第五节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻（导学案）物理沪科版2020必修第三册

第五节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻 导学案 1．知道电源的作用，了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系，知道电动势的概念.2.能够根据能量守恒定律推导闭合电路的欧姆定律.3.掌握闭合电路的欧姆定律并会分析路端电压与负载的关系． 3.掌握闭合电路的欧姆定律并会分析路端电压与负载的关系． 【知识回顾】 一、闭合电路的相关概念 1．闭合电路（或称全电路）由电源，用电器和导线等组成的完整回路。 2．外电路和内电路：闭合电路可以分为两部分，其中电源外部的电路称为外电路，电源内部的电路称为内电路。 3．外电阻 R 和内电阻 r：外电路对电流的阻碍作用称为外电阻，用 R 表示；内电路对电流的阻碍作用称为内电压，简称内阻，用 r 表示。 4．外电压 U外 和内电压 U内：电路两端的电压称为外电压，也称为端电压，它是电源正负极两端的电压，若电路电流为 I，；内电路两端的电压，称为内电压 5．电动势 E：内、外电压之和为恒量，这一恒量称为电源电动势，单位为 V。 · 电池正常工作时，其电动势可以看作不变。在较短的用电时间内，电池内阻也可以看作不变。 二、．闭合电路欧姆定律 在闭合电路中电流与电源电动势 E 成正比，与内、外电阻的阻值之和 R + r 成反比。即 I = 基本解题思路：在闭合电路中有六个电学量，即 E、r、R、U外、U内、I，任意知道三个量可求得另外三个。常用的表达式还有： E = U外 + Ir，U外 = E 三、电动势 1．物理意义：反映电源将其他形式的能转化为其他形式的能的本领的大小。F非 F静 正极 负极 电源 I I 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。 2．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搬运到正极所做的功。即W非静电力 = qE 【自主预习】 三、部分电路欧姆定律 1．内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比． 2．表达式：． 3．适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导体或半导体元件． 四、闭合电路欧姆定律 1．内容：闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟闭合电路总电阻成反比． 2．表达式： ①只适用于纯电阻电路： ②只适用于任意电路：或 3．路端电压、总电流与外电阻的关系 ①一般情况：当增大（减小）时，变小（增大），增大（减小）； ②特殊情况： Ⅰ、当外电路断路时（增大到），，； Ⅱ、当外电路短路时（减小到零），，． 闭合电路中电流与电源电动势之间存在什么关系？ 如图 10–43 所示为探究外电压、内电压间关系的仪器——可调高内阻电池。这种电池的正、负极板（A、B）为二氧化铅及铅，电解液为稀硫酸。与一般的铅蓄电池相比，它的内阻是可以调节的。只要降低或者提升电池两极之间的液面高度，电源的内阻便会增大或减小。外电路接有滑动变阻器，可以方便地改变外电阻的大小。位于两个电极内侧的探针 a、b 与电压表 V1 相连，测量内电压；电源的两极 A、B 与电压表 V2 相连，测量外电压。实验时改变正、负极板间液面高低、调节滑动变阻器，从而改变内、外电阻阻值，记录相应的内、外电压 U内、U外。图 10–43 可调高内阻电池 由实验数据可以证明，当内电阻不变，外电阻阻值增大时，外电压增大，内电压减小；当外电阻不变，内电阻阻值增大时，内电压增大，外电压减小。内、外电压之和为恒量，这一恒量称为电源电动势（electromotive force），通常用符号 E 表示，单位为伏特（V）。 E = U内 + U外 闭合电路中电流与电源电动势之间存在什么关系？ 在闭合电路中，若外电路用电器为纯电阻，阻值为 R，回路中电流为 I，电源内阻为 r，则根据 E = U 外 + U 内，又 U 外 = IR，U 内 = Ir，因此 I = 即在闭合电路中电流与电源电动势成正比，与内、外电阻的阻值之和成反比，这个结论叫做闭合电路欧姆定律（Ohm law of closed circuit）。