2017-2018學年高中物理直流電路第6講電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律學案教科版.docx

第6講 電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律目標定位1.理解電源的電動勢及內(nèi)阻的含義.2.理解閉合電路歐姆定律，理解內(nèi)、外電路的電勢降落.3.會用閉合電路歐姆定律分析路端電壓與負載的關(guān)系，并能進行電路分析與計算一、電源電動勢和內(nèi)阻1電源電動勢(1)電源：將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置(2)電源的作用：維持電池兩極間的電勢差，使電路中保持持續(xù)的電流(3)電動勢E：表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能特性的物理量，它等于電源未接入電路時兩極間的電勢差2電源的內(nèi)阻電源內(nèi)部也是一段電路，也有電阻，它被稱為電源的內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻深度思考如圖1所示是不同型號的干電池，其電動勢都是1.5 V，這說明什么問題？圖1答案電動勢相同，說明不同型號的干電池內(nèi)部將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)相同，體積大的干電池，其容量大例1關(guān)于電動勢E的說法中正確的是()A電動勢E等于電源接入電路后兩極間的電勢差B電動勢E是由電源本身決定的，跟電源的體積和外電路均無關(guān)C電動勢E表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的特性D電動勢E的單位與電勢差的單位相同，故兩者在本質(zhì)上相同解析電動勢E表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的特性，電動勢的大小等于電源沒有接入電路時，兩極間的電勢差，故A錯誤；B、C正確；電動勢和電壓盡管單位相同，但本質(zhì)上是不相同的，故B、C正確答案BC二、閉合電路歐姆定律1在閉合電路中，內(nèi)、外電路電勢的降落等于電源的電動勢，即EUU或EUIr2閉合電路歐姆定律：在外電路為純電阻的閉合電路中，電流的大小跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，即I.例2在圖2所示的電路中，R19 ，R25 ，當a、b兩點間接理想的電流表時，其讀數(shù)為0.5 A；當a、b兩點間接理想的電壓表時，其讀數(shù)為1.8 V求電源的電動勢和內(nèi)電阻圖2解析當a、b兩點間接理想的電流表時，R1被短路，回路中的電流I10.5 A，由閉合電路歐姆定律得：EI1(R2r)代入數(shù)據(jù)得：E0.5(5r)當a、b兩點間接理想的電壓表時，回路中的電流I2 A0.2 A由閉合電路歐姆定律得：EI2(R2R1r)E0.2(14r)聯(lián)立得：E3 V，r1 答案3 V1 應用閉合電路的歐姆定律解決問題時，應認清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系，然后根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點求出部分電路的電壓和電流特別要注意電壓表測量哪一部分電壓，電流表測量哪個電路的電流針對訓練如圖3所示，電源電動勢為6 V，內(nèi)阻為1 ，R15 ，R210 ，滑動變阻器R3的阻值變化范圍為010 ，求電路的總電流的取值范圍圖3答案0.551 A解析當R3阻值為零時，R2被短路，外電阻最小，電路的總電流最大R外R15 ，I A1 A.當R3阻值為10 時，外電阻最大，電路的總電流最小R并5 ，R外R1R并10 ，I A0.55 A三、路端電壓與外電阻、電流的關(guān)系1路端電壓的表達式：UEIr2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律(1)當外電阻R增大時，電流I減小，路端電壓增大(2)當外電阻R減小時，電流I增大，路端電壓減小(3)兩個特例：外電路斷開時，R，I0，UE，據(jù)此特點可測電源電動勢外電路短路時，R0，I，U0，據(jù)此特點可以理解不允許將電源兩端用導線直接連接的原因3外電壓U與電流I的關(guān)系由UEIr可知，UI圖像是一條斜向下的直線，如圖4所示圖4(1)圖像中U軸截距E表示電源的電動勢(2)I軸截距I0等于短路電流(3)圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，即r|.