新教材粤教版必修第三册-第四章-第一、二节-常见的电路元器件-闭合电路的欧姆定律-课件(87张)

1、第四章闭 合 电 路第一节常见的电路元器件第二节闭合电路的欧姆定律 一、识别几种常见元器件1.电阻器:(1)分为阻值_的电阻器和阻值_的电阻器。(2)在电路图中,用字母“R”及符号“ ”表示。2.电感器:(1)由_绕成,通过_能把外部电路的电能储存在电感器内部的_中。(2)在电路图中用字母“L”及符号“ ”或“ ”表示。必备知识自主学习固定可变绝缘导线电磁感应磁场3.二极管:(1)在电路中,只允许电流由_通过,反向时_。(2)在电路图中,用字母“D”及符号“ ”表示,箭头表示_电流的方向。单一方向阻断正向二、电动势【情境思考】市面上有形形色色的电池,它们产生电能的“本领”一样吗?如何比较不同电

2、池发电“本领”的高低呢?提示:不一样。通过比较电动势判断产生电能“本领”的高低。1.闭合电路:由导线、电源和用电器连成的电路叫作_。用电器和导线组成_,电源内部是_。2.非静电力的作用:在电源内部,非静电力把正电荷从_搬运到_,在该过程中非静电力做功,使电荷的_增加,将_转化为电势能。闭合电路外电路内电路负极正极电势能其他形式的能量3.电动势:(1)定义:在电源内部,非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极_与_的比值。(2)公式:E=_ (3)单位:_,简称:_,符号:_。(4)物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量。所做的功W被移送电荷q伏特伏V(5)影响电动势大小的因素有:_非静

3、电力的性质电源的体积外电路结构电源的新旧程度提醒:电动势的单位与电压的单位相同,但是两者是截然不同的两个概念。三、闭合电路欧姆定律1.内阻:通常在电源内部也存在电阻,内电路中的电阻叫作_。2.闭合电路的电势:(1)在外电路中沿电流方向电势_(选填“升高”或“降低”)。(2)在内电路中沿电流方向电势_(选填“升高”或“降低”)。内阻降低升高3.闭合电路欧姆定律:(1)内容:闭合电路的电流跟电源的_成正比,跟_成反比。(2)表达式:_。(3)适用条件:外电路为_。电动势内、外电路的电阻之和纯电阻电路四、路端电压与负载的关系1.负载和路端电压:负载是外电路中的_,路端电压是外电路的_。2.路端电压U

4、与电流I的关系:(1)路端电压U与电流I的函数关系式:U=_。(2)U-I图像:如图所示,该直线与纵轴交点的纵坐标表示_,斜率的绝对值表示电源的_。用电器电压E-Ir电动势内阻3.路端电压与外电阻的关系:当R增大时,路端电压U_,当R减小时,路端电压U_。4.两种特殊情况:(1)当外电路断路时,外电阻R为_,I为_,Ir也为_,可得U=_,即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小。(2)当外电路短路时,外电阻R=0,此时电路中的电流最大,即Im= ,路端电压为_。增大减小无穷大零零E零【易错辨析】(1)电动势与电势差实质上是一样的。( )(2)在电源内部,正电荷向正极移动过程中,电场力做负

5、功,电荷电势能增加。 ( )(3)所有的电源,均是将化学能转化为电能的装置。( )(4)E=U+Ir适用于任何电路。( )(5)外电路短路时,电路中的电流无穷大。( )(6)电源断路时,电流为零,所以路端电压也为零。( )关键能力合作学习知识点一电动势1.对电动势的理解:利用抽水机类比电源。类比可知,抽水机对水的作用力相当于非静电力,抽水机对水做功相当于非静电力做功,重力相当于静电力,重力势能相当于电势能,抽水机相当于电源。抽水机抽水抽水机外AB水从高处流向低处水的重力做正功重力势能转化为其他形式的能抽水机内BA水从低处被抽到高处抽水机对水做正功其他形式的能转化为重力势能电源供电电源外部正极负