相应地，初中学习的欧姆定律称为部分电路欧姆定律。 示例 在如图 10–44 所示的电路中，电源电动势 E = 9 V，内阻 r = 2 Ω，外电阻 R 为可变电阻箱。闭合开关，若电阻 R 分别调节到 R1 = 2 Ω、R2 = 10 Ω、R3 = 400 Ω，求回路中的电流及外电压。图 10–44 外电阻可调的闭合电路 分析：根据闭合电路欧姆定律可以求出电路中的电流，再对外电路根据部分电路欧姆定律求出外电压。 解：根据闭合电路欧姆定律 I = 及 U外 = IR 分别得到三种情况下回路中的电流及外电压。 当电阻 R 调节到 R1 时，回路中电流 I1 及外电压 U外1 有 I1 = = A = 2.25 A，U外1 = I1R1 = 2.25×2 V = 4.5 V 当电阻 R 调节到 R2 时，回路中电流 I2 及外电压 U外2 有 I2 = = A = 0.75 A，U外2 = I2R2 = 0.75×10 V = 7.5 V 当电阻 R 调节到 R3 时，回路中电流 I3 及外电压 U外3 有 I3 = = A = 0.022 A，U外 3 = I3R3 = 0.022×400 V = 8.8 V 一个固定的闭合电路，由于电源电动势 E 和内阻 r 均不变，根据闭合电路欧姆定律 I = ，可以看出：当外电阻 R 增大后，电流 I 会减小，内电压 U内 = Ir 也会减小，外电压 U外 增大了；反之，当外电阻 R 减小时，外电压 U外 也会减小。 对于外电路断开和短路两种特殊的情况，同样可以根据闭合电路欧姆定律进行分析。 1．当外电路断开时，外电阻阻值可视为无穷大，此时电流 I 变为零，内电压U 内 = Ir 也为零，此时外电压在数值上等于电源电动势。因此，用电压表直接测量电源两端电压，就可得出电源电动势的近似值。 2．当外电路短路时，外电阻阻值 R 接近零，此时外电压 U外 = IR 也接近于零，回路中电流称为短路电流 I短 = 。通常电池内阻较小，一旦发生短路，电路中电流很大，极易损坏电源，甚至发生火灾。因此要防止发生短路。 大家谈 根据以上学习的内容，请讨论并回答在之前的自主活动中水果电池两端电压“消失”的原因。 电源为什么能在闭合回路中产生持续电流？ 电流是由于大量的自由电荷定向移动而产生的。在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。由于它们带负电荷，电子向某一方向的定向移动相当于正电荷向相反方向的定向移动。为了方便，下面我们仍以正电荷为例讨论。 如图 10–45 所示，由于电源正、负极总保持一定数量的正、负电荷，所以，电源正极的电势高于电源负极。在外电路，正电荷在静电力的作用下由电源正极流向负极；在电源内部，正电荷所受的静电力阻碍它继续向正极移动。因此，在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有“非静电力”作用于电荷才行。在干电池中，非静电力是化学作用；在发电机中，非静电力是电磁作用。电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力在做功，使电荷的电势能增加。干电池使化学能转化为电势能；发电机使机械能转化为电势能。所以，从能量转化的角度看，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。F非 F静 正极 负极 电源 I I 图 10–45 电源内存在非静电力 综上所述，电源之所以能维持电路中稳定的电流，是因为它有能力不断地把来到负极的正电荷经过电源内部搬运到正极去。在不同的电源中，把单位正电荷在电源内部从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功的本领不同。电动势就是描述电源这种特性的物理量，数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功。电动势由电源内部非静电力的特性决定，跟外电路无关。 一、实验题 1．用如图甲所示的电路来测量某品牌冲牙器电池的电动势和内阻，使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端，测得电压表V随电流表A的示数变化的图像如图乙。不计电表内阻的影响，求： (1)电源的电动势 V，内阻 Ω； (2)电源输出功率的最大值为 W，最小值为 W。 