高三物理教案：《閉合電路歐姆定律》教學設計

　　本文題目：高三物理教案：閉合電路歐姆定律復習

　　第3課時　閉合電路歐姆定律

　　導學目標 1.理解閉合電路歐姆定律的內容，并能進行電路動態分析及電路的相關計算.2.能利用U-I圖象進行分析并計算.

　　一、電源的電動勢

　　[基礎導引]

　　關于電源的電動勢，判斷下面說法的正誤：

　　(1)電源的電動勢就是接在電源兩極間的電壓表測得的電壓 (　　)

　　(2)同一電源接入不同的電路，電動勢就會發生變化 (　　)

　　(3)電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉化為電勢能的本領大小的物理量 (　　)

　　(4)在閉合電路中，當外電阻變大時，路端電壓增大，電源的電動勢也增大 (　　)

　　[知識梳理]

　　1.電源是通過非靜電力做功把____________的能轉化成____________的裝置.

　　2.電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E=________，單位：V.

　　3.電動勢的物理含義：電動勢表示電源____________________本領的大小，在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.

　　4.電動勢是______量，需注意電動勢不是電壓.

　　二、閉合電路歐姆定律

　　[基礎導引]

　　如圖1所示電路中，電源的電動勢E=9 V、內阻r=3 Ω，R=15 Ω.

　　下列說法中正確的是 (　　)

　　A.當S斷開時，UAC=9 V

　　B.當S閉合時，UAC=9 V

　　C.當S閉合時，UAB=7.5 V，UBC=0

　　D.當S斷開時，UAB=0，UBC=0

　　[知識梳理]

　　閉合電路歐姆定律

　　(1)內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成________，跟內、外電路的電阻之和成________.

　　(2)公式I=　　　　?只適用于純電阻電路?E=　　　　　　?適用于任何電路?

　　(3)路端電壓與外電阻的關系

　　①負載R增大→I減小→U內________→U外________

　　外電路斷路時(R=∞)，I=0，U外=E.

　　②負載R減小→I增大→U內________→U外________

　　外電路短路時(R=0)，I=________，U內=E.

　　(4)U-I關系圖：由U=E-Ir可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而______;U-I關系圖線如圖2所示.

　　①當電路斷路即I=0時，縱坐標的截距為____________.

　　②當外電路電壓為U=0時，橫坐標的截距為__________.

　　③圖線的斜率的絕對值為電源的__________.

　　圖2

　　思考：對于U-I圖線中縱坐標(U)不從零開始的情況，直線的斜率的意義是否變化?

　　考點一　電路的動態分析

　　考點解讀

　　電路的動態分析是電學的常考點之一，幾乎每年都有該類試題出現.該類試題能考查考生對閉合電路歐姆定律的理解，電路的結構分析及對串并聯特點的應用能力，兼顧考查學生的邏輯推理能力.

　　典例剖析

　　例1　(2011?北京理綜?17)如圖3所示電路，電源內阻不可忽

　　略.開關S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過

　　程中 (　　)

　　A.電壓表與電流表的示數都減小

　　B.電壓表與電流表的示數都增大

　　C.電壓表的示數增大，電流表的示數減小

　　D.電壓表的示數減小，電流表的示數增大

　　思維突破　電路動態分析的方法

　　(1)程序法：電路結構的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路并聯分流I串聯分壓U→變化支路.

　　(2)“并同串反”規律，所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小.所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大.

　　跟蹤訓練1　在如圖4所示電路中，當滑動變阻器滑片P向下移動

　　時，則 (　　)

　　A.A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮

　　B.A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗

　　C.A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗

　　D.A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮

　　考點二　電路中的有關功率及效率

　　考點解讀

　　1.電源的總功率

　　(1)任意電路：P總=EI=U外I+U內I=P出+P內.

　　(2)純電阻電路：P總=I2(R+r)=E2R+r.

　　2.電源內部消耗的功率：P內=I2r=U內I=P總-P出.

　　3.電源的輸出功率

　　(1)任意電路：P出=UI=EI-I2r=P總-P內.

　　(2)純電阻電路：P出=I2R=E2R?R+r?2=E2?R-r?2R+4r.

　　(3)輸出功率隨R的變化關系

　　①當R=r時，電源的輸出功率最大為Pm=E24r.

　　②當R>r時，隨著R的增大輸出功率越來越小.

　　③當R

　　④當P出

　　⑤P出與R的關系如圖5所示.

　　圖5

　　4.電源的效率

　　(1)任意電路：η=P出P總×100%=UE×100%.

