27闭合电路欧姆定律教案

1、适用学科高中物理适用年级高二适用区域人教版区域课时时长（分钟）2课时知识点闭合电路欧姆定律教案教学目标1. 通过探究推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。2. 理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达，并能用来分析有关问题。3. 掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。4. 了解路端电压与电流的U-I图像，认识E和r对U-I图像的影响。5. 熟练应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算。教学重点推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行相关讨论。教学难点应用闭合电路欧姆定律讨论路端电压与负载关系。教

2、学过程一、导入基础知识回顾欧姆定律综合电学的相应规律进行综合巩固和加深。今天主要研究闭合电路欧姆定律。二、知识讲解（一）考点解读一、闭合电路欧姆定律1闭合电路的组成及电流流向2闭合电路中的能量转化如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EItI2RtI2rt。3闭合电路欧姆定律二、路端电压与负载(外电阻)的关系1路端电压与电流的关系(1)公式：UEIr。(2)U­I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。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

3、无限大(断路)时，I0，UE，即断路时的路端电压等于电源电动势。(2)外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U减小，当R减小到零时，I，U0。考点1 路端电压与负载的关系1外电阻的两类变化引起的相应变化(1)说明：电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。(2)说明：由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接。2电源的U­I图像(1)图像的函数表达式：UEIr。(2)图像表示：电源的外电路的特性曲线(路端电压U随电流I变化的图像)，如图所示是一条斜向下的直线。(3)当外电路断路时(即R，I0)：纵轴上的截距表示电源的电动势E(EU端)；当

4、外电路短路时(R0，U0)：横坐标的截距表示电源的短路电流I短。(条件：坐标原点均从0开始)(4)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻，即r。(5)某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率。考点2 电源的有关功率和电源的效率1电源的有关功率和电源的效率(1)电源的总功率：P总IEI(U内U外)。(2)电源的输出功率：P出IU外。(3)电源内部的发热功率：PI2r。(4)电源的效率：，对于纯电阻电路，。2输出功率和外电阻的关系在纯电阻电路中，电源的输出功率为PI2RRR(1)当Rr时，电源的输出功率最大，Pm。(2)当R>r时，随着R增大，P

5、减小。(3)当R<r时，随着R增大，P增大。考点3 闭合电路的动态分析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是： 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R总I总U外(2)结论法“串反并同”“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。“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

6、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。(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。三 、例题精析例题1【题干】电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是()A因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B因为UIR，所以当I增大时，路端电压也增大C因为UEIr，所以当I增大时，路端电压减小D若外电路断开，则路端电压为零【答案】C【解析】路端电压UIREIr，因为I增大时，R减小，所以不能用UIR判断路端电压的变化情况，根据UEIr可知

7、，当I增大时，路端电压减小，所以选项A、B错误，C正确；当外电路断开时，路端电压为E，选项D错误。【点睛】 重点在于理解闭合电路欧姆定律各物理量所代表的物理意义，特别是变式后各物理量对应图像上的物理意义。例题2【题干】如图所示，A为电源的U­I图线，B为电阻R的U­I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是()A4 W，B2 W，C4 W， D2 W，【答案】C【解析】从题图可知E3 V，图线A和图线B的交点是电源和电阻R构成闭合电路的工作点，因此P出UI4 W，P总EI6 W。电源的效率。【点睛】根据图像理解线A、B中各物理量所代表的物理意义，即可得

8、出相应关系。例题3【题干】 (多选)如图所示，闭合开关S并调节滑动变阻器滑片P的位置，使A、B、C三灯亮度相同。若继续将P向下移动，则三灯亮度变化情况为()AA灯变亮BB灯变亮CB灯变暗 DC灯变亮【答案】ACD【解析】将变阻器滑片P向下移动时，接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据全电路欧姆定律得知，总电流IA增大，则A灯变亮。并联部分的电压U并EIA(RAr)，E、RA、r不变，IA增大，U并减小，B灯变暗。通过C灯的电流ICIIB，I增大，IB减小，则IC增大，C灯变亮，故A、C、D正确。【点睛】动态电路分析，首先根据外电路电阻的变化确定总电流的变化，从而引起内压和外压的分配，再到局

