2020_2021学年高中物理课时作业11电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律含解析教科版选修3_1

电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律目标导航核心素养1.知道电源电动势和内阻的概念。

2.理解闭合电路欧姆定律、路端电压和电流的变化规律。

3.了解路端电压与外电阻的关系,能利用闭合电路欧姆定律分析动态电路。

物理观念:了解电动势、内阻。

科学思维:熟练应用闭合电路欧姆定律的内容进行计算和分析。

科学探究:掌握路端电压与负载之间的关系,并能对闭合电路进行动态分析。

必备知识·自主学习一、探究决定导体电阻的因素(1)在电源的外部和内部,电场方向如何?负电荷将怎样移动?电场力做正功还是负功?(2)在电源的内部是什么力来克服电场力做功使负电荷从电源的正极运动到负极的?(1)提示:外部,电流由正极流向负极;内部,电流由负极流向正极;负电荷在外部由负极流向正极,内部由正极流向负极;电场力在外部做正功,内部做负功。

(2)提示:非静电力1.电源:把其他形式的能转化为电能的装置。

2.电动势:(1)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电势能特性的物理量。

(2)大小:在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电势差。

电动势符号为E,单位:伏特,单位符号:V。

3.电源的内阻:电源内部电路上的电阻,简称内阻。

二、闭合电路欧姆定律1.闭合电路:(1)电路组成:一部分是电源外部的电路,称为外电路,另一部分是电源内部的电路,称为内电路。

(2)电路电压:外电路两端的电压称为外电压;内电路两端的电压叫作内电压。

(3)电路电阻:外电路的电阻称为外电阻;内电路的电阻称为内电阻,简称内阻。

(4)电路电流:在外电路中,电流由电源正极流向负极;在内电路中,电流由电源负极流向正极。

2.闭合电路欧姆定律:(1)内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。

(2)公式:I=。

(3)适用条件:①适用于外电路为纯电阻的电路,②、③适用于一切电路。

三、路端电压与负载的关系1.路端电压与电流的关系:U=E-Ir 。

课时练习11电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律时间：45分钟一、单项选择题1．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA，若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是(D)A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V解析：电源电动势为0.8 V，根据I短＝E r解得r＝EI短＝20 Ω.所以U＝RR＋rE＝0.4 V.2.在如图所示的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是(B)A．A变大，V变大B．A变小，V变大C．A变大，V变小D．A变小，V变小解析：该电路中，当滑片P向右移动时，滑动变阻器的有效电阻变大，闭合电路的总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律I＝Er ＋R 0＋R可知，电路中的电流变小，电流表的读数变小，而电压表的读数为U ＝E －I (R 0＋r )，I 减小，电压表读数变大，选项B 正确．3．将电阻R 1和R 2分别单独与同一电源相连，在相同的时间内，两电阻发出的热量相同，则电源内阻应为( C )A.R 1＋R 22B.R 1R 2R 1＋R 2C.R 1R 2D.R 1＋R 2R 1R 2解析：由题意知⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 1＋r 2R 1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R 2＋r 2R 2，整理得r ＝R 1R 2.4.在右图电路中K 1、K 2、K 3、K 4均闭合，G 是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P ，断开哪一个开关后P 会向下运动( C )A ．K 1B ．K 2C ．K 3D ．K 4解析：油滴受重力G 与电场力F 平衡，欲使液滴向下运动，电场力F <G ，则U 变小，电容器两端电压与R 3两端电压相等，要使R 3两端电压降低，只有断开K 3，所以选C.5.如图所示的电路中，电源的电动势E 和内电阻r 恒定不变，电灯L 恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b 端滑动，则( A )A．电灯L更亮，电流表的示数减小B．电灯L更亮，电流表的示数增大C．电灯L更暗，电流表的示数减小D．电灯L更暗，电流表的示数增大解析：当变阻器的滑片向b端滑动时，R1增大，总电流I减小，故电流表示数减小，U外＝E－Ir增大，灯泡消耗的功率P＝U2外R增大，灯L变亮，所以A选项正确．6．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表与电流表．初始时S0与S 均闭合，现将S断开，则(B)A. 的读数变大，的读数变小B. 的读数变大，的读数变大C. 的读数变小，的读数变小D. 的读数变小，的读数变大解析：S断开，相当于电阻变大，总电流减小，故路端电压增大，的读数变大，R1上电压减小，R2的电压增大，R2中的电流也增大．7.如图所示，电源电动势为6 V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压U ad＝0，U cd＝6 V，由此可以判定(C)A．L1和L2的灯丝都断了B．L1的灯丝断了C．L2的灯丝断了D．变阻器R断路解析：由题给条件可知，电路中有的地方没有电压，由U ad＝0，U cd＝6 V可知电路是断路，电路a、d之间没有断点，c、d之间有断点，取其公共部分可知灯L2断路．由电灯L2两端电压不为零，可知灯L1与变阻器R是完好的，选项C正确．二、多项选择题8．右图为测量电源电动势和内阻时根据测量数据作出的路端电压与电流的关系图线，C、E分别是图象上工作点D对应的纵坐标和横坐标，由图可知(AD)A.DEOE的值表示外电路电阻的大小B.CDAD的值表示电源内阻的大小C.COAC的值表示电源效率D．矩形OCDE的面积表示电源的输出功率解析：DEOE的值等于路端电压U与电流I的比值，表示外电路电阻的大小，故A正确；ACCD、AOOB的值等于图线的斜率的绝对值，表示电源的内阻的大小，OCOA的值表示电源效率，CDAD、COAC无具体的物理意义，B、C错误；矩形OCDE的面积等于路端电压U与电流I的乘积，表示电源的输出功率，故D正确．9.如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则(BC)A．电源内阻r＝EI－RB．电源内阻r＝EI－mg vI2－RC．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小解析：本题主要考查欧姆定律适用范围、电功和电热的区别，要求学生熟练掌握欧姆定律，电功率及焦耳定律的应用．由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率P1＝UI，热功率P2＝I2R，输出功率P3＝mg v，P1＝P2＋P3，可解得：U＝IR＋mg v I，又由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir，解得：r＝EI－mg vI2－R；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流I总＝ER＋r，电流增大，故电源消耗的功率P增大，所以选项B、C正确．10．有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线部分所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数为R＝30 Ω－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是(AC)A．该秤能测量的最大体重是1 400 NB．该秤能测量的最大体重是1 300 NC．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处解析：当电流表示数达到3 A时，压力传感器受到的压力最大，由E＝I(R＋r)可求得R＝2 Ω，由R＝30 Ω－0.02F可求得F＝1 400 N，选项A正确，B错误；当踏板空载时，R′＝30 Ω，电流表G示数为I′＝ER′＋r＝1230＋2A＝0.375 A，选项C正确，D错误．三、非选择题11.如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1＝2 Ω时，电压表读数为U1＝4 V；当电阻箱读数为R2＝5 Ω时，电压表读数为U2＝5 V．求：(1)电源的电动势E和内阻r；(2)当电阻箱R的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？答案：(1)6 V 1 Ω(2)1 Ω9 W解析：(1)由闭合电路欧姆定律有E＝U1＋U1R1r，E＝U2＋U2R2r即E＝4＋2r，E＝5＋r解得E＝6 V，r＝1 Ω.(2)电源的输出功率为P出＝E2(R＋r)2R＝E2(R＋r)2R＝E2(R－r)2R＋4r由数学知识可知，当R＝r＝1 Ω时，电源的输出功率最大，最大输出功率为P出＝E24r＝9 W.12.如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，“8 V16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0＝1 Ω，求：(1)路端电压；(2)电源的总功率；(3)电动机的输出功率．答案：(1)8 V(2)40 W(3)12 W解析：(1)路端电压即等于电灯L的电压，即为8 V.(2)由E＝U＋Ir得I＝E－Ur＝10－80.5A＝4 A电源总功率为P总＝IE＝40 W.(3)电动机的电流I M＝I－I L＝4 A－168A＝2 A电动机总耗电功率P入＝I M U M＝2×8 W＝16 W内耗功率P内＝I2M R0＝22×1 W＝4 W所以输出功率为P出＝P入－P内＝16 W－4 W＝12 W.13．如图所示电路，已知R3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A，电压表读数为2 V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，此时电流表读数为0.8 A，电压表读数变为3.2 V，问：(1)哪个电阻发生断路故障；(2)R1的阻值是多少；(3)能否求出电源电动势E 和内阻r ？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．答案：(1)R 2 (2)4 Ω (3)见解析解析：(1)由电压表和电流表示数都增大可以确定R 2断路． (2)R 2断路后，电压表测量的是R 1两端的电压，根据部分电路的欧姆定律得R 1＝U ′I ′＝3.20.8Ω＝4 Ω.(3)R 2断路前，R 3两端的电压为 U 3＝IR 1－U ＝0.75×4 V －2 V ＝1 V I 3＝U 3R 3＝0.25 AR 2断路前后，根据闭合电路欧姆定律得E ＝0.75×4 V ＋(0.25 A ＋0.75 A)·(R 4＋r )E ＝3.2 V ＋0.8 A·(R 4＋r ) 解得E ＝4 V ，R 4＋r ＝1 Ω故只能求出电源电动势E ，而不能求出内阻r .。

