第二章 6 第2课时 路端电压与负载的关系 电源的U-I图像（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（教科版）

该高中物理课件聚焦路端电压与负载的关系及电源U-I图像，通过具体电路计算（如E=10V、r=1Ω时外电阻变化对应路端电压的求解）引导规律总结，搭建从实例到规律的学习支架，衔接闭合电路欧姆定律，形成逻辑递进的知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过“讨论交流”（如多灯泡并联亮度变化分析外电阻对路端电压的影响）和U-I图像截距、斜率的模型建构，深化物理观念。采用“梳理与总结”结构化知识，搭配地区期中题等分层例题，助力学生提升推理能力，教师可直接利用实例高效教学。

路端电压与负载的关系　电源的U-I图像 第2课时 第 二 章 6 1.会分析路端电压与负载的关系，并能进行相关计算(重点)。 2.会画出并理解电源的U-I图像，体会图像法在研究物理问题中的作用(重难点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、路端电压与负载的关系 二、电源的U-I图像 随堂演练 < 一 > 路端电压与负载的关系 在如图所示的电路中，电源的电动势E=10 V，内阻r=1 Ω，试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、9 Ω时所对应的路端电压。通过数据计算，你发现了怎样的规律？ 答案　路端电压分别为7.5 V、8 V、9 V；随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大。 1.外电路中的用电器叫作　　　，电源两极间的电压称为路端电压。 2.根据闭合电路欧姆定律 E=U外+U内，若将U外记为路端电压U，考虑到U内= Ir，则U=E-Ir。 3.对纯电阻电路，路端电压U与外电阻R的关系： 当外电阻R增大时，由I=可知，电流I　　　，由U=E-Ir可知，U　 　；当外电阻R减小时，电流I　　　，U　　　。 结论：路端电压随着外电阻的增大而　　　，随着外电阻的减小而　　 。 梳理与总结 负载 减小 增大 增大 减小 增大 减小 1.图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。实验发现多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。产生这一现象的原因是什么？ 讨论交流 答案　根据并联电阻特点=+++，可知多个并联的小灯泡R并小于单个小灯泡内阻，电路的总电阻减小，由I=知总电流增大，电源内阻r消耗的电 压增大，外电路电压变小，各小灯泡两端电压减小，所以灯泡变暗。 2.当外电路断开时，路端电压是多少？当电源两端短路时，路端电压是多少？电流会是无穷大吗？ 答案　当外电路断开时，R→∞，U内=0，U外=E；当电源两端短路时，R=0，I=(称为短路电流)，U外=0。一般r很小，所以短路电流很大，但不是无穷大。 　 (2024·凉山州高二期中)如图所示，电源的电动势E=1.5 V，内阻r=0.5 Ω，电阻R1=R2，当开关S1闭合、S2断开时，通过电源的电流为1 A。求： (1)开关S1闭合、S2断开时的路端电压； 例1 由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压为U1=E-Ir=1.5 V-1×0.5 V=1 V 答案　1 V　 (2)当开关S1、S2都闭合时，通过电源的电流和路端电压。 答案　1.5 A　0.75 V 当开关S1闭合、S2断开时，由闭合电路的欧姆定律可知E=I(R1+r)，解得R1=1 Ω 当开关S1、S2都闭合时，外电路总电阻为 R==0.5 Ω 通过电源的电流为 I1== A=1.5 A 路端电压为U2=E-I1r=1.5 V-1.5×0.5 V=0.75 V。 返回 < 二 > 电源的U-I图像 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。 答案　由E=U+U内及U内=Ir得 U=E-Ir，U-I图像如图所示 1.公式：U =　　　。 2.图像：U-I图像是一条倾斜的直线。 梳理与总结 E-Ir 3.纵轴上的截距：表示电源的　　　　　； 横轴上的截距：表示电源的短路电流，I短=I0=_____。 4.图像斜率的绝对值：表示电源的　　　，r==_____。 电动势E 内阻 || 讨论交流 比较图线1和2，说明电源1和电源2电动势及内阻大小关系。 答案　由闭合电路欧姆定律知E=U+Ir，即U=E-Ir。当I=0时U=E，即U-I图线中纵轴截距表示电源电动势，两电源的电动势相等。内阻r=||，即U-I图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知内阻r1<r2。 　(多选)(2024·甘孜州高二期中)如图所示为某一电源的U-I图像，由图可知 A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为 Ω C.电源短路时电流为6.0 A D.路端电压为1.0 V时，电路中电流为5.0 A 例2 √ √ 由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir知，当I=0时，U=E，由题图知电源电动势为2.0 V，故A正确； 电源的内阻r=||= Ω=0.2 Ω，故B错误； 电源短路时电流I短==10.0 A，故C错误； 当路端电压为1.0 V时，电路中电流I'== A=5.0 A，故D正确。 　(多选)(2024·阿坝州高二期中)如图所示为某一电源的U-I图像，由图可知 A.电池电动势为1.4 V B.电池内阻为3.5 Ω C.外电路发生短路时的电流为0.4 A D.路端电压为1.2 V时，电流中电流为0.2 A 例3 √ √ 根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir，由电源U-I图像中图线斜率的绝对值表示电池的内阻，纵轴的截距表示电池的电动势，则有r=|k|=|| Ω =1 Ω，E=1.4 V，所以A正确，B错误； 外电路发生短路时的电流为I短== A=1.4 A，所以C错误； 路端电压为1.2 V时，代入公式可解得电路中电流为I'== A=0.2 A，所以D正确。 