第二节 闭合电路的欧姆定律（导学案）物理粤教版必修第三册

第二节 闭合电路的欧姆定律 导学案 1.理解电动势的概念，知道电动势是描述非静电力做功本领的物理量。 2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。 3.理解闭合电路的欧姆定律，掌握其表达式。 4.会分析路端电压与负载的关系。 1.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和(重点)。 2.理解闭合电路的欧姆定律，掌握其表达式(重难点)。 3.会分析路端电压与负载的关系(重点)。 一、电动势 1.电路 (1)闭合电路：用导线把_______、用电器连成的电路叫闭合电路。 (2)外电路和外阻：电源_______的电路叫作外电路，外电路上的电阻称为外电阻。 (3)内电路和内阻：电源_______的电路叫作内电路，内电路上的电阻称为内阻。 (4)电流方向：在外电路中，电流由电势高的_____流向电势低的_______；在内电路中，电流从电势低的________流向电势高的________。 2.非静电力：电源提供的用来克服静电力做功而把正电荷由负极搬运到正极的力。 3.内、外电路能量转化关系 (1)在外电路中自由电荷在静电力的作用下移动，静电力做正功，正电荷从正极流向负极，______转化为其他形式的能。 (2)在电源内部自由电荷在非静电力的作用下移动，非静电力做正功，把正电荷从负极搬运到正极，将_________________转化为电能。 4.电源 从能量转化的角度看，电源是通过__________做功将其他形式的能________________。 电源内部由导体组成，因此也有电阻，这个电阻叫作电源的内阻(符号用_______表示)。 5.电动势 (1)定义 在电源内部，非静电力移动电荷，增加电荷的电势能。在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势。 (2)公式：_________。 (3)单位：_________，符号为V。 (4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小。电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从__________移送到___________所做的功。 二、闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流与电源的________成正比，与内、外电路的________成反比。 2.表达式：__________。 3.另外两种表达形式：(1)E=U外+________；(2)E=IR+________。 三、路端电压与负载的关系 1.路端电压与负载 (1)路端电压U：是外电路上总的电势降落，又叫外电压。 (2)负载R：电路中消耗电能的用电器称为负载。 2.路端电压与干路电流的关系 (1)路端电压的表达式：U=__________。 (2)路端电压随外电阻的变化规律：当外电阻R增大时，由I=可知电流I______，内电压U内=Ir逐渐__________，路端电压U=E-Ir_________；反之亦然。 (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为_______，U=______，即断路时的路端电压等于________。 当电源两端短路时，外电阻R=0，此时电流I=。 (4)U-I图像 路端电压与干路电流的U-I图像是一条向下倾斜的直线，如图所示。 3.路端电压与负载的关系 (1)路端电压与R的关系式U=__________。 (2)R增大，U________，R减小，U________。 (3)当R=0时，U=______；当R=∞时，U=_________。 【思考与讨论】 图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？ 1、 闭合电路 1.闭合电路：用导线把电源、用电器连成的电路叫闭合电路。 2.外电路和外阻：电源外部的电路叫作外电路，外电路上的电阻称为外电阻。 3.内电路和内阻：电源内部的电路叫作内电路，内电路上的电阻称为内阻。 【思考与讨论】 1.电源外部，正电荷将怎样移动？ 2.电源内部，正电荷将怎样移动？ 3.电源内部的正电荷受到电场力的方向？电场力做正功还是负功？ 4.什么力来克服电场力做功？ 5.电源内部的非静电力是由什么提供的？ 6.电源内部的能量是如何转化的？ 二、电动势 (1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功与所移动的电荷量的比值。 (2)公式：E=。 (3)单位：伏特，符号为V。 (4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小。电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 (5)特点：由电源本身的性质决定，跟电源的体积和外电路均无关。 【思考与讨论】 对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流在内外电路上降低的电势 U内和U外间的关系如何呢？ 三、闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。 2.表达式：I=。 