第二章 6 电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律-【金版教程】2024-2025学年新教材高中物理必修第三册创新导学案课件PPT（教科版2019）

第二章　电路及其应用 6.电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律 目录 1 2 3 课前自主学习 课后课时作业 课堂探究评价 1．理解电源中的能量转化过程，了解内电路、外电路，知道路端电压的概念。2.了解电源中的非静电力，理解电动势的概念及物理意义，知道电源有内阻。3.掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算。4.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系。 3 课前自主学习 一　电源　电动势和内电阻 1．电源 (1)定义：把所有能提供______的装置称为电源。 (2)能量转化：将____________的能转化为______的装置。 2．电路组成：电源的正、负极以外的部分，包括导线、用电器及开关在内，称为______，______两端的电压，即电源两极间的电压，称为__________；而电源内部称为________，合起来称为闭合电路，也称全电路。 电能 其他形式 电能 外电路 外电路 路端电压 内电路 课前自主学习 5 3．电动势 (1)定义：____________在电源内部将正电荷从电源负极移到正极所做的功W非与____________的比。  (2)定义式：E＝______。 (3)单位：国际单位制单位是______，简称伏，符号为V。 (4)决定因素：由__________________决定，与电荷量______。 (5)物理意义：电动势是表征电源内非静电力做功本领的物理量，它在数值上等于电源把单位正电荷经电源内部从负极移到正极的过程中非静电力所做的功。 4．内电阻：在闭合电路的内电路部分，即电源内部也存在电阻，我们称为____________，简称内阻。 内电阻 非静电力 电荷量q 伏特 电源本身的性质 无关 课前自主学习 6 二　闭合电路欧姆定律 1．路端电压和电动势的关系 (1)表达式：U＝______。 (2)适用条件：任何电路。 2．闭合电路欧姆定律 (1)内容：在外电路只接有电阻元件的情况下，通过闭合电路的电流大小跟电源的电动势成______，跟内外电阻之和成______。 (2)表达式：______。 (3)适用条件：外电路只接有______元件。 E－Ir 正比 反比 电阻 课前自主学习 7 3．路端电压与负载的关系 (1)当外电阻R增大时，电路中电流I______，因而内电路的电势降落Ir______，则路端电压U______。 (2)当外电路断开时，电流I＝______，路端电压U的数值最大，其最大值Um＝______。这就是说，断路时的路端电压等于__________________。 减小 减小 增大 0 E 电源的电动势 课前自主学习 8 提示 提示： (1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×　(7)×　(8)×　 课前自主学习 9 提示 2．想一想 (1)对于不同型号的干电池，其电动势一般都为1.5 V，这说明了什么？ (2)在实验课上，小明同学用电压表测得1节新干电池的电动势约为1.5 V，1节旧干电池的电动势约为1.45 V，现在他把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V　2 W”的小灯泡两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？ 提示:说明对于不同型号的干电池，在电池内非静电力把1 C的正电荷从干电池的负极移到正极所做的功都是1.5 J。　 提示:电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，小灯泡不发光。 课前自主学习 10 课堂探究评价 探究1 　非静电力和电动势 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 12 提示 活动1：如图甲所示，把小灯泡L与充电后的电容器连接起来，闭合开关，会形成什么样的电流？ 活动2：电流和水流很相似，如图乙所示，水流为什么源源不断？ 提示：在静电力的作用下，正电荷由导体A经过灯泡流向导体B，两导体上的电荷很快就会中和，电路中不能维持稳定的电流，只会形成一个瞬时电流。　 提示：如果没有水泵，水流会很快停止。水泵提供外力克服水的重力不断把水提到高处，使水位保持一定的高度差，维持水的持续流动。 课堂探究评价 13 提示 活动3：将图甲的电容器换成一个电池，如图丙，灯泡中就能形成持续的电流而发光。类比水泵的作用，试分析电池有什么作用？ 活动4：我们把所有能提供电能装置(如电池、发电机)称为电源。类比于乙图水泵和水路的能量转化，试猜想丙图中电源的外部(外电路)和内部(内电路)能量的转化有什么不同？ 提示:电池通过化学反应，不断把正电荷从负极搬运到电势较高的正极，维持正、负极间恒定的电势差，从而使电路中有持续电流，灯泡得以持续发光。　 提示:乙图中：水泵由外界提供能量，转化为水的重力势能，从而使水持续流动，水流向低处流动通过水轮机做功，水的重力势能转化为其他形式的能。丙图中：电源由“非静电力”提供能量(如电池中的化学能、发电机中的机械能)，转化为电荷的电势能，从而维持电流的持续流动，电流向电势低处流动通过电路中的用电器做功，电势能转化为其他形式的能。 课堂探究评价 14 提示 活动5：每台水泵能把水提高的高度都不同，即做功本领不同。如果用电动势E描述电源做功的本领，试写出E的表达式。 