高中物理闭合电路的欧姆定律解题技巧及练习题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1．如图所示的电路中，电源电动势E =10V ，内阻r =0.5Ω，电阻R 1=1.5Ω，电动机的线圈电阻R 0=1.0Ω。

电动机正常工作时，电压表的示数U 1=3.0V ，求：(1)电源的路端电压；(2)电动机输出的机械功率。

【答案】(1)9V ；(2)8W【解析】【分析】【详解】(1)流过电源的电流为I ，则11IR U =路端电压为U ，由闭合电路欧姆定律U E Ir =-解得9V U =(2)电动机两端的电压为M 1()U E I R r =-+电动机消耗的机械功率为2M 0P U I I R =-解得8W P =2．如图所示，R 为电阻箱，V 为理想电压表．当电阻箱读数为R 1＝2Ω时，电压表读数为U 1＝4V ；当电阻箱读数为R 2＝5Ω时，电压表读数为U 2＝5V ．求：（1）电源的电动势E 和内阻r ．（2）当电阻箱R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值P m 为多少？【答案】（1）E =6 V r =1 Ω （2）当R=r =1 Ω时，P m =9 W【解析】【详解】（1）由闭合电路欧姆定律E U Ir =+得： 111U E U rR =+，代入得44422E r =+=+①， 222U E U r R =+，代入得：5555E r r =+=+②， 联立上式并代入数据解得：E=6V ，r=1Ω（2）当电阻箱的阻值等于电源的内电阻时电源的输出功率最大，即有R=r=1Ω电源的输出功率最大为：22226()92441m E E P I R r W W r r =====⨯；3．如图所示，E =l0V ，r =1Ω，R 1=R 3=5Ω，R 2=4Ω，C =100μF ，当断开时，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R 3的总电荷量．【答案】(1) g ，方向竖直向上 (2)4×10－4C【解析】【详解】（1）开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qE ＝mg 且qE 竖直向上．S 闭合后，qE ＝mg 的平衡关系被打破．S 断开时，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2214V C R U E R R r==++， C qU mg d= S 闭合后，228V C R U E R r'==+ 设带电粒子加速度为a ，则 'C qU mg ma d-=， 解得a ＝g ，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ΔQ＝C（U C′－U C）＝4×10－4C4．如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V和0.4A．当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势和内电阻．【答案】E＝2 V，r＝1 Ω【解析】试题分析：当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U1＝E－I1r即E＝1．6＋0．4r，①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U2＝E－I2r，即E＝（1．6＋0．1）＋（0．4－0．1）r，②由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω．考点：闭合电路欧姆定律【名师点睛】求解电源的电动势和内阻，常常根据两种情况由闭合电路欧姆定律列方程组求解，所以要牢记闭合电路欧姆定律的不同表达形式．5．如图所示，电源电动势E=30 V，内阻r=1 Ω，电阻R1=4 Ω，R2=10 Ω．两正对的平行金属板长L=0.2 m，两板间的距离d=0.1 m．闭合开关S后，一质量m=5×10﹣8kg，电荷量q=+4×10﹣6C的粒子以平行于两板且大小为 =5×102m/s的初速度从两板的正中间射入，求粒子在两平行金属板间运动的过程中沿垂直于板方向发生的位移大小？（不考虑粒子的重力）【答案】【解析】根据闭合电路欧姆定律，有：电场强度：粒子做类似平抛运动，根据分运动公式，有：L=v0ty=at 2 其中： 联立解得：点睛：本题是简单的力电综合问题，关键是明确电路结构和粒子的运动规律，然后根据闭合电路欧姆定律和类似平抛运动的分运动公式列式求解．6．如图所示，电源的电动势为10 V ，内阻为1 Ω，R 1=3 Ω，R 2=6 Ω，C =30 μF 求：（1）闭合电键S ，稳定后通过电阻R 2的电流．（2）再将电键S 断开，再次稳定后通过电阻R 1的电荷量．【答案】（1）1 A （2）1.2×10﹣4C【解析】【详解】（1）闭合开关S ，稳定后电容器相当于开关断开，根据全电路欧姆定律得： 12101361E I A A R R r ===++++ （2）闭合开关S 时，电容器两端的电压即R 2两端的电压，为：U 2=IR 2=1×6V=6V 开关S 断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为E=10V ，则通过R 1的电荷量为： Q=C （E-U 2）=3×10-5×（10-6）C=1.2×10-4C7．光伏发电是一种新兴的清洁发电方式，预计到2020年合肥将建成世界一流光伏制造基地，打造成为中国光伏应用第一城。