【答案】(1) 3 4 (2) 【详解】（1）[1][2]当滑片滑到最左端时，回路电流最大，由图乙根据欧姆定律可得 滑动变阻器的滑片在最右端时，回路电流最小，此时有 解得滑动变阻器的最大阻值为 根据闭合电路欧姆定律可得 可知图线斜率的绝对值等于电源内阻，则有内阻 滑动变阻器滑到最左端时，将对应电压，电流代入可得电源的电动势为 （2）[1][2]电源输出功率为 可知当时，电源的输出功率最大，有 当内电阻与外电阻差距越大，输出功率越小，因此当时，电源的输出功率最小，最小功率为 二、填空题 2．如图所示电路中，定值电阻，滑动变阻器连入电路的阻值，电源内阻r=1Ω，此时滑动变阻器R2两端电压U2=4V。由此可得，电源电动势E= V，内电压 V。 【答案】 6 1 【详解】[1]电路中的电流为 电源电动势 [2]内电压 3．为测量某家用电器内电池的电动势和内阻，小何同学将电阻箱R和阻值为1.0Ω的定值电阻R0串联后接在该电池的两端，如图所示。当电阻箱阻值为1.0Ω时电压表读数为6.4V； 电阻箱阻值为6.5Ω时电压表读数为7.5V。则该电池的电动势为 V， 内阻为 Ω。 【答案】 8 0.5 【详解】[1][2]根据题意可知，当电阻箱的电阻，电路中的电流 根据闭合电路的欧姆定律可得 同理当电阻箱的电阻 电路中的电流 因为 代入数据解得， 三、综合题 二、早操晚训 一日之计在于晨，同学们在学农第二天早晨开始跑操。 4．班主任老师跟学生在操场一起跑操时，使用手机软件记录了运动信息，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．此记录过程不可以把老师当作质点 B．图中“00：08：25”为时刻 C．跑操过程的路程约为1.2km D．跑操过程的平均速度大小约为2.4m/s 5．同学们匀速率通过圆弧形跑道区域，则每位同学的线速度 （选填“不变”“变化”）。某同学在时间t内速度方向改变了θ，跑过的弧长为s，则该同学的向心加速度大小为 。 学农第二天晚上大家在农村郊区进行拉练，一路上有灯光相伴，教官开着车在学生旁监督。 6．路边安装了感光系统的新型路灯，能根据环境明暗程度自动调节灯光亮度，如图所示，原理图为甲或乙两个电路。为光敏电阻（光照越强，电阻越小），与为定值电阻，灯泡L的电阻不随温度变化。下列说法正确的是（　　） A．环境变亮时，乙电路中的灯泡亮度变亮 B．环境变暗时，甲电路中的灯泡亮度变暗 C．环境变亮时，甲电路中的电功率增大 D．环境变暗时，乙电路中的电功率增大 7．教官的汽车在平直路面上由静止开始以a=2 m/s2的加速度匀加速启动，经过5s达到额定功率，随后保持额定功率继续行驶了6s达到最大速度，若教官及汽车的总质量m=1000kg，受到的阻力恒为车重的0.2倍，求： ①该汽车的额定功率； ②该汽车在全过程中的位移大小。 【答案】4．C 5． 变化 6．AC 7．①4×104W；②70m 【解析】4．A．此记录过程可忽略老师的大小形状，可以把老师当作质点，A错误； B．图中“00：08：25”为时间间隔，B错误； C．跑操过程的路程约为1.2km，C正确； D．跑操过程的位移不确定，不能确定平均速度的大小，D错误。 故选C。 5．[1]每位同学都做圆周运动，则速度方向不断变化，即每位同学的线速度不断变化。 [2]该同学的角速度 线速度 则向心加速度大小为 6．A．乙图中，当环境变亮时，Rt阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大；可知灯泡两端电压变大，灯泡电功率变大，灯泡亮度变亮，故A正确； B．甲图中，当环境变暗时，Rt阻值变大，电路总电阻变大，干路电流减小；R0和内阻上的电压减小，则灯泡两端电压变大，则灯泡变亮，故B错误； C．甲图中，当环境变亮时，Rt阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大；根据闭合电路欧姆定律U1=E-I（R0+r），可知灯泡两端电压变小，则流过灯泡的电流变小，故流过R1的电流I1增大，根据P1=I12R1，可知R1电功率增大，故C正确； D．乙图中，当环境变暗时，Rt阻值变大，电路总电阻变大，干路电流减小；则R1的电流减小，则R1的功率减小，D错误。 故选AC。 7．①设汽车质量为m，额定功率为P0，汽车匀加速启动时输出功率随速度的增大而增大，达到额定功率后做加速度变小的加速运动，最后做匀速运动。 