课堂探究评价 15 1．电源中的非静电力：在电源内部，使电荷克服恒定电场的电场力做功使电荷的电势能增加的力，常见的有化学作用、电磁作用等。 (1)如图甲、乙所示，在电源外部的电路里，自由电荷在恒定电场的电场力作用下移动，电场力做正功，电势能转化为其他形式的能；在电源内部，自由电荷移动的方向与受到的恒定电场的电场力方向相反，“移送”电荷的不再是电场力，而是“非静电力”。非静电力做功将电荷“移送”到电势能高的电极(即从B到A)，增加电荷的电势能(消耗其他形式的能)。所以可以说：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 课堂探究评价 16 (2)作用：保持两极间有一定的电势差(从而使电路中获得持续的电流)；供给电路电能。 (3)非静电力的实质 在化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能…… 注意：电源内部一般均有内电阻r，所以电源内部沿电流方向有电势降落。 课堂探究评价 17 课堂探究评价 18 例1　(多选)下列关于电动势E的说法中正确的是(　　) A．电池的电动势为1.2 V，则电路中每经过1 s，非静电力做功1.2 J 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强弱的物理量 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 答案 课堂探究评价 19 提示 U与E的本质是一样的吗？ 提示：不一样。U是电势差，等于静电力对电荷做的功与电荷的电量的比值，E是电源的电动势，等于非静电力对电荷做的功与电荷的电量的比值。　 规范解答 课堂探究评价 20 课堂探究评价 [变式训练1]　以下说法中正确的是(　　) A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流 B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少 C．在电源内部，正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力 D．静电力移动电荷做功，电势能减小；非静电力移动电荷做功，电势能增加 答案 课堂探究评价 22 解析 解析　在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场，在电源外部，正电荷受静电力作用，能不断地定向移动形成电流，此过程静电力做正功使电荷的电势能减少，在电源内部，正电荷所受静电力方向与移动方向相反，静电力不能使正电荷定向移动到正极，而非静电力使正电荷由负极移动到正极，克服静电力做功，使电荷的电势能增加，故D正确。 课堂探究评价 23 探究2 　闭合电路欧姆定律 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 课堂探究评价 24 提示 活动1：按图甲所示连接电路，逐次闭合开关，观察到灯泡逐渐变暗。为什么会这样？电源两极间电压是恒定不变的吗？ 课堂探究评价 25 提示 课堂探究评价 26 活动3：在外电路只接有电阻元件的情况下，结合活动2，可得到什么？ 活动4：试根据活动3得出的结论，从理论上解释图甲实验现象。 提示 课堂探究评价 27 课堂探究评价 28 课堂探究评价 29 课堂探究评价 30 例2　在如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想电压表时，其读数为1.8 V。求电源的电动势和内电阻。 答案　3 V　1 Ω 答案 课堂探究评价 31 提示 (1)闭合电路的欧姆定律公式适用的条件是什么？ (2)理想电流表、理想电压表有什么特点？ 提示:纯电阻电路。　 提示:理想电流表电阻为零，理想电压表电阻为无穷大。 课堂探究评价 32 规范解答 课堂探究评价 规律点拨 解决闭合电路问题的一般步骤 (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，电流表测量流过哪个用电器的电流。 (2)根据闭合电路欧姆定律列式。 (3)根据部分电路欧姆定律和电路的串、并联特点列式。 (4)联立求解待求量。 课堂探究评价 [变式训练2]　如图所示电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，R1＝4 Ω，R2未知。若在A、B间连接一个理想电压表，其读数是________ V；若在A、B间连接一个理想电流表，其读数为1 A，则R2为________ Ω。 答案 4.8 4 课堂探究评价 35 解析 课堂探究评价 36 例3　(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是(　　) A．电源的电动势为6.0 V B．电源的内阻为12 Ω C．电源的短路电流为0.5 A D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω 答案 课堂探究评价 37 提示 图像中的纵坐标是从零开始的吗？ 提示:不是。 　 课堂探究评价 38 规范解答 课堂探究评价 课堂探究评价 40 [变式训练3－1]　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。 下列对该现象的解释，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．