2019-2020年高二物理闭合电路的欧姆定律人教版一、教学目标1、在物理知识方面的要求：（1）巩固产生恒定电流的条件；（2）知道电动势是表征电源特性的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．（3）明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和．（4）掌握闭合电路的欧姆定律，理解各物理量及公式的物理意义（5）掌握路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律．2、在物理方法上的要求：（1）通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探索物理规律的方法．（2）从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义．（3）通过对路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律的讨论培养学生的推理能力．（4）通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律，培养学生用多种方式分析二、重点、难点分析1、重点：（1）电动势是表示电源特性的物理量（2）闭合电路欧姆定律的内容；（3）应用定律讨论路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律．2、难点：（1）闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和．（2）短路、断路特征（3）应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流强度随外电阻变化的关系三、教学过程设计引入新课：教师：同学们都知道，电荷的定向移动形成电流．那么，导体中形成电流的条件是什么呢？（学生答：导体两端有电势差．）演示：将小灯泡接在充满电的电容器两端，会看到什么现象？（小灯泡闪亮一下就熄灭．）为什么会出现这种现象呢？分析：当电容器充完电后，其上下两极板分别带上正负电荷，如图1所示，两板间形成电势差．当用导线把小灯泡和电容器两极板连通后，电子就在电场力的作用下通过导线产生定向移动而形成电流，但这是一瞬间的电流．因为两极板上正负电荷逐渐中和而减少，两极板间电势差也逐渐减少为零，所以电流减小为零，因此只有电场力的作用是不能形成持续电流的．教师：为了形成持续的电源，必须有一种本质上完全不同于静电性的力，能够不断地分离正负电荷来补充两极板上减少的电荷．这才能使两极板保持恒定的电势差，从而在导线中维持恒定的电流，能够提供这种非静电力的装置叫电源．电源在维持恒定电流时，电源中的非静电力将不断做功，从而把已经流到低电势处的正电荷不断地送回到高电势处．使它的电势能增加．板书：1、电源：电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置．它并不创造能量，也不创造电荷．例如：干电池是把化学能转化为电能，发电机是把机械能、核能等转化为电能的装置．教师：电源能够不断地把其他形式的能量转变为电能，并且能够提供恒定的电压，那么不同的电源，两极间的电压相同吗？展示各种干电池（1号、2号、5号、7号），请几个同学观察电池上面写的规格，发现尽管电池的型号不同，但是都标有“1.5V”字样．我们把示教电压表直接接在干电池的两端进行测量，发现结果确实是1.5V．讲台上还摆放有手摇发电机、蓄电池、纽扣电池，它们两端的电压是否也是1.5V呢？（学生回答：不是）那么如何知道它们两端的电压呢？（学生：用电压表直接测量）·结论：电源两极间的电压完全由电源本身的性质（如材料、工作方式等）决定，同种电池用电压表测量其两极间的电压是相同的，不同种类的电池用电压表测量其两极间的电压是不同的．为了表示电源本身的这种特性，物理学中引入了电动势的概念．板书：2、电源电动势教师：从上面的演示和分析可知，电源的电动势在数值上等于电源未接入电路时两极间的电压．板书：电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压．例如，各种型号的干电池的电动势都是1.5V．那么把一节1号电池接入电路中，它两极间的电压是否还是1.5V呢？用示教板演示，电路如图所示，结论：开关闭合前，电压表示数是1.5V，开关闭合后，电压表示数变为1.4V．实验表明，电路中有了电流后，电源两极间的电压减少了．教师：上面的实验中，开关闭合后，电源两极间的电压降为1.4V，那么减少的电压哪去了呢？用投影仪展示实验电路，介绍闭合电路可分为内、外电路两部分，电源内部的叫内电路，电源外部的叫外电路．接在电源外电路两端的电压表测得的电压叫外电压．在电源内部电极附近的探针A、B上连接的电压表测得的电压叫内电压．我们现在就通过实验来研究闭合电路中电动势和内、外电压之间的关系．板书：3、内电压和外电压教师：向学生介绍实验装置及电路连接方法，重点说明内电压的测量．实验中接通电键，移动滑动变阻器的滑动头使其阻值减小，由两个电压表读出若干组内、外电压和的值．再断开电键，由电压表测出电动势．分析实验结果可以发现什么规律呢？学生：在误差许可的范围内，内、外电压之和等于电源电动势．板书：在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电压之和，即．下面我们来分析在整个电路中电压、电流、电阻之间的关系．教师：我们来做一个实验，电路图如图所示观察电键S先后接通1和2时小灯泡的亮度．结论：把开关拨到2后，发现小灯泡的亮度比刚才接3V的电源时还稍暗些．怎么解释这个实验现象呢？这就要用到我们将要学习的内容——闭合电路的欧姆定律．板书：闭合电路的欧姆定律教师：在图1所示电路图中，设电流为，根据欧姆定律，，，那么，电流强度，这就是闭合电路的欧姆定律．板书：4、闭合电路的欧姆定律的内容：闭合电路中的电流强度和电源电动势成正比，和电路的内外电阻之和成反比．表达式为．同学们从这个表达式可以看出，在电源恒定时，电路中的电流强度随电路的外电阻变化而变化；当外电路中的电阻是定值电阻时，电路中的电流强度和电源有关．教师：同学们能否用闭合电路的欧姆定律来解释上一个实验现象呢？学生：9V的电源如果内电阻很大，由闭合电路的欧姆定律可知，用它做电源，电路中的电流I可能较小；而电动势3V的电源内阻如果很小，电路中的电流可能比大，用这两个电源分别给相同的小灯泡供电，灯泡的亮度取决于，那么就出现了刚才的实验现象了．教师：很好．一般电源的电动势和内电阻在短时间内可以认为是不变的．那么外电阻的变化，就会引起电路中电流的变化，继而引起路端电压、输出功率、电源效率等的变化．几个重要推论（1）路端电压随外电阻变化的规律板书：5几个重要推论（l）路端电压随外电阻变化的规律演示实验,图3所示电路，4节1号电池和1个10Ω的定值电阻串联组成电源（因为通常电源内阻很小，的变化也很小，现象不明显）移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和电压表的示数是如何随变化？教师：从实验出发，随着电阻的增大，电流逐渐减小，路端电压逐渐增大．大家能用闭合电路的欧姆定律来解释这个实验现象吗？学生：因为变大，闭合电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，，电路中的总电流减小，又因为，则路端电压增大．教师：正确．我们得出结论，路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小．一般认为电动势和内电阻在短时间内是不变的，初中我们认为电路两端电压是不变的，应该是有条件的，当→无穷大时，→0，外电路可视为断路，→0，根据，则，即当外电路断开时，用电压表直接测量电源两极电压，数值等于电源的电动势；当减小为0时，电路可视为短路，为短路电流，路端电压．板书5：路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小．断路时，→∞，→0，；短路时，，．电路的路端电压与电流的关系可以用图像表示如下（2）电源的输出功率随外电阻变化的规律．教师：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（设、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率，又因为，所以，当时，电源有最大的输出功率．我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线，如图所示．板书6：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即、是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值．教师：当输出功率最大时，电源的效率是否也最大呢？板书7：电源的效率随外电阻变化的规律教师：在电路中电源的总功率为，输出的功率为，内电路损耗的功率为，则电源的效率为，当变大，也变大．而当时，即输出功率最大时，电源的效率=50％．板书8：电源的效率随外电阻的增大而增大．四、讲解例题五、总结。