3.另外两种表达形式：(1)E=U外+U内；(2)E=IR+Ir。 【思考与讨论】 根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出U-I图像。 1.这个图像的物理意义是什么？ 2.纵轴截距的含义是什么？ 3.横轴截距的含义是什么？ 4.图像斜率的绝对值表示什么？ 四、路端电压与负载的关系 1.路端电压的表达式：U=E-Ir。 (2.两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U=E，即断路时的路端电压等于电源电动势。 当电源两端短路时，外电阻R=0，此时电流I=。 3.U-I图像：路端电压与干路电流的U-I图像是一条向下倾斜的直线，如图所示。 纵轴截距表示电源的________；横轴截距表示____________；斜率的大小表示__________，即k===____。 课堂小结： 1.蓄电池的电动势为，这表示（    ） A．蓄电池在内将6J的化学能转化为电能 B．蓄电池将的正电荷从正极移至负极的过程中，6J的化学能转变为电能 C．蓄电池将的正电荷从负极移至正极的过程中，6J的化学能转变为电能 D．无论接不接入外电路，蓄电池两极间电压都为6V 2.锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作，如图为锂电池的内部结构。该过程中（Li+）从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V，则（　　） A．把该电池接入闭合电路后，电动势减小 B．通过1C电荷量该电池能把3.7J的化学能转化为电能 C．“毫安·时”（mA⋅h）是该电池储存能量的单位 D．该电池单位时间内可把3.7J的化学能转化为电能 3.如图所示的电路中，两个定值电阻的阻值均为6Ω。开关S断开时，理想电流表示数为1A，开关S闭合时，理想电流表示数为0.8A，则该电源的电动势和内阻分别为（　　） A．8V和2Ω B．6V和2Ω C．8V和1Ω D．10V和2Ω 4．如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是（　　） A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 5.(多选)(2024·佛山市高二期中)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 6．如图（a）所示电路中，当滑动变阻器R的触头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（b）所示。不考虑电表对电路的影响，则（　　） A．定值电阻R0为2Ω B．电源内阻r为10Ω C．电源电动势E为3.4V D．滑动变阻器R的最大阻值为24Ω 7. (多选)(2024·深圳市高二期中)某人测试电池的路端电压随干路电流的变化关系和某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系的U-I图像如图所示。若将该电源与定值电阻R串联构成闭合回路，下列分析中正确的是(　　) A.甲图线反映定值电阻R的U-I关系，R=4.0 Ω B.乙图线反映电源的U-I关系，其电动势E=5.0 V C.电源内阻是 Ω D.该电池的短路电流是3 A 8. (多选)太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能。太阳能电池板作为电源，其路端电压与干路电流的关系如图中的曲线所示，图中倾斜直线为太阳能电池板的负载两端电压U随干路电流I变化的图像，下列说法正确的是(　　) A.负载的阻值为2 kΩ B.太阳能电池板的电动势约为2.80 V C.两图线的交点表示负载的实际工作状态 D.太阳能电池板的内阻随干路电流的增大而减小 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 闭合电路的欧姆定律 导学案 1.理解电动势的概念，知道电动势是描述非静电力做功本领的物理量。 2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。 3.理解闭合电路的欧姆定律，掌握其表达式。 4.会分析路端电压与负载的关系。 1.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和(重点)。 2.理解闭合电路的欧姆定律，掌握其表达式(重难点)。 3.会分析路端电压与负载的关系(重点)。 一、电动势 1.电路 (1)闭合电路：用导线把电源、用电器连成的电路叫闭合电路。 (2)外电路和外阻：电源外部的电路叫作外电路，外电路上的电阻称为外电阻。 (3)内电路和内阻：电源内部的电路叫作内电路，内电路上的电阻称为内阻。 (4)电流方向：在外电路中，电流由电势高的正极流向电势低的负极；在内电路中，电流从电势低的负极流向电势高的正极。 2.非静电力：电源提供的用来克服静电力做功而把正电荷由负极搬运到正极的力。 3.内、外电路能量转化关系 (1)在外电路中自由电荷在静电力的作用下移动，静电力做正功，正电荷从正极流向负极，电能转化为其他形式的能。 (2)在电源内部自由电荷在非静电力的作用下移动，非静电力做正功，把正电荷从负极搬运到正极，将其他形式的能转化为电能。 4.电源 从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。 