甲电路中灯泡两端的电压是乙电路中灯泡两端电压的四倍 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 答案 课堂探究评价 41 解析 课堂探究评价 42 [变式训练3－2]　图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙)，用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是(　　) A．tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系 B．tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系 C．tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系 D．tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系 答案 课堂探究评价 解析 课堂探究评价 44 科学思维　逆向思维——图像法 大多数情况下，物理问题都利用公式运算分析求解，但在某些情况下，物理量间的关系无法用数学函数表示，从而无法用通常的解析法求解。对于这种情况，如果用图像的方式给出了物理量间的关系，则可以从逆向思维的角度考虑，把题目涉及的已知相关数学函数转换为图像画在题给图像中，用图像求解。 课堂探究评价 45 例如，如果闭合电路中含有非线性元件，非线性元件只给出伏安特性曲线而没有给出曲线的表达式，则只有非线性元件以外的部分才能根据闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律写成解析函数，这时无法用解析法列方程求解非线性元件的电流、电压，从而无法计算非线性元件的电阻。将非线性元件以外的部分的函数关系式画在非线性元件的伏安特性曲线所在坐标系中，则两图线的交点即为闭合电路的解(非线性元件的工作点)，根据交点的坐标即可求解非线性元件的电阻等。 课堂探究评价 46 例　(多选)某小灯泡的伏安特性曲线如图所示。若将此小灯泡与两节干电池组成的电池组(电动势E＝3 V、内阻r＝2.5 Ω)连接成闭合电路，则(　　) A．小灯泡中的电流为0.44 A B．小灯泡两端的电压为2.80 V C．小灯泡的工作电阻为5 Ω D．若电池组的电动势不变、内阻增大，则小灯泡的工作电阻减小 答案 课堂探究评价 47 解析 课堂探究评价 48 课后课时作业 1．(电源和电动势)(多选)关于电源和电动势，下列说法中正确的是(　　) A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电荷的电势能增加 B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大 C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位电荷量的正电荷从负极移向正极时做功越多 D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极时，移送的电荷量越多 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 解析 解析　电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以，非静电力做功，电荷的电势能增加，因此A正确；电源的电动势是反映电源将其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量，电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，不能说非静电力做功越多，电动势越大，也不能说电动势越大，移送的电荷量越多，故C正确，B、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 3.(闭合电路欧姆定律的应用)如图所示的电路中，把R由2 Ω改变为6 Ω时，电流强度减小为原来的一半，则电源的内电阻应为(　　) A．4 Ω B．8 Ω C．6 Ω D．2 Ω 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 4．(路端电压与负载的关系)电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　) A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大 C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小 D．若外电路断开，则路端电压为零 答案 解析 解析　路端电压U＝IR＝E－Ir，因为I增大时，R减小，所以不能用U＝IR判断路端电压的变化情况，根据U＝E－Ir可知，当I增大时，路端电压减小，所以A、B错误，C正确；当外电路断开时，路端电压为E，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 5．(闭合电路欧姆定律的应用)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．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 6．(闭合电路欧姆定律的应用)如图所示，当开关S断开时，理想电压表示数为3 V，当开关S闭合时，理想电压表示数为1.8 V，则外电阻R与电源内阻r之比为(　　) A．5∶3 B．3∶5 C．2∶3 D．3∶2 答案 解析 解析　 S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即E＝3 V。