　　(2)純電阻電路：η=RR+r×100%=11+rR×100%

　　因此在純電阻電路中R越大，η越大;當R=r時，電源有最大輸出功率，效率僅為50%.

　　特別提醒　1.當電源的輸出功率最大時，效率并不是最大，只有50%;當R→∞時，η→100%，但此時P出→0，無實際意義.

　　2.對于內、外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據P=I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同.

　　典例剖析

　　例2　在如圖6所示的電路中，R1=2 Ω，R2=R3=4 Ω，當開關S接

　　a時，R2上消耗的電功率為4 W，當開關S接b時，電壓表示數為

　　4.5 V，試求：

　　(1)開關S接a時，通過電源的電流和電源兩端的電壓;

　　(2)開關S接b時，電源的電動勢和內電阻;

　　(3)當開關S接c時，通過R2的電流.

　　思維突破　對于直流電路的分析與計算，要熟練掌握串、并聯電路的特點，知道這兩種電路的電壓、電流及電功率的分配關系，并能把較為復雜的電路化為簡單、直觀的串、并聯關系.

　　跟蹤訓練2　如圖7中電源的電動勢為6 V，內阻為1 Ω，R1為2 Ω，R2全阻值為3 Ω，下列說法錯誤的是 (　　)

　　A.當R2為1 Ω時，R1消耗的功率最大

　　B.通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5 V，最小值為4 V

　　C.R2的阻值越小，R1消耗的功率越大

　　D.當R2的阻值為3 Ω時，R2消耗的功率最大

　　考點三　涉及U-I圖象的功率計算

　　考點解讀

　　兩種圖線的比較：

　　圖象上的特征 物理意義

　　電源U-I圖象 電阻U-I圖象

　　圖象表述的物理量變化關系 電源的路端電壓隨電路電流的變化關系 電阻的電流隨電阻兩端電壓的變化關系

　　圖線與坐標軸交點 與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流Er

　　過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零

　　圖線上每一點坐標的乘積UI 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率

　　圖線上每一點對應的U、I比值 表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同 每一點對應的比值均等大，表示此電阻的大小

　　圖線的斜率 內電阻r的相反數-r 表示電阻大小

　　典例剖析

　　例3　如圖8所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關系圖象，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關系圖象，則下列說法正確的是 (　　)

　　圖8

　　A.電源的電動勢為50 V

　　B.電源的內阻為253 Ω

　　C.電流為2.5 A時，外電路的電阻為15 Ω

　　D.輸出功率為120 W時，輸出電壓是30 V

　　思維突破　在解決此類圖象問題時，(1)要明確縱橫坐標的物理意義.(2)要明確圖象的截距、斜率，包圍面積的物理意義.(3)根據物理規律寫出反映縱橫坐標物理量的關系式.(4)充分挖掘圖象所隱含的條件.

　　跟蹤訓練3　用標有“6 V　3 W”的燈泡L1、“6 V　6 W”的燈泡L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖9甲所示的實驗電路，其中電源電動勢E=9 V.圖乙是通過兩個燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線.當其中一個燈泡正常發光時(　　)

　　圖9

　　A.電流表的示數為1 A B.電壓表的示數約為6 V

　　C.電路輸出功率為4 W D.電源內阻為2 Ω

　　21.含電容器電路的分析方法

　　例4　如圖10所示的電路中，R1、R2、R3是固定電阻，R4是

　　光敏電阻，其阻值隨光照的強度增強而減小.當開關S閉

　　合且沒有光照射時，電容器C不帶電.當用強光照射R4且

　　電路穩定時，則與無光照射時比較 (　　)

　　A.電容器C的上極板帶正電

　　B.電容器C的下極板帶正電

　　C.通過R4的電流變小，電源的路端電壓增大

　　D.通過R4的電流變大，電源提供的總功率變小

　　方法提煉　含電容器電路的分析方法

　　1.電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置處補上.

　　2.電路穩定時電容器的處理方法：電路穩定后，與電容器串聯的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現電勢差.

　　3.電壓變化帶來的電容器的變化：電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高，電容器將充電;若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電.

　　4.含電容器電路的處理方法：如果電容器與電源并聯，且電路中有電流通過，則電容器兩端的電壓不是電源電動勢E，而是路端電壓U.

