高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册闭合电路欧姆定律第1课时学案

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册闭合电路欧姆定律第1课时学案，共5页。
[学习目标] 1.理解路端电压与外电阻的关系并能进行相关计算(重点)。2.会利用路端电压与负载的关系、闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律等知识分析电路的动态问题(重难点)。
一、路端电压与外电阻的关系
如图所示电路中，随着外电路中滑动变阻器接入电路中的阻值不同，电压表的示数是否恒定呢？试用闭合电路的欧姆定律解释。
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1．路端电压的表达式：U＝________。
2．路端电压随外电阻的变化规律
(1)当外电阻R增大时，由I＝eq \f(E,R＋r)可知电流I________，路端电压U＝E－Ir_______________。
(2)当外电阻R减小时，由I＝eq \f(E,R＋r)可知电流I________，路端电压U＝E－Ir________________。
(3)两种特殊情况：当外电路断路时，电流I变为____，U＝____。即断路时的路端电压等于________________。当电源短路时，外电阻R＝0，此时I＝eq \f(E,r)。
(1)因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大。( )
(2)当外电阻趋于无穷大时，外电压等于电源电动势。( )
例1 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。
(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？
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例2 (2023·北京市昌平区高二期末)如图所示，甲电路中只有一个小灯泡，乙电路中有四个小灯泡并联，两个电路所用电池和小灯泡的规格都相同。闭合开关后发现，乙电路中每个小灯泡的亮度明显比甲电路中的小灯泡暗。对该现象的解释，正确的是( )
A．甲电路中流过电源的电流更大
B．甲电路中的路端电压更大
C．甲电路中灯泡的电压是乙电路中灯泡电压的四倍
D．甲电路中流过灯泡的电流是乙电路中流过每个灯泡电流的四倍
二、闭合电路的动态分析
结合“路端电压与外电阻的关系”
在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过定值电阻R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？
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闭合电路动态问题的分析方法
1．程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图)：
2．结论法——“串反并同”
“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。
“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
3．极限法
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使其接入电路的电阻最大或电阻为零，画等效电路图分析各电学量的变化情况。
例3 (多选)(2023·南平市高二期末)如图所示电路，闭合开关，当滑动变阻器的滑片从b端向a端缓慢滑动时( )
A．小灯泡L逐渐变亮
B．小灯泡L逐渐变暗
C．电压表示数逐渐减小
D．电压表示数逐渐增大
例4 (2023·泉州市高二期末)如图为空调室内机温度采集电路的简化图，RT为热敏电阻(其阻值随温度的升高而减小)，R1、R2为定值电阻。闭合开关S，当采集区温度升高时，电流表和电压表示数I、U的变化情况是( )
A．I变小，U变小 B．I变小，U变大
C．I变大，U变小 D．I变大，U变大
例5 (多选)(2024·安徽省六安第一中学期中)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数的变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是( )
A.eq \f(U1,I)不变，eq \f(ΔU1,ΔI)不变
B.eq \f(U2,I)变大，eq \f(ΔU2,ΔI)变大
C.eq \f(U2,I)变大，eq \f(ΔU2,ΔI)不变
D.eq \f(U3,I)不变，eq \f(ΔU3,ΔI)不变
通过U－I图像辨析动态电路eq \f(U,I)和eq \f(ΔU,ΔI)
对于U－I图线，eq \f(U,I)为图像上任意一点的纵坐标和横坐标的比值，eq \f(ΔU,ΔI)为直线的斜率。
1．对于定值电阻R0，U＝IR0，U－I图线为过原点的倾斜直线，eq \f(U,I)＝eq \f(ΔU,ΔI)＝R0
2．闭合电路中，U＝E－Ir，eq \f(U,I)＝R外，|eq \f(ΔU,ΔI)|＝r
3．可变电阻R的U－I图线为倾斜的直线，U＝E－I(r＋R0)，eq \f(U,I)＝R，|eq \f(ΔU,ΔI)|＝r＋R0
第2课时 路端电压与外电阻的关系闭合电路的动态分析
一、
电压表的示数变化。由闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，知U＝E－I·r
I＝eq \f(E,R＋r)，当滑动变阻器的阻值R变化时，I也变化，U随之变化。
梳理与总结
1．E－Ir
2．(1)减小 增大 (2)增大 减小
(3)0 E 电源电动势
二、
滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，R外增大，由I＝eq \f(E,R外＋r)可得，
I减小，由U内＝I·r得U内减小，路端电压U外＝E－U内增大。
I减小，则定值电阻R1分压U1＝I·R1减小，
U外＝U1＋U2，所以定值电阻R2两端的电压U2增大。
又U2＝I2R2，则通过R2的电流I2增大，
I＝I3＋I2，所以通过滑动变阻器的电流I3减小。
又U3＝U2，则滑动变阻器两端的电压U3增大。
易错辨析
(1)× (2)√
例1 (1)3.7 V (2)4.3 V
解析 外电阻为4.0 Ω时，由闭合电路欧姆定律得U＝IR外＝eq \f(E,R外＋r)R外，代入数据，解得r＝0.5 Ω
(1)并联一个6.0 Ω的电阻后，外电阻R1＝eq \f(4×6,4＋6) Ω＝2.4 Ω，则有U1＝eq \f(E,R1＋r)R1＝eq \f(4.5,2.4＋0.5) A×2.4 Ω≈3.7 V；
(2)串联一个6.0 Ω的电阻后，
外电阻R2＝4 Ω＋6 Ω＝10 Ω，
则路端电压U2＝eq \f(E,R2＋r)R2＝eq \f(4.5,10＋0.5) A×10 Ω≈4.3 V。
例2 B [两个电路中的电池相同，灯泡规格相同，根据并联电路的规律可知，外电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，内电压增大，路端电压减小，即灯泡两端电压减小，所以乙电路中的灯泡变暗，故选B。]
例3 AC [当滑动变阻器的滑片缓慢从b端向a端滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，总电阻减小，则干路电流变大，小灯泡L逐渐变亮，由U＝E－Ir，可知路端电压逐渐减小，电压表示数逐渐减小，故选A、C。]
例4 C [闭合开关S，当采集区温度升高时，可知热敏电阻阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流变大，路端电压变小，故选C。]
例5 AC [由题图可知，eq \f(U1,I)＝eq \f(ΔU1,ΔI)＝R1，是定值，A对；eq \f(U2,I)＝R2，随滑片P向下移动而变大，而eq \f(ΔU2,ΔI)＝eq \f(ΔI(R1＋r),ΔI)＝R1＋r不变，B错，C对；因eq \f(U3,I)＝R1＋R2，故此比值增大，而eq \f(ΔU3,ΔI)＝r为电源的内阻，不变，故D错。]