S闭合时，U外＝1.8 V，所以U内＝E－U外＝1.2 V，因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8 V∶1.2 V＝3∶2。故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 7.(闭合电路欧姆定律的应用)如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1 Ω。当开关S闭合后，理想电压表的读数为1 V；当开关S断开后，理想电压表的读数为0.8 V，则电源的电动势等于(　　) A．1 V B．1.2 V C．2 V D．4 V 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 8.(U­I图像)(多选)如图所示，甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线，下列说法中正确的是(　　) A．路端电压都为U0时，它们的外电阻相等 B．电流都是I0时，两电源的内电压相等 C．电源甲的电动势大于电源乙的电动势 D．电源甲的内阻小于电源乙的内阻 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 9．(非静电力)(多选)如图为伏打电池示意图，由于化学反应，在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区域是(　　) A．R B．b C．r D．a 答案 解析 解析　非静电力的作用是在电源内部把正电荷由负极移向正极，所以非静电力做功的区域是电极附近的a、b，而不是电路中，故B、D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 10．(闭合电路欧姆定律的应用)(多选)运动量减少，会导致体重逐渐增加，体内的脂肪也逐渐增多，我们可以用某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪积累程度。其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电)，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量高者(　　) A．电流表示数小 B．电压表示数大 C．电源内阻的电压大 D．路端电压大 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 11．(综合提升)如图所示，甲图中滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。 (1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的 变化图像应分别为U­I图像中的哪一条直线？ (2)定值电阻R0、滑动变阻器的总电阻R 分别为多少？ (3)求出电源的电动势和内阻。 答案 答案　(1)见解析　(2)3 Ω　12 Ω　(3)8 V　1 Ω 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 解析 解析　(1)电流表示数即干路电流增大，则内电压增大，路端电压减小，定值电阻R0分压增大，V1测量电阻R0两端电压，其示数随电流表示数变化的图线应为AC直线，V2测量路端电压，其示数随电流表示数变化的图线应为BC直线。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课后课时作业 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R eq \f(W非,q) I＝eq \f(E,R＋r) 1．判一判 (1)电动势就是电源两极间的电压。(　　) (2)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。(　　) (3)电动势公式E＝eq \f(W,q)中的W与电压U＝eq \f(W,q)中的W是一样的，都是静电力做的功。(　　) (4)电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本领大。(　　) (5)外电路的电阻越大，路端电压就越大。(　　) (6)闭合电路中的短路电流无限大。(　　) (7)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。(　　) (8)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。(　　) 提示：设水泵将重为G的水提高h，则水泵做功W＝Gh，水泵做功的本领应与G无关，所以水泵做功本领为eq \f(W,G)。类似地，假设电源中的非静电力F非把一定量的正电荷q在电源内从负极移送到正极，做功为W非，为了用电动势E反映电源做功本领的大小，即与q的大小无关，所以应该用比值法定义电动势：E＝eq \f(W非,q)。 2．电动势的理解 (1)在不同电源中，非静电力做功的本领一般不同，即把相同电荷量的正电荷在电源内从负极移送到正极，非静电力做功的多少不同，则电动势大小也不同。 (2)公式E＝eq \f(W非,q)是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W非和q无关，是由电源中非静电力的特性决定的。 (3)电动势的大小：在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。一定要注意必须是“1 C的正电荷”，而不是“任意电荷”。 规范解答　由E＝eq \f(W,q)可知，A错误。