实验十一测定电源的电动势和内阻ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU,知识梳理·自测巩固一、实验目的1．掌握用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻的方法。

2．掌握用图象处理实验数据的方法。

3．掌握实物图连接的技巧。

二、实验原理如图甲所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值。

此外还可以用图象法来处理数据，即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U－I图象，图乙所得直线跟纵轴交点即为电动势的值，图象的斜率的绝对值即为内阻r的值。

三、实验器材电压表，电流表，滑动变阻器，干电池，开关，导线。

四、实验步骤1．选择好电流表、电压表量程，按图甲连接好电路。

2．把变阻器的滑动片移到一端，使接入电路的阻值最大。

3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据(I1，U1)，用同样的方法测量几组I、U值。

4．断开开关时，整理器材。

5．处理数据，用公式法或图象法求出电动势和内阻的值。

五、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。

2．电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，因此实验中不要将I调得过大。

读数要快，每次读完立即断电。

3．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别求出E、r值再求平均值。

4．画U －I 图象时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不考虑，以减小偶然误差。

5．干电池内阻较小时，U 的变化较小，此时坐标图中数据点将集中在上部，呈现下部分大面积空间得不到利用，为此，可使纵坐标不从零开始，如图所示，把坐标的比例放大，可使结果的误差减小，此时图象与横轴交点不表示短路电流，仍可用r ＝|ΔU /ΔI |计算出电池的内阻r 。

