第二章第三節(jié)研究閉合電路

第二章電路理解教材新知應(yīng)用創(chuàng)新演練隨堂基礎(chǔ)鞏固知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二課時(shí)跟蹤訓(xùn)練把握熱點(diǎn)考向第三節(jié)研究閉合電路考向一考向二考向三知識(shí)點(diǎn)三知識(shí)點(diǎn)四1.電源的電動(dòng)勢數(shù)值上等于不接

用電器時(shí)電源正負(fù)兩極間的電

壓。4．路端電壓隨外電阻的增大而

增大。電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻不

隨外電阻的變化而變化。5．在電源的U－I圖像中，圖線

與縱軸的交點(diǎn)即為電源的電

動(dòng)勢，與橫軸的交點(diǎn)是短路

電流，直線的斜率即為電源的

內(nèi)阻。[自學(xué)教材](1)電源外部的電路叫做外電路，外電路上的電阻稱為

。電源內(nèi)部的電路叫做內(nèi)電路，內(nèi)電路上的電阻即電源的電阻稱為

。

(2)電源的電動(dòng)勢數(shù)值上等于

時(shí)電源正負(fù)兩極間的電壓。

(3)電動(dòng)勢的單位與電壓的單位相同，也是

。外電阻內(nèi)電阻不接用電器伏特[重點(diǎn)詮釋]1．對(duì)電動(dòng)勢的理解從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，非靜電力移動(dòng)電荷做功的過程，就是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程。在不同的電源中，非靜電力做功的本領(lǐng)也不相同，把一定數(shù)量的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極搬運(yùn)到正極，非靜電力做功越多，電荷的電勢能增加得就越多。非靜電力做的功越少，則電荷的電勢能增加得就越少。物理學(xué)中用電動(dòng)勢表示電源的這種特性。2．電動(dòng)勢與電壓的區(qū)別電動(dòng)勢是電源本身的一種性質(zhì)，而兩極間的電壓是由電動(dòng)勢提供的，兩者存在本質(zhì)的區(qū)別，因此不能說電源兩端的電壓就是電源電動(dòng)勢。1．下列說法中正確的是(

)A．電源的電動(dòng)勢實(shí)質(zhì)上就是電源兩極間的電壓

B．電源的電動(dòng)勢在數(shù)值上等于兩極間的電壓

C．電源的電動(dòng)勢與電壓的單位相同，但與電壓有本質(zhì)

的區(qū)別

D．電動(dòng)勢越大，電源兩極間的電壓一定越高解析：電動(dòng)勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。而電壓是電場中兩點(diǎn)間的電勢差，電動(dòng)勢與電壓有著本質(zhì)的區(qū)別，所以A選項(xiàng)錯(cuò)，C選項(xiàng)對(duì)。當(dāng)電源開路時(shí)，兩極間的電壓在數(shù)值上等于電源的電動(dòng)勢，但在閉合電路中，電源兩極間的電壓(路端電壓)隨外電阻的增大而增大，隨外電阻的減小而減小，當(dāng)電源短路時(shí)，R外＝0，這時(shí)路端電壓為零，所以B、D選項(xiàng)錯(cuò)。答案：C[自學(xué)教材](1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的

成正比，跟內(nèi)、外電路的

成反比。

(2)公式：

。

(3)電源的電動(dòng)勢E等于U外和U內(nèi)

，即E＝

。電動(dòng)勢電阻之和之和U內(nèi)＋U外[重點(diǎn)詮釋]1．閉合電路歐姆定律變形式的適用條件(1)E＝IR＋I(xiàn)r只適用于外電路為純電阻的閉合電路。(2)E＝U外＋I(xiàn)r或U外＝E－Ir既適用于外電路為純電阻的閉

合電路，也適用于外電路為非純電阻的閉合電路。2．(雙選)如圖2－3－1所示電路中，電源電

動(dòng)勢E＝9V、內(nèi)阻r＝3Ω，R＝15Ω，

下列說法中正確的是(

)A．當(dāng)S斷開時(shí)，UAC＝9VB．當(dāng)S閉合時(shí)，UAC＝9VC．當(dāng)S閉合時(shí)，UAB＝7.5V，UBC＝0D．當(dāng)S斷開時(shí)，UAB＝0，UBC＝0圖2－3－1答案：AC[自學(xué)教材]E－Ir減小增大增大減小(3)路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像如圖2－3－2所示，可知①圖線是一條

傾斜的直線。②路端電壓U隨著電流I的增大而

。向下減小圖2－3－2[重點(diǎn)詮釋]1．負(fù)載變化與路端電壓的關(guān)系(3)由于電源內(nèi)阻很小，所以短路時(shí)會(huì)形成很大的電流，

為保護(hù)電源，絕不能把電源兩極直接相連接。2．對(duì)U－I圖像的理解

(1)函數(shù)關(guān)系：由U＝E－Ir＝－r·I＋E可知，電源的U－I圖像是一條斜向下傾斜的直線，如圖2－3－3所示。圖2－3－33.在如圖2－3－4的閉合電路中，當(dāng)滑

片P向右移動(dòng)時(shí)，兩電表讀數(shù)的變化

是(

)A．?變大，

變大

B．?變小，

變大

C．?變大，

變小

D．?變小，

變小圖2－3－4解析：滑片P向右移動(dòng)，電阻變大，總電阻也變大，由閉合電路的歐姆定律可知，回路中電流減小，電源內(nèi)壓減小，R0兩端電壓減小，所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓升高，電壓表示數(shù)變大，故B項(xiàng)正確。答案：B4．如圖2－3－5所示是某電源的路端電壓隨干路電流I的變

