1、学案5研究闭合电路学习目标定位 1.了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电压之和.2.掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义.3.会分析路端电压与负载的关系一、电动势1一个闭合电路可以分为两部分：外电路和内电路电源外部的电路叫做外电路，外电路上的电阻称为外电阻，电源内部的电路叫内电路，内电路上的电阻即电源的电阻称为内电阻，用r表示2电动势：是用来描述电源特性的物理量，数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压，用符号E表示，单位是伏特二、闭合电路的欧姆定律1理论和实验的研究都表明：电源的电动势E等于U外和U内之和，即EU外U内2闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟
2、内、外电路的电阻之和成反比公式表示为I.三、路端电压跟负载的关系1路端电压：外电路两端的电压叫做路端电压2路端电压的表达式：UEIr.3路端电压随外电阻的变化规律：当外电阻R增大时，由闭合电路欧姆定律I可知，电路中的电流I减小，路端电压U增大相反，当外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U减小一、电动势问题设计日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图1所示的干电池标有“1.5 V”字样，手机电池标有“3.7 V”字样干电池和手机电池的电动势不同，说明了什么？图1答案两种电池的电动势不同，表明它们把其他形式的能转化为电能的本领大小不同要点提炼1电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小2
3、电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源本身决定，与电源的体积和外电路的组成及变化情况无关3在外电路中电流方向由电源正极流向负极；在内电路中，电流方向由负极流向正极延伸思考1号、2号、5号干电池体积依次减小，其电动势如何？答案电动势都是1.5 V.二、闭合电路的欧姆定律问题设计按图2所示电路图连接电路，分别测出电源的内电压和外电压，多次测量，把测量结果记录在事先准备好的表格中，分析内、外电压的大小，它们满足怎样的规律？图2答案在误差允许范围内，内、外电压之和为一定值要点提炼闭合电路欧姆定律的三种表达形式：I；EU外U内；EIRIr.延伸思考闭合电路欧姆定律的三种表达形式的适用范围是
4、否相同？答案不相同I和EIRIr只适用于外电路是纯电阻的电路EU外U内适用于任何电路三、路端电压跟负载的关系问题设计1在如图3所示的电路中，电源的电动势E10 V，内电阻r1 ，试求当外电阻分别是3 、4 、7 时所对应的路端电压通过数据计算，你发现了怎样的规律？图3答案外电压分别为7.5 V、8 V、8.75 V随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大2.如图4所示，以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流I的UI图象，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？图4答案图线与纵轴
5、的交点表示电源的电动势；图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r|.要点提炼1路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小，但不呈线性变化外电路断开时，路端电压等于电源电动势；外电路短路时，电路中的电流I(表达式)2.路端电压与电流的关系式为UEIr，其图象如图5所示图5(1)在图象中U轴截距表示电源电动势，纵坐标从零开始时，I轴截距等于短路电流(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即内阻r|.一、闭合电路欧姆定律的应用例1如图6所示，电源电动势为6 V，内阻为1 ，R15 ，R210 ，滑动变阻器R3阻值变化范围为010 ，求电路中的总电流的变化范围图6解
6、析当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电流最大R外R15 ，I A1 A.当R3阻值为10 时，外电阻最大，电流最小R并5 ，R外R1R并10 ，I A0.55 A.答案0.55 A1 A针对训练1如图7所示，R为电阻箱，电表为理想电压表当电阻箱读数为R12 时，电压表读数为U14 V；当电阻箱读数为R25 ，电压表读数为U25 V求：电源的电动势E和内阻r.图7答案6 V1 .解析由闭合电路欧姆定律EU1rEU2r联立并代入数据解得E6 V，r1 .二、UI图象的理解和应用例2(双选)如图8所示为某一电源的UI图线，由图可知()图8A电源电动势为2 VB电源内电阻为C电源短路时电流为6
7、 AD电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A解析在本题的UI图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确；横轴截距表示短路电流，C错误；图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则r0.2 ，B错误；当路端电压为1 V时，内电阻分得的电压U内EU外2 V1 V1 V，则电路中的电流IA5 A，D正确答案AD针对训练2(单选)两电源的UI图象如图9中直线A、B所示由图象可知()图9AEAEB，rArBBEAEB，rArBCEAEB，rAEB，rAI2B电动势E1E2，内阻r1r2C电动势E1E2，内阻r1r2D当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大答案AD解析由闭合电路的欧姆定律得EUIr.当I
8、0时电动势E等于路端电压U，即UI图线和U轴的交点就是电源电动势，由题图知，两电源的电动势相等当U0时I，UI图线和I轴的交点就是短路电流，由题图知I1I2，A正确而r|，即图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r1r2，B、C错误当工作电流变化量相同时，因为r1RBB电流都是I1时，两电源内电压相等C电路A的电源电动势大于电路B的电源电动势D电路A中电源的内阻大于电路B中电源的内阻答案CD解析在路端电压与总电流的关系图线(UI)中，图线在U轴上的截距表示电动势E，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见EAEB，rArB.图中两直线的交点坐标为(I1，U1)，由R可知，路端电压都为U1时，它
9、们的外电阻相等由UIr可知，电流都是I1时，因r不相等，故两电源内电压不相等所以选项C、D正确9如图5甲所示电路图中，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的UI图线分别如图乙所示，求：图5(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率答案(1)4 V1 (2)3 V(3)3 W解析(1)由题图乙所示UI图线知：电源电动势E4 V，短路电流I短4 A，故内阻r1 .(2)由题图乙知：电源与电阻构成闭合回路时对应的路端电压U3 V.(3)由题图乙知：R3 ，故P出I2R3 W.题组四综合应用10如图6所示的电路中，当开关S接a点
10、时，标有“5 V2.5 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1 A，此时电阻R两端的电压为4 V求：图6(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻答案(1)4 (2)6 V2 解析(1)电阻R的阻值为R 4 .(2)当开关接a时，有EU1I1r，又U15 V，I1 A0.5 A.当开关接b时，有EU2I2r，又U24 V，I21 A，联立解得E6 V，r2 .11如图7所示的电路中，已知电源电动势E36 V，内阻r2 ，R120 ，每盏灯的额定功率都是2 W，额定电压也相同当S闭合，R2调到14 时，两灯都正常发光；当S断开，要使L2仍正常发光，则R2应调到何值？图7
11、答案50 解析设所求阻值为R2，当灯L1和L2都正常发光时，加在灯两端电压为额定电压UL.当S闭合时，E1ULI1(R1rR2)，当S断开时，E2ULI2(R1rR2)，又因为E1E2E，I12I22IL(IL为灯泡额定电流)，得IL(R1r2R2R2)0，但IL0，所以R1r2R2R2，即R220 2 214 50 .12如图8所示电路中，电源电动势E12 V，内阻r2 ，R14 ，R26 ，R33 .图8(1)若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？(2)若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？答案(1)6 V(2)1 A解析(1)若在C、D间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有I1 A1 A.理想电压表读数为UVI1R26 V.(2)若在C、D间连一个理想电流表，这时电阻R2与R3并联，并联电阻大小R23 2 根据闭合电路欧姆定律，有I2 A1.5 A.理想电流表读数为II21.5 A1 A.