《电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律》导学案2.docx

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《电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律》导学案2

《电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律》导学案

1．电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，反映电源把其他形式的能转化为电势能的特性的物理量是__________，它等于电源未接入电路时两极间的电势差．

2．闭合电路的电流跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________，表达式为__________，适用于外电路为________的电路．

3．路端电压是指外电路两端的电压，即电源的输出电压U＝E－Ir.

（1）当外电阻R增大时，I________，内电压________，路端电压U增大．当外电路断开时，I＝________，U＝________.

（2）当外电阻R减小时，I________，内电压________，路端电压U减小．当电源两端短路时，外电阻R＝0，I＝____________________________.

4．由U外＝E－Ir可知，U外I图象是一条斜向下的直线，直线斜率的绝对值等于

____________，直线在纵轴上的截距表示________，直线在横轴上的截距表示

____________________________________．

5．有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻R的电流为2I/3，则该电源的内阻是（　　）

A．RB．R/2C．4RD．R/8

6．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA.若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（　　）

A．0.10VB．0.20V

C．0.30VD．0.40V

【概念规律练】

知识点一　闭合电路欧姆定律

1.如图1所示，当开关S断开时，电压表示数为3V，当开关S闭合时，电压表示数为1.8V，则外电阻R与电源内阻r之比为（　　）

图1

A．5∶3B．3∶5

C．2∶3D．3∶2

2.如图2所示，电源电动势E＝30V，内阻r＝1Ω，灯泡上标有“6V　12W”字样，直流电动机线圈电阻R＝2Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率．

图2

知识点二　路端电压与负载的关系

3．若E表示电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是（　　）

A．U′＝IRB．U′＝E－U

C．U＝E＋IrD．U＝

·E

4．如图3所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则（　　）

图3

A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等

B．电流都是I1时，两电源内电压相等

C．电路A的电动势大于电路B的电动势

D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻

【方法技巧练】

一、闭合电路动态问题的分析方法

5．如图4所示的电路中，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为（　　）

图4

A．电压表示数增大，电流表示数减小

B．电压表示数减小，电流表示数增大

C．两电表示数都增大

D．两电表示数都减小

6．在如图5所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表○A的读数为I，电压表○V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时（　　）

图5

A．I变大，U变小B．I变大，U变大

C．I变小，U变大D．I变小，U变小

二、闭合电路欧姆定律的应用

7．如图6所示的电路，已知电源电动势E＝36V，内电阻r＝2Ω，R1＝20Ω，每盏灯额定功率都是2W，额定电压也相同．当S闭合，调到R2＝14Ω时，两灯都正常发光；当S断开后要使L2仍正常发光，求R2应调到何值？

图6

1．在闭合电路中，下列叙述正确的是（　　）

A．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比

B．当外电路断开时，路端电压等于零

C．当外电路短路时，电路中的电流无穷大

D．当外电阻增大时，路端电压也增大

2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系下列说法正确的是（　　）

A．若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大

B．若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小

C．若外电压不变，则内电压减小，电源电动势也会随内电压减小

D．若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终等于二者之和

3.如图7所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U—I图象，则下列说法中正确的是（　　）

图7

A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2

B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2

C．电动势E1>E2，内阻r1

D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大

4.如图8所示是一实验电路图．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是（　　）

图8

A．路端电压变小

B．电流表的示数变大

C．电源内阻消耗的功率变小

D．电路的总电阻变大

5．在如图9所示电路中，当变阻器的滑动头P由a向b端移动时（　　）

图9

A．电压表示数变大，电流表示数变小

B．电压表示数变小，电流表示数变大

C．电压表示数变大，电流表示数变大

D．电压表示数变小，电流表示数变小

6．在图10所示的电路中，电源的内阻不能忽略．已知定值电阻R1＝10Ω，R2＝8Ω.当单刀双掷开关S置于位置1时，电压表读数为2V．则当开关S置于位置2时，电压表读数的可能值为（　　）

图10

A．2.2VB．1.9VC．1.6VD．1.3V

7.如图11所示的电路中，灯泡A、灯泡B原来都是正常发光的．现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（　　）

图11

A．R1短路B．R2断路

C．R3断路D．R1、R2同时短路

8．如图12所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态．现将两极板的间距变大，则（　　）

图12

A．电荷将向上加速运动

B．电荷将向下加速运动

C．电流表中将有从a到b的电流

D．电流表中将有从b到a的电流

9．如图13所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是（　　）

图13

A．电源输出功率减小B．L1上消耗的功率增大

C．通过R1上的电流增大D．通过R3上的电流增大

10．用如图14甲所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U—I图像，由图像可知（　　）

图14

A．电池电动势为1.40V

B．电池内阻值为3.50Ω

C．外电路短路时的电流为0.40A

D．电压表示数为1.20V时，电流表的示数I′约为0.20A

题　号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答　案

11．如图15所示的电路中，当开关S接a点时，标有“5V2.5W”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1A，这时电阻R两端的电压为4V．求：

图15

（1）电阻R的值；

（2）电源的电动势和内阻．

12．如图16所示电路中，E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，电池内阻不计，求：

图16

（1）闭合开关S，稳定后通过R1的电流；

（2）然后将开关S断开，这以后流过R1的总电荷量．

第4节　电源的电动势和内阻

闭合电路欧姆定律

答案

课前预习练

1．电动势

2．正比　反比　I＝

　纯电阻

3．

（1）减小　减小　0　E　

（2）增大　增大　

4．电源内阻　电动势　短路电流I＝

5．C　[由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I＝

，两电阻并联时

I＝

·

，

解得r＝4R，故选C.]

