物理2 闭合电路的欧姆定律背景图课件ppt

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1．填一填(1)闭合电路：由导线、电源和 连成的电路。 和导线组成外电路，电源内部是内电路。(2)非静电力：在电源内部把正电荷从 搬运到 的力。(3)电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为 的装置。
2．判断(1)电源只能把电能转化为其他形式的能。 ( )(2)电动势与电势差实质上是一样的。 ( )(3)电源的电动势越大，电源内部非静电力做功的本领越大。 ( )
3．想一想电源中非静电力的作用是什么？提示：在电源中，非静电力做功，把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加，从而把其他形式的能转化为电势能。
(4)闭合电路中能量的转化情况，电路图如图12.2­-1所示。图12.2-­1电源的非静电力做功：W＝Eq＝EIt在外电路中电能转化为内能：Q外＝I2Rt电流通过内阻r时，在内电路中电能转化为内能：Q内＝I2rt由能量守恒得：W＝Q外＋Q内即：EIt＝I2Rt＋I2rt
2．判断(1)闭合电路中沿着电流的方向电势一定降低。 ( )(2)闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比。 ( )(3)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零。 ( )
3.想一想如图12.2­-3为闭合电路中的电势变化情况的示意图，试说明哪部分是外电路、内电路，电势是如何变化的？电源电动势为多大？图12.2­-3提示：从A直接到B为外电路，电势逐渐降低；从B到C到A为内电路，在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”——BC 和DA化学反应层；电源电动势为BC＋DA。
[问题驱动]有同学认为电源的电动势实质上就是电源两极之间的电压，电源的电动势在数值上等于电源两极之间的电压。这种说法对吗？试总结分析。提示：不对。电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量，而电压是电场中两点间的电势之差。当电源开路时，电源两极之间的电压在数值上等于电源的电动势。　　　　
理解电动势的“三点注意”(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。(2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向。(3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电压降(即内电压)。
【素养训练】1．下列关于电动势的说法正确的是 (　　)A．电动势就是电势差，也叫电压，单位是VB．电动势大的电源做功一定多C．电动势大的电源做功一定快D．电动势的大小等于电路中通过单位电荷量时电源所提供的电能
解析：电动势是用来描述电源把其他形式的能转化为电能的本领，其大小只决定于电源本身的性质，与外电路无关，而电势差是由电源和外电路共同决定的，并不是不变的，A错误；电源的电动势大，不一定做功就多，还有可能不做功，如电源没有接入外电路时做功为零，B错误；电源做功的快慢不仅仅由电动势决定，还与通过电源的电流的大小共同决定，即PE＝EI，C错误；电动势的大小等于在电源内部移动单位正电荷所做的功，即电路中通过单位电荷量时电源向外所提供的能量，D正确。答案：D　
2．下面对电源电动势概念的认识正确的是 (　　)A．电源的电动势与体积有关B．在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和C．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，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
解析：电动势是由电源的性质决定的，与体积大小无关，故A项错误；电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，即在电路中通过一定电荷量时，电源提供的电能越多，电动势越大，并不是电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大，因为转化的能量除与电动势有关外，还与所经历的时间、用电情况有关，故C项错误；电动势和电势差意义不同，电势差是表示电能转化为其他形式的能的本领的物理量，故D项错误。答案：B　
[问题驱动]如图12.2-­4为闭合电路的组成。图12.2­-4
(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？提示：在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。(2)若电源电动势为E，电路中的电流为I，在t时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？提示：EIt　I2rt　I2Rt　EIt＝I2Rt＋I2rt(3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？
【重难释解】1．闭合电路中的几个关系式
[特别提醒](1)外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故，一般不允许这种情况发生。(2)外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。　
解题指导：(1)两电表读数增减的分析：①开关S断开后，外电阻的变化：由R1、R2并联变化为只有R1接入电路，电阻变大；②两电表读数的变化：电流表读数减小，电压表读数变大。(2)电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流，它们之间的关系满足闭合电路欧姆定律， 即U＝E－Ir。
