2.3 研究閉合電路 學案（粵教版選修3-1）
一、電動勢
1．一個閉合電路可以分為兩部分：__________和__________．電外部的電路叫做________，外電路上的電阻稱為__________，電內部的電路叫________，內電路上的電阻即電的電阻稱為__________，用______表示．
2．電動勢：是用描述電特性的物理量，數(shù)值上等于 _____________，用符號______表示，單位是________．
二、閉合電路的歐姆定律
1．電的電動勢E與U外和U內的關系為： ___________________________________.
2．閉合電路中的電流I，外電阻R、內電阻r與電電動勢E的關系為：__________.
3．閉合電路的歐姆定律：閉合電路中的電流跟電的電動勢成________比，跟內、外電路的電阻之和成________比．公式表示為I＝______.
三、路端電壓跟負載的關系
1．路端電壓：就是________，也可以理解為電兩極間的電壓．
2．負載：電路中， 消耗電能的元常常稱為負載．負載變化時，電路中的電流就會變化，路端電壓也隨之變化．
3．當外電阻R(負載)增大時，由閉合電路歐姆定律I＝________可知，電路中的電流I 減小，根據(jù)U＝________－Ir可知，此時路端電壓U將________．相反，當外電阻(負載)R減小時，電流I將__________，路端電壓U將________．
四、測量電的電動勢和內阻
電的特性主要由______和________描述．測電的電動勢和內阻的 實驗所依據(jù)的原理是_________，對于實驗所得數(shù)據(jù)通常用______ __法和________法處理.
一、電動勢
[問題情境]
1.簡述閉合電路、外電路、內電路、外電阻、內電阻的概念．
2．用 什么物理量描述電的特性呢？
[要點提煉]
1．電動勢：描述電特性，表示電提供電能本領的物理量．
2．電動勢的數(shù)值：等于不接用電器時電______間電壓．
3．電動勢用______表示，單位是______．
二、閉合電路的歐姆定律
[問題情境]
一個閉合電路由內電路和外電路組成，根據(jù)初中學過的歐姆定律可以研究其外電路電阻兩端電壓與電流的關系，但是內電路以及整個閉合回路又怎樣研究呢？
1．類比于水流和地勢，說明在外電路以及外電阻上電流的方向與電勢有什么關系？
2．類比于抽水機，說明電內部電流的方向與電勢的關系？
3．本“觀察與思考”問題中，V1與電 的電動勢有什么關系？
4．分析本“觀察與思考”問題2 中數(shù)據(jù)，得出E、U外、U內之間有什么定量關系？
[要點提煉]
1．電的電動勢E等于______和______之和，即E＝______＋______.
2．閉合電路的歐姆定律： __________________________________________________
_________________________________.表達式為I＝__________.
[問題延伸]
電兩端的電勢差可以這樣理解，把電看做兩部分，一部分是理想的電，電動勢為E，另一部分是電的內阻r，沿著電流的方向，經(jīng)過理想電電勢就升高一個電動勢E，經(jīng)過內阻r電勢就降低一個Ir，則電兩極間的電壓為______________．
三、路端電壓跟負載的關系
[問題情境]
大家?guī)缀醵甲⒁膺^這種現(xiàn)象，傍晚是每一天的用電高峰時段，燈光較暗，而夜深人靜時，若打開燈的話，燈光會特別亮；在家用電器使用中，如夏季打開空調后，你會發(fā)現(xiàn)燈泡會變暗，而關掉空調后燈泡又會馬上亮起，這是為什么呢？
1．什么是負載？
2．試分析：當外電阻R增大時，路端電壓如何變化？
[要點提煉]
1．路端電壓與外電阻的關系：當外電阻增大時，路端電壓______；當外電阻減小時，路端電壓______．
2．路端電壓與電流的關系
圖1
對純電阻電路有：U＝E－Ir，對給定的電，電動勢和內電阻為定值，所以路端電壓與電流是線性關系，如圖1所示，圖象表達：U軸截距是__________，I軸截距等于__________，直線的斜率等于__________．
3．外電路斷 開時，路端電壓等于________，外電路短路時，電路中的電流等于________(表達式) ．