6．D　[由已知条件得：

E＝800mV.

又因I短＝

，所以r＝

＝

Ω＝20Ω.

所以U＝IR＝

R＝

×20mV＝400mV

＝0.40V，选项D正确．]

课堂探究练

1．D　[S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即：

E＝3V．S闭合时，U外＝1.8V，所以U内＝E－U外＝1.2V．因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8∶1.2＝3∶2.]

2．36W

解析　因灯泡正常发光，所以I＝

＝

A＝2A

U内＝Ir＝2×1V＝2V

所以电动机电压为

UM＝E－U内－U＝30V－2V－6V＝22V

电动机输出的机械功率为

P机＝UMI－I2R＝22×2W－22×2W＝36W.

3．BD

4．ACD　[在路端电压与总电流的关系图线（U—I）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EA>EB，rA>rB.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，它们的外电阻相等．由U′＝Ir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A、C、D正确．]

5．A

6．D　[本题考查闭合电路的动态分析．当R5的滑动触点向图中a端移动时，R5接入电路的电阻变小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小即电压表○V的读数U变小；由于总电流变大，使得R1、R3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R2和R4串联两端电压变小，则电流表○A的读数I变小，故选D.]

方法总结　闭合电路的动态分析是一类非常典型的题目类型，解决这类问题的关键是抓住电源的E、r不变，思路是外电路电阻变化，引起全电路中电流的变化，根据闭合电路欧姆定律公式I＝

，以及E＝U外＋U内＝IR＋Ir进行正确推理，从而判定路端电压U外和内电压U内的变化．然后再应用串、并联电路的特点判断外电路的电流或某个电阻的变化情况，即应用“部分——整体——部分”这样的顺序分析．

7．50Ω　[设所求阻值为R2′，当灯L1和L2正常发光时，加在灯两端电压为额定电压UL.

当S闭合时，E1＝UL＋I1（R1＋r＋R2），

当S断开时，E2＝UL＋I2（R1＋r＋R2′），

又因为E1＝E2＝E，I1＝2I2＝2I（I为额定电流），得I（R1＋r＋2R2－R2′）＝0，但I≠0，所以R1＋r＋2R2＝R2′，

即R2′＝20Ω＋2Ω＋2×14Ω＝50Ω.]

方法总结　闭合电路欧姆定律的三种表达形式最根本的原理是电动势等于内、外电路电压的和，因此解题时只需分析内、外电路的电压，然后列式求解．

课后巩固练

1．AD　2.D

3．AD　[由图象可知两电源的U—I图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流，则A项正确．又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源1的内阻，则可知B、C项错误．由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量，可知D项正确．]

4．A　[滑动触头由a端滑向b端的过程中，R1值减小，因此总电阻变小，D错误；干路电流变大，路端电压变小，A正确；内阻消耗的功率变大，C错误；定值电阻R3两端的电压变小，电流表示数变小，B错误．]

5．B　6.B　7.C　8.BD

9．C　[合上S2之前，R3与L3串联后与L1、L2并联，最后与R1串联．合上S2之后，在并联电路部分又增加了一个并联的支路，电路的总阻值减小，电路的总电流也即流过R1的电流增大，C正确．因电源的内阻不计，则电源的输出功率P＝IE增大，A错误．通过R1中的电流增大时R1两端电压升高，则并联电路部分的两端电压降低，L1消耗的功率降低，通过R3与L3的电流减小，B、D均错误．]

10．AD　[图像与纵坐标轴的交点为电池的电动势E＝1.40V；电池的内阻r＝

＝

Ω＝1Ω；根据E＝U＋I′r，代入数据得I′＝

＝

A＝0.20A，故A、D正确．]

11．

（1）4Ω　

（2）6V　2Ω

解析　

（1）电阻R的值为R＝

＝

Ω＝4Ω.

（2）当开关接a时，有E＝U1＋I1r，

又U1＝5V，

I1＝

＝

A＝0.5A.

当开关接b时，有E＝U2＋I2r，

又U2＝4V，I2＝1A，

联立解得E＝6V，r＝2Ω.

12．

（1）1A　

（2）1.2×10－4C

解析　

（1）闭合S时：

I＝

＝

A＝1A

（2）设S闭合与断开时C的电荷量分别为Q1、Q2，则：

Q1＝CIR2　Q2＝CE

所以，断开S后，流过R1的电荷量为：

ΔQ＝Q2－Q1＝30×10－6×（10－6）C＝1.2×10－4C