若电源U-I图像纵轴的取值不是从0开始，纵轴上的截距仍然表示电源的电动势E，图线斜率的绝对值仍然表示电源的内阻，但横轴截距不表示短路电流。 总结提升 返回 < 三 > 随堂演练 1.(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像。则下列说法中正确的是 A.电动势E1=E2，短路电流I1>I2 B.电动势E1=E2，内阻r1>r2 C.电动势E1>E2，内阻r1<r2 D.当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大 √ √ 电源U-I图像中与U轴的截距表示电源的电动势，电动势E1=E2，U-I图像与I轴的截距表示短路电流，故发生短路时的电流I1>I2，而斜率的绝对值表示内阻，故内阻r1<r2，故B、C错误，A正确； 根据U=E-Ir可知，ΔU=-r·ΔI，内阻r1<r2，故当电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大，故D正确。 2.(2024·泸州市合江中学高二月考)两节相同的新干电池串联后的路端电压与电流关系U-I图像如图所示，将一个阻值为2 Ω的定值电阻与这两节干电池的正负两极相连接，则 A.流过电源的电流为3 A B.定值电阻两端的电压为3 V C.电池组的电动势是3 V D.每节干电池的内阻是1 Ω √ 电源的U-I图像与纵轴的截距大小等于电池的电动势，图像的斜率绝对值等于电池的内阻，由U-I图像可知，电池组的电动势为E=3 V，内阻为r=1 Ω，则每节干电池的内阻是0.5 Ω，C正确，D错误； 由闭合电路欧姆定律，得流过电源的电流I== A=1 A，A错误； 定值电阻两端的电压U=IR=2 V，B错误。 3.如图所示，电源电动势E=6.0 V，电源内阻r=2.0 Ω，定值电阻R1=4.0 Ω，R2=6.0 Ω，求： (1)闭合开关S后，流过电源的电流大小； 答案　0.5 A　 由闭合电路欧姆定律，可得流过电源的电流大小I== A =0.5 A (2)电源的路端电压。 答案　5.0 V 由闭合电路欧姆定律，可得电源的路端电压 U=E-Ir=6.0 V-0.5×2.0 V=5.0 V。 返回 < 四 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 CD C A A D C (1)4.8 V　(2)4.5 V 题号 8 9 10 11 答案 B B 12 V　2 Ω (1)12 V　2 Ω　(2)0~11 V (3)4.9 Ω 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.(多选)对于电动势的定义式E=的理解，正确的是 A.E与W非成正比 B.E与q成反比 C.E的大小与W非、q无关 D.W非表示非静电力做的功 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 √ 2.(2024·内江市第一中学高二月考)铅蓄电池的电动势为2 V，内阻不为零，以下说法中正确的是 A.铅蓄电池每秒能把2 J的化学能转变为电能 B.电路中每通过1 C电量，铅蓄电池对外输出的电能为2 J C.电路中每通过1 C电量，铅蓄电池内部非静电力做功为2 J D.该铅蓄电池把其他形式能转化为电能的本领比电动势为1.5 V的干电池弱 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 电动势是描述电源把其他形式的能转化成电能本领大小的物理量，由于铅蓄电池的电动势为2 V，则电路中每通过1 C电量时，铅蓄电池内部非静电力做功W=qE电=2 J，即电路中每通过1 C电量时，铅蓄电池将 2 J的化学能转化成电能，但由于内阻不为零，所以铅蓄电池对外输出的电能小于2 J，故A、B错误，C正确； 电动势反应电源将其他形式的能转化成电能的本领，因此铅蓄电池把其他形式的能转化成电能的本领比一节干电池(电动势是1.5 V)的本领强，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 3.(2024·眉山市仁寿县高二期中)如图所示的电路中，电阻R=2 Ω。断开S后，电压表的读数为3 V(电压表为理想电压表)；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为 A.1 Ω B.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 开关S断开时有E=3 V，开关S闭合时有2 V=R， 其中R=2 Ω，解得r=1 Ω，故A正确。 4.小明家的太阳能电池，因户外使用时间较久，厂家标记的参数已模糊不清。为了了解相关参数，小明测量了此电池不接负载时两极间电压为24.0 V，接上10.0 Ω的电阻时两极间电压为20.0 V。则此电池的电动势和内阻分别为 A.24.0 V和2.0 Ω B.20.0 V和2.0 Ω C.24.0 V和10.0 Ω D.20.0 V和10.0 Ω √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 不接负载时两极间电压为24.0 V，则电池的电动势为24.0 V；根据闭合电路欧姆定律有E=·r+U， 代入数据解得r=2.0 Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 5.2025年3月26日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将天链二号04星送入预定轨道，进一步满足我国对航天信息测控的需求。卫星在工作时用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板断路电压是800 mV，短路电流为40 mA，若将该电池板与阻值为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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 由题意可知，电池板电动势E=0.8 V，内阻r== Ω=20 Ω，当接入R=20 Ω电阻时，U=E=0.40 V，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 6.