匀加速启动过程中，根据牛顿第二定律有F-f=ma 阻力 f=0.2mg=0.2×1000×10=2000N 可得F=4000N 当t=t1=5s时，v=at1=2×5m/s=10m/s 该车的额定功率为P=Fv=4000×10W=4×104W ②匀加速的位移 当牵引力等于阻力时，加速度为零，速度最大，故有P=f•vm 代入数据得 设变加速过程行驶的位移为x2，根据动能定理有 代入数据得x2=45m 则总位移为x=x1+x2=70m 8．更活泼的金属更容易失去电子，而失去的电子将沿着外电路转移到另一金属上，利用该原理可制作化学电池。已知部分金属的活泼性顺序为“钙＞钠＞镁＞铝＞锌＞铁＞锡＞铅”。超级电容器也称电化学电容器，因其存储能量大，质量轻，可多次充放电而成为一种新型的储能装置。小张同学用化学电池给超级电容器充电。按图1所示连接电路，单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 (1)更活泼的金属更容易失去电子，而失去的电子将沿着外电路转移到另一金属上。已知部分金属的活泼性顺序为“钙＞钠＞镁＞铝＞锌＞铁＞锡＞铅”。若在图3中A为铝，B为铅，则电流在外电路中的流向为 （选填“A到B”或“B到A”），为保证电压表的示数为正，则其正接线柱应该与 相连（选填“a”或“b”）。 (2)若将图3中挡板下压一段距离，则电压表的示数将 ，实验中调节滑动变阻器使得两个电压表示数相等，然后将挡板缓慢向上提，则该过程中，滑动变阻器的电功率 ，电池内部消耗的电功率 （均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”或“不变”） (3)图3中非静电力做功产生电能的主要区域为（　　） A．1和2 B．2和3 C．1和3 (4)若实验中测得该电容器充电结束时两极间的电压为8.0V，在整个放电过程中释放的电荷，则该电容器充电结束时储存的电能为 J。（结果保留三位有效数字）；如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将 （选填“减小”、“不”或“增大”）。请在图2中定性画出增大电阻R的阻值之后相同过程的曲线。 【答案】(1) B到A a (2) 减小 增大 减小 (3)C (4) 不变 （虚线代表改变后，实线代表改变前） 【详解】（1）[1]因为铝比铅活泼，所以A失去电子沿着外电路转移到B，电子带负电，所以电流在外电路中的流向为B到A； [2]B为电源正极，A为电源负极，在电源内部电流由A流向B，a、b之间相当于电源内阻，所以，因为a的电势高于b，为保证电压表的示数为正，其正接线柱应该与a相连。 （2）[1]将图3中挡板下压一段距离，内电阻增大，电路中电流减小，外电压减小，电压表V2的示数将减小； [2] [3]将挡板缓慢向上提，电池内阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知电流增大，则滑动变阻器的电功率增大，初始两电压表示数相等，则电池内阻等于滑动变阻器电阻，根据 可知当电池内阻减小，电池内部消耗的电功率减小； （3）非静电力做功产生电能的主要区域电源的正负极附近，即1和3。 故选C。 （4）[1]根据电容的定义式 结合图像的面积意义可知，储存的电能为 [2] [3]若只减小外电阻R，其充放电过程中流过电容器的总电荷量并不改变，故I–t曲线与时间轴所围面积“不变”；增大R时，放（充）电电流的最大值变小、衰减变“缓”，但曲线下的面积仍与原过程相同，如图 （虚线代表改变后，实线代表改变前） 使用一个电动势为4.5V、内阻为1Ω的电源，与两个电阻、一个电容构成如图（a）所示的回路。R1电阻为9Ω，R2电阻为20Ω。电容器的电容为10pF。电源与电流传感器串联，电容与电压传感器并联（图中未画出）。 9．用国际单位制中的基本单位表示电动势的单位为 。 10．闭合开关稳定后，通过电阻R1的电流为 A，电容器正极板所带的电荷量为 C。 11．将3个该规格的电源串联构成电池组，替换原先电源，等效电路图如图（b）。在做“观察电容的充、放电现象”实验时，和原来相比， （1）闭合开关后瞬间产生电流，电流传感器示数( ) A．变大    B．变小    C．不变 （2）闭合开关稳定后具有电压，电压传感器示数( ) A．变大    B．变小    C．不变 【答案】9． 10． 0.15 11． A A 【解析】9．电动势的定义为 根据公式的代换关系，可转化为 代入单位后，即为 10．[1]根据闭合电路欧姆定律，有 [2]电容器两端的电压为电阻两端的电压， 根据电容器的定义式 可得到， 11．[1]电源电动势变为原来的三倍为，总电阻大小变为，根据公式，电流变大。