[解析]　当S闭合时， R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小。当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir，即1.6＝E－0.4r①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U′＝E－I′r，即1.6＋0.1＝E－(0.4－0.1)r②由①②解得：E＝2 V，r＝1 Ω。[答案]　2 V　1 Ω
闭合电路问题的求解方法(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，电流表测量哪个用电器的电流。(2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。(3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应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。
【素养训练】3．如图12.2­-6所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是 (　　)图12.2­-6A．电源的电动势为6.0 V B．电源的内阻为12 ΩC．电源的短路电流为0.5 A D．电流为0.3 A时外电阻是1.8 Ω
4.如图12.2­-7所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4 V，8 W”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1 A，时电阻R两端的电压为5 V。求：图12.2­-7(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻。
[问题驱动]用导线把旧干电池组、电流表、电压表、两只相同的小灯泡、开关等按如图12.2­-8所示电路连接。图12.2-­8
(1)闭合开关S和S1，观察小灯泡L1的亮度，并记下电流表和电压表的示数。(2)再闭合开关S2，观察小灯泡L1的亮度如何变化，电流表和电压表的示数如何变化。请结合闭合电路欧姆定律，分析发生以上变化的原因。提示：当闭合开关S2后，小灯泡L1变暗，电流表示数增大，电压表示数减小。当闭合开关S2，小灯泡L1和L2并联，电路总电阻减小，总电流增大，由U＝E－Ir可知，电源的路端电压减小，灯泡L1变暗。　　　　
3．电源的U­I图像：如图12.2­-9所示是一条倾斜的直线，图像中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻。　 图12.2­-9
解题指导：在路端电压U与电流I的U ­I图像中：纵坐标的截距表示电动势，横坐标的截距表示短路电流，斜率的绝对值表示电源的内阻。
【素养训练】5．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，则路端电压为零解析：路端电压U＝IR＝E－Ir，因为I增大时，R减小，所以不能用U＝IR判断路端电压的变化情况，根据U＝E－Ir可知，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，路端电压等于E，选项D错误。答案：C　
6．如图12.2­-11所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是 (　　)图12.2-­11A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小
解析：由题图可知，电灯均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，由并联电路的电阻规律可知，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，则内电压增大，故路端电压减小，电灯两端的电压变小，故D正确。答案：D　
7．(多选)A、B两电源分别供电时其路端电压与电流的关系图线如图12.2­-12所示，则下述说法正确的是 (　　)图12.2­-12A．电源电动势EA＝EBB．电源内阻rA＝rBC．电源A的短路电流为0.2 AD．电源B的短路电流为0.3 A
一、培养创新意识和创新思维1．某数码相机的锂电池电动势为7.2 V，容量为875 mA·h，能连续拍摄约315张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近以下哪个数值 (　　)A．0.02 J　　　　　　　B.20 JC．70 J D．7×104 J
2．用两节干电池串联后接在额定电压为3 V 的小灯泡两端，小灯泡正常发光。现将一节如图12.2-­13所示的方块电池接在该小灯泡两端，闭合开关后发现小灯泡亮度变暗，产生这一现象的主要原因是 (　　)图12.2-­13A．方块电池的电动势过低B.导线分担了大部分电压C．小灯泡的电阻太大 D．方块电池的内阻太大
3.锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图12.2­-14所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是(　　)图12.2­-14
二、注重学以致用和思维建模4．如图12.2-­15是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k＝1 300 N/m，电阻R＝1.0 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0＝0.5 m，电压传感器的示数U1＝3.0 V。若不计摩擦和迎风板的电阻，求：图12.2­-15
(1)金属杆单位长度的电阻R0；(2)当电压传感器的示数为U2＝2.0 V时，作用在迎风板上的风力F。解析：(1)电阻R与金属细杆串联连接由E＝I(R0l0＋R＋r)U1＝IR0l0可求得R0＝1 Ω。(2)设此时弹簧长度为lE＝I2(R0l＋R＋r)U2＝I2R0lF＝k(l0－l)可解得：F＝260 N，垂直于迎风板向里。答案：(1)1 Ω　(2)260 N，垂直于迎风板向里
“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(十八)” (单击进入电子文档)