【文档说明】【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书：第2章第3节　研究闭合电路含解析.pdf，共(12)页，434.693 KB，由envi的店铺上传

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第三节研究闭合电路[学习目标]1.[物理观念]理解电动势的概念．(难点)2.[物理观念]理解闭合电路的欧姆定律，掌握其内容及公式．(重点)3.[科学思维]掌握路端电压与负载的关系．(重点)4.[科学探究]会使用电压表和电流表测电源的电动势和内阻．(重点)一、闭合

电路及电动势1．闭合电路的组成(1)电路{外电路：电源外部的电路内电路：电源内部的电路(2)电阻{外电阻：外电路的电阻内电阻：内电路的电阻2．电动势：数值上等于不接用电器时电源正、负两极间的电压，它反映了电源本身的一种性质．二、闭合电路的欧姆定律1．电压{外电压：外电路消耗的电压，也叫路端电压内电

压：内电路消耗的电压2．电势{外电路：沿电流方向电势降低内电路：沿电流方向电势升高3．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．(2)公式：I＝ER＋r．(3)电动势与内、外电压的

关系：E＝U外＋U内．三、路端电压跟负载的关系1．路端电压与电流的关系(1)公式：U＝E－Ir．(2)图象(U-I图象如图所示)2．路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时，电流I减小，外电压U增大，当R增大

到无穷大(断路)时，I＝0，U＝E．(2)外电阻R减小时，电流I增大，外电压U减小，当R减小到零(短路)时，I＝Er，U＝0．1．正误判断(1)根据I＝ER＋r得E＝I(R＋r)，由此可知，电动势与电流成正比．(×)(2)闭合电路欧姆定律I＝ER＋r适用于纯电阻电路

，而E＝U外＋U内适用于任何电路．(√)(3)闭合电路中U­I图象与纵轴的交点的值就是电动势的值，图象斜率的绝对值就是电源内阻．(√)(4)闭合电路中U­I图象与横轴的交点为短路电流，此时路端电压为电源的电动势．(

×)(5)外电路电阻增大时，电流减小，但路端电压增大．(√)2．(多选)若用E表示电源电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是()A．U＝2U′B．U′＝E－UC．U＝E＋IrD．U＝RR＋r·E

BD[由闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋U′＝Ir＋IR.U＝IR，可推得：U′＝E－U，U＝Er＋R·R.故B、D正确，A、C错误．]3．有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通

过一个电阻R的电流为2I3，则该电源的内阻是()A．RB．R2C．4RD．R8C[由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I＝E2R＋r，两电阻并联时23I＝12·ER2＋r，解得r＝4R，故选C.]对电动势的理解1．对电动势的理解电动势的大小由电源自身的特性决

定，与电源的体积无关，与外电路无关．不同电源的电动势一般不同．2．电源电动势与电势差的区别和联系电势差电动势意义表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小定义UAB＝WABq，数值上等于将单

位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功E＝Wq，数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功单位伏特(V)伏特(V)正负含义电流流过电阻，电势降落，沿电流方向为正，逆电流方向为负一般地，在中学E取正值，不讨论负电动势问题决定由电源及导体的电阻和连接方式决定仅

由电源本身决定因素测量方法将电压表并联在被测电路两端将内阻很大的电压表并联于电源两端，且外电路断开3.电池的串联n个完全相同的电池串联时，总电动势：E总＝nE，总内阻：r总＝nr.【例1】将电动势为3V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V．当电路中有6C的电

荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能．(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能．(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能．[解析]由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送1C电荷，有3J其他形式的能

转化为电能．也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(1)W＝Eq＝3×6J＝18J，电源中共有18J其他形式的能转化为电能．(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.