故选A。 [2] 电压为电阻两端的电压，根据可知，电流增大，所以电压值也增大。故选A。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻 导学案 1．知道电源的作用，了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系，知道电动势的概念.2.能够根据能量守恒定律推导闭合电路的欧姆定律.3.掌握闭合电路的欧姆定律并会分析路端电压与负载的关系． 3.掌握闭合电路的欧姆定律并会分析路端电压与负载的关系． 【知识回顾】 一、闭合电路的相关概念 1．闭合电路（或称全电路）由电源，用电器和导线等组成的完整回路。 2．外电路和内电路：闭合电路可以分为两部分，其中电源外部的电路称为外电路，电源内部的电路称为内电路。 3．外电阻 R 和内电阻 r：外电路对电流的阻碍作用称为外电阻，用 R 表示；内电路对电流的阻碍作用称为内电压，简称内阻，用 r 表示。 4．外电压 U外 和内电压 U内：电路两端的电压称为外电压，也称为端电压，它是电源正负极两端的电压，若电路电流为 I，则 U外 = ______；内电路两端的电压，称为内电压，U内 = ______。 5．电动势 E：内、外电压之和为恒量，这一恒量称为电源电动势，E = __________，单位为 V。 · 电池正常工作时，其电动势可以看作不变。在较短的用电时间内，电池内阻也可以看作不变。 二、．闭合电路欧姆定律 在闭合电路中电流与电源电动势 E 成正比，与内、外电阻的阻值之和 R + r 成反比。即 I = ________ 基本解题思路：在闭合电路中有六个电学量，即 E、r、R、U外、U内、I，任意知道三个量可求得另外三个。常用的表达式还有： E = U外 + Ir，U外 = E 三、电动势 1．物理意义：反映电源将_____________转化为__________的本领的大小。F非 F静 正极 负极 电源 I I 电源是通过__________做功把其他形式的能转化为电（势）能的装置。 2．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搬运到正极所做的功。即 W非静电力 = qE 【自主预习】 三、部分电路欧姆定律 1．内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比． 2．表达式：． 3．适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导体或半导体元件． 四、闭合电路欧姆定律 1．内容：闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟闭合电路总电阻成反比． 2．表达式： ①只适用于纯电阻电路： ②只适用于任意电路：或 3．路端电压、总电流与外电阻的关系 ①一般情况：当增大（减小）时，变小（增大），增大（减小）； ②特殊情况： Ⅰ、当外电路断路时（增大到），，； Ⅱ、当外电路短路时（减小到零），，． 闭合电路中电流与电源电动势之间存在什么关系？ 如图 10–43 所示为探究外电压、内电压间关系的仪器——可调高内阻电池。这种电池的正、负极板（A、B）为二氧化铅及铅，电解液为稀硫酸。与一般的铅蓄电池相比，它的内阻是可以调节的。只要降低或者提升电池两极之间的液面高度，电源的内阻便会增大或减小。外电路接有滑动变阻器，可以方便地改变外电阻的大小。位于两个电极内侧的探针 a、b 与电压表 V1 相连，测量内电压；电源的两极 A、B 与电压表 V2 相连，测量外电压。实验时改变正、负极板间液面高低、调节滑动变阻器，从而改变内、外电阻阻值，记录相应的内、外电压 U内、U外。图 10–43 可调高内阻电池 由实验数据可以证明，当内电阻不变，外电阻阻值增大时，外电压增大，内电压减小；当外电阻不变，内电阻阻值增大时，内电压增大，外电压减小。内、外电压之和为恒量，这一恒量称为电源电动势（electromotive force），通常用符号 E 表示，单位为伏特（V）。 E = U内 + U外 闭合电路中电流与电源电动势之间存在什么关系？ 在闭合电路中，若外电路用电器为纯电阻，阻值为 R，回路中电流为 I，电源内阻为 r，则根据 E = U 外 + U 内，又 U 外 = IR，U 内 = Ir，因此 I = 即在闭合电路中电流与电源电动势成正比，与内、外电阻的阻值之和成反比，这个结论叫做闭合电路欧姆定律（Ohm law of closed circuit）。