电源内部由导体组成，因此也有电阻，这个电阻叫作电源的内阻(符号用r表示)。 5.电动势 (1)定义 在电源内部，非静电力移动电荷，增加电荷的电势能。在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势。 (2)公式：E=。 (3)单位：伏特，符号为V。 (4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小。电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 二、闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。 2.表达式：I=。 3.另外两种表达形式：(1)E=U外+U内；(2)E=IR+Ir。 三、路端电压与负载的关系 1.路端电压与负载 (1)路端电压U：是外电路上总的电势降落，又叫外电压。 (2)负载R：电路中消耗电能的用电器称为负载。 2.路端电压与干路电流的关系 (1)路端电压的表达式：U=E-Ir。 (2)路端电压随外电阻的变化规律：当外电阻R增大时，由I=可知电流I减小，内电压U内=Ir逐渐减小，路端电压U=E-Ir增大；反之亦然。 (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U=E，即断路时的路端电压等于电源电动势。 当电源两端短路时，外电阻R=0，此时电流I=。 (4)U-I图像 路端电压与干路电流的U-I图像是一条向下倾斜的直线，如图所示。 3.路端电压与负载的关系 (1)路端电压与R的关系式U=E-r。 (2)R增大，U增大，R减小，U减小。 (3)当R=0时，U=0；当R=∞时，U=E。 【思考与讨论】 图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？ 1、 闭合电路 1.闭合电路：用导线把电源、用电器连成的电路叫闭合电路。 2.外电路和外阻：电源外部的电路叫作外电路，外电路上的电阻称为外电阻。 3.内电路和内阻：电源内部的电路叫作内电路，内电路上的电阻称为内阻。 【思考与讨论】 1.电源外部，正电荷将怎样移动？ 2.电源内部，正电荷将怎样移动？ 3.电源内部的正电荷受到电场力的方向？电场力做正功还是负功？ 4.什么力来克服电场力做功？ 5.电源内部的非静电力是由什么提供的？ 6.电源内部的能量是如何转化的？ 二、电动势 (1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功与所移动的电荷量的比值。 (2)公式：E=。 (3)单位：伏特，符号为V。 (4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小。电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 (5)特点：由电源本身的性质决定，跟电源的体积和外电路均无关。 【思考与讨论】 对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流在内外电路上降低的电势 U内和U外间的关系如何呢？ 三、闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路的欧姆定律：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。 2.表达式：I=。 3.另外两种表达形式：(1)E=U外+U内；(2)E=IR+Ir。 【思考与讨论】 根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出U-I图像。 1.这个图像的物理意义是什么？ 2.纵轴截距的含义是什么？ 3.横轴截距的含义是什么？ 4.图像斜率的绝对值表示什么？ 四、路端电压与负载的关系 1.路端电压的表达式：U=E-Ir。 (2.两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U=E，即断路时的路端电压等于电源电动势。 当电源两端短路时，外电阻R=0，此时电流I=。 3.U-I图像：路端电压与干路电流的U-I图像是一条向下倾斜的直线，如图所示。 纵轴截距表示电源的电动势；横轴截距表示短路电流I短=；斜率的大小表示内阻，即k===r。 课堂小结： 1.蓄电池的电动势为，这表示（    ） A．蓄电池在内将6J的化学能转化为电能 B．蓄电池将的正电荷从正极移至负极的过程中，6J的化学能转变为电能 C．蓄电池将的正电荷从负极移至正极的过程中，6J的化学能转变为电能 D．无论接不接入外电路，蓄电池两极间电压都为6V 【答案】C 【详解】A．电动势为6V表示每移动1C电荷时转化6J电能，而非1s内转化6J，故A错误； B．正电荷从正极移至负极是外电路过程，电能转化为其他形式能，而非化学能转为电能，故B错误； C．电动势定义是非静电力将1C正电荷从负极移至正极做功6J，对应化学能转为电能，故C正确； D．未接入电路时两极电压为6V，接入后因内阻存在电压会降低，故D错误。 故选C。 2.锂离子电池主要依靠锂离子（Li+）在正极和负极之间移动来工作，如图为锂电池的内部结构。该过程中（Li+）从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7V，则（　　） A．