6、极正电荷从高电势处向低电势处运动电场力做正功电能转化为其他形式的能电源内部负极正极正电荷由低电势处被移到高电势处非静电力做正功其他形式的能转化为电能提醒:与抽水机类比,电动势相当于抽水机的抽水高度。2.电动势与电势差的区别:电压(电势差)UAB电源电动势E意义表示静电力做功,将电能转化成其他形式的能的本领表示非静电力做功,将其他形式的能转化成电能的本领定义 ,将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端时,静电力做的功 ,将单位电荷量的正电荷在电源内从负极移到正极时,非静电力做的功电压(电势差)UAB电源电动势E决定因素由电源及导体电阻、导体连接方法决定由电源本身决定,与其他因素无关测量方法将电压

7、表并联在被测电路两端将内阻很大的电压表并联在电源两端,且外电路断开联系电路闭合时,E=U内+U外电路断开时,E=U外提醒:电势差的正负有一定的物理意义,而电动势一般只取正值。【典例示范】【典例】有一铅蓄电池,在其内部将210-5 C的电子从正极移到负极需要310-2s的时间,此过程中非静电力做功为410-5 J,则该铅蓄电池的电动势是多少?给一小灯泡供电,供电电流是0.2 A,供电10 min,非静电力做功是多少?【解析】电动势E= V=2 V,非静电力做的功W=Eq=EIt=20.26010 J=240 J。答案:2 V240 J【素养训练】如图所示为一块手机电池的背面印有的一些符号,下列说

8、法正确的是 ()A.该电池储存的最大电能为500 mAhB.该电池储存的最大能量为1.8 JC.该电池在工作1小时后达到的电流为500 mAD.若电池以10 mA的电流工作,可用50小时【解析】选D。500 mAh表示电池的容量,不是储存的电能,故A错误; 该电池储存的最大能量为3.650010-33 600 J=6 480 J,故B错误;可以由电池容量计算电池在一定放电电流下使用的时间,由500 mAh=t10 mA可得t=50 h,手机电池工作时的电流很小,远小于500 mA,故C错误,D正确。【加固训练】对于电动势的定义式E= 的理解正确的是()A.E与W成正比B.E与q成反比C.E的大

9、小与W、q无关D.W表示非静电力【解析】选C。电动势是描述电源非静电力搬运电荷本领大小的物理量,与W、q无关,故A、B项错误,C项正确;公式中W表示非静电力做的功,故D项错误。知识点二闭合电路的欧姆定律1.闭合电路欧姆定律的表达式:表达式物理意义适用条件 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)E=U外+IrE=U外+U内电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和式适用于纯电阻电路;式普遍适用提醒:闭合电路欧姆定律的常用表达式较多,但是本质是相同的,应注意它们之间的联系。2.路端电压与负载的关系:(1)路端电压与外电阻的关系:公式:U=E-U内=E- 。特点:由公式

10、可知,随着外电阻增大,路端电压增大。当外电路断路时(外电阻无穷大),路端电压U=E;当外电路短路时(外电阻等于零),路端电压U=0。(2)路端电压与电流的关系:公式:U=E-Ir。电源的U-I图像:如图所示是一条倾斜的直线。结合公式可知,图像中U轴截距表示电源电动势E,I轴截距I0等于短路电流,斜率的绝对值表示电源的内阻r。【典例示范】【典例】如图所示的电路中,电源电动势E=1.5 V,内阻r=0.6 ,电阻R1=3 ,电阻R2=4 ,电阻R3=6 。电压表为理想电表,闭合开关S,求:(1)通过电源的电流大小;(2)电源的内电压和电压表的示数。【解析】(1)R2、R3并联后与R1串联,则R2、

11、R3并联电阻:R23= =2.4 干路电流I= =0.25 A。(2)电源的内电压Ur=Ir=0.15 V。电压表的示数即为R3、R2的并联电压,U=IR23=0.6 V。答案:(1)0.25 A(2)0.15 V0.6 V【素养训练】1.(多选)如图所示,甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线,下列说法中正确的是()A.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等B.电流都是I0时,两电源的内电压相等C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻【解析】选A、C。甲、乙两图线的交点坐标为(I0,U0),路端电压与干路电流均相等,说明两电