相应地，初中学习的欧姆定律称为部分电路欧姆定律。 示例 在如图 10–44 所示的电路中，电源电动势 E = 9 V，内阻 r = 2 Ω，外电阻 R 为可变电阻箱。闭合开关，若电阻 R 分别调节到 R1 = 2 Ω、R2 = 10 Ω、R3 = 400 Ω，求回路中的电流及外电压。图 10–44 外电阻可调的闭合电路 分析：根据闭合电路欧姆定律可以求出电路中的电流，再对外电路根据部分电路欧姆定律求出外电压。 解：根据闭合电路欧姆定律 I = 及 U外 = IR 分别得到三种情况下回路中的电流及外电压。 当电阻 R 调节到 R1 时，回路中电流 I1 及外电压 U外1 有 I1 = = A = 2.25 A，U外1 = I1R1 = 2.25×2 V = 4.5 V 当电阻 R 调节到 R2 时，回路中电流 I2 及外电压 U外2 有 I2 = = A = 0.75 A，U外2 = I2R2 = 0.75×10 V = 7.5 V 当电阻 R 调节到 R3 时，回路中电流 I3 及外电压 U外3 有 I3 = = A = 0.022 A，U外 3 = I3R3 = 0.022×400 V = 8.8 V 一个固定的闭合电路，由于电源电动势 E 和内阻 r 均不变，根据闭合电路欧姆定律 I = ，可以看出：当外电阻 R 增大后，电流 I 会减小，内电压 U内 = Ir 也会减小，外电压 U外 增大了；反之，当外电阻 R 减小时，外电压 U外 也会减小。 对于外电路断开和短路两种特殊的情况，同样可以根据闭合电路欧姆定律进行分析。 1．当外电路断开时，外电阻阻值可视为无穷大，此时电流 I 变为零，内电压U 内 = Ir 也为零，此时外电压在数值上等于电源电动势。因此，用电压表直接测量电源两端电压，就可得出电源电动势的近似值。 2．当外电路短路时，外电阻阻值 R 接近零，此时外电压 U外 = IR 也接近于零，回路中电流称为短路电流 I短 = 。通常电池内阻较小，一旦发生短路，电路中电流很大，极易损坏电源，甚至发生火灾。因此要防止发生短路。 大家谈 根据以上学习的内容，请讨论并回答在之前的自主活动中水果电池两端电压“消失”的原因。 电源为什么能在闭合回路中产生持续电流？ 电流是由于大量的自由电荷定向移动而产生的。在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。由于它们带负电荷，电子向某一方向的定向移动相当于正电荷向相反方向的定向移动。为了方便，下面我们仍以正电荷为例讨论。 如图 10–45 所示，由于电源正、负极总保持一定数量的正、负电荷，所以，电源正极的电势高于电源负极。在外电路，正电荷在静电力的作用下由电源正极流向负极；在电源内部，正电荷所受的静电力阻碍它继续向正极移动。因此，在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有“非静电力”作用于电荷才行。在干电池中，非静电力是化学作用；在发电机中，非静电力是电磁作用。电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力在做功，使电荷的电势能增加。干电池使化学能转化为电势能；发电机使机械能转化为电势能。所以，从能量转化的角度看，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。F非 F静 正极 负极 电源 I I 图 10–45 电源内存在非静电力 综上所述，电源之所以能维持电路中稳定的电流，是因为它有能力不断地把来到负极的正电荷经过电源内部搬运到正极去。在不同的电源中，把单位正电荷在电源内部从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功的本领不同。电动势就是描述电源这种特性的物理量，数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功。电动势由电源内部非静电力的特性决定，跟外电路无关。 一、实验题 1．用如图甲所示的电路来测量某品牌冲牙器电池的电动势和内阻，使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端，测得电压表V随电流表A的示数变化的图像如图乙。不计电表内阻的影响，求： (1)电源的电动势 V，内阻 Ω； (2)电源输出功率的最大值为 W，最小值为 W。 二、填空题 2．