电动势是由电源中非静电力的特性决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，与电源的体积和外电路均无关，B、C正确。电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，D错误。 规律点拨 电动势与电压的区别 电势差U＝eq \f(W,q)反映静电力做功的本领，静电力做功将电势能转化为其他形式的能；而电动势E＝eq \f(W非,q)反映非静电力做功的本领，非静电力做功将其他形式的能转化为电能，能的转化方向不同。 提示：灯泡逐渐变暗，是因为灯泡两端的电压U逐渐变小，导致流过每个灯泡的电流I灯＝eq \f(U,R灯)逐渐变小。灯泡两端电压即电源两极间的电压，则电源两极间电压逐渐变小。 活动2：为了从理论上解释上述现象，现在我们结合电源的特性探究闭合电路的规律。如图乙所示的闭合电路中，化学电源电动势为E、内电阻为r，外电路电阻为R。根据电动势的定义E＝eq \f(W非,q)，当开关断开时，其路端电压U等于什么？当图乙开关闭合时，有电流I通过，参照图丙分析，这时路端电压U等于什么？ 提示：当开关断开时，其路端电压为U，即电源正极电势比负极高U，将正电荷q从负极经电源内部移到正极，非静电力做功W非＝qU，则电动势E＝eq \f(W非,q)＝U，即其路端电压U等于电源的电动势E；当开关闭合时，有电流I通过，内部电势降落为Ir，根据沿回路一圈电势变化为0，且其中电势升高的值为E，以及串联分压规律，可知路端电压U＝E－Ir。 提示：通过外电路的电流I＝eq \f(U,R)，代入U＝E－Ir，整理后可得到I＝eq \f(E,R＋r)。 提示：图甲中逐次闭合开关，外电路的总电阻R逐渐变小，根据I＝eq \f(E,R＋r)可知，流过电源的电流I逐渐变大，则灯泡两端的电压U＝E－Ir逐渐变小。 1．闭合电路欧姆定律 (1)内容：在外电路只接有电阻元件的情况下，通过闭合电路的电流大小跟电源的电动势成正比，跟内外电阻之和成反比。 (2)公式：I＝eq \f(E,R＋r)。 注：①上式可变形为E＝IR＋Ir，其含义是电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 ②I＝eq \f(E,R＋r)只适用于外电路是纯电阻的电路。U＝E－Ir适用于任何电路。 2．路端电压随外电阻变化的规律 (1)当外电阻R增大时，由I＝eq \f(E,R＋r)可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大。 (2)当外电阻R减小时，由I＝eq \f(E,R＋r)可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小。 (3)两种特殊情况：将上述变化过程外推到极限，可知： ①当外电路断开时，电流I变为0，U＝E。这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势。 ②当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时I＝eq \f(E,r)。 3．路端电压与电流的关系图像 根据关系式U＝E－Ir画出U­I图像如图。 利用关系式U＝E－Ir分析图像： (1)在图像中，U轴截距表示电源电动势，I轴截距等于电源的短路电流。 (2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即内阻r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))。 规范解答　当a、b两点间接理想电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A， 由闭合电路欧姆定律得：E＝I1(R2＋r) 当a、b两点间接理想电压表时，回路中的电流I2＝eq \f(U,R1)＝eq \f(1.8,9) A＝0.2 A 由闭合电路欧姆定律得：E＝I2(R2＋R1＋r) 联立并代入数据解得：E＝3 V，r＝1 Ω。 解析　若在A、B间连接一个理想电压表，等效于只有R1直接接在电源两端，电压表读数为R1两端的电压，则有U1＝eq \f(R1,R1＋r)E＝eq \f(4,4＋1)×6 V＝4.8 V。若在A、B间连接一个理想电流表，其读数I2＝1 A，等效于R1、R2并联接在电源两端，设通过R1的电流为I1，R1与R2并联，则有I1R1＝I2R2，根据闭合电路欧姆定律可得E＝I1R1＋(I1＋I2)r，联立解得R2＝4 Ω。 规范解答　U­I图像在纵轴上的截距等于电源的电动势，即E＝6.0 V，A正确。因为该电源的U­I图像的纵坐标不是从零开始的，所以图线与横轴的交点的横坐标0.5 A并不是该电源的短路电流，电源的内阻应按U­I图线斜率的绝对值计算，即r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(5.0－6.0,0.5－0))) Ω＝2 Ω，B、C错误。由闭合电路欧姆定律可得电流I＝0.3 A时，外电阻R＝eq \f(E,I)－r＝18 Ω，D正确。 规律点拨 电源的U­I图像中，无论U轴的起点是否为零，只要I轴的起点为零，图线与纵轴的交点的纵坐标就表示电源电动势E。电源的内阻等于eq \f(E,I短)，其中I短是U轴起点为零时图线与横轴交点的横坐标。r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))在任何情况下都可以使用。 解析　两个电路中的电源相同，灯泡规格相同，根据并联 电路的规律可知，甲电路中外电阻更大，根据闭合电路欧姆定 律可知，甲电路中干路电流更小，路端电压更大，即灯泡两端 电压更大，所以甲电路中的灯泡更亮，A错误，B正确。