12、源的外电阻相等,故A项正确;图线的斜率的绝对值表示电源内阻,图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值,表明电源甲的内阻大于电源乙的内阻,故D项错误;图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小,由图线可知,电源甲的电动势大于电源乙的电动势,故C项正确;电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内=Ir,因为电源甲的内阻比电源乙的内阻大,所以当电流都为I0时,电源甲的内电压较大,故B项错误。2.一个电源和一个电阻箱组成的电路如图所示,把R由2 改变为6 时,流过电源的电流减小到原来的一半,则电源的内阻应为()A.4 B.8 C.6 D.2 【解析】选D。根据闭合电路欧姆定律,分别列出R变

13、化前后电流的表达式,运用比例法求出电源的内电阻。设电源的内阻为r,则根据闭合电路欧姆定律,得I1= ,由题有I2= ,联立得:2(R1+r)=R2+r,代入解得r=2 ,故选D。【加固训练】如图所示,当开关S断开时,电压表示数为3 V,当开关S闭合时,电压表示数为1.8 V,则外电阻R与电源内阻r之比为()A.53B.35C.23D.32【解析】选D。S断开时,电压表的示数等于电源的电动势,即E=3 V。S闭合时,U外=1.8 V,所以U内=E-U外=1.2 V。因U外=IR,U内=Ir,所以Rr=U外U内=1.81.2=32,故D项正确。情境模型素养【生活情境】为了充分利用旧电池,小明使用一

14、节新电池搭配一节旧电池共同为手电筒供电。已知新旧电池的电动势均为1.5 V,新电池内阻为1 ,旧电池内阻为8 ,手电筒采用的灯泡参数为“3 V6 ”。探究:(1)利用新旧电池供电时,流过灯泡的电流是多少?只利用一节新电池给灯泡供电时,流过灯泡的电流是多少?(2)结合计算结果思考,新旧电池能否搭配使用呢?【解析】(1)由题意结合闭合电路欧姆定律知,新旧电池供电时,电路中的电流为:I1= =0.2 A只用一节新电池供电时,电路中的电流为:I2= 0.214 A(2)新旧电池供电时的电流反而不如只用一节新电池供电时电流大,故新旧电池不能搭配使用。答案:(1)0.2 A0.214 A(2)不能【生产情

15、境】如图所示是某温控装置的简化电路图,工作电路由电压为220 V的电源和阻值R=88 的电热丝组成;控制电路由电源(内阻不计)、电磁铁(线圈电阻R0=20 )、开关、滑动变阻器R2(取值范围080 )和热敏电阻R1组成;R1阻值随温度变化的关系如表所示,当控制电路电流I50 mA时,衔铁被吸合切断工作电路;当控制电路电流I40 mA时,衔铁被释放接通工作电路。温度/908066605046403635R1/102040507080100120130探究:(1)工作电路正常工作时,工作电流是多少?(2)当温度为60 ,滑动变阻器R2=50 时,衔铁恰好被吸合,控制电路的电源电压是多少?【解析】(

16、1)工作电路由电压为220 V的电源和阻值R=88 的电热丝组成,则工作电流为I= =2.5 A;(2)当温度为60 时,由表格数据可知R1=50 ,已知此时滑动变阻器R2=50 ,则控制电路的总电阻为:R总=R1+R2+R0=50 +50 +20 =120 ,此时衔铁恰好被吸合,则控制电路的电流为:I=50 mA=0.05 A,由欧姆定律可得,控制电路的电源电压为:U=IR总=0.05 A120 =6 V;答案:(1)2.5 A(2)6 V课堂检测素养达标1.(2020宿州高二检测)关于电压和电动势,下列说法正确的是()A.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量B.电动势就是电

17、源两极间的电压C.电压和电动势单位相同,所以电动势和电压物理意义相同D.电源电动势定义式E= 和电势差定义式U= 中的W都是电场力做的功【解析】选A。电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量,故A正确。当外电路断开时,电动势大小等于电源两极间的电压,故B错误.。电压和电动势单位相同,但电动势和电压物理意义不相同,电动势反映电源的特性,与外电路的结构无关,故C错误。电源电动势定义式E= 中的W是指非静电力做的功,电势差定义式U= 中的W是指电场力做的功,故D错误。故选A。2.如图所示电路中,电源电动势E=9 V,内阻r=3 ,R=15 ,下列说法中正确的是()A.当S断开时,UAC