注意：若縱坐標上的取值不是從零開始，則橫坐標截距不表示短路電流，但斜率的絕對值仍然等于內(nèi)阻例3如圖5所示為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的UI圖像，則下列說法中正確的是()圖5A電動勢E1E2，短路電流I1I2B電動勢E1E2，內(nèi)阻r1r2C電動勢E1E2，內(nèi)阻r1r2D當兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓變化較大解析由題圖可知兩電源的UI圖線交縱軸于一點，則說明兩電源的電動勢相同；交橫軸于兩不同的點，很容易判斷電源1的短路電流大于電源2的短路電流，則A項正確又由兩圖線的傾斜程度可知圖線2的斜率的絕對值大于圖線1的斜率的絕對值，即電源2的內(nèi)阻大于電源1的內(nèi)阻，則可知B、C項錯誤由圖像可判斷當兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓的變化量大于電源1的路端電壓的變化量，可知D項正確答案AD四、閉合電路的動態(tài)分析例4在如圖6所示的電路中，當滑動變阻器R3的滑動觸頭P向下滑動時()圖6A電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小解析R3的滑動觸頭P向下滑動，R3接入電路中的阻值變大，導致并聯(lián)電路的阻值變大，電路的總電阻變大，干路電流變小；并聯(lián)電路的電阻變大，則并聯(lián)電路的分壓增大，即R2、R4串聯(lián)電路的電壓變大，所以流過這一支路的電流變大，由于干路電流變小，所以電流表的示數(shù)變??；因為R2、R4串聯(lián)電路的電壓變大，使得R2兩端分壓變大，電壓表示數(shù)變大，本題答案為A.答案A(1)進行動態(tài)分析的常見思路是：由部分電阻變化推斷外電路總電阻(R外)的變化，再由全電路歐姆定律I總討論干路電流I總的變化，最后再根據(jù)具體情況分別確定各元件上其他量的變化情況(2)分析方法程序法基本思路：電路結(jié)構(gòu)的變化R的變化R總的變化I總的變化U內(nèi)的變化U外的變化固定支路變化支路結(jié)論法“并同串反”“并同”：是指某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小“串反”：是指某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。荒骋浑娮铚p小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大1(閉合電路歐姆定律的理解及應用)有兩個相同的電阻，阻值為R，串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上，通過每個電阻的電流為I；若將這兩個電阻并聯(lián)，仍接在該電源上，此時通過一個電阻的電流為，則該電源的內(nèi)阻是()AR B. C4R D.答案C解析由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯(lián)時：I，兩電阻并聯(lián)時，I，解得，r4R.2(路端電壓與外電阻的關(guān)系)(多選)對于電動勢和內(nèi)阻確定的電源的路端電壓，下列說法正確的是(I、U、R分別表示干路電流、路端電壓和外電阻)()AU隨R的增大而減小 B當R0時，U0C當電路斷開時，I0，U0 D當R增大時，U也會增大答案BD3(電源的UI圖像)(多選)如圖7所示為某一電源的UI圖像，由圖可知()圖7A電源電動勢為2 VB電源內(nèi)阻為 C電源短路時電流為6 AD電路路端電壓為1 V時，電路中電流為5 A答案AD解析由UI圖像可知，電源電動勢E2 V.r| 0.2 ，當U1 V時，I A5 A選項A、D正確4(閉合電路的動態(tài)分析)如圖8所示的電路，閉合開關(guān)S，待電路中的電流穩(wěn)定后，減小R的阻值則()圖8A電流表的示數(shù)減小B電壓表的示數(shù)減小C電阻R2兩端的電壓減小D路端電壓增大答案B解析題圖中的電路結(jié)構(gòu)是R1與R先并聯(lián)，再與R2串聯(lián)，故RR總I干U內(nèi)U外.R2兩端電壓U2I干R2，U2增大，所以R與R1的并聯(lián)電壓減小，讀數(shù)減小，A、C、D錯誤，B項正確.題組一對電動勢概念和內(nèi)阻的理解1(多選)下列關(guān)于電源的說法正確的是()A電源就是電壓B電源的作用是使電源的正負極保持一定量的正、負電荷，維持一定的電勢差C與電源相連的導線中的電場是由電源正、負極上的電荷形成的D在電源內(nèi)部正電荷由負極流向正極，負電荷由正極流向負極答案BD解析在電源內(nèi)部由非靜電力將正電荷由負極搬到正極，將負電荷由正極搬到負極，使正、負極維持一定的電勢差，電源不是電壓，故A錯，B、D正確導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的，故C錯2(多選)電池給燈泡供電與人將球拋出在能量轉(zhuǎn)化方面有相似之處，我們可以將電勢能類比于重力勢能，對于如圖1，下列說法正確的是()圖1A可以將電荷通過燈泡電流做功與拋球時人對球做功相類比B可以將電池的非靜電力做功與拋球時重力做的功類比C可以將電流通過燈泡時做的功與重力對球做的功類比D可以將電池的非靜電力做功與重力對球做功類比答案BC解析將電勢能類比重力勢能，電流通過燈泡做功，電勢能減小，可類比重力做功，重力勢能減少，非靜電力做功，電勢能增加，可類比人拋球?qū)η蜃龉?