化圖像，由圖像可知，該電源的電動(dòng)勢為________V，

內(nèi)阻為________Ω。圖2－3－5答案：6.0

1.6[自學(xué)教材]1．實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)的電路如圖2－3－6所示，實(shí)驗(yàn)原理是閉合電路的歐姆定律。圖2－3－6平均值(2)用作圖法來處理數(shù)據(jù)。①在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)，根據(jù)測出的多組U、I值，在坐標(biāo)紙上描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。②根據(jù)閉合電路的歐姆定律U＝E－Ir，可知U、I關(guān)系圖像是一條直線。由于存在實(shí)驗(yàn)誤差，按照實(shí)測數(shù)據(jù)描出的點(diǎn)一般不會(huì)嚴(yán)格地落在同一條直線上。為了減小誤差，可以用直尺畫一條直線，使直線兩側(cè)的點(diǎn)的數(shù)目

，這條直線就是電路的路端電壓與電流的關(guān)系圖像。③這條直線跟縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)數(shù)值上等于

。大致相等電源電動(dòng)勢[重點(diǎn)詮釋]1．誤差分析

(1)偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U－I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確。

(2)系統(tǒng)誤差：主要原因是未考慮電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比實(shí)際的總電流(即流過電源的電流)要小一些。U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測量結(jié)果與真實(shí)情況在U－I坐標(biāo)系中表示出來，如圖2－3－7所示，可見E測<E真，r測<r真。圖2－3－72．注意事項(xiàng)

(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，宜選用舊電池和內(nèi)阻較大的電壓表。

(2)在畫U－I圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，而不要顧及個(gè)別離開較遠(yuǎn)的點(diǎn)以減小偶然誤差。

(3)合理地選擇電壓表與電流表的量程可以減小讀數(shù)誤差。

(4)當(dāng)干電池的路端電壓變化不很明顯時(shí)，作圖像時(shí)，縱軸單位可取得小一些，且縱軸起點(diǎn)可不從零開始。5．在測定一節(jié)干電池(電動(dòng)勢約為1.5V，內(nèi)電阻約為2Ω)

的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器和電壓表各有

兩個(gè)供選：

A．電壓表量程為15VB．電壓表量程為3VC．變阻器為(20Ω，3A)D．變阻器為(500Ω，0.2A)(1)電壓表應(yīng)該選________(選填“A”或“B”)，這是因?yàn)開___________________________。(2)變阻器應(yīng)選________(選填“C”或“D”)，這是因?yàn)開___________________________。解析：由于電源電動(dòng)勢約為1.5V，故選量程為0～3V的電壓表B，讀數(shù)既準(zhǔn)確，又方便；滑動(dòng)變阻器D的額定電流太小，最大阻值太大，調(diào)節(jié)不方便，故選變阻器C。答案：見解析[例1]

一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA，若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是(

)A．0.10V

B．0.20VC．0.30V D．0.40V[答案]

D1．如圖2－3－8所示的電路中，當(dāng)S閉

合時(shí)，電壓表和電流表(均為理想

電表)的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當(dāng)

S斷開時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V

和0.1A，求電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻。圖2－3－8解析：當(dāng)S閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U1＝E－Ir即E＝1.6＋0.4r①當(dāng)S斷開時(shí)，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律U＝E－Ir，即E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r②由①②得：E＝2V，r＝1Ω。答案：2V

1Ω

[例2]電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動(dòng)變阻器R連接成如圖2－3－9所示的電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭由中點(diǎn)滑向b端時(shí)，下列說法正確的是(

)A．電壓表和電流表讀數(shù)都增大

B．電壓表和電流表讀數(shù)都減小

C．電壓表讀數(shù)增大，電流表讀數(shù)減小

D．電壓表讀數(shù)減小，電流表讀數(shù)增大圖2－3－9[思路點(diǎn)撥]

觸頭移動(dòng)時(shí)先判斷R阻值如何變化，再判斷串并聯(lián)電阻及總電阻如何變化，進(jìn)而判斷總電流及路端電壓如何變化，最后確定電壓表及電流表的示數(shù)如何變化。[答案]

A當(dāng)電路中某一部分電阻變化時(shí)，整個(gè)電路各處的電壓、電流都會(huì)受到影響，分析時(shí)，應(yīng)抓住全電路中電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻不變的特點(diǎn)，從總電流的變化順次推理。解題時(shí)容易只從孤立的局部電路考慮，R增大時(shí)UR也增大，將無法判斷通過R的電流變化情況。2．如圖2－3－10所示的電路中，電源

的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r。當(dāng)可變電

阻的滑片P向b移動(dòng)時(shí)，電壓表的

讀數(shù)U1與電壓表

的讀數(shù)U2的變

化情況是(

)A．U1變大，U2變小 B．U1變大，U2變大

C．U1變小，U2變小

D．U1變小，U2變大圖2－3－10解析：當(dāng)P向b移動(dòng)時(shí)，電路中總電阻變大，由閉合電路的歐姆定律可知電路中總電流I變小，由歐姆定律得U2＝IR變小，再由閉合電路歐姆定律得U1＝E－Ir變大，故本題應(yīng)選A。答案：A[例3]

在用伏安法測電池電動(dòng)勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，一位同學(xué)記錄了6組數(shù)據(jù)(如下表)。次數(shù)物理量123456電流I(A)0.120.200.310.320.440.57電壓U(V)1.371.321.241.181.131.05(1)根據(jù)數(shù)據(jù)選定下列供選用的儀器：電流表量程