20172018学年高中物理人教版选修31教学案：第二章第7节闭合电路的欧姆定律含答案正式版.docxVIP

第 7 节 闭合电路的欧姆定律 E 1．闭合电路欧姆定律的表达式为 I ＝ R＋ r，此式仅适用 于纯电阻电路，其中 R 和 r 分别指外电阻和内电阻。 2．闭合电路内、 外电压的关系为 E ＝ U 内 ＋ U 外 ＝ Ir ＋ U 外 ， 由此式可知， 当电流发生变化时， 路端电压随着变化。 3．当外电路断开时，路端电压等于电动势，当外电路短 路时，路端电压为零。 一、闭合电路欧姆定律 1． 闭合电路的组成及电流流向 2． 闭合电路中的能量转化 如图 2-7-1 所示，电路中电流为 I ，在时间 t 内，非静电力做功等于内外电路中电能转 化为其他形式的能的总和，即 EIt ＝ I 2Rt＋ I 2rt。 图 2-7-1 3． 闭合电路欧姆定律 二、路端电压与负载 (外电阻 )的关系 图 2-7-2 1． 路端电压与电流的关系 公式： U＝ E － Ir 。 U-I 图像：如图 2-7-2 所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。 2． 路端电压随外电阻的变化规律 (1) 外电阻 R 增大时，电流 I 减小，外电压 U 增大，当 R 增大到无限大 (断路 )时， I ＝ 0， U＝ E，即断路时的路端电压等于电源电动势。 E 外电阻 R 减小时，电流 I 增大，路端电压 U 减小，当 R 减小到零时， I ＝ r ， U ＝ 0。 1． 自主思考 —— 判一判 (1) 如图 2-7- 3 甲所示，电压表测量的是外电压，电压表的示数小于电动势。  (√ ) 图 2-7-3 (2) 如图乙所示，电压表测量的是内电压，电压表的示数小于电动势。 ( × ) (3) 外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。 (× ) 外电路的电阻越大，路端电压就越大。(√ ) 路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。(× ) 电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。 (× ) 2． 合作探究 —— 议一议 假如用发电机直接给教室内的电灯供电，电灯两端的电压等于发电机的电动势吗？提示： 不等于。因为发电机内部有电阻，有电势降落。发电机内部电压与电灯两端电 压之和才等于电动势。 (2) 在实验课上，小红同学用电压表去测量 1 节新干电池的电动势约为 1.5 V,1 节旧电池 的电动势约为 1.45 V ，现在她把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“ 3 V 2 W ”的小 灯泡两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？ 提示： 电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，导致小灯泡不亮。 路端电压与负载的关系 1． 外电阻的两类变化引起的相应变化 (1) 说明：电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。 (2) 说明：由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把 电源两极直接相连接。 2． 电源的 U -I 图像 图像的函数表达式： U＝ E － Ir 。 图像表示：电源的外电路的特性曲线(路端电压 U 随电流 I 变化的图像 )，如图 2-7-4 所示是一条斜向下的直线。 图 2-7-4 (3) 当外电路断路时 (即 R―→∞ ， I＝ 0)：纵轴上的截距表示电源的电动势 E(E ＝U 端)； 当外电路短路时 (R＝ 0， U＝ 0)：横坐标的截距表示电源的短路电流I E 。 (条件：坐 短 ＝ r 标原点均从 0 开始 ) (4) 图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻，即 E ＝ U 。 r＝ I 0 I 某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率。 1．电源电动势为 E，内阻为 r，向可变电阻 R 供电，关于路端电压，下列说法正确的 是 ( ) A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B．因为 U＝ IR ，所以当 I 增大时，路端电压也增大 C．因为 U＝ E － Ir ，所以当 I 增大时，路端电压减小 D．若外电路断开，则路端电压为零 解析： 选  C  路端电压  U＝ IR ＝ E－ Ir ，因为  I 增大时，  R 减小，所以不能用  U＝ IR  判 断路端电压的变化情况，根据  U＝ E－ Ir  可知，当  I 增大时，路端电压减小，所以选项  A 、 B 错误，  C  正确；当外电路断开时，路端电压为  E，选项  D 错误。 2． (多选 )如图 2-7-5 所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是 ( ) 图 2-7-5 A．电源的电动势为 6.0 V B．电源的内阻为 12 Ω C．电源的短路电流为 0