四、測量電的電動勢和內阻
[問題情境]
1.用實驗的方法測量電的電動勢和內阻的原理是什么？電路圖怎樣？
2．對實驗所得數(shù)據(jù)應采用哪些方法處理？
3．用作圖法處理實驗數(shù)據(jù)時，圖象的橫坐標和 縱坐標分別是什么物理量？所得圖線與橫軸和縱軸的交點以及圖線斜率各有什么物理意義？
[問題延伸]
1．用一只電流表和一個電阻箱，能否測出電的電動勢和內阻？寫出其原理式，畫出電路圖并找出處理數(shù)據(jù)的方法．
2．用一只電壓表和一個電阻箱能否測出電的電動勢和內阻？寫出原理式，畫出電路圖并找出處理數(shù)據(jù)的方法．
例1 如圖2所示的電路中，當S閉合時，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6 V和0.4 A；當S斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1 V和0.1 A，求電的電動勢及內阻．
圖2
思維總結 解此類題時，一定要先弄清電路的連接方式，以及電流表、電壓表所測電流、電壓的范圍；理解電壓表和電流表均為理想電表的含義．
圖3
變式訓練1 如圖3所示電路中，R1＝R2＝R3＝1 Ω，電壓表內阻很大，當S斷開時，電壓表示數(shù)為0.8 V，當S閉合時，電壓表示數(shù)為1 V，求電的電動勢與內阻
例2 在如圖4所示的電路中，E為電的電動勢，r為電內阻，R1、R3均為定值電阻，R2為滑動變阻器．當R2的滑動觸頭在a端時合上開關S，此時三個電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U，現(xiàn)將R2的滑動觸頭向b端移動，則三個電表示數(shù)變化情況是( )
圖4
A．I1增大，I2不變，U增大
B．I1減小，I2增大，U減小
C．I1增大，I2減小，U增大
D．I1減小，I2不變，U減小
聽記錄：
變式訓練2 在如圖5所示的電路中，當滑動變阻器R3的滑片P向b端移動時( )
圖5
A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小
B．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大
C．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大
D．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小
例3 如圖6所示為兩個獨立電路A和B的路端電壓與其總電流的關系圖線，則( )
圖6
A．路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等
B．電流都是I1時，兩電內電壓相等
C．電路A的電動勢大于電路B的電動勢
D．電路A中電的內阻小于電路B中電的內阻
聽記錄 ：
變式訓練3 圖7是根據(jù)某次實驗記錄數(shù)據(jù)畫出的U－I圖象，下列關于這個圖象的說法中正確的是( )
圖7
A．縱軸截距表示待測電的電動勢，即E＝3.0 V
B．橫軸截距表示短路電流，即I短＝0.6 A
C．根據(jù)r＝E/I短，計算出待測電內電阻為5 Ω
D．根據(jù)r＝ΔUΔI，計算出待測電內電阻為1 Ω
【即學即練】
1．關于電動勢，下列說法正確的是( )
A．電電動勢等于電正負極之間的電勢差
B．用電壓表直 接測量電兩極得到的電壓數(shù)值，實際上總略小于電電動勢的準確值
C．電電動勢總等于內、外電路上的電壓之和，所以它的數(shù)值與外電路的組成有關
D．電動勢有方向，因此電動勢是矢量
2．電動勢為2 V的電池在電路上輸出1 A的電流，可以判定( )
A．內、外電阻相差2 Ω
B．外電阻是2 Ω
C．內電阻是2 Ω
D．內、外電阻之和是2 Ω
圖8
3．如圖8所示為某一電的U－I曲線，由圖可知( )
A．電電動勢為2 V
B．電內電阻為13 Ω
C．電短路時電流為6 A
D．電路路端電壓為1 V時，電路中電流為5 A
4. 如圖9所示的電路中，電阻R＝10 Ω.當開關S斷開時，電壓表示數(shù)為6 V．當開關S閉合時，電壓表示數(shù)為5.46 V，則電的內阻為多少？
圖9
參考答案
前自主學習