　　跟蹤訓練4　如圖11所示的電路中，電源的電動勢為E、內電阻為

　　r，閉合開關S，待電流達到穩定后，電流表示數為I，電壓表示

　　數為U，電容器C所帶電荷量為Q.將滑動變阻器的滑動觸頭P

　　從圖示位置向a端移動一些，待電流達到穩定后，則與P移動

　　前相比 (　　)

　　A.U變小 B.I變小 C.Q不變 D.Q減小

　　A組　電路的動態分析

　　1.如圖12所示，電源的電動勢為E，內電阻為r，兩電表均可看做是理想電表.閉合開關，使滑動變阻器的滑片由右端向左端滑動，在此過程中 (　　)

　　圖12

　　A.小燈泡L1、L2均變暗

　　B.小燈泡L1變暗，L2變亮

　　C.電流表A的讀數變小，電壓表V的讀數變大

　　D.電流表A的讀數變大，電壓表V的讀數變小

　　2.如圖13所示，圖中的四個電表均為理想電表，當滑動變阻

　　器滑片P向右端移動時，下面說法中正確的是 (　　)

　　A.電壓表V1的讀數減小，電流表A1的讀數增大

　　B.電壓表V1的讀數增大，電流表A1的讀數減小

　　C.電壓表V2的讀數減小，電流表A2的讀數增大

　　D.電壓表V2的讀數增大，電流表A2的讀數減小

　　B組　閉合電路中電功率的分析與計算

　　3.某同學將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內部的

　　發熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在同一坐標系內，如圖14

　　所示，根據圖線可知 (　　)

　　A.反映Pr變化的圖線是c

　　B.電源電動勢為8 V

　　C.電源內阻為2 Ω

　　D.當電流為0.5 A時，外電路的電阻為6 Ω

　　4.一個微型吸塵器的直流電動機的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動勢為E，內阻為r的直流電源的兩極間，電動機恰好能正常工作，則 (　　)

　　A.電動機消耗的總功率為UI

　　B.電動機消耗的熱功率為U2R

　　C.電源的輸出功率為EI

　　D.電源的效率為1-IrE

　　C組　含電容器電路的分析與計算

　　5.如圖15所示，電源兩端電壓為U=10 V保持不變，R1=4.0 Ω，R2

　　=6.0 Ω，C1=C2=30 μF.先閉合開關S，待電路穩定后，再將S斷

　　開，則S斷開后，通過R1的電荷量為 (　　)

　　A.4.2×10-4 C

　　B.1.2×10-4 C

　　C.4.8×10-4 C

　　D.3.0×10-4 C

　　6.如圖16所示，兩個相同的平行板電容器C1、C2用導線相連，開

　　始都不帶電.現將開關S閉合給兩個電容器充電，待充電平衡

　　后，電容器C1兩板間有一帶電微粒恰好處于平衡狀態.再將開關S斷

　　開，把電容器C2兩板稍錯開一些(兩板間距離保持不變)，重新平衡后，下列判斷正確的是 (　　)

　　A.電容器C1兩板間電壓減小

　　B.電容器C2兩板間電壓增大

　　C.帶電微粒將加速上升

　　D.電容器C1所帶電荷量增大

　　D組　U-I圖象的理解與應用

　　7.如圖17所示為兩電源的U-I圖象，則下列說法正確的是

　　(　　)

　　A.電源①的電動勢和內阻均比電源②大

　　B.當外接同樣的電阻時，兩電源的輸出功率可能相等

　　C.當外接同樣的電阻時，兩電源的效率可能相等

　　D.不論外接多大的相同電阻，電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大

　　8.如圖18所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、

　　b分別表示路端電壓、負載電阻上電壓隨電流變化的情況，下

　　列說法正確的是 (　　)

　　A.陰影部分的面積表示電源輸出功率

　　B.陰影部分的面積表示電源的內阻上消耗的功率

　　C.當滿足α=β時，電源效率最高

　　D.當滿足α=β時，電源效率小于50%

　　課時規范訓練

　　(限時：30分鐘)

　　1.下列關于電源電動勢的說法中正確的是 (　　)

　　A.在某電源的電路中，每通過2 C的電荷量，電源提供的電能是4 J，那么這個電源的電動勢是0.5 V

　　B.電源的路端電壓增大時，其電源的電動勢一定也增大

　　C.無論內電壓和外電壓如何變化，其電源的電動勢一定不變

　　D.電源的電動勢越大，電源所能提供的電能就越多

　　2.兩個相同的電阻R，當它們串聯后接在電動勢為E的電源上，通過一個電阻的電流為I;若將它們并聯后仍接在該電源上，通過一個電阻的電流仍為I，則電源的內阻為 (　　)

　　A.4R B.R C.R2 D.無法計算

　　3.將三個不同的電源的U-I圖線畫在同一坐標中，如圖1所示，

　　其中1和2平行，它們的電動勢分別為E1、E2、E3，它們的內

　　阻分別為r1、r2、r3，則下列關系正確的是 (　　)