4J，外电路中共有14.4J电能转化为其他形式的能．(3)内电压U2＝E－U1＝3V－2.4V＝0.6V，所以W2＝U2q＝0.6×6J＝3.6J，内电路中共有3.6J电能转化为其他形式的能．也可由能量守恒求出：W2＝W－W1＝3.6

J.[答案](1)18J(2)14.4J(3)3.6J[跟进训练]1．关于电源电动势，下列说法正确的是()A．同一电源接入不同的电路中，电动势会发生变化B．1号1.5V干电池比7号1.5V干电池大，但电动势相同C．电动

势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同B[电动势与外电路无关，所以同一电源接入不同的电路，电动势不会改变，故A错误；电动势跟电源

的体积无关，所以虽然1号干电池比7号干电池大，但电动势相同，故B正确；电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，根据W＝qE可知，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势不一定大，还跟移送电荷量的多少有关，故C错误；电动势、电压和电势差

虽然单位相同，但物理意义不同，故D错误．]闭合电路欧姆定律的理解和应用1．闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件I＝ER＋r电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路E＝I(R＋r)①E＝U外＋Ir②E＝U外＋U内③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用

于纯电阻电路；②③式普遍适用EIt＝I2Rt＋I2rt④W＝W外＋W内⑤电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和④式适用于纯电阻电路，⑤式普遍适用2.路端电压U随电流I变化的图象(U­I关系图)(1)U­I图象的函数表达式：U＝E－Ir.(2)U­I图象特点：位于第一象限

，与横纵坐标轴相交的倾斜直线，如图所示．(3)几个特点①三个特征量：与纵轴交点表示电动势，与横轴交点表示短路电流，直线斜率的大小表示电源的内阻．②两个特殊状态：当外电路断开时(R＝∞)，I变为零．Ir＝0，U＝E；当电源两端短路时(R＝0)，此时电流I

短＝Er(短路电流).【例2】如图所示电路中，电源电动势E＝12V，内阻r＝2Ω，R1＝4Ω，R2＝6Ω，R3＝3Ω.(1)若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？(2)若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？思路点拨：C、D间{接入理想电压表→R3中无电流接

入理想电流表→R2与R3并联[解析](1)若在C、D间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有I1＝ER1＋R2＋r＝124＋6＋2A＝1A.理想电压表读数为UV＝I1R2＝6V.(2)若在C、D间连一个理想电流表，这时电阻R2

与R3并联，并联电阻大小R23＝R2R3R2＋R3＝6×36＋3Ω＝2Ω根据闭合电路欧姆定律，有I2＝ER1＋R23＋r＝124＋2＋2A＝1.5A.理想电流表读数为I′＝R2R2＋R3I2＝66＋3×1.5A＝1A.[答案](1)6V(2)1A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)应用闭合电路欧姆定律求干路中的电流．(3)根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流．[跟进训练]训

练角度1.闭合电路欧姆定律的应用2．如图所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4V8W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1A，这时电阻R两端的电压为5V．求：(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻．[解析](1)当开关S接b点时，由欧姆定律得，

电阻R的阻值为R＝U2I2＝51Ω＝5Ω.(2)当开关S接a时，U1＝4V，I1＝P1U1＝84A＝2A当开关S接b时，U2＝5V，I2＝1A根据闭合电路欧姆定律得E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r联

立解得E＝6V，r＝1Ω.[答案](1)5Ω(2)6V1Ω训练角度2.两类U­I图象的比较及应用3．如图所示为小灯泡的U­I图线，若将该小灯泡与一节电动势E＝1.5V，内阻r＝0.75Ω的干电池组成闭

合电路时，电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据()A．1.5W1.0WB．0.75W0.5WC．0.75W0.75WD．1.5W0.75WD[电源的外电压与电流的关系为U＝E－Ir＝1.5－0.7

5I，作电源的外电压与电流的关系图线，交点所对应的电压U＝0.75V，电流I＝1A，则灯泡的实际功率P＝UI＝0.75W，电源的总功率P总＝EI＝1.5W，故D正确，A、B、C错误．]闭合电路的动态分析问题1．闭合电路动态分析的思路

闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析这类问题的基本思路：分清电路结构→局部电阻结构→总电阻变化→总电流变化→路端电压变化→各部分电压、电流变化2．闭合电路动态分析的三种方法(1)程序法：

基本思路是“部分→整体→部分”，即：R局增大减小→R总增大减小→I总减小增大→U外增大减小→{I局U局(2)结论法——“并同串反”①“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功

率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小．②“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大．(3)特殊值法与极限法：指

因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论．【例3】(多选)如图所示，电源内阻不可忽略，当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，下列说法中正确的是()A．电流表A1读数变小B．电流表A2读数变大C．电压表V读数

变大D．电压表V读数不变AC[从图中可得电压表测量路端电压，电流表A1测量电路总电流，电流表A2测量滑动变阻器电流，当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得路端电压增大，即电压表示数增大，C正确，D错误；电路总电流

减小，即电流表A1的示数减小，因为定值电阻两端的电压增大，所以通过定值电阻的电流增大，因为电路总电流等于通过定值电阻电流与通过滑动变阻器电流之和，所以通过滑动变阻器的电流减小，即A2读数减小，故A正确，B错误．]动态电路分析的基本步骤(1)明确各部分电路的串

、并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压．(2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化．(3)根据闭合电路的欧姆定律I＝ER＋r判断电路中总电流如何变化．(4)根据U内＝Ir，判断电源的内电压如何变化．(5)根据U外＝E－Ir

，判断电源的外电压(路端电压)如何变化．(6)根据串、并联电路的特点，判断各部分电路的电流、电压、电功率、电功如何变化．[跟进训练]4．电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路．当滑动变阻

器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是()A．电压表和电流表读数都增大B．电压表和电流表读数都减小C．电压表读数增大，电流表A1读数减小，A2读数增大D．电压表读数减小，电流表A1读数增大，A2读数减小C[由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路

中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I＝ER总＋r，所以I减小，故A1示数减小；路端电压U＝E－Ir，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2＝E－I(R1＋r)，因I减小，所以U2增大，由I2＝

U2R2知，I2增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误．][物理观念]电动势内阻内、外电压[科学思维]1.用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系．2．从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系，培养用图象法表述和分析图象问

题的能力．1．单位正电荷沿闭合电路移动一周，电源释放的总能量决定于()A．电源的电动势B．通过电源的电流C．内外电路电阻之和D．电荷运动一周所需要的时间A[电动势的物理意义是：在电源内部，非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功．所以电源释放的总能量决定

于电源的电动势，故A正确．]2．一个电源接8Ω电阻时，通过电源的电流为0.15A，接13Ω电阻时，通过电源的电流为0.10A，则电源的电动势和内阻分别为()A．2V1.5ΩB．1.5V2ΩC．2V2ΩD．1.5V1.5ΩB[由闭合电路欧姆定律得E＝I1(R1＋r)，E

＝I2(R2＋r)代入数据联立得r＝2Ω，E＝1.5V，故B正确．]3．两个电源的U­I图象如图所示，从图象中可以看出()A．电池a的电动势较大，内电阻较大B．电池a的电动势较小，内电阻较小C．电池b的电动势较小，内电阻较大D．电池b的电动势较大，内电阻较小A[根据

闭合电路欧姆定律知U＝E－Ir，故U­I图象中图象与纵轴的交点等于电源的电动势，由题图可知，a的电动势较大，图象斜率的绝对值表示电源的内阻，a的斜率的绝对值较大，则a的内阻较大，故A正确．]4．如图所示电路中，开关S闭合，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是(

)A．电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮B．电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗C．电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮D．电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗D[当滑动

变阻器的滑片P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由I＝ER外＋r知总电流增大，通过L2的电流增大，L2变亮；由U并＝E－I(RL2＋r)知，滑动变阻器与L1并联部分电压减小，示数变小，L1变暗，D正确．]