閉合電路歐姆定律（第2課時(shí)+路端電壓與負(fù)載的關(guān)系）【核心素養(yǎng)提升+備課精講精研】 高二物理 （滬科版2020上海必修第三冊(cè)）

第十章簡(jiǎn)單的串聯(lián)、并聯(lián)組合電路第1課時(shí)路端電壓與負(fù)載的關(guān)系10.5

閉合電路歐姆定律1.理解路端電壓隨負(fù)載的變化規(guī)律.2.了解歐姆表的原理，并能解決簡(jiǎn)單問(wèn)題.【學(xué)習(xí)目標(biāo)】導(dǎo)入新課一、路端電壓跟負(fù)載R(電路中消耗電能的元件)的關(guān)系1．路端電壓和外電阻的關(guān)系(1)當(dāng)外電阻R增大時(shí)，根據(jù)I＝可知，總電流I減小，內(nèi)電壓Ir減小，根據(jù)U外＝E－Ir可知，路端電壓U外增大。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓U外＝E，這也提供了一種粗測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)的方法，即用電壓表直接測(cè)電源電動(dòng)勢(shì).(2)當(dāng)外電阻R減小時(shí)，總電流I增大，內(nèi)電壓Ir增大，路端電壓U外減小。外電路短路即R＝0時(shí)，電路中的電流I＝，U外＝0。2.路端電壓U與電流I的關(guān)系

由U＝E－Ir知，電源的U－I圖像是一條傾斜的直線(xiàn)，如圖所示，圖像中U軸截距E表示電源電動(dòng)勢(shì)，I軸截距I0等于短路電流(縱、橫坐標(biāo)都從零開(kāi)始)，斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻.r＝電源的U-—I圖像(1)圖像的函數(shù)表達(dá)式：U＝E－Ir。(2)圖像表示：電源的外電路的特性曲線(xiàn)(路端電壓U隨電流I變化的圖像)，如圖所示是一條斜向下的直線(xiàn)。(3)當(dāng)外電路斷路時(shí)(即R―→∞，I＝0)：縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E(E＝U端)；當(dāng)外電路短路時(shí)(R＝0，U＝0)：橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短=E/r。(條件：坐標(biāo)原點(diǎn)均從0開(kāi)始)(4)圖線(xiàn)的斜率：其絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻，即r＝E/I短

＝

。(5)某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積：為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率。閉合電路的U-I圖象部分電路(外電阻)的U-I圖

Uo

IEU0M（I0,U0）βαbaNI0Im1）圖中a為閉合電路的U-I

圖象b為部分電路(外電阻)的U-I圖象2）兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)的路端電壓與電流（即工作時(shí)的實(shí)際電壓和實(shí)際電流——實(shí)際功率P實(shí)=U0I0）

3）a的斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻的大小、b的斜率的絕對(duì)值表示接入電路中外電阻的的大小

電阻電源U－I圖象研究對(duì)象對(duì)某一固定電阻而言，兩端電壓與通過(guò)的電流成正比關(guān)系對(duì)電源進(jìn)行研究，路端電壓隨干路電流的變化關(guān)系圖象的物理意義表示導(dǎo)體的性質(zhì)R＝

，R不隨U與I的變化而變化表示電源的性質(zhì)，圖線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻聯(lián)系電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是不變的，正是由于外電阻R的變化才會(huì)引起外電壓U外和總電流I的變化【歸納總結(jié)】部分電路中電阻的U－I圖象與閉合電路中電源的U－I圖象的區(qū)別例1

電源電動(dòng)勢(shì)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(shuō)法正確的是A.因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)不變，所以路端電壓也不變B.因?yàn)閁＝IR，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓也增大C.因?yàn)閁＝E－Ir，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓減小D.若外電路斷開(kāi)，則路端電壓為零√解析

路端電壓U＝IR＝E－Ir，因?yàn)镮增大時(shí)，R減小，所以不能用U＝IR判斷路端電壓的變化情況，根據(jù)U＝E－Ir可知，當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓減小，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓為E，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.針對(duì)訓(xùn)練1如圖4所示，電源的內(nèi)阻不能忽略，當(dāng)電路中點(diǎn)亮的電燈的數(shù)目增多時(shí)，下面說(shuō)法正確的是圖4A.外電路的總電阻逐漸變大，電燈兩端的電壓逐漸變小B.外電路的總電阻逐漸變大，電燈兩端的電壓不變C.外電路的總電阻逐漸變小，電燈兩端的電壓不變D.外電路的總電阻逐漸變小，電燈兩端的電壓逐漸變小√解析

由題圖可知，電燈均為并聯(lián)；當(dāng)點(diǎn)亮的電燈數(shù)目增多時(shí)，并聯(lián)的支路增多，由并聯(lián)電路的電阻規(guī)律可知，外電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律知，干路電流增大，由U＝E－Ir知路端電壓減小，電燈兩端的電壓變小，故D正確.例2

如圖5甲所示的電路中，電壓表、電流表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭滑動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)減小，得到的U－I圖線(xiàn)如圖乙所示，則A.滑動(dòng)觸頭向右滑動(dòng)圖5C.電源短路時(shí)電流為10AD.電路路端電壓為1.5V時(shí)，電路中電流為5.0A√解析

外電阻越小，路端電壓越小，可知滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭向左滑動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；針對(duì)訓(xùn)練2

(2021·南京市十二中第一次學(xué)調(diào))在一次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)電池的電流和電壓，得到了如圖6所示的U－I圖線(xiàn)，從圖像中可以看出A.電池a的電動(dòng)勢(shì)較大，內(nèi)電阻較大B.電池a的電動(dòng)勢(shì)較小，內(nèi)電阻較小C.電池b的電動(dòng)勢(shì)較小，內(nèi)電阻較大D.電池b的電動(dòng)勢(shì)較大，內(nèi)電阻較小圖6解析

U－I圖像中，圖線(xiàn)與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻大小，由此可知電池a的電動(dòng)勢(shì)較大，a的斜率的絕對(duì)值較大，則a電池的內(nèi)阻較大，A正確，B、C、D錯(cuò)誤.√例3.一電源與電阻R組成串聯(lián)電路，電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線(xiàn)及外電阻的U－I圖線(xiàn)分別如圖所示，求：(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．縱坐標(biāo)為電源的電動(dòng)勢(shì)橫坐標(biāo)為短路電流圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值為內(nèi)電阻圖線(xiàn)交點(diǎn)坐標(biāo)即為工作電流和電壓解：(1)由題圖所示U－I圖線(xiàn)知：電源電動(dòng)勢(shì)E＝4V，短路電流I短＝4A．故內(nèi)阻r＝

＝1Ω.(2)由圖象知：電源與電阻串聯(lián)電流I＝1A，此時(shí)對(duì)應(yīng)路端電壓U＝3V.(3)由圖象