　　A.r1=r2r2>r3

　　C.E1>E2=E3 D.E1=E2

　　4.在純電阻電路中，當用一個固定的電源(設E、r是定值)向變

　　化的外電阻供電時，關于電源的輸出功率P隨外電阻R變化

　　的規律如圖2所示，則 (　　)

　　A.當R=r時，電源有最大的輸出功率

　　B.當R=r時，電源的效率η=50%

　　C.電源的功率P′隨外電阻R的增大而增大

　　D.電源的效率η隨外電阻R的增大而增大

　　5.(2010?上海單科?5)在如圖3所示的閉合電路中，當滑片P向右移動時，兩電表讀數的變化是 (　　)

　　A. 變大， 變大

　　B. 變小， 變大

　　C. 變大， 變小

　　D. 變小， 變小

　　6.(2010?安徽?18)如圖4所示，M、N是平行板電容器的兩個極板，

　　R0為定值電阻，R1、R2為可調電阻，用絕緣細線將質量為m、帶

　　正電的小球懸于電容器內部.閉合開關S，小球靜止時受到懸線

　　的拉力為F.調節R1、R2，關于F的大小判斷正確的是 (　　)

　　A.保持R1不變，緩慢增大R2時，F將變大

　　B.保持R1不變，緩慢增大R2時，F將變小

　　C.保持R2不變，緩慢增大R1時，F將變大

　　D.保持R2不變，緩慢增大R1時，F將變小

　　7. (2011?上海單科?12)如圖5所示電路中，閉合電鍵S，當滑動變阻器的滑

　　動觸頭P從最高端向下滑動時， (　　)

　　A.電壓表V讀數先變大后變小，電流表A讀數變大

　　B.電壓表V讀數先變小后變大，電流表A讀數變小

　　C.電壓表V讀數先變大后變小，電流表A讀數先變小后變大

　　D.電壓表V讀數先變小后變大，電流表A讀數先變大后變小

　　8.如圖6所示，電源的電動勢和內阻分別為E、r，在滑動變阻器的

　　滑片P由a向b移動的過程中，下列各物理量變化情況為(　　)

　　A.電流表的讀數一直減小

　　B.R0的功率先減小后增大

　　C.電源輸出功率先增大后減小

　　D.電壓表的讀數先增大后減小

　　9.如圖7甲所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R2為半導體熱敏材料制成的傳感器，電阻R2隨溫度t變化的圖線如圖乙所示.電流表為值班室的顯示器.a、b之間接報警器，當傳感器R2所在處出現火情時，顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是 (　　)

　　圖7

　　A.I變大，U變大 B.I變大，U變小

　　C.I變小，U變大 D.I變小，U變小

　　10.在電學探究實驗課中，某組同學在實驗室利用如圖8甲所示的電路圖連接好電路，并用于測定定值電阻R0，電源的電動勢E和內電阻r.調節滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學記錄了電流表A和電壓表V1的測量數據，另一同學記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數據.根據所得數據描繪了如圖乙所示的兩條U-I直線.則有 (　　)

　　甲　　　　　　　　　　　乙

　　圖8

　　A.圖象中的圖線乙是電壓表V1的測量值所對應的圖線

　　B.由圖象可以得出電源電動勢和內阻分別是E=1.50 V，r=1.0 Ω

　　C.圖象中兩直線的交點表示定值電阻R0上消耗的功率為0.75 W

　　D.圖象中兩直線的交點表示在本電路中該電源的效率達到最大值

　　復習講義

　　基礎再現

　　一、

　　基礎導引　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×

　　知識梳理　1.其它形式　電勢能　2.Wq　3.把其它形式的能轉化成電勢能　4.標

　　二、

　　基礎導引　AC

　　知識梳理　(1)正比　反比　(2)ER+r　U外+U內　(3)①減小　增大　②增大　減小　Er　(4)減小　①電動勢E　②短路電流Im　③內阻r

　　思考：不變.斜率的絕對值仍表示電源內阻.

　　課堂探究

　　例1　A

　　跟蹤訓練1　D

　　例2　(1)1 A　4 V　(2)6 V　2 Ω

　　(3)0.5 A

　　跟蹤訓練2　A

　　例3　ACD

　　跟蹤訓練3　CD

　　例4　B

　　跟蹤訓練4　B

　　分組訓練

　　1.BD

　　2.AD

　　3.ACD

　　4.AD

　　5.A

　　6.BCD

　　7.AD

　　8.A

　　課時規范訓練

　　1.C

　　2.B

　　3.AC

　　4.ABD

　　5.B

　　6.B

　　7.A

　　8.BD

　　9.D

　　10.B