第4节电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律1．电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，反映电源把其他形式的能转化为电势能的特性的物理量是__________，它等于电源未接入电路时两极间的电势差．2．闭合电路的电流跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________，表达式为__________，适用于外电路为________的电路．3．路端电压是指外电路两端的电压，即电源的输出电压U＝E－Ir.(1)当外电阻R增大时，I________，内电压________，路端电压U增大．当外电路断开时，I＝________，U＝________.(2)当外电阻R减小时，I________，内电压________，路端电压U减小．当电源两端短路时，外电阻R＝0，I＝____________________________.4．由U外＝E－Ir可知，U外­I图象是一条斜向下的直线，直线斜率的绝对值等于____________，直线在纵轴上的截距表示________，直线在横轴上的截距表示____________________________________．5．有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻R的电流为2I/3，则该电源的内阻是( )A．R B．R/2 C．4R D．R/86．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )A．0.10 V B．0.20 VC．0.30 V D．0.40 V【概念规律练】知识点一闭合电路欧姆定律1. 如图1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( )图1A．5∶3 B．3∶5C．2∶3 D．3∶22. 如图2所示，电源电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，灯泡上标有“6 V12 W”字样，直流电动机线圈电阻R＝2 Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率．图2知识点二路端电压与负载的关系3．若E表示电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是( )A．U′＝IR B．U′＝E－UC．U＝E＋Ir D．U＝RR＋r·E4．如图3所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则( )图3A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等B．电流都是I1时，两电源内电压相等C．电路A的电动势大于电路B的电动势D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻【方法技巧练】一、闭合电路动态问题的分析方法5．如图4所示的电路中，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为( )图4A．电压表示数增大，电流表示数减小B．电压表示数减小，电流表示数增大C．两电表示数都增大D．两电表示数都减小6．在如图5所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表○A 的读数为I，电压表○V 的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时( )图5A．I变大，U变小 B．I变大，U变大C．I变小，U变大 D．I变小，U变小二、闭合电路欧姆定律的应用7．如图6所示的电路，已知电源电动势E＝36 V，内电阻r＝2 Ω，R1＝20 Ω，每盏灯额定功率都是2 W，额定电压也相同．当S闭合，调到R2＝14 Ω时，两灯都正常发光；当S断开后要使L2仍正常发光，求R2应调到何值？图61．在闭合电路中，下列叙述正确的是( )A．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比B．当外电路断开时，路端电压等于零C．当外电路短路时，电路中的电流无穷大D．当外电阻增大时，路端电压也增大2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系下列说法正确的是( )A．若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大B．若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小C．若外电压不变，则内电压减小，电源电动势也会随内电压减小D．若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终等于二者之和3. 如图7所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U—I图象，则下列说法中正确的是( )图7A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2C．电动势E1>E2，内阻r1<r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大4. 如图8所示是一实验电路图．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是( )图8A．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5．在如图9所示电路中，当变阻器的滑动头P由a向b端移动时( )图9A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小6．在图10所示的电路中，电源的内阻不能忽略．已知定值电阻R1＝10 Ω，R2＝8 Ω.当单刀双掷开关S置于位置1时，电压表读数为2 V．则当开关S置于位置2时，电压表读数的可能值为( )图10A．2.2 V B．1.9 V C．1.6 V D．1.3 V7. 如图11所示的电路中，灯泡A、灯泡B原来都是正常发光的．现在突然灯泡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( )图11A．R1短路 B．R2断路C．R3断路 D．R1、R2同时短路8．如图12所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态．现将两极板的间距变大，则( )图12A．电荷将向上加速运动B．电荷将向下加速运动C．电流表中将有从a到b的电流D．电流表中将有从b到a的电流9．如图13所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是( )图13A．电源输出功率减小 B．L1上消耗的功率增大C．通过R1上的电流增大 D．通过R3上的电流增大10．用如图14甲所示的电路测定电池的电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U—I图像，由图像可知( )图14A．电池电动势为1.40 VB．电池内阻值为3.50 ΩC．外电路短路时的电流为0.40 AD．电压表示数为1.20 V时，电流表的示数I′约为0.20 A题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答 案发光，当开关S 接b 点时，通过电阻R 的电流为1 A ，这时电阻R 两端的电压为4 V ．求：图15(1)电阻R 的值；(2)电源的电动势和内阻．12．如图16所示电路中，E ＝10 V ，R 1＝4 Ω，R 2＝6 Ω，C ＝30 μF，电池内阻不计，求：图16(1)闭合开关S ，稳定后通过R 1的电流；(2)然后将开关S 断开，这以后流过R 1的总电荷量．第4节 电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律答案课前预习练1．电动势2．正比 反比 I ＝ER ＋r 纯电阻3．(1)减小 减小 0 E (2)增大 增大 E r4．电源内阻 电动势 短路电流I ＝E r5．C [由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I ＝E 2R ＋r ，两电阻并联时23I ＝12·E R 2＋r ， 解得r ＝4R ，故选C.]6．D [由已知条件得：E ＝800 mV.又因I 短＝E r ，所以r ＝E I 短＝80040Ω＝20 Ω. 所以U ＝IR ＝E R ＋r R ＝80020＋20×20 mV＝400 mV ＝0.40 V ，选项D 正确．]课堂探究练1．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R ∶r ＝U 外∶U 内＝1.8∶1.2＝3∶2.]2．36 W解析 因灯泡正常发光，所以I ＝P U ＝126A ＝2 A U 内＝Ir ＝2×1 V＝2 V所以电动机电压为U M ＝E －U 内－U ＝30 V －2 V －6 V ＝22 V电动机输出的机械功率为P 机＝U M I －I 2R ＝22×2 W－22×2 W＝36 W.3．BD4．ACD [在路端电压与总电流的关系图线(U —I )中，图线在U 轴上的截距表示电动势E ，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见E A >E B ，r A >r B .图中两直线的交点坐标为(I 1、U 1)，由R ＝U I 可知，路端电压都为U 1时，它们的外电阻相等．由U ′＝Ir 可知，电流都是I 1时，因r 不相等，故两电源内电压不相等．所以选项A 、C 、D 正确．]5．A6．D [本题考查闭合电路的动态分析．当R 5的滑动触点向图中a 端移动时，R 5接入电路的电阻变小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小即电压表○V 的读数U 变小；由于总电流变大，使得R 1、R 3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R 2和R 4串联两端电压变小，则电流表○A 的读数I 变小，故选D.]方法总结 闭合电路的动态分析是一类非常典型的题目类型，解决这类问题的关键是抓住电源的E 、r 不变，思路是外电路电阻变化，引起全电路中电流的变化，根据闭合电路欧姆定律公式I ＝ER ＋r ，以及E ＝U 外＋U 内＝IR ＋Ir 进行正确推理，从而判定路端电压U 外和内电压U 内的变化．然后再应用串、并联电路的特点判断外电路的电流或某个电阻的变化情况，即应用“部分——整体——部分”这样的顺序分析．7．50 Ω [设所求阻值为R 2′，当灯L 1和L 2正常发光时，加在灯两端电压为额定电压U L .当S 闭合时，E 1＝U L ＋I 1(R 1＋r ＋R 2)，当S 断开时，E 2＝U L ＋I 2(R 1＋r ＋R 2′)，又因为E 1＝E 2＝E ，I 1＝2I 2＝2I (I 为额定电流)，得I (R 1＋r ＋2R 2－R 2′)＝0，但I ≠0，所以R 1＋r ＋2R 2＝R 2′，即R 2′＝20 Ω＋2 Ω＋2×14 Ω＝50 Ω.]方法总结 闭合电路欧姆定律的三种表达形式最根本的原理是电动势等于内、外电路电压的和，因此解题时只需分析内、外电路的电压，然后列式求解．课后巩固练1．AD 2.D3．AD [由图象可知两电源的U —I 图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流，则A 项正确．又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源1的内阻，则可知B 、C 项错误．由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量，可知D 项正确．]4．A [滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，R 1值减小，因此总电阻变小，D 错误；干路电流变大，路端电压变小，A 正确；内阻消耗的功率变大，C 错误；定值电阻R 3两端的电压变小，电流表示数变小，B 错误．]5．B 6.B 7.C 8.BD9．C [合上S 2之前，R 3与L 3串联后与L 1、L 2并联，最后与R 1串联．合上S 2之后，在并联电路部分又增加了一个并联的支路，电路的总阻值减小，电路的总电流也即流过R 1的电流增大，C 正确．因电源的内阻不计，则电源的输出功率P ＝IE 增大，A 错误．通过R 1中的电流增大时R 1两端电压升高，则并联电路部分的两端电压降低，L 1消耗的功率降低，通过R 3与L 3的电流减小，B 、D 均错误．]10．AD [图像与纵坐标轴的交点为电池的电动势E ＝1.40 V ；电池的内阻r ＝ΔU ΔI＝1.40－1.000.40 Ω＝1 Ω；根据E ＝U ＋I ′r ，代入数据得I ′＝E －U r ＝1.40－1.201A ＝0.20 A ，故A 、D 正确．]11．(1)4 Ω (2)6 V 2 Ω解析 (1)电阻R 的值为R ＝U 2I 2＝41Ω＝4 Ω. (2)当开关接a 时，有E ＝U 1＋I 1r ，又U 1＝5 V ，I 1＝P 1U 1＝2.55A ＝0.5 A. 当开关接b 时，有E ＝U 2＋I 2r ，又U 2＝4 V ，I 2＝1 A ，联立解得E ＝6 V ，r ＝2 Ω.12．(1)1 A (2)1.2×10－4 C解析 (1)闭合S 时：I ＝E R 1＋R 2＝104＋6A ＝1 A (2)设S 闭合与断开时C 的电荷量分别为Q 1、Q 2，则：Q 1＝CIR 2 Q 2＝CE所以，断开S 后，流过R 1的电荷量为：ΔQ ＝Q 2－Q 1＝30×10－6×(10－6) C ＝1.2×10－4 C。