9、部。例题4【题干】如图所示，E10 V，r1 ，R1R35 ，R24 ，C100 F。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过R3的总电荷量。【答案】(1)g方向竖直向上(2)4×104 C【解析】开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qEmg且qE竖直向上。S闭合后，qEmg的平衡关系被打破。S断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有UCE4 V，mg。S闭合后，UCE8 V设带电粒子加速度为a，则mgma，解得ag，方向竖直向上。(2)S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以

10、QC(UCUC)4×104 C。【点睛】结合电容电场的实际应用。四 、课堂运用基础1、【题干】(多选)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 VB电源的内阻为12 C电源的短路电流为0.5 AD电流为0.3 A时的外电阻是18 【答案】AD【解析】因该电源的U­I图像的纵轴坐标不是从零开始的，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E6.0 V，但横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流，且内阻应按斜率的绝对值计算，即r| 2 。由闭合电路欧姆定律可得电流I0.3 A时，外电阻Rr18 。故选项A、D正确。2.【题干】 (多选)直

11、流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A总功率一定减小B效率一定增大C内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小【答案】ABC【解析】滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路部分的阻值变大，因而电流减小，由P总IE可知电源的总功率减小，选项A正确。滑动变阻器连入电路部分阻值变大，路端电压变大，由×100%可知电源的效率增大，选项B正确。内部损耗功率为P内I2r，电流减小，因而内部损耗功率减小，选项C正确。电源输出功率为外电阻消耗功率，但外电阻与内电阻的大小关系未知，因而不能判断输出功率的变化情况，选项D错误。3.【题干】如图所示是一实验电路图。在滑动触

12、头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是()A路端电压变小B电流表的示数变大C电源内阻消耗的功率变小D电路的总电阻变大【答案】A【解析】当滑片向b端滑动时，其接入电路中的电阻减小，使得外电路总电阻减小，故D错误。根据I，可知总电流在增加，根据闭合电路中的欧姆定律有EIrU外，可知路端电压U外在减小，故A正确。流过电流表的示数为I，可知电流在减小，故B错误。根据PI2r，可知内阻消耗的功率在增大，故C错误。4.【题干】 (多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是

13、()A灯泡L将变暗B灯泡L将变亮C电容器C的电量将减小 D电容器C的电量将增大【答案】AD【解析】由题意，可知R增大，电流I减小，灯泡L将变暗。故A正确，B错误。路端电压UEIr增大，则电容器电量QCU增大。故C错误，D正确。巩固1、【题干】(多选)在如图所示电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，回路电流I、路端电压U、内电压U都将随之发生变化。下列图像能正确表示其变化规律的是()【答案】AB【解析】由闭合电路欧姆定律有IUEIrErEUIrE根据式可知，I随R的增大单调递减，但不是线性变化，故A正确。将式变形可得UE，利用数学知识可知B正确，D错误。根据式可知，C错

14、误。2.【题干】 (多选)如图所示，已知电源内阻为r，定值电阻R0的阻值也为r，滑动变阻器R的总电阻为2r。若滑动变阻器的滑片P由A向B滑动，则()A电源的输出功率由小变大B定值电阻R0消耗的功率由小变大C电源内部的电势降落由大变小D滑动变阻器消耗的功率变小【答案】ABD【解析】由题图可知，当滑动变阻器的滑片P由A向B滑动时，滑动变阻器的有效电阻在减小，外电路电阻由3r逐渐减小为r，由电源的输出功率与外电阻的关系可知，电源的输出功率由小变到最大，故选项A正确；定值电阻R0消耗的功率为PR0I2R0，而电流在不断增大，则R0消耗的功率也由小变大，电源内部的电压降Ir也由小变大，所以B正确，C错误

15、；对于滑动变阻器消耗的功率的变化情况，可把R0r2r看做新电源的内阻，可知当R2r时滑动变阻器消耗的功率最大，当R变小时，其消耗的功率变小，选项D正确。3.【题干】如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是()AR3断路BR1短路CR2断路 DR1、R2同时短路【答案】C拔高【解析】灯泡A比原来暗了些，说明灯泡A的电流和电压变小；灯泡B比原来亮了些，说明灯泡B的电压和电流变大。采取代入排除法，将选项逐个代入分析：R3断路R外增大R总变大I减小U变大，由此可知两灯均变亮，故A错误；R1短路R外减小R总减小I