如图所示电路中，定值电阻，滑动变阻器连入电路的阻值，电源内阻r=1Ω，此时滑动变阻器R2两端电压U2=4V。由此可得，电源电动势E= V，内电压 V。 3．为测量某家用电器内电池的电动势和内阻，小何同学将电阻箱R和阻值为1.0Ω的定值电阻R0串联后接在该电池的两端，如图所示。当电阻箱阻值为1.0Ω时电压表读数为6.4V； 电阻箱阻值为6.5Ω时电压表读数为7.5V。则该电池的电动势为 V， 内阻为 Ω。 三、综合题 二、早操晚训 一日之计在于晨，同学们在学农第二天早晨开始跑操。 4．班主任老师跟学生在操场一起跑操时，使用手机软件记录了运动信息，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．此记录过程不可以把老师当作质点 B．图中“00：08：25”为时刻 C．跑操过程的路程约为1.2km D．跑操过程的平均速度大小约为2.4m/s 5．同学们匀速率通过圆弧形跑道区域，则每位同学的线速度 （选填“不变”“变化”）。某同学在时间t内速度方向改变了θ，跑过的弧长为s，则该同学的向心加速度大小为 。 学农第二天晚上大家在农村郊区进行拉练，一路上有灯光相伴，教官开着车在学生旁监督。 6．路边安装了感光系统的新型路灯，能根据环境明暗程度自动调节灯光亮度，如图所示，原理图为甲或乙两个电路。为光敏电阻（光照越强，电阻越小），与为定值电阻，灯泡L的电阻不随温度变化。下列说法正确的是（　　） A．环境变亮时，乙电路中的灯泡亮度变亮 B．环境变暗时，甲电路中的灯泡亮度变暗 C．环境变亮时，甲电路中的电功率增大 D．环境变暗时，乙电路中的电功率增大 7．教官的汽车在平直路面上由静止开始以a=2 m/s2的加速度匀加速启动，经过5s达到额定功率，随后保持额定功率继续行驶了6s达到最大速度，若教官及汽车的总质量m=1000kg，受到的阻力恒为车重的0.2倍，求： ①该汽车的额定功率； ②该汽车在全过程中的位移大小。 8．更活泼的金属更容易失去电子，而失去的电子将沿着外电路转移到另一金属上，利用该原理可制作化学电池。已知部分金属的活泼性顺序为“钙＞钠＞镁＞铝＞锌＞铁＞锡＞铅”。超级电容器也称电化学电容器，因其存储能量大，质量轻，可多次充放电而成为一种新型的储能装置。小张同学用化学电池给超级电容器充电。按图1所示连接电路，单刀双掷开关S先跟2相接，某时刻开关改接1，一段时间后，把开关再改接2实验中使用了电流传感器来采集电流随时间的变化情况。 (1)更活泼的金属更容易失去电子，而失去的电子将沿着外电路转移到另一金属上。已知部分金属的活泼性顺序为“钙＞钠＞镁＞铝＞锌＞铁＞锡＞铅”。若在图3中A为铝，B为铅，则电流在外电路中的流向为 （选填“A到B”或“B到A”），为保证电压表的示数为正，则其正接线柱应该与 相连（选填“a”或“b”）。 (2)若将图3中挡板下压一段距离，则电压表的示数将 ，实验中调节滑动变阻器使得两个电压表示数相等，然后将挡板缓慢向上提，则该过程中，滑动变阻器的电功率 ，电池内部消耗的电功率 （均选填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或“先减小后增大”或“不变”） (3)图3中非静电力做功产生电能的主要区域为（　　） A．1和2 B．2和3 C．1和3 (4)若实验中测得该电容器充电结束时两极间的电压为8.0V，在整个放电过程中释放的电荷，则该电容器充电结束时储存的电能为 J。（结果保留三位有效数字）；如果不改变电路其他参数，只减小电阻R的阻值，则此过程的曲线与坐标轴所围成的面积将 （选填“减小”、“不”或“增大”）。请在图2中定性画出增大电阻R的阻值之后相同过程的曲线。 使用一个电动势为4.5V、内阻为1Ω的电源，与两个电阻、一个电容构成如图（a）所示的回路。R1电阻为9Ω，R2电阻为20Ω。电容器的电容为10pF。电源与电流传感器串联，电容与电压传感器并联（图中未画出）。 9．用国际单位制中的基本单位表示电动势的单位为 。 10．闭合开关稳定后，通过电阻R1的电流为 A，电容器正极板所带的电荷量为 C。 11．将3个该规格的电源串联构成电池组，替换原先电源，等效电路图如图（b）。在做“观察电容的充、放电现象”实验时，和原来相比， （1）闭合开关后瞬间产生电流，电流传感器示数( ) A．变大    B．变小    C．不变 （2）闭合开关稳定后具有电压，电压传感器示数( ) A．变大    B．变小    C．不变 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $