高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册闭合电路欧姆定律背景图课件ppt

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1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置。2.经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量守恒定律在电路中的具体应用，理解内、外电路的能量转化。3.理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路欧姆定律。4.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，能从公式和图像两个角度解决与闭合电路欧姆定律相关的物理问题。
知识点二　闭合电路欧姆定律
知识点三　路端电压与外电阻的关系
日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，我们用内阻很大的电压表来测量电源两极的电压。可以发现尽管干电池的型号不同，但两极电压都是1.5 V，而学生用蓄电池的电压则是2 V。干电池和蓄电池都是电源，都是把化学能转化为电能的装置，为什么两种电源两极的电压不同呢？
提示　这表明干电池和蓄电池将化学能转化为电能的本领大小是不同的。
1.电源：把其他形式的能转化为______的装置。2.闭合电路：由电源、________、开关、导线等组成的电路。电源____部的电路，称为外电路；电源____部的电路，称为内电路。____电路的电阻称为外电阻；____电路的电阻称为内电阻。3.电动势(1)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为______本领的物理量。 (2)大小：在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的______。电动势符号为E，单位为______，符号为____。
【思考】 电源电动势的大小与哪些因素有关？1号、5号、7号干电池有何不同？电动势大，电池容量一定大吗？提示　电源电动势的大小由电源中非静电力的特性决定。三种干电池的体积大小不同，即电池容量不同。电动势大的电池，其容量不一定大。
例1 下列关于电源电动势的说法中正确的是(　　)A.电路中每通过2 C的电荷量，电源提供的电能是4 J，那么电源的电动势是0.5 VB.回路中所接用电器增多时，其电源的电动势一定也增大C.电路断开时，电源的非静电力做功为0，电源电动势并不为0D.电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
总结提升　电动势与电势差的区别与联系
训练 有关电压与电动势的说法中正确的是(　　)
手电筒中的电池用久了，虽然电动势没减少多少，但小灯泡却不怎么亮了。(1)电源电动势几乎不变，其内阻变化明显吗？(2)电路中电流变化明显吗？
提示　(1)电池用久了，内阻变得很大。(2)根据闭合电路欧姆定律知总电流变化很明显。
1.闭合电路 (1)电压：外电阻上的电势差称为________，又叫__________，可用______表示；内电阻上的电势差称为________，可用______表示。(2)电动势与内、外电压的关系：在闭合电路中，内、外电路电势的降落等于电源内部电势的升高，即E＝____________或E＝____________。(3)电流方向：在外电路中，电流由________的一端流向________的一端；在内电路中，电流由________的一端流向________的一端。
2.闭合电路欧姆定律(1)内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成______，跟电路中内、外电阻之和成______。
例2 如图所示，R3＝6 Ω，电源内阻r为1 Ω，当S合上且R2为2 Ω时，规格为“4 V　4 W”的灯泡正常发光，求：
(1)通过电灯的电流I灯和电源电动势E；(2)S断开时，为使灯泡正常发光，R2的阻值应调到多少？
电源路端电压为U＝U灯＋I灯R2＝6 V
根据闭合电路欧姆定律可得电源电动势为E＝(I灯＋I1)r＋U＝8 V。
(2)根据闭合电路欧姆定律E＝I灯(R2′＋r)＋U灯
解得R2的阻值应调到R2′＝3 Ω。
答案　(1)1 A　8 V　(2)3 Ω
闭合电路问题的求解方法(1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流。(2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。(3)应用闭合电路欧姆定律解决问题时，应根据部分电路欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流。　　
例3 某同学坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗，汽车的电源、电流表、车灯和电动机连接的简化电路如图所示。已知汽车电源电动势E＝12.4 V，内阻r＝0.05 Ω。车灯接通，电动机未启动时，电流表示数I1＝8 A，电动机启动的瞬间，电流表示数I2＝48 A。已知车灯电阻不变，求：
(1)电动机未启动时，电源的路端电压U1和车灯的功率P1；(2)电动机启动的瞬间，车灯的功率P2。
解析　(1)电动机未启动时，根据闭合电路欧姆定律有E＝U1＋I1r
解得路端电压U1＝12 V
则车灯的功率为P1＝U1I1＝96 W。
电动机启动的瞬间，根据闭合电路欧姆定律有E＝U2＋I2r
解得路端电压U2＝10 V
1.路端电压与电流的关系公式：U＝__________。
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连接。
3.电源的U－I图像(1)图像的函数表达式：U＝E－Ir。
【思考】 图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗，如何解释这一现象呢？
提示　当多个灯泡并联时，电路总电阻小，总电流较大，所以内电阻分压U内＝Ir较大，路端电压U＝E－Ir就会较小，此时灯泡亮度就暗些。
例4 如图所示，已知电源电动势E＝6.0 V，内阻r＝0.5 Ω，定值电阻R1＝5.5 Ω，R2＝2.0 Ω。求：
(1)开关S1闭合而S2断开时电压表的示数；(2)开关S1和S2都闭合时电压表的示数(结果保留3位有效数字)。
答案　(1)4.8 V　(2)4.48 V
例5 (2024·福州一中高二月考)如图所示的U－I图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻R的U－I图像，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，下列说法不正确的是(　　)
总结提升　电阻的U－I图像与电源的U－I图像的区别
1.(对电动势的理解)(多选)关于电动势E的说法中正确的是(　　)A.电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比B.电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C.电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量D.电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同
解析　电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，故B、C正确，A、D错误。
2.(闭合电路欧姆定律的应用)电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源与一个阻值为9 Ω的电阻构成闭合回路，理想电压表和电流表的示数为(　　)
3.(路端电压与外电阻的关系)图甲是某公司生产的太阳能＋电池一体化路灯，其内部原理图如图乙，R2为光敏电阻(光照强度减小时，其电阻值增大)。当天逐渐变亮时，下列判断正确的是(　　)
A.电路的总电阻变大B.通过光敏电阻的电流变小C.小灯泡变暗D.电压表的示数变小
解析　当天逐渐变亮时，光照强度增加，光敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，总电流变大；根据U＝IR可知，电阻R1的分压增大，即电压表的读数变大；R2、R3所在的并联电路分压减小，故流过灯泡的电流减小，灯泡变暗；干路电流变大，通过灯泡的电流变小，则通过光敏电阻的电流变大，故C正确。
4.(电源的U－I图像)如图所示，这是一电源的U－I图像，由图可知(　　)
A.电源电动势为6 VB.电源内阻为12 ΩC.电源短路时电流为2 AD.电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A
1.(多选)关于电源和电动势，下列说法中正确的是(　　)A.电源可将其他形式的能转化为电能B.把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势也将变化C.电源就是产生电荷的装置D.电源的电动势越大，非静电力将单位正电荷从负极移送到正极做的功一定越多
解析　电源就是将其他形式的能量转化为电能的装置，A正确，C错误；电动势由电源本身决定，与电路的构成无关，B错误；根据电动势的定义式知，D正确。
2.(多选)铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(　 　)A.电路中每通过1 C的电荷，电源把2 J的化学能转化为电势能B.没有接入电路时蓄电池两极间的电压为2 VC.蓄电池在1 s内将2 J的化学能转化成电势能D.蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
题组二　闭合电路欧姆定律
3.有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA。若将该电池板与一阻值为 20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)A.0.1 V B.0.2 V C.0.3 V D.0.4 V
4.(2024·福州高二统考期末)如图所示电路中，R1＝R2＝5 Ω，电源内阻r＝5 Ω，当开关S1、S2闭合时，电流表的示数为0.3 A，则当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数为(　　)
A B.0.1 A D.0.2 A
题组三　路端电压与外电阻的关系
5.关于电源及电路的以下叙述，正确的是(　　)A.外电阻R增大，路端电压减小 B.外电阻R增大，电源的内电压增大C.外电路短路时，路端电压趋近于零 D.外电路断开时，电源的电动势为零
6.(多选)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(　　)
7.将卫星送入预定轨道后，卫星两翼的太阳能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＝4 VC.电阻的电流为I＝0.4 AD.硅光电池的内阻为5 Ω
8.某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪率，脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，成人体液的主要成分是水和电解质，因此容易导电，而体内脂肪则不容易导电，模拟电路如图乙所示：测量时，闭合开关S，测试者两手分别握住两手柄M、N，通过表的示数变化可以测量脂肪率，则下列说法正确的是(　　)
A.当某人过量摄入油炸食品和饮料肥胖后，测量时对应的电压表示数较小B.刚沐浴后和沐浴前比较，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏大C.刚沐浴后和沐浴前比较，脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据不会变化D.人体内水和脂肪导电性不同，两者中脂肪电阻率更大一些
解析　当某人过量摄入油炸食品和饮料肥胖后，人体电阻阻值增大，电路总电流减小，电源内阻和电阻R上的电压减小，人体电阻两端的电压增大，测量时对应的电压表示数较大，故A错误；刚沐浴后，人体水分增多，人体电阻减小，电压表示数减小，故脂肪测量仪显示人体脂肪所占比例的测量数据会偏小，故B、C错误；人体内水容易导电，人体内脂肪不容易导电，故两者中脂肪电阻率更大一些，故D正确。
9.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(　　)
10.(2024·河南南阳中学高二阶段练习)图甲为某电源的U－I图线，图乙为某小灯泡的U－I图线，则下列说法中正确的是(　　)
A.把电源和小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡功率约为0.3 WB.图甲中随着电流的增大电源电动势逐渐减小C.电源的内阻为5 ΩD.图乙中切线斜率表示小灯泡的电阻
11.如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。计算：
(1)定值电阻R2的阻值；(2)滑动变阻器的最大阻值；(3)电源的电动势和内阻。
答案　(1)5 Ω　(2)300 Ω　(3)20 V　20 Ω
解析　(1)当R3的滑片滑到最右端时，R3、R1均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上B点，故由B点的U、I值可求出R2的阻值为
(2)滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3阻值最大。设此时外电路总电阻为R，由图像中A点坐标求出