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1、学案6电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律学习目标定位1.理解电源的电动势及内阻的含义.2.理解闭合电路欧姆定律，理解内外电路的电势降落3会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行电路分析与计算.温故追本溯源推陈方可知新知识储备区一、电源电动势1 .电源：电源是将其他形式的能转化为电势能的装置.2 .电源将其他形式的能转化为由势能的特性可以用电动势这个物理量来表征，它等于电源未接入电路时两极间的电势差二、电源的内阻电源内部电路上的电阻叫电源的内电阻,简称内阻.三、闭合电路欧姆定律1 .当电路中存在着电流时，电源电动势等于闭合电路总的电势降落之和，即E=U+IT或E=U+Ir.2 .闭
2、合电路欧姆定律：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比,F跟内、外电路的电阻之和成反比，即，=含.R-YrE3 .路端电压与外电阻的关系：当外电阻H增大时，由/=U可知电流/减小，因而内阻两端的电压减小.由U=E一可知，路端电压U增大.相反,当外电阻R减小时，电流/增大，路端电压U减小.特殊情况:当外电路断开时，/=0,U=当当外电路短路时，R=E0.短路电流o=p4 .闭合电路的路端电压与电流的关系图像（。一/图像）：由U=E一可知，闭合电路的路端电压与电流关系图像（U/图像），是一条倾斜直线，如图I所示，该直线与纵轴交点的值表示电源电动势E,与横轴交点的值表示电源短路
3、时的电流值/,直线的斜率反映电源内阻，的大小.在任何情况都有E=U外+U内.基础自学落实重点互动探究学习探究区一、闭合电路欧姆定律问题设计1 .把电池、开关、电阻R用导线连接组成闭合电路，仔细分析电路，闭合电路有哪几部分组成？答案内电路：电源；外电路：开关、导线、电阻.2 .由部分电路欧姆定律知，各部分上电势降落各为多少？与电动势有什么关系？答案在内电路上，电流流过内阻，电势降落。=；在外电路上，电流流过电阻R,电势降低U=R.E=U+U=IR+.要点提炼1 .在外电路中，沿电流方向电势隆低一F2 .闭合电路欧姆定律的三种表达形式：/=而；E=U外+D上；E=lRlr.延伸思考闭合电路欧姆定律
4、的三种表达形式的适用范围是否相同？E答案不相同./=含和E=R+只适用于外电路是纯电阻的电路.E=U外+U内适用于ATT任何电路.二、路端电压与外电阻的关系问题设计1.在如图2所示的电路中，电源的电动势E=IOV,内电阻r=l,试求当外电阻分别是3Q、4C、7C时所对应的路端电压.通过数据计算，你发现了怎样的规律？E,r图2答案外电压分别为7.5V、8V、8.75V.随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大.2.如图3所示，以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流/的U-/图像，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直
5、线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？U答案图线与纵轴的交点表示电源的电动势；图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即=静.要点提炼1 .路端电压随着外电阻的增大而宜L随着外电阻的减小而减小,但不呈线性变化.2 .(I)U-/图像中，直线斜率的绝对值等于电源的内阻,即内阻=筋|.%典例精析一、电源电动势mH下列关于电动势的说法正确的是()A.电动势就是电压，就是内、外电压之和B.电动势不是电压，但在数值上等于内、外电压之和C.电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量D.电动势的大小与外电路的结构无关解析电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大
6、小的物理量，而电压是表示把电能转化为其他形式的能的本领大小的物理量；电压与电源、导体及电路结构有关，而电动势与外电路的结构无关，故正确答案为B、C、D.答案BCD二、闭合电路欧姆定律的应用【例2】如图4所示，电源电动势为6V,内阻为IC,R=5Q,R2=10Q,滑动变阻器以阻值变化范围为010Q,求电路中的总电流的变化范围.Rrr-Z-1图4解析当/?3限值为零时，&被短路，外电阻最小，也流最大.当R阻值为IoC时，外电阻最大，电流最小.R井=r+r=5CR扑=RR*=10,E61=R/+r=10+lAgo.55A.答案0.55AIA针对训练如图5所示，R为电阻箱，电表为理想电压表.当电阻箱读
7、数为R=2Q时，电压表读数为U=4V;当电阻箱读数为&=5Q,电压表读数为S=5V.求：电源的电动势E和内阻r.答案6VI.解析（I）由闭合电路欧姆定律E=U+粤厂E=Uz-rK2联立并代入数据解得E=6V,r=1.【例3】如图6所示为某一电源的U/图线，由图可知（）tv。:卜06/A图6A.电源电动势为2VB.电源内电阻为C.电源短路时电流为6AD.电路路端电压为IV时，电路中电流为5A解析在本题的U-/图线中，纵轴极距表示电源电动势，A正确；横轴截距表示短路电流，2-（）QC错误；图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则r=yj-C=0.2Q,B错误；当路端电压U内1为IV时，内电阻分得的电压
8、U内=E-U玷=2V-IV=IV,则电路中的电流=y=五A=5A,D正确.答案AD课堂要点小结电源的 电动势 和内Ri 闭合电 K0cW 定律电源用合电路作阳,把其他形式的爱转化为电势检 叁数：电动势和内PH组成内电路外电路闭介电路欧嵯定律-三钟表达式路端电压Re负我的变化 路标电压，电波的关系图像检测学习效果体验成功快乐自我检测区1 .（电源的电动势）关于电源的电动势，下列说法正确的是（）A.电源的内阻越大，电动势越大B.电源的电动势越大，电源所提供的电能就越多C.电源接入电路后，其两端的电压越大，电源的电动势也越大D.无论电源接入何种电路，其电动势是不变的答案D解析电源的电动势与内阻无关，
9、故A错误；电源所能提供的电能与电动势无关，它是由电源中储存的可转化能量的多少决定的，故B错误；乱源的电动势与外电路无关，故C错误.2 .（闭合电路欧姆定律的应用）电动势为3V的电池,在电路中输出3A的电流,由此可知（）A.内、外电阻相差IQB.内、外电阻之和为ICC.外电阻为ICD.内电阻为IC答案B解析E由闭合也路欧姆定律/=而得：R+GQ,选B.3 .（路端电压与负载的关系）对于电动势和内阻确定的电源的路端电压，下列说法正确的是（人U、R分别表示干路电流、路端电压和外电阻）（）A.U随R的增大而减小B.当R=O时，U=OC.当电路断开时，/=0,U=OD.当R增大时，U也会增大答案BD4.