把该电池接入闭合电路后，电动势减小 B．通过1C电荷量该电池能把3.7J的化学能转化为电能 C．“毫安·时”（mA⋅h）是该电池储存能量的单位 D．该电池单位时间内可把3.7J的化学能转化为电能 【答案】B 【详解】A．电源电动势是由电源本身决定的，与是否接入电路无关，故A错误； BD．根据电动势的概念可知，通过1C电荷量该电池能把3.7J的化学能转化为电能，而不是该电池单位时间内可把3.7J的化学能转化为电能，故B正确，D错误； C．“毫安·时”（mA⋅h）是该电池储存电量的单位，故C错误。 故选B。 3.如图所示的电路中，两个定值电阻的阻值均为6Ω。开关S断开时，理想电流表示数为1A，开关S闭合时，理想电流表示数为0.8A，则该电源的电动势和内阻分别为（　　） A．8V和2Ω B．6V和2Ω C．8V和1Ω D．10V和2Ω 【答案】A 【详解】开关S断开时，根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据可得 开关S闭合时，理想电流表示数为0.8A，则此时干路电流为1.6A，根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据可得 联立解得该电源的电动势和内阻分别为， 故选A。 4．如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是（　　） A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 【答案】D 【详解】由图可知，灯泡均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，由并联电路的电阻规律可知，外部总电阻减小，由闭合电路欧姆定律 可知，干路电流增大，则内电压增大，故路端电压减小，即灯泡两端的电压变小。 故选D。 5.(多选)(2024·佛山市高二期中)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　AD 解析　由闭合电路欧姆定律E=U+Ir得U=E-Ir，可知该电源的U-I图像纵轴截距为电源的电动势，即E=6.0 V，故A正确； 由于横轴对应的路端电压不等于零，故横轴截距0.5 A并不是电源的短路电流。内阻应按斜率的绝对值计算，即r== Ω=2 Ω，故B、C错误； 由闭合电路的欧姆定律可得电流I=0.3 A时，外电阻R=-r=18 Ω，故D正确。 6．如图（a）所示电路中，当滑动变阻器R的触头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（b）所示。不考虑电表对电路的影响，则（　　） A．定值电阻R0为2Ω B．电源内阻r为10Ω C．电源电动势E为3.4V D．滑动变阻器R的最大阻值为24Ω 【答案】D 【详解】A．定值电阻R0两端的电压随电流的增大而增大，由图线的斜率得：定值电阻，故A错误； B．电压表V2测得的是电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律 可知上方图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即，故B错误； C．当电流为0.1A时，电压表V2的读数为3.4V，根据闭合电路的欧姆定律可知电源电动势为，故C错误； D．当电路中电流最小时，滑动变阻器的阻值最大，为，故D正确。 故选D。 7. (多选)(2024·深圳市高二期中)某人测试电池的路端电压随干路电流的变化关系和某一定值电阻R两端的电压与通过该电阻的电流关系的U-I图像如图所示。若将该电源与定值电阻R串联构成闭合回路，下列分析中正确的是(　　) A.甲图线反映定值电阻R的U-I关系，R=4.0 Ω B.乙图线反映电源的U-I关系，其电动势E=5.0 V C.电源内阻是 Ω D.该电池的短路电流是3 A 答案　AB 解析　甲图线反映定值电阻R的U-I关系，R==4.0 Ω，故A正确；根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir，当I=0时U=E，电源电动势E=5.0 V，故B正确；电源的内阻等于乙图线斜率绝对值的大小r= Ω=1 Ω，C错误；电源短路电流为I短==5 A，D错误。 8. (多选)太阳能电池板在有光照时，可以将光能转化为电能。太阳能电池板作为电源，其路端电压与干路电流的关系如图中的曲线所示，图中倾斜直线为太阳能电池板的负载两端电压U随干路电流I变化的图像，下列说法正确的是(　　) A.负载的阻值为2 kΩ B.太阳能电池板的电动势约为2.80 V C.两图线的交点表示负载的实际工作状态 D.太阳能电池板的内阻随干路电流的增大而减小 答案　BC 解析　由题图可知，负载的阻值为R= Ω=1 000 Ω=1 kΩ，故A错误； 由题图可知太阳能电池板的电动势约为2.80 V，故B正确； 由题图可知，两图线的交点为(1.80 mA，1.80 V)，此交点表示负载的实际工作状态，故C正确； 根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir，可知U-I图线的斜率绝对值表示内阻r，由题图可知，随着干路电流I逐渐增大，图线的斜率绝对值增大，所以r逐渐增大，故D错误。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ / 学科网（北京）股份有限公司 $