18、=9 VB.当S闭合时,UAC=9 VC.当S闭合时,UAB=7.5 V,UAC=9 VD.当S断开时,UAB=0,UBC=0【解析】选A。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,UAC=UAB= R=7.5 V,UBC=I0=0,B、C错误。3.如图所示电路中,电源电动势E=12 V,内阻r=2 ,R1=4 ,R2=6 ,R3=3 。(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?【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= A=1 A。理想电压表读数为UV=I1R2=

19、6 V。(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= =2 根据闭合电路欧姆定律,有I2= A=1.5 AU3=E-I2(r+R1)=3 V理想电流表读数为I= =1 A。答案:(1)6 V(2)1 A课时素养评价十二常见的电路元器件闭合电路的欧姆定律【合格性考试】(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.(2020雅安高二检测)下列有关电动势的说法正确的是()A.电动势和电势差虽名称不同,但物理意义相同B.电动势就是电源两极间的电压C.非静电力做功越多,电源的电动势就越大D.电动势的大小由电源本身性质决定【解析】选D。电动势表征

20、电源把其他形式的能转化为电能的本领大小,反映了电源内部非静电力做功的本领,电压和电势差是两点之间电势的差,它们的物理意义不同,故A、B错误;电动势的大小与非静电力做功的能力大小有关,与非静电力做功的多少无关,故C错误;电动势的大小是由电源本身的性质决定的,故D正确。2.(2020洛阳高二检测)关于电源的电动势,下面说法不正确的是()A.电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量B.电动势在数值上等于电路中通过1 C电荷量时电源提供的能量C.电源的电动势跟电源的体积有关,跟外电路有关D.电动势虽有方向,但电动势是标量【解析】选C。由电动势的物理意义可知,电动势是表征电源把其他形式的能

21、转化为电势能本领的物理量,它在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压,也等于电路中通过1 C电荷量时电源所提供的能量;电动势由电源中非静电力的特性决定,跟电源的大小无关,跟外电路也无关;电动势虽然有方向,但电动势是标量。综上所述,不正确的选项是C。3.电动势为E,内阻为r的电源,向可变电阻R供电,关于路端电压说法正确的是()A.因为电源电动势不变,所以路端电压也不变B.因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大C.因为U=E-Ir,所以当I增大时,路端电压减小D.若外电路断开,则路端电压小于E【解析】选C。电源的电动势不变,路端电压随外电阻的增大而增大,减小而减小,故A错误;I增大是由于

22、外电阻R减小造成的,所以不能根据U=IR判断路端电压的变化,当I增大时,电源的内电压增大,由闭合电路欧姆定律可知,路端电压应减小,故B错误;由U=E-Ir分析,E、r不变,I增大,得到U减小,即路端电压减小,故C正确;若外电路断开,电流为零,根据U=E-Ir,路端电压为E,故D错误。4.在新冠肺炎疫情出现后,全国上下纷纷参与到了这场没有硝烟的战争中。某厂家生产的医用监护仪紧急发往疫情地区医院,其配套的电池如图所示。某同学根据电池上的标示,所做的判断错误的是()A.该电池放电时能输出的总电荷量为1 800 CB.该电池的电动势为3.6 VC.若电池以10 mA的电流工作,可用50 hD.若两块电

23、池串联使用,电动势仍为3.6 V【解析】选D。由电池铭牌可知,该电池的电动势为3.6 V,故B项正确;由q=500 mAh得,q=50010-3 A3 600 s=1 800 C,故A项正确;由q=It得t= =1.8105 s=50 h,故C项正确;两块电池串联使用时,E总=2E=7.2 V,故D项错误。5.(2020成都高二检测)如图所示的电路中,电源的电动势和内阻一定,当可变电阻的阻值由2 变为6 时,电源的路端电压变为原来的1.5倍,则电源的内阻为()A.4 B.8 C.6 D.2 【解析】选D。由闭合电路欧姆定律有U1= ,U2= 由题意有 =1.5联立解得:r=2 故D正确。【加固