10、（U/图像的理解和应用）如图7所示为闭合电路中两个不同电源的U/图像，则下列说法中正确的是（）O图7A.电动势昌=及，短路电流2B.电动势昌=及，内阻AnC.电动势后及，内阻外2D.当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大答案AD解析由闭合电路的欧姆定律得E=U+.当/=O时电动势E等于路端电压U,即U/图E线和U轴的交点的值就是电源电动势，由题图知，两电源的电动势相等.当U=O时/=：,U-/图线和/轴的交点的值就是短路电流，由题图知2,A正确.而r=1第，即图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知八,2,B、C错误.当工作电流变化量相同时，因为rt：U内=1.8：1.2=3：2.
11、5 .有两个阻值相同都为R的电阻，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/,若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为23,则该电源的内阻是()A.RB.R/2C.4RD.R/8答案C解析由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时/=E2R+r21 E两电阻并联时彳/=于万一J Z A l 2r=4R,故选C.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20Q的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是(A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V答案D解析由已知条件得：E=800mV.E又因/=-,“E800
12、Xl03所以r=M=40X103Q=20CPO所以U=/?=7V-/?=on720mV=400mVR-rr20+20=0.40V,选项D正确.题组三U一/图像的应用7 .如图3所示为两个独立电路A和8的路端电压与其总电流/的关系图线，贝J()图3A.路端电压都为S时，它们的外电阻相等8 .电流都是4时，两电源内电压相等C.电路A的电源电动势大于电路8的电源电动势D.A中电源的内阻大于B中电源的内阻答案ACD解析在路端电压与总电流的关系图线(U0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EaEh,%出图中两直线的交点坐标为(/】，(),由R=，可知，路端电压都为Ul
13、时，它们的外电阻相等.由U=可知，电流都是4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.8.如图4所示的。一/图像中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线H为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知()图4A.R的阻值为1.5。B.电源电动势为3V,内阻为0.5CC.电源的输出功率为3.0WD.电源内部消耗功率为1.5W答案AD9.电路图如图5甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流/的变化图线及外电阻的U/图线分别如图乙所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率.答
14、案(1)4V1(2)3V(3)3W解析(1)由题图乙所示U/图线知：电源电动势E=4V,短路电流/威=4A,故内阻/=:=1.(2)由题图知：电源与电阻构成闭合回路时对应路端电压U=3V.(3)由题图知：R=3Q,故P=2r=3W.题组四综合应用10.如图6所示，已知Rl=R2=R=1Q.当开关S闭合后，电压表的读数为IV；当开关S断开后，电压表的读数为0.8V,则电源的电动势等于()A.1VB.1.2VC.2VD.4V答案C解析当S闭合时，/=7A=IA,故有E=(1.5+r);当S断开时，I=0.8A,KIlAl故有E=/(2+厂)，解得E=2V,C正确.IL如图7所示的电路中，当开关S接
15、。点时，标有“5V2.5W”的小灯泡L正常发光，当开关S接6点时，通过电阻R的电流为1A,此时电阻H两端的电压为4V.求：(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻.答案(1)4Q(2)6V254解析(1)电阻R的阻值为R=Ki=4C.(2)当开关接时，有E=U+r,又U=5V,P1251,fjA=0.5A.UiJ当开关接b时，有E=U2+hr,又i2=4V,A=IA,联立解得E=6V,r=2.12 .如图8所示的电路中，已知电源电动势E=36V,内阻r=2C,R=20Q,每盏灯的额定功率都是2W,额定电压也相同.当S闭合，&调到14C时，两灯都正常发光；当S断开,要使Lz仍正常发光，则&应
16、调到何值？答案50解析设所求阻值为,当灯LI和L2都正常发光时，加在灯两端电压为额定电压Ul.当S闭合时，El=UL+4(/+-+&),当S断开时，及=UL+/2(Hi+/+&),又因为E1=E2=E,i=22=2l(l为灯泡额定电流)，得九(2+r+2&一&)=0,但/l#0,所以R+r+2R2=R2,即=20+2+214=50.13 .如图9所示电路中，电源电动势E=12V,内阻r=2,R=4C,R2=6Q,&=3。.图9(1)若在C、。间连一个理想电压表，其读数是多少？(2)若在C、。间连一个理想电流表，其读数是多少？答案(1)6V(2)1AE12解析若在C、。间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有=11=tze;K-rK2rr4-ro-rZA=IA.理想电压表读数为Uv=IR2=6V.RR6X3(2)若在C、。间连一个理想电流表，这时电阻&与&并联，并联电阻大小=p1=7TA2IAJOrJ=2根据闭合电路欧姆定律，有12=A+&3+，=4+2+2A=15a理想电流表读数为f=沙感2=岛XL5A=IA.