(2024·绵阳市南山中学实验学校高二期中)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，则下列说法中正确的是 A.电动势E1=E2，短路电流I1>I2 B.电动势E1=E2，内阻r1>r2 C.电动势E1<E2，内阻r1<r2 D.当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的 　路端电压变化较小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 电源U-I图像在U轴的截距表示电源电动势，在I轴的截距表示短路电流，有E1<E2，I1>I2， 根据闭合电路的欧姆定律得U=E-rI 可知|k|=r，故内阻r1<r2，故A、B错误，C正确； 根据闭合电路的欧姆定律可得ΔU=-ΔI·r， 可知当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 7.(来自教材)如图所示，已知电源电动势E=6.0 V，内阻r=0.5 Ω，定值电阻R1=5.5 Ω，R2=2.0 Ω。求(结果均保留一位小数)： (1)开关S1闭合而S2断开时电压表的示数； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　4.8 V 开关S1闭合而S2断开时，根据闭合电路欧姆定律可得，干路电流为I1= 电压表的示数为U1=I1R2 联立解得U1=4.8 V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 (2)开关S1和S2都闭合时电压表的示数。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　4.5 V 开关S1和S2都闭合时，R1和R2并联电阻的阻值为R= 此时干路电流为I2= 电压表的示数为U2=I2R 联立解得U2≈4.5 V。 8.某电源的路端电压与电流的关系图线如图所示，用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V，则该电路可能为 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 能力综合练 由题图可知，E=6 V，内阻r等于图像斜率的绝对值，则r=0.5 Ω，当路端电压为4.8 V时，U内=E-U=6 V-4.8 V=1.2 V。因为=，所以R=r=×0.5 Ω=2 Ω。由电阻的串、并联知识可知正确答案为B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 9.(2024·绵阳市高二期末)如图甲所示，是某型号干电池的路端电压与电流的关系图像。将2节该型号干电池串联后接入如图乙所示的电路，已知R1=1 Ω，R2=3 Ω，R3=4 Ω，R4=2 Ω，则理想电压表的示数为 A.0.25 V B.0.75 V C.1.25 V D.1.75 V √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir 结合题图甲有E=1.5 V，r= Ω=1 Ω， 可知，2节该型号干电池串联后总电动势与总电阻分别为E0=2E=3 V，r0=2r=2 Ω 题图乙中，电阻R1与R2串联后与电阻R3并联，再整体与R4串联，题图乙电路 的干路电流I0=，解得I0=0.5 A 电阻R1与R2所在支路的电压U并=E0-I0(r0+R4)=1 V 则理想电压表的示数U1==0.75 V，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 10.如图所示的电路中，R1=10 Ω，R2=12 Ω，R3=6 Ω，电压表为理想电表。当开关S断开时电压表示数为11 V；当开关S闭合时，电压表示数为7.5 V，求电源的电动势和内电阻。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　12 V　2 Ω 当开关S断开时， 电阻R3不分担电压，则有U1=(R1+R2) 当开关S闭合时，则有U2=R1 联立解得E=12 V，r=2 Ω。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 尖子生选练 11.一个允许通过最大电流为2 A的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路，变阻器最大阻值R0=22 Ω，电源路端电压U随外电阻R变化的规律如图乙所示，图中U=12 V的直线为图线的渐近线。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　12 V　2 Ω　 (1)求电源的电动势和内电阻； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 由题图乙可知当R趋近无穷大时，U=12 V，即外电路为断路时，路端电压等于电源电动势，则电动势E=12 V，而当U=6 V=E时，应有r=R=2 Ω。 (2)求A、B空载时输出电压的范围； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　0~11 V 当滑片到变阻器的最上端时，A、B两端输出电压达到最大值Umax= R0=11 V，当滑片到变阻器最下端时，A、B两端输出电压达到最小值，最小值为零，故A、B空载时输出电压的范围为0~11 V。 (3)若要保证变阻器的滑片能任意滑动，A、B两端所接负载的最小电阻是多大(结果保留一位小数)？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 11 答案　4.9 Ω A、B两端接一负载电阻后，当滑片滑到变阻器的最上端时，干路电流最大，通过电源的电流恰好为最大电流2 A时，A、B两端所接负载电阻 最小，由I=，解得RAB≈4.9 Ω。 返回 本课结束 第 二 章 6 $