一、
1．外電路 內電路 外電路 外電阻 內電路 內電阻 r
2．不接用電器時電正負兩極間的電壓 E 伏特
二、
1．E＝U外＋U內 2.E＝IR＋Ir
3．正 反 ER＋r
三、1.外電壓
3.ER＋r E 減小 增大 減小
四、電動勢 內阻 閉合電路的歐姆定律 計算 作圖
核心知識探究
一、
[問題情境]
1．用導線把電、用電器連成的一個電流的通路，就是閉合電路；電外部的電路叫外電路，電內部的電路叫內電路；外電路上的電阻叫外電阻，用R表示，內電路上的電阻即電的電阻稱為內電阻，用r表示．
2．物理學用電動勢這個物理量描述電的特性．
[要點提煉]
2．正、負極 3.E 伏特
二、
[問題情境]
1．在外電路中電流由高電勢流向低電勢，在外電阻上沿電流方向電勢是下降的．
2．電內部電流由低電勢流向高電勢．
3．V1的示數(shù)等于電電動勢．
4．E＝U內＋U外
[要點提煉]
1．U內 U外 U內 U外
2．閉合電路中的電流跟電的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比 ER＋r
[問題延伸]
U＝E－Ir.
三、
[問題情境]
1．電路中，消耗電能的元常常稱為負載．
2．當外電阻R增大時，根據(jù)I＝ER＋r可知，總電流I減小(E和r為定值)；內電壓Ir減小，根據(jù)U外＝E－Ir可知，路端電壓U外增大．
[要點提煉]
1．增大 減小
2．電動勢 短路電流 內阻的相反數(shù)
3．電電動勢 Er
四、
[問題情境]
1．原理是閉合電路的歐姆定律，電路圖如圖所示
2．方法一：計算法；方法二：作圖法．
3．I為橫軸，U為縱軸；與橫軸交點表示短路電流I短，與縱軸交點表示電電動勢，圖線斜率的大小表示電的內阻r.
[問題延伸]
甲
1．能 原理式為E＝IR＋Ir，電路圖如圖甲所示
處理數(shù)據(jù)的方法：計算法
E＝I1R1＋I1rE＝I2R2＋I2r
圖象法：根據(jù)R＝1IE－r可畫出R－1I圖象
乙
2．能 原理式為E＝U＋URr 電路圖如圖乙所示
處理數(shù)據(jù)的方法：計算法E＝U1＋U1R1rE＝U2＋U2R2r
圖象法：由1U＝1E－rE•1R，可畫出1U－1R圖象．
解題方法探究
例1 2 V 1 Ω
解析 當S閉合時，R1、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得：
U1＝E－I1r即E＝1.6＋0.4 r①
當S斷開時，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得：
U2＝E－I2r即E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r②
由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω.
變式訓練1 2 V 0.5 Ω
例2 B [R2減小，R總減小，I增大，Ir增大，路端電壓即U減小，I(r＋R3)增大，R1、R2兩端并聯(lián)電壓減小，I1減小，I2增大，B正確．]
變式訓練2 B
例3 AC [在路端電壓與總電流的U－I關系圖線中，圖線在U軸上的截距表示電動勢E，圖線斜率的絕對值表示電的內阻，可見EA＞EB，rA＞rB.圖中兩直線的交點坐標為(I1，U1)，由R＝UI可知，路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等．由U′＝Ir可知，電流都是I1時，因r不等，兩電內電壓不等 ．所以選項A、C正確．]
變式訓練3 AD
即學即練
1．B 2.D
3．AD [由U－I圖知，電的電動勢E＝2 V，r＝ΔUΔI＝1.26 Ω＝0.2 Ω.當U＝1 V時，I＝E－Ur＝2－10.2 A＝5 A．]
4．1 Ω
解析 當S斷開時，R外→∞，E＝U外＝6 V；S閉合時，U外′＝IR，I＝5.4610 A＝0.546 A．再由E＝U外′＋Ir得r＝E－U外′I＝6－5.460.546 Ω≈1 Ω.
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoer/36331.html
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