24、训练】如图所示的电路中,把R由2 改变为6 时,电流强度减小为原来的一半,则电源的内电阻应为()A.4 B.8 C.6 D.2 【解析】选D。设电源的内阻为r,则根据闭合电路欧姆定律,得I1= ,I2= 。联立两式得2(R1+r)=R2+r,代入数据解得r=2 ,故D项正确。6.一太阳能电池板,测得它的开路电压为800 mV,短路电流40 mA。若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是()A.0.10 VB.0.20 VC.0.30 VD.0.40 V【解析】选D。设电池板的内阻为r,其开路电压等于它的电动势,依题意有:E=800 mV ,I短= ,解得电源内阻:r

25、= =20 ,电池板连上20 阻值后,流过电阻的电流大小为:I= mA=20 mA此时的路端电压为:U=IR=2020 mV=400 mV=0.40 V,故选D。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7. (12分)如图所示的电路中,R1=9 ,R2=30 ,S闭合时,理想电压表V的示数为11.4 V,理想电流表A的示数为0.2 A,S断开时,理想电流表A的示数为0.3 A,求:(1)电阻R3的值;(2)电源电动势E和内阻r的值。【解析】(1)S闭合时,R2两端电压:U2=I2R2=6 V;所以,R1两端电压为:U1=U-U2=5.4 V;流

26、过R1的电流:I1= =0.6 A流过电阻R3的电流I3=I1-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A所以电阻R3的阻值R3= =15 (2)由闭合电路欧姆定律,当S闭合时E=U+I1r当S断开时E=I(R1+R2+r)代入数据,联立解得E=12 V,r=1 。答案:(1)15 (2)12 V1 8.(12分)如图所示,电路中接一电动势为4 V、内阻为2 的直流电源,电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为4 ,电容器的电容为30 F,电流表的内阻不计,当电路稳定后,求:(1)电流表的读数;(2)电容器所带的电荷量;(3)如果断开电源,通过R2的电荷量。【解析】当开关S闭合时,电阻R1、R2被短

27、路,根据欧姆定律求出流过R3的电流,即电流表的读数,电容器的电压等于R3两端的电压,求出电压,再求解电容器的电量,断开开关S后,电容器通过R1、R2放电,R1、R2并联后与R3串联,再求解通过R2的电量。(1)当开关S闭合时,电阻R1、R2被短路,根据欧姆定律得电流表的读数I= =0.4 A;(2)电容器所带的电量Q=CU3=CIR3=4.810-5 C;(3)断开开关S后,电容器相当于电源,外电路是R1、R2并联后与R3串联的电路。由于各个电阻都相等,则通过R2的电量为Q= Q=2.410-5 C。答案:(1)0.4 A(2)4.810-5 C(3)2.410-5C【选择性考试】(15分钟4

28、0分)9.(6分)在如图所示电路中,电源的电动势E=9.0 V,内阻可忽略不计;AB为滑动变阻器,其最大电阻R=30 ;L为一小灯泡,其额定电压U=6.0 V,额定功率P=1.8 W;S为开关,开始时滑动变阻器的触头位于B端,现在接通开关S,然后将触头缓慢地向A端滑动,当到达某一位置C时,小灯泡恰好正常发光。则C、B之间的电阻应为()A.10 B.20 C.15 D.5 【解析】选B。小灯泡恰好正常发光,说明此时通过小灯泡的电流为额定电流I额= A=0.3 A,两端电压为额定电压U额=6.0 V,而小灯泡和电源、滑动变阻器的AC部分串联,则通过电阻AC的电流与通过小灯泡的电流相等,故RAC=

29、=10 ,所以RCB=R-RAC=20 ,故B项正确。10.(6分)(多选)(2020杭州高二检测)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像,下列说法正确的是()A.电源的内阻为12 B.电源的电动势为6.0 VC.电源的短路电流为0.5 AD.电流为0.3 A时的外电阻是18 【解析】选B、D。根据闭合电路的欧姆定律可知U=E-Ir ,所以图像的斜率代表内阻r= =2 ,电动势为图像与纵轴交点E=6.0 V,故A错误、B正确。短路电流I= =3 A,故C错误。电流为0.3 A时,外电路电阻R= -r=18 ,故D正确。11.(6分)(多选)在如图所示的电路中,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