16、增大，通过灯泡A和B的电流变大，两灯变亮，B错误；同理分析可知C选项正确，D选项错误。1、【题干】(多选)如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线。将这个电阻分别接到a、b两电源上，那么()AR接到b电源上时电源的效率高BR接到b电源上时电源的输出功率较大CR接到a电源上时电源的输出功率较大，但电源效率较低DR接到a电源上时电阻的发热功率较大，电源效率也较高【答案】AC【解析】由题图知Ea>Eb，内阻ra>rb，当电阻R接到电源两极时，电源的效率为，所以R接到电源b上时，电源的效率高，A

17、对，D错。由题图知，R接到电源a上时，电源的输出电压和电流均比接到b上时大，故R接到电源a上时，电源的输出功率较大，B错，C对。2、【题干】如图所示，电池电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表 的读数U1与电压表 的读数U2的变化情况是()AU1变大，U2变小BU1变大，U2变大CU1变小，U2变小DU1变小，U2变大【答案】A【解析】滑片P向b移动时，总电阻变大，干路中I变小。由于路端电压UEIr，U增大，即V1表示数U1变大。由于V2表示数U2IR，U2减小，所以A正确。3、【题干】如图所示，闭合开关S，电路稳定后，水平放置的平行金属板间的带电质点P处于静止状态，若将

18、滑动变阻器R2的滑片向a端移动，则()A电压表读数增大 B电流表读数减小CR1消耗的功率减小 D质点P将向下运动【答案】D【解析】由图可知，R1与滑动变阻器串联；电容器与变阻器并联；当滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大；路端电压减小，同时R1两端的电压增大，所以电压表示数减小，电流示数增大，故A、B错误。流过R1的电流增大，由公式PI2R知R1消耗的功率增大，故C错误。电容器板间电压减小，板间电场强度减小，故质点P受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，质点P将向下运动，故D正确。课堂小结今天这节课我们学了闭合电路欧姆定律的知识，要重点

19、理解闭合电路欧姆定律的应用。同时通过这节课的学习也为我们下一节课学习做了铺垫。总结升华1电源的总功率(1)任意电路：P总EIU外IU内IP出P内(2)纯电阻电路：P总I2(Rr).2电源内部消耗的功率：P内I2rU内IP总P出3电源的输出功率(1)任意电路：P出UIEII2rP总P内(2)纯电阻电路：P出I2R.(3)当Rr时，电源的输出功率最大为Pm.(4)P出与R的关系如图所示2路端电压与电流的关系图象(1)由UEIr可得电源的UI关系图象，如图中实线所示纵截距为电动势E；图象的斜率的绝对值为电源的内电阻r.(2)直线上任何一点A与原点O的连线(图中虚线所示)的斜率表示对应的外电阻R；图线

20、上每一点的横、纵坐标的乘积为电源的输出功率，如图中PAUAIA.31程序法：基本思路是“部分整体部分”即R局R总I总U内U外2“串反并同”结论法(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，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，反之则增大(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，反之则减小即：R课后作业基础1、【题干】一个闭合电路，是由电池供电的，外电路是纯电阻时，以下说法正确的是()A当外电阻增大时，路端电压增大B当外电阻减小时，路端电压增大C当外电阻减小时，电路中的电流减小D电池的内阻越小，外电阻变化时，路端电压的变化越

21、大【答案】A【解析】根据UEIr，当外电阻增大时，I减小，U增大，A正确，B错误。根据I，C错误，再根据UEIr，UIr，故D错误。2.【题干】 (多选)如图所示电路中，电源电动势E9 V、内阻r3 ，R15 ，下列说法中正确的是()A当S断开时，UAC9 VB当S闭合时，UAC9 VC当S闭合时，UAB7.5 V，UBC0D当S断开时，UAB0，UBC0【答案】AC【解析】当S断开时，UAC与UBC为路端电压，等于电源电动势，A正确，D错误；当S闭合时，UACUABR7.5 V，UBCI×00，B错误，C正确。3、【题干】有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，电路中的