课时跟踪检测（十） 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律1．(多选)以下说法中正确的是( )A ．电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流B ．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力C ．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少D ．静电力移动电荷做功电荷电势能减少，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加解析：选AD 电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流，故A 正确；在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部既存在非静电力，又存在静电力，故B 错误；静电力与非静电力都可以使电荷移动，静电力移动电荷做功电荷电势能减少，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加，故C 错误，D 正确。

2．(多选)铅蓄电池的电动势为2 V ，这表示( )A ．电路中每通过1 C 电量，电源把2 J 的化学能转变为电能B ．蓄电池断开时两极间的电压为2 VC ．蓄电池能在1 s 内将2 J 的化学能转变成电能D ．蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大解析：选ABD 根据电动势的定义和表达式E ＝W q ，非静电力移动1 C 电荷量所做的功W ＝qE ＝1×2 J＝2 J ，由功能关系可知有2 J 的化学能转化为电能，A 正确，C 错误。

电源两极的电势差(电压)U ＝E p q，而E p ＝W ，即Uq ＝Eq ，所以U ＝E ＝2 V ，B 正确。

电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，因E 蓄电池＝2 V ＞E 干电池＝1.5 V ，故D 正确。

3．电池容量就是电池放电时能输出的总电荷量，某蓄电池标有“15 A·h”的字样，则表示( )A ．该电池在工作1 h 后达到的电流为15 AB ．该电池在工作15 h 后达到的电流为15 AC ．电池以1.5 A 的电流工作，可用10 hD ．电池以15 A 的电流工作，可用15 h解析：选C 电池上“15 A·h”是表示电池蓄存的电荷量数值，即q ＝15 A·h＝15 A×1 h ＝1.5 A×10 h，故C 对，A 、B 、D 均错。

第十一章电路及其应用课时作业10电源和电流时间：45分钟一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是(D)A．根据I＝q/t，可知I与q成正比B．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C．电流有方向，电流是矢量D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，显然选项A是错误的；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，方向变化，电流也不是恒定电流，所以，选项B也是错误的．电流是标量，故选项C也不对．2．电路中每分钟有60万亿个自由电子通过横截面积为0.64×10－6m2的导线，那么电路中的电流是(电子带电量为1.6×10－19 C)(D)A．0.016μA B．1.6mAC．16μA D．0.16μA解析：由电流的定义式I＝qt可知，电流大小与横截面积无关，代入数据可求得电路中的电流为0.16μA.3．关于电流的方向，下列说法中正确的是(C)A．在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的方向B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D．在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向解析：电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故选项C正确．4．如果在导体中产生了电流，则下列说法中正确的是(C)A．导体两端的电压为0，导体内部的场强不为0B．导体两端的电压为0，导体内部的场强为0C．导体两端的电压不为0，导体内部的场强不为0D．导体两端的电压不为0，导体内部的场强为0解析：在导体内产生了电流，说明自由电荷在静电力的作用下发生定向移动，因此导体内部的场强不为零，导体两端的电压也不为零，选项C正确．5．下列说法中正确的是(B)A．导体中电荷运动就形成了电流B．在国际单位制中，电流的单位是安培(A)C．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在解析：自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不行，故选项A错误．形成电流的条件是导体两端保持有电压，且必须是导体而非任何物体，故选项D错误．电流有方向，但它是标量，故选项C错误．6．金属导体内电流增强，是因为(B)A．导体内单位体积的自由电子数增多B．导体内自由电子定向移动的速率增大C．导体内电场的传播速率增大D．导体内自由电子的热运动速率增大解析：对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A、C错，导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B正确，导体内自由电子的热运动速率增大会阻碍电流增强，D错误．二、多项选择题7．在由电源、导线等电路元件所形成的电路中，以下说法正确的是(BD)A．导线中的电场强度处处为零B．导线中电场强度的方向跟导线方向平行C．导线内各点的电势相等D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低解析：在有电源的闭合电路中，形成恒定电场，导线中的电场强度不为零，且导线中恒定电场的电场强度方向跟导线方向平行，所以A错，B正确；在电场中，沿电场线方向电势逐渐降低，C错，D正确．8．关于电流的方向，下列说法中正确的是(AD)A．在电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D．电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板解析：在电源供电的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B错误．电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C错误．电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负极板流出，流入正极板，D正确．9．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有(AB)A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：截取圆环的任一截面S ，则在橡胶环运动一周的时间内通过这个截面的电荷量为Q ，即I ＝q t ＝Q T ＝Q 2πω＝Qω2π，由上式可知选项A 、B 正确．三、非选择题10．夏季某日午后，某地区距地面约1km 的空中有两块乌云，相距3km ，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109V 不变．已知空气的电场击穿场强为3×106V/m.请对以下问题进行估算．(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电荷量为500C ，可释放多少能量？(3)这次放电现象历时约0.01s ，则其平均电流约为多大？答案：(1)1000m(2)1.5×1012J (3)5×104A 解析：(1)由E ＝U /d 得d ＝U /E ＝3×109/(3×106)m ＝1000m.(2)释放的能量E 能＝qU ＝500×3×109J ＝1.5×1012J.(3)由电流的定义得I ＝q /t ＝5000.01A ＝5×104A.11.如图所示的电解槽中，如果在4s 内各有8C 的正、负电荷通过面积为0.8m 2的横截面AB ，那么(1)分析正、负离子定向移动的方向．(2)电解槽中的电流方向如何？(3)4s 内通过横截面AB 的电荷量为多少？(4)电解槽中的电流为多大？答案：(1)正离子向右移动，负离子向左移动(2)自左向右(3)16C (4)4A解析：(1)电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动．(2)电解槽中的电流方向向右．(3)8C 的正电荷向右通过横截面AB ，而8C 的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8C 正电荷向右通过横截面，故本题的答案为16C.(4)由电流强度的定义I ＝Q t ＝164A ＝4A.12.如图是静电除尘器示意图，A 接高压电源的正极，B 接高压电源的负极，A 、B 之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A 的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电荷，吸附到正极A 上，排出的烟就成为清洁的了．已知每千克煤粉会吸附m mol 电子，每昼夜能除尘n kg ，试计算高压电源的电流I .(已知电子电荷量为e ，阿伏加德罗常数为N A ，一昼夜的时间为t )答案：2mnN A e t解析：根据电流定义式I ＝Q t，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q ，就能够求解电流I ，需要注意的是，流过电源的电荷量Q 跟煤粉吸附的电荷量Q ′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量Q ′＝12Q .由Q ′＝mnN A e ，Q ＝It ，得mnN A e ＝12It ，I ＝2mnN A e t.。

