供的功率(电源的总功率) 2.电源的输出功率(外电路得到的功率) 3.电源内阻上的热功率 4.闭合电路中的能量转化 六电源的效率电源的效率 对纯电阻电路,电源的效率为: 结论:电源的效率随外电阻的增大而 R1R2R3V12ss1Er例6.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻为R1、R2和R3的阻值相同.在开关S处于闭合状态下,若将开关S1由位置1切换到位置2,则( ) A、电压表的示数变大 B、电池内部消耗的功率变大 C、电阻R2两端的电压变大 D、电池的效率变大

10、R1ErV例7.如图所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻r=0.5,电动机的电阻R0=1.0,电阻R1=1.5.电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求: (1)电源的总功率? (2)电动机消耗的电功率?将电能转化为机械能的功率? (3)电源的输出功率?0I/AU/V123246BAP例8.如图所示,直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线,直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图象,用该电源与电阻R组成闭合电路,电源的输出功率和电源的效率分别为多少?0RPrPM七 电源最大输出功率P=IU=I2R 电源的功率最大时，其效率只有 例9.电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的

11、电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是（ ) A电源的路端电压一定逐渐变小 B电源的输出功率一定逐渐变小C电源内部消耗的功率一定逐渐变大 D电源的供电效率一定逐渐变小E rRVs例10.如图所示的电路中,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2时,电压读数为U1=4V;当电阻箱读数为R2=5时,电压表读数为U2=5V, 求: (1)电源的电动势E和内阻r. (2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?最值Pm为多少? 【当堂检测】1电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是( ) A电源的路端电压一定逐渐变小 B电源的输出功率一定逐渐变小

12、 C电源内部消耗的功率一定逐渐变大 D电源的供电效率一定逐渐变小 U/V I/A20105ab2如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为2.0，则这只定值电阻的阻值为_。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_W。 R0E rR3.如图所示的电路中,电源的电动势为2V,内阻为0.5, R0为2,变阻器的阻值变化范围为010, 求: (1)变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大. (2)变阻器阻值多大时,变阻器消耗的功率最大.其最大功率为多

13、少?（3）电源的最大输出功率为多少？P/WI/AO123ABC94直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线,若A、B对应的横坐标为2A,那么线段AB表示的功率为 W, I=2A对应的外电阻是 .5如图所示，电源电动势为14，内电阻为1，电灯规格为“2V，4W”，电动机电枢线圈的电阻为0.5。当可变电阻为1时，电灯合电动机都能正常工作。求电动机的额定功率和电动机输出的机械功率。2.7闭合电路的欧姆定律（三）八 闭合电路的动态变化分析R0E rRVA外电阻R增大，路端电压U会有怎样的变化？（演示实验）R增大，电流 ，路端电压

14、 ；R减小，电流 ，路端电压 （理论推导） 说一说:一些同学可能有这样的经验：傍晚用电多的时候，在插上电炉、电热水壶等用电多的电器时，灯光会变暗，拔掉后灯光马上又变亮起来。在一些供电质量不太好的地区更为严重。尝试去解释一下这种现象。全电路的动态分析的具体步骤:(1)判断动态部分电阻、全电路总电阻的变化.(2)判断闭合电路总电流的变化.(3)依据U=E-Ir,判断路端电压的变化.(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化.局部整体局部E、rR1AVR2R3P思路：例11.如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向左端移动时（ ） A、电压表的读数增大，电流表的读数减

15、小 B、电压表和电流表的读数都增大 C、电压表和电流表的读数都减小 D、电流表的读数增大，电压表的读数减小例12.A灯与B灯电阻相同，当变阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度的变化判断正确的是( )E、rsRBA A、A、B灯都变亮 B、A、B灯都变暗 C、A灯变亮，B灯变暗 D、A灯变暗，B灯变亮九含容电路的分析思路方法：1、电路稳定后，电容器在电路中就相当于断路2、电路稳定后，电容所在电路无电流，所以其两端的电压就是所在支路两端的电压3、电路的电压、电流变化时，会引起电容器的充放电，进而引起内部电场的变化R2Cs2s1ER1例13. 图中,开关S1、S2均处于闭合状态,在分别断开S1、S2

16、后的短暂 过程中,关于流过电阻R1、R2的电流方向,以下判断正确的是（ ) A、若只断开S1,流过R1的电流方向为自左向右 B、若只断开S1,流过R1的电流方向为自右向左 C、若只断开S2,流过R2的电流方向为自左向右 D、若只断开S2,流过R2的电流方向为自右向左R1R2CsE例14.如图,E=10V,R1=4,R2=6,C=30F.电池内阻可忽略.(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流.(2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的总电量.十 电路故障分析短路处特点：有电流通过而电压为零断路处特点：电路电压不为零而电流为零R1R2R3VSE rA例15.如图所示的电路中,电源电动势为6V,当

17、开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6V, Uad=0V, Ucd=6V, 由此可以判定 ( ) A、L1和L2 的灯丝都烧断了 B、L1的灯丝烧断 C、L2的灯丝烧断 D、变阻器R断路R1R2R3VSE rA例16.如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻发生短路或者断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列那种故障 ( ) A、R1短路 B、R2短路 C、R3短路 D、R1断路例17 . 如图,R1=20, R2=10, R3=5, R4=10,电源电动势E=3.6V，内电阻为r=2,C=2F, 求电容器的带电量。v【当堂检测】1如图所示电路,当滑

18、动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?2在如图所示的电路中，R1=10 ，R2=20 ，滑动变阻器R的阻值为 050 ，当滑动触头P由a向b滑动的过程中，灯泡L的亮度变化情况是（ ）A.逐渐变亮 B.逐渐变暗 C.先变亮后变暗 D.先变暗后变亮R1 R3R2ECA B BC C CR1R2R33已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（ ） A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R14.如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障

19、可能是（ ）A、R1断路 B、R2断路 C、R3短路 D、R4短路R1CSE rR4R3R25在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0; R1=10, R2=10, R3=30, R4=35;电容器的电容C=100F.电容器原来不带电.求接通电键S后流过R4的总电量. 6如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光， 后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推 断这故障可能是 （ ）Aa灯灯丝烧断 B电阻R2断C电阻R2短路 D电容被击穿短路7如图所示，电路两端电压恒定，电阻R1=R2=R3，R3=，电键闭合前，后电阻R2消耗电功率之比_，电容器C所带电量

20、之比_。解答闭合电路问题的一般步骤：（1）首先要认清外电路上各元件的串并联关系，必要时，应进行电路变换，画出等效电路图。（2）解题关键是求总电流I，求总电流的具体方法是：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用全电路欧姆定律（I=）直接求出I；若内外电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上两种方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。（3）求出总电流后，再根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。在图所示电路中，当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动时，电流表A1、A2及电压表V的示数的变化情况是（ ）A电流表A1增大，A2减小，电压表V减小B电流表A1减小，A2增大，电压表V减小C电流表A1增大，A2增大，电压表V增大D电流表A1减小，A2减小，电压表V增大