物理教科版 (2019)6 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律一等奖课件ppt

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6　电源的电动势和内阻　 闭合电路欧姆定律
1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置，了解闭合电路中电场力和非静电力做功与能量转化的关系。2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和(重难点)。3.理解闭合电路欧姆定律，知道路端电压与负载的关系(重点)。
一、电源、电动势和内电阻
三、路端电压与负载的关系
1.电源(1)非静电力：电源把正电荷从 极搬运到 极的力。在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用。在发电机中，非静电力是电磁作用。(2)电源：通过非静电力做功把 转化为 (简称_____)的装置。(3)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为________，在电源外部， 做正功， 转化为其他形式的能。
2.电动势(1)定义：非静电力在电源内部将正电荷从电源负极移到正极______________与 的比。(2)公式：E＝_____。(3)单位： (V)。(4)物理意义：反映电源内 的本领的大小。电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。(5)电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积 ，跟外电路也 (均选填“有关”或“无关”)。
3.闭合电路(1)闭合电路是指由电源和 及导线组成的完整的电路。(2)外电路：电源的正、负极以外的部分，包括 、________及开关在内，称为外电路， (电源两极间的电压)称为路端电压。(3)内电路：电源内部称为内电路。电源内部也存在电阻，称为内电阻，简称 。(4)外电路和内电路合起来称为 。
日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样。
(1)把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？
答案　把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.5 J，非静电力做功7.5 J。把2 C的正电荷从3.7 V手机电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.4 J，非静电力做功7.4 J。
(2)是不是非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？
答案　不是。非静电力对电荷做功多少与电荷的电荷量有关。若把带相同电荷量的正电荷从电源的负极移到正极，做功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大。可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映电源把其他形式的能转化为电能的本领。
(1)电源是通过电场力做功把其他形式的能转化为电能的装置。(　　)(2)E＝ 只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定。(　　)(3)一节1.5 V的5号干电池和一节1.5 V的7号干电池把其他形式的能转化为电能的本领一样大。(　　)(4)电动势定义式E＝ 中的W与电压U＝ 中的W不是同种性质力所做的功。(　　)(5)电动势跟电源的体积无关，外电路变化时，电动势也变化。(　　)
　铅蓄电池的电动势为2 V，这表示A.电源将1 C的正电荷从正极移至负极的过程中，2 J的化学能转变为电能B.电源将1 C的正电荷从负极移至正极的过程中，2 J的化学能转变为电能C.铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能D.铅蓄电池比一节干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大
铅蓄电池的电动势为2 V，表示非静电力将1 C的正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2 J，即2 J的化学能转变为电能，与时间无关，故A、C错误，B正确；电源的电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，铅蓄电池的电动势比一节干电池的电动势大，与二者的体积大小无关，故D错误。
如图为闭合电路的组成。(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？
答案　在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高
(2)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？
闭合电路欧姆定律1.内容：在外电路只接有电阻元件的情况下，通过闭合电路的电流大小跟 成正比，跟 成反比。
3.常用变形公式U＝E－Ir，E＝I(R＋r)＝IR＋Ir4.适用范围