课时作业11电动势时间：45分钟分值：100分一、选择题(每小题6分，共48分)1．以下说法中正确的是()A．在外电路中和电源内部正电荷都受静电力作用，所以能不断定向移动形成电流B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少C．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加2．有关电压与电动势的说法中正确的是()A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B．电动势是电源两极间的电压C．电动势公式E＝W/q中W与电压U＝W/q中的W是一样的，都是电场力做的功D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量3．电池容量就是电池放电时输出的总电荷量，某蓄电池标有“15A·h”的字样，则表示()A．该电池在工作1h后达到的电流为15AB．该电池在工作15h后达到的电流为15AC．电池以1.5A的电流工作，可用10hD．电池以15A的电流工作，可用15h4．(2012·济南模拟)关于电源的作用，下列说法正确的是()A．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B．电源的作用是使导体中形成电场C．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D．电源的作用就是使自由电荷运动起来5．(2012·广东模拟)一台发电机用0.5A的电流向外输电，在1min内有180J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为()A．6V B．360VC．120V D．12V6．铅蓄电池的电动势为2V，这表示()A．电路通过1C电荷量，电源把2J的化学能转化为电能B．电池接入电路时，其两极间的电压是2VC．电池没有接入电路时，其两极间的电压是2VD．铅蓄电池把化学能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1 .5V)大7．沿闭合电路移动单位电荷绕行一周，其所需能量取决于()A．电流B．外电路的电阻C．内外电路的总电阻D．电源电动势8．为了讨论问题的方便，我们规定电动势的方向是：在电源内部由负极到正极的方向．则下列说法中正确的是()A．在闭合电路中，电动势的方向与电路中电流的方向相同B．电动势的方向跟电源内部电势升高的方向相同C．电动势的方向跟电源内部电荷定向移动的方向相同D．电动势是矢量二、解答题(共52分)9．(16分)一台发电机对外输电的电流为1A，在1s内将180J的机械能转化为电能，则发电机的电动势是多少？10．(16分)一组蓄电池输出电压为12V，若输出的电能为4.2×106J，则它放出的电荷量为多少？11．(20分)一个电池电动势为3.6V，它一次充电能储存2.7×103J能量，将这个电池接到电路里去时，电池供电的电流为50 mA，则该电池一次充电后能供电多少小时？。