22、电流为I；将它们并联起来接在同一电源上，此时流过电源的电流为，则电源的内阻为()ARB.C4R D.【答案】C【解析】由串联电路和并联电路的特点及闭合电路的欧姆定律得EI(2Rr)，由以上两式可得r4R。4、【题干】 如图所示的电路中，电源提供的电压为U10 V保持不变，已知R14 ，R26 ，C30 F。(1)闭合开关S，求电路稳定后通过R1的电流。(2)然后将开关S断开，求这以后流过R1的电荷量。【答案】(1)1 A(2)1.2×104 C【解析】(1)闭合S，电路达到稳定后电容器相当于断路。由欧姆定律得通过R1的电流为I A1 A。(2)S断开前，电容器两极板间的电压等于R2两

23、端的电压，即有UCU2IR21×6 V6 V电容器所带电荷量为QCUC30×106×6 C1.8×104 CS断开且电路稳定时，电容器两极板间的电压等于电源提供的电压U，电容器所带电荷量为QCU30×106×10 C3×104 C流过R1的电荷量等于电容器所带电荷量的增加量，即QQQ3×104 C1.8×104 C1.2×104 C。巩固1、【题干】如图所示电路中，定值电阻R2r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1且R1R2r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的

24、是()A电源的输出功率变小BR2消耗的功率先变大后变小C滑动变阻器消耗的功率先变大后变小D以上说法都不对【答案】C【解析】滑片向右移动，滑动变阻器接入电路部分电阻变小，电路中的电流变大，通过电源的电流和通过电阻R2的电流都变大，这两个电阻是定值电阻，消耗的功率变大，在滑动的过程中内阻始终小于外电阻，所以电源的输出功率增大。考虑滑动变阻器上的功率消耗时可以把R2看成电源的一部分，当滑动变阻器的阻值等于2r时，消耗的功率最大，当滑动变阻器阻值小于2r时，消耗的功率变小。2、【题干】如图所示的电路中，闭合开关，灯L1、L2正常发光。由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，

25、根据分析，发生的故障可能是()AR1断路BR2断路CR3短路 DR4短路【答案】A【解析】把原电路改画为如图所示的电路，由于电流表示数减小、灯L2变暗，可推知电路中的总电流减小，路端电压增大，表明外电阻增大，可排除R3、R4短路的可能。又灯L1变亮、灯L2变暗，表明灯L1两端电压增大、灯L2两端电压减小，由欧姆定律可判断只能是R1发生断路。3、【题干】 (多选)如图所示电路中，电源内阻不能忽略。闭合S后，调节R的阻值，使电压表示数增大U，在这一过程中，有()A通过R1的电流增大BR2两端电压减小UC通过R2的电流减小量小于D路端电压增大量为U【答案】AC【解析】由电流I可知，当电压增加U时，通

26、过R1的电流就增加，故A正确；由于电源的内阻不能忽略，故R2两端电压减小量比U小，B错误，C正确；因R2两端的电压减小，故路端电压增大量比U要小，故D错误。4、【题干】如图所示的电路中，所用电源的电动势E4 V，内电阻r1 ，电阻R1可调。现将R1调到3 后固定。已知R26 ，R33 ，求：(1)开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间消耗的最大电功率是多少？【答案】(1)0.4 A0.667 A(2)03.556 W【解析】(1)开关S断开时，I1 A0.4 A开关接通时，R2、R3并联的

27、总电阻R232 I1 A0.667 A(2)开关接通时，A、B之间的总电阻R232 为定值，所以，只有当R10时，总电流最大，A、B之间的电功率才最大。I A APABI2R23×2 W3.556 W。拔高1、【题干】电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、b。由图可知a、b的值分别为()A.、 B.、C.、 D.、【答案】D【解析】 由U­I图像可知，若电源的电动势为6U0，则a、b两点处对应的路端电压分别为4U0、2U0，电源的效率，所以a，b，正确选项为D。2、【题干】如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为()A1 WB6 WC2 W D2.5 W【答案】C【解析】 由题图知，在C点，电源的总功率等于电源内部的热功率，所以电源的电动势为E3 V，短路电流为I3