(2)U＝E－Ir适用于任意的闭合电路。
(2022·清远市高二期末)如图所示，R3＝0.5 Ω，S断开时，两电表读数分别为0.8 A和4.8 V，S闭合时，它们的读数分别变为1.4 A和4.2 V。两表均为理想电表，求：(1)R1、R2的阻值；
(2)电源的电动势和内阻。
答案　5.6 V　0.5 Ω
当S断开时，由闭合电路欧姆定律得E＝I1(R3＋r)＋U1，当S闭合时，E＝I2(R3＋r)＋U2，解得E＝5.6 V，r＝0.5 Ω。
(2022·宁波市高二期末)在如图所示的电路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，试求：(1)开关K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；
电源两端电压U1＝I1R2＝4 V
(2)电源的电动势和内电阻；
开关K接a时，有E＝U1＋I1r，开关K接b时，R1和R2串联，R外＝R1＋R2＝6 Ω，
根据闭合电路欧姆定律有：E＝U2＋I2r＝4.5＋0.75r(V)解得：E＝6 V，r＝2 Ω
当K接c时，R2与R3并联，并联电阻为
(3)当开关K接c时，通过R2的电流。
所以R总＝R1＋r＋R23＝6 Ω
1.在如图所示的电路中，电源的电动势E＝10 V，内电阻r＝1 Ω，试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、9 Ω时所对应的路端电压。通过数据计算，你发现了怎样的规律？
答案　路端电压分别为7.5 V、8 V、9 V。随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大。
2.根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出U－I图像。
答案　U＝E－Ir，U－I图像如图所示
1.路端电压的表达式：U＝ 。2.路端电压随外电阻的变化规律对于确定的电源，电动势E和内阻r是一定的。(1)当外电阻R增大时，由I＝ 可知电流I ，路端电压U＝E－Ir 。(2)当外电阻R减小时，由I＝ 可知电流I ，路端电压U＝E－Ir 。(3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为 ，U＝ ，即断路时的路端电压等于 。当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时电流I＝__。
3.电源的U－I图像(1)公式：U ＝ 。(2)图像：U－I图像是一条倾斜的直线。
(3)纵轴上的截距：表示电源的 ；横轴上的截距：表示电源的短路电流，I短＝I0＝____。
比较图线1和2，说明电源1和电源2电动势及内阻大小关系。
　电源的电动势为4.5 V，外电阻为4.0 Ω时，路端电压为4.0 V，则：(1)如果在外电路并联一个6.0 Ω的电阻，路端电压是多少？
(2)如果6.0 Ω的电阻串联在外电路中，路端电压又是多少？
串联一个6.0 Ω的电阻后，外电阻R2＝4 Ω＋6 Ω＝10 Ω，
　 如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下列说法正确的是A.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐 变小B.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变C.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变D.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小
由题图可知，电灯均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，由U＝E－Ir知路端电压减小，电灯两端的电压变小，故D正确。
　(多选)(2022·衡水市高二期末)如图所示为某一电源的U－I图像，由图可知A.电源电动势为2.0 VB.电源内阻为 ΩC.电源短路时电流为6.0 AD.路端电压为1.0 V时，电路中电流为5.0 A
由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir知，当I＝0时，U＝E，由题图知电源电动势为2.0 V，故A正确；
　 (2023·成都市高二期中)如图为某电源的路端电压与电流的关系图像，则A.电源的电动势为2.0 VB.电源的内阻为4 ΩC.电源的短路电流为0.5 AD.将该电源与一阻值为1 Ω的电阻串联，路端电压为0.4 V
若U－I图像纵轴的取值不是从0开始，纵轴上的截距仍然表示电源的电动势E，图线斜率的绝对值仍然表示电源的内阻，但横轴截距不表示短路电流。
考点一　电源、电动势和内阻1.(多选)对于电动势的定义式E＝ 的理解，正确的是A.E与W非成正比 B.E与q成反比C.E的大小与W非、q无关 D.W非表示非静电力做的功
2.(多选)(2023·乐山沫若中学高二期中)下列有关电压与电动势的说法中，正确的是A.电动势E是由电源本身决定的，跟外电路无关B.电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不 同叫法C.电动势公式E＝ 中的W与电势差公式U＝ 中的W是一样的，都是电 场力做的功D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，是由电源本身决定的，跟外电路无关，故A、D正确；