，球重力勢能增加，故B、C正確題組二閉合電路歐姆定律的理解和應用3在已接電源的閉合電路里，關(guān)于電源的電動勢、內(nèi)電壓和外電壓的關(guān)系，下列說法正確的是()A若外電壓增大，則內(nèi)電壓增大，電源電動勢也會隨之增大B若外電壓減小，內(nèi)電阻不變，內(nèi)電壓也就不變，電源電動勢必然減小C若外電壓不變，則內(nèi)電壓減小，電源電動勢也會隨內(nèi)電壓減小D若外電壓增大，則內(nèi)電壓減小，電源的電動勢始終等于二者之和答案D4(多選)電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電關(guān)于路端電壓，下列說法中正確的是()A因為電源電動勢不變，所以路端電壓也不變B當R增大時，路端電壓也增大C當干路電流I增大時，路端電壓也增大D因為UEIr，所以當I增大時，路端電壓減小答案BD解析由UEIr，可得選項B、D正確5如圖2所示，當開關(guān)S斷開時，電壓表示數(shù)為3 V，當開關(guān)S閉合時，電壓表示數(shù)為1.8 V，則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為()圖2A53 B35C23 D32答案D解析S斷開時，電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢，即E3 VS閉合時，U外1.8 V，所以U內(nèi)EU外1.2 V因U外IR，U內(nèi)Ir，所以RrU外U內(nèi)1.81.232.6(多選)如圖3所示的電路中，當開關(guān)S接a點時，標有“5 V2.5 W”的小燈泡L正常發(fā)光，當開關(guān)S接b點時，通過電阻R的電流為1 A，這時電阻R兩端的電壓為4 V則下列說法正確的是()圖3A電阻R的阻值為4 B電源的電動勢為5 VC電源的電動勢為6 VD電源的內(nèi)阻為2 答案ACD解析電阻R的阻值為R 4 .當開關(guān)接a時，有EU1I1r，又U15 V，I1 A0.5 A.當開關(guān)接b時，有EU2I2r，又U24 V，I21 A，聯(lián)立解得E6 V，r2 .7(多選)如圖4所示的電路中，電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為2 ，四個電阻的阻值已在圖中標出，閉合開關(guān)S，下列說法正確的有()圖4A路端電壓為10 VB電源的總功率為10 WCa、b間電壓的大小為5 VDa、b間用導線連接后，電路的總電流為1 A答案AC解析外電路的總電阻R 10 ，總電流I1 A，則路端電壓UIR10 V，A對；電源的總功率P總EI12 W，B錯；a、b間電壓大小為Uab0.515 V0.55 V 5 V，C項對；a、b間用導線連接后，外電路的總電阻為R2 7.5 ，電路中的總電流I1.26 A，D項錯誤題組三閉合電路的動態(tài)分析8.如圖5所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，如果變阻器的滑片向b端滑動，則()圖5A電燈L更亮，電流表的示數(shù)減小B電燈L更亮，電流表的示數(shù)增大C電燈L更暗，電流表的示數(shù)減小D電燈L更暗，電流表的示數(shù)增大答案A解析變阻器的滑片P向b端滑動，R1接入電路的有效電阻增大，外電阻R外增大，干路電流I減小，電流表的示數(shù)減小，路端電壓U增大，電燈L更亮，A正確，B、C、D錯誤9.如圖6所示，當滑動變阻器的滑片P向上端移動時，關(guān)于電路中的電壓表、電流表的示數(shù)變化情況，下列說法正確的是()圖6AV1示數(shù)增大，V2示數(shù)減小，A示數(shù)減小BV1示數(shù)減小，V2示數(shù)減小，A示數(shù)減小CV1示數(shù)增大，V2示數(shù)減小，A示數(shù)增大DV1示數(shù)增大，V2示數(shù)增大，A示數(shù)減小答案D解析P向上端移動，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U增大，判斷出V1示數(shù)增大由I減小知，內(nèi)電壓U內(nèi)和R1的路端電壓UR1減小，由U外增大知，R2和R3并聯(lián)的電壓U2增大，判斷出V2示數(shù)增大由V2示數(shù)增大知，通過R2的電流I2增大，而干路電流I減小，所以R3中的電流減小，即A示數(shù)減小，則D正確，A、B、C錯誤10在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設計了一種報警裝置，電路如圖7所示M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報，此時()圖7ARM變大，且R越大，U增大越明顯BRM變大，且R越小，U增大越明顯CRM變小，且R越大，U增大越明顯DRM變小，且R越小，U增大越明顯答案C解析由題意知，S兩端的電壓增大，則電路中的電流增大，接觸藥液的傳感器的電阻變小，則A、B選項是錯誤的；將S看作外電路，其余看作等效電源，根據(jù)UEIr可判斷，同樣的變化電流，則內(nèi)阻越大電壓變化越大，因此答案為C.題組四電源的UI圖像11(多選)如圖8所示，甲、乙為兩個獨立電源(外電路為純電阻電路)的路端電壓與通過它們的電流I的關(guān)系圖線，下列說法中正確的是()圖8A路端電壓都為U0時，它們的外電阻相等B電流都是I0時，兩電源的內(nèi)電壓相等C電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢D電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻答案AC解析甲、乙兩圖線的交點坐標為(I0，U0)，外電路為純電阻電路，說明兩電源的外電阻相等，故A正確；圖線的斜率的絕對值大小表示電源內(nèi)電阻的大小(電動勢與短路電流的比值)，圖線甲的斜率的絕對值大于圖線乙的斜率的絕對值，表明電源甲的內(nèi)阻大于電源乙的內(nèi)阻，故D錯誤；圖線與U軸交點的坐標值表示電動勢的大小，由圖線可知，甲與U軸交點的坐標值比乙的大，表明電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢，故C正確；電源的內(nèi)電壓等于通過電源的電流與電源內(nèi)阻的乘積，即U內(nèi)Ir，