根据 并联电路的规律可知，甲电路中外电阻是乙电路中外电阻的四倍，根据U＝eq \f(E,R外＋r)R外可知，甲电路中灯泡两端的电压与乙电路中灯泡两端电压的比值为eq \f(U甲,U乙)＝eq \f(R外乙＋r,R外甲＋r)·eq \f(R外甲,R外乙)＝eq \f(R外乙＋r,R外甲＋r)×4<4，C错误。根据I＝eq \f(E,R外＋r)可知，甲电路中流过灯泡的电流与乙电路中流过四个灯泡的总电流不相等，而乙电路中流过每个灯泡的电流相同，则甲电路中流过灯泡的电流不是乙电路中流过每个灯泡电流的四倍，D错误。 解析　由图甲可知，tA对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故tA应标在电流较大的刻度上，而tB应标在电流较小的刻度上；由图甲得R＝R0＋kt，其中R0为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R＋RA＋r)，联立解得I＝eq \f(E,RA＋r＋R0＋kt)，可知温度t与电流I是非线性关系。故B正确，A、C、D错误。 解析　将此小灯泡与两节干电池组成的电池组 (电动势E＝3 V、内阻r＝2.5 Ω)连接成闭合电路， 则对电池组有E＝U＋Ir，代入数据得U＝3－2.5I， 将此函数关系图像画在灯泡的I­U图像坐标系中， 如图所示，则交点即为该灯泡的工作点，由图可知 小灯泡中的电流为I＝0.4 A，两端电压为U＝2.0 V， 则小灯泡的工作电阻为R＝eq \f(U,I)＝5 Ω，若电池组的电动势不变，内阻变大，则电池组的I­U图线与U轴的截距不变，与I轴的截距eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,r)))变小，通过画图可知两图线的交点向左下方移动，交点与原点连线的斜率变大，则小灯泡的工作电阻变小，故选C、D。 2.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E＝\f(W非,q)的计算))一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则该发电机的电动势为(　　) A．6 V B．360 V C．120 V D．12 V 解析　q＝It，E＝eq \f(W非,q)＝eq \f(W非,It)＝eq \f(180,0.5×60) V＝6 V。故选A。 解析　根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，当R＝2 Ω时，E＝I(2＋r)；当R＝6 Ω时，E＝eq \f(I,2)(6＋r)，联立解得r＝2 Ω，故选D。 解析　由已知条件得：E＝800 mV，又因I短＝eq \f(E,r)，所以r＝eq \f(E,I短)＝eq \f(800×10－3,40×10－3) Ω＝20 Ω。所以U＝IR＝eq \f(E,R＋r)R＝eq \f(800,20＋20)×20 mV＝400 mV＝0.40 V，D正确。 解析　当S闭合时，通过电源的电流I＝eq \f(U,R1)＝eq \f(1,1) A＝1 A，且有E＝I(R外＋r)，R外＝R1＋eq \f(R2R3,R2＋R3)＝1.5 Ω；当S断开时，通过电源的电流I′＝eq \f(U′,R1)＝eq \f(0.8,1) A＝0.8 A，且有E＝I′(R外′＋r)，R外′＝R1＋R3＝2 Ω，联立解得E＝2 V，C正确。 解析　甲、乙两图线的交点坐标为(I0，U0)，外电路为纯电阻 电路，说明当路端电压都为U0时，两电路的外电阻相等，为eq \f(U0,I0)， 故A正确；图线的斜率的绝对值大小表示电源内电阻的大小(电动 势与短路电流的比值)，图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率 的绝对值，表明电源甲的内阻大于电源乙的内阻，故D错误；图线与U轴的截距表示电动势的大小，由图线可知，甲与U轴的截距比乙的大，表明电源甲的电动势大于电源乙的电动势，故C正确；电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积，即U内＝Ir，因为电源甲的内阻较电源乙的内阻大，所以当电流都为I0时，电源甲的内电压较大，故B错误。 解析　由题意可知，体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻较大，测试时，其接在电路中的电阻R3较大，由闭合电路的欧姆定律可知I＝eq \f(E,R1＋R2＋R3＋r)，电路中的电流较小，因此电流表示数小，A正确；由路端电压U＝E－Ir可知，电流I较小，电源内阻的分压Ir较小，路端电压U较大，电压表示数UV＝E－I(R1＋R2＋r)，电压表的示数较大，B、D正确，C错误。 (2)根据部分电路的欧姆定律，由题图乙可知 R0＝eq \f(ΔUAC,ΔIAC)＝eq \f(6.0－1.5,2.0－0.5) Ω＝3 Ω 当电流取最小值I0 ＝0.5 A时，滑动变阻器接入 电路的阻值最大，此时滑动变阻器两端电压 UR ＝UB－UA＝7.5 V－1.5 V＝6 V 滑动变阻器的总电阻R＝eq \f(UR,I0)＝12 Ω。 (3)根据闭合电路的欧姆定律，路端电压与电流的关系是U2＝E－Ir 所以BC直线斜率的绝对值表示电源内阻 即r＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔUBC,ΔIBC)))＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(6.0－7.5,2.0－0.5))) Ω＝1 Ω 电源电动势E＝UB＋I0r＝8 V。 $$