3.(2022·南昌大学附属中学高二期末)干电池的电动势为1.5 V，下列说法正确的是A.外电路闭合时，在1 s内有1.5 J的其他形式的能转化为电能B.外电路闭合时，在1 s内有1.5 C的电荷量通过该电池C.外电路闭合时，当1 C的电荷量通过干电池时该电池提供1.5 J的电能D.用电压表直接连接干电池的两极，测得的电压就是该电池的电动势
电动势体现电源内非静电力做功的本领，干电池的电动势为1.5 V，表明外电路闭合时，当1 C的电荷量通过干电池时该电池提供1.5 J的电能，故A、B错误，C正确；用电压表直接连接干电池的两极，此时通过干电池的电流并不为零，干电池存在一定的内电压，所以测得的电压比电池电动势小，故D错误。
考点二　闭合电路欧姆定律4.(2022·湖南高二学业考试)在如图所示的电路中R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，电源电动势E＝3 V。当S闭合时，理想电压表的示数为U＝1 V。则流过电源的电流和电源的内阻分别为 A,2 Ω B.0.5 A,2 Ω A,4 Ω D.0.5 A,4 Ω
5.(2023·常德一中月考)某同学利用如图所示的电路来探究闭合电路中总电流与电源电动势的关系，其中定值电阻R1＝10 Ω、R2＝8 Ω，电源的内阻r＝2 Ω。当单刀双掷开关接1时电流表的示数为I1＝0.2 A；则当单刀双掷开关接2时，电流表的示数I2为 A B.0.2 A D.0.3 A
6.如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1 Ω。当开关S闭合后，理想电压表的读数为1 V；当开关S断开后，理想电压表的读数为0.8 V，则电源的电动势等于A.1 V 　 　 B.1.2 V 　 　 C.2 V 　 　 D.4 V
考点三　路端电压与负载的关系7.(多选)(2023·自贡市田家炳中学高二开学考试)某一电源的电动势为E，内阻为r，外电路(纯电阻电路)的电阻为R，此电路
8.(2023·济宁一中月考)某电源的路端电压与电流的关系图线如图所示，用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V，则该电路可能为
由题图可知，E＝Um＝6 V，内阻r等于图像斜率的绝对值，则r＝0.5 Ω，当路端电压为4.8 V时，U内＝E－U＝6 V－4.8 V＝1.2 V。
由电阻的串、并联知识可知正确答案为B。
9.(2022·成都市高二开学考试)2021年2月24日，我国以“一箭三星”方式成功将遥感三十一号03组卫星送入预定轨道，卫星两翼的太阳电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的U－I图像，在该光照强度下将它们组成闭合回路时，则A.电源的电动势为E＝5 VB.电阻两端的电压为U＝3 VC.电阻的电流为I＝0.4 AD.太阳能电池的内阻为3 Ω
由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir。当I＝0时，E＝U，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E＝4 V，选项A错误；根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为U＝3 V，电流为I＝0.2 A，选项B正确，C错误；
10.(2023·宁远明德湘南中学高二阶段练习)在如图所示的电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电流表内阻不计，定值电阻R的阻值为1 Ω，滑动变阻器的最大阻值R1＝4 Ω，在滑动变阻器的滑动端移动过程中，理想电压表的示数变化范围是A.1～3 V B.3～5 VC.0～6 V D.保持6 V不变
根据题意，由题图可知，电压表测量的是路端电压，由路端电压与负载电阻的关系可知，负载电阻最大时，即R1＝4 Ω时，路端电压最大，由闭合电路欧姆定律可得Umax＝ ＝5 V，负载电阻最小
11.(多选)(2023·宜昌夷陵中学月考)在如图所示的电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，回路电流I、路端电压U、内电压U′都将随之发生变化。下列图像能正确表示其变化规律的是
12.如图所示电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，R3＝3 Ω。(1)若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？
若在C、D间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有
理想电压表读数为UV＝I1R2＝6 V。
(2)若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？
若在C、D间连一个理想电流表，这时电阻R2与R3并联，
根据闭合电路欧姆定律，有
13.(2022·成都外国语学校高二期中)在如图所示的电路中，电阻R1＝8 Ω，R2＝R3＝6 Ω，R4＝3 Ω。当开关K断开时，理想电流表示数I1＝0.4 A，当K闭合时，电流表示数I2＝0.58 A。求：(1)开关K闭合时外电路的总电阻R；
R2与该部分总电阻串联，则右边部分总电阻为R2′＝R2＋R3′＝8 Ω
(2)电源的电动势E和内阻r。
答案　5.8 V　1 Ω