课时分层作业(十)　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律[基础达标练](时间：15分钟　分值：50分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1．(多选)铅蓄电池的电动势为2 V ，这表示 ( )A ．电路中每通过1 C 电量，电源把2 J 的化学能转变为电能B ．蓄电池断开时两极间的电压为2 VC ．蓄电池能在1 s 内将2 J 的化学能转变成电能D ．蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大ABD [根据电动势的定义和表达式E ＝，非静电力移动1 C 电荷量所做的功W ＝qE ＝W q 1×2 J ＝2 J ，由功能关系可知有2 J 的化学能转化为电能，A 正确，C 错误．电源两极的电势差(电压)U ＝，而E p ＝W ，即Uq ＝Eq ，所以U ＝E ＝2 V ，B 正确. 电动势是描述电源把其他E p q形式的能转化为电能本领大小的物理量，因E 蓄电池＝2 V>E 干电池＝1.5 V ，故D 正确．]2．电池容量就是电池放电时能输出的总电荷量，某蓄电池标有“15 A·h ”的字样，则表示( )A ．该电池在工作1 h 后达到的电流为15 AB ．该电池在工作15 h 后达到的电流为15 AC ．电池以1.5 A 的电流工作，可用10 hD ．电池以15 A 的电流工作，可用15 hC [电池上“15 A·h ”是表示电池蓄存的电荷量数值，即q ＝15 A·h ＝15 A×1 h ＝1.5 A×10 h ，故C 对，A 、B 、D 均错．]3．(多选)如图所示为闭合电路中两个不同电源的U ­I 图像，则下列说法中正确的是( )A ．电动势E 1＝E 2，短路电流I 1>I 2B ．电动势E 1＝E 2，内阻r 1>r 2C ．电动势E 1>E 2，内阻r 1>r 2D ．当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大AD [由闭合电路的欧姆定律得E ＝U ＋Ir .当I ＝0时电动势E 等于路端电压U ，即U ­I 图线和U 轴的交点就是电源电动势，由题图知，两电源的电动势相等．当U ＝0时I ＝，U ­I 图E r线和I 轴的交点就是短路电流，由题图知I 1>I 2，A 正确．而r ＝，即图线的斜率的绝对|ΔU ||ΔI |值表示电源的内阻，由题图知r 1<r 2，B 、C 错误．当工作电流变化量相同时，因为r 1<r 2，电源2内电压变化较大，由闭合电路的欧姆定律E ＝U 外＋U 内，可知电源2的路端电压变化较大，D 正确．]4．如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S 闭合后，变阻器R 0的滑片向下滑动的过程中( )A ．电压表与电流表的示数都减小B ．电压表与电流表的示数都增大C ．电压表的示数增大，电流表的示数减小D ．电压表的示数减小，电流表的示数增大A [在变阻器R 0的滑片向下滑动的过程中，变阻器R 0的电阻减小，电路总电阻减小，干路电流增大，Ir 增加，路端电压减小，电压表的示数减小，同时，定值电阻R 1上的电压增加，使得定值电阻R 2两端电压降低，导致电流表的示数减小，所以选项A 正确．]5．在如图所示的电路中，当开关S 1断开、开关S 2闭合时，电压表的读数为3 V ；当开关S 1、S 2均闭合时，电压表的读数为1.8 V ，已知电压表为理想电表，外接电阻为R ，电源内阻为r .由以上数据可知为( )RrA ．B ．C ．D ．53352332D [当开关S 1断开，S 2闭合时，电压表的读数即为电源电动势，所以E ＝3 V ；当S 1、S 2都闭合时，U 外＝1.8 V ，U 内＝1.2 V ，则＝＝，故D 项正确．]R r 1.8I 1.2I326．如图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( )A ．电源的电动势为6.0 VB ．电源的内阻为12 ΩC ．电源的短路电流为0.5 AD ．电流为0.3 A 时的外电阻是12 ΩA [因电源的U ­I 图像纵轴坐标并不是从零开始，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E ＝6.0 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 ＝＝ Ω＝2 Ω.由闭合电路欧姆定律可得电流I ＝0.3 A 时，外电阻R ＝－r |ΔU ΔI | 6.0－5.00.5－0E I ＝18 Ω.]二、非选择题(14分)7．如图所示，R 1＝R 3＝4 Ω，R 2＝8 Ω，当滑动变阻器R 3的滑片滑到A 端时，电压表示数为15 V ；当滑片滑到B 端时，电流表示数为4 A ．试求电源的电动势和内电阻．[解析]　滑片滑到A 端时，R 2、R 3串联，再与R 1并联，则R 外＝＝ R 1（R 2＋R 3）R 2＋R 3＋R 14×（8＋4）8＋4＋4Ω＝3 Ω，由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋r …①；滑片滑到B 端时，R 1、R 3串联，再与R 2并U R 外联，则R 外′＝＝Ω＝4 Ω，由闭合电路欧姆定律得E ＝I (R 外′＋R 2（R 1＋R 3）R 2＋R 1＋R 38×（4＋4）8＋4＋4r )…②.由①②两式代入数据解得：E ＝20 V ，r ＝1 Ω.[答案]　20 V 1 Ω[能力提升练](时间：25分钟　分值：50分)一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1．如图所示，E 为内阻不能忽略的电池，R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，与分别为电压表与电流表．初始时S 0与S 均闭合，现将S 断开，则( )A ．的读数变大，的读数变小B .的读数变大，的读数变大C ．的读数变小，的读数变小D .的读数变小，的读数变大B [当S 断开后，闭合电路的总电阻增加，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，故路端电压U ＝E －Ir 增加，即的读数变大；由于定值电阻R 1两端的电压减小，故R 3两端的电压增加，通过R 3的电流增加，即的读数变大，选项B 正确．]2．(多选)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R (阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G (实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为0～3 A ，电源电动势为12 V ，内阻为2 Ω，电阻R 随压力变化的函数式为R ＝30－0.02F(F 和R 的单位分别是N 和Ω)．下列说法正确的是( )A ．该电子秤能测量的最大体重是1 400 NB ．该电子秤能测量的最大体重是1 300 NC ．该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G 刻度盘0.375 A 处D ．该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G 刻度盘0.400 A 处AC [由E ＝I (r ＋R )可得R 最小值为R ＝2 Ω.由R ＝30－0.02F 可得F 最大值为1 400 N ，选项A 正确，B 错误；该电子秤示数为零时F ＝0，R ＝30 Ω，对应电流I ＝＝0.375 A ，选E r ＋R 项C 正确，D 错误．]3．(多选)电源、开关S 、定值电阻R 1、R 2、光敏电阻R 3和电容器连接成如图所示电路，电容器的两平行板水平放置．当开关S 闭合，并且无光照射光敏电阻R 3时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M 点，当用强光照射光敏电阻R 3时，光敏电阻的阻值变小，则( )A ．液滴向下运动B ．液滴向上运动C ．电容器所带电荷量减少D ．电容器两极板间电压变大BD [电路稳定时电容器两端电压等于电阻R 1两端电压，当用强光照射光敏电阻R 3时，光敏电阻的阻值变小，电路中的电流变大，电阻R 1两端电压变大，电容器继续充电，所带电荷量增加，并且带电液滴所受电场力增大，液滴向上运动，A 、C 项错误，B 、D 项正确．]4．如图所示为测量某电源电动势和内阻时得到的U ­I 图线．用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V ．则该电路可能为( )B [由图可知，E ＝U m ＝6 V ，U ＝4 V 时，I ＝4 A ，因此有6 V ＝4 V ＋4r ，解得r ＝0.5 Ω.当路端电压为4.8 V 时，U 内＝6 V －4.8 V ＝1.2 V ，由于＝，所以R ＝r ＝×0.5＝2 U 外U 内R r U 外U 内 4.81.2Ω，由电阻的串、并联知识可知，该电路可能为B .]二、非选择题(本题共2小题，共26分)5.(12分)如图所示，电源电动势为6 V ，内阻为1 Ω，R 1＝5 Ω，R 2＝10 Ω，滑动变阻器R 3阻值变化范围为0～10 Ω，求电路中的总电流的变化范围．[解析]　当R 3阻值为零时，R 2被短路，外电阻最小，电流最大．R 外＝R 1＝5 Ω，I ＝＝A ＝1 A ．当R 3阻值为10 Ω时，外电阻最大，电流最小．R 并＝＝5 Ω，R 外E R 外＋r 65＋1R 3R 2R 3＋R 2′＝R 1＋R 并＝10 Ω，I ′＝＝A ≈0.55 A.ER 外′＋r 610＋1[答案]　0.55 A ～1 A6．(14分)如图所示的电路中，R 1＝9 Ω，R 2＝30 Ω，S 闭合时，电压表V 的示数为11.4 V ，电流表A 的示数为0.2 A ，S 断开时，电流表A 的示数为0.3 A ，求：(1)电阻R 3的值；(2)电源电动势E 和内阻r .[解析]　(1)S 闭合时，R 2两端的电压U 2＝I 2R 2＝0.2×30 V ＝6 VR 1两端的电压U 1＝U －U 2＝11.4 V －6 V ＝5.4 V通过R 1的电流I 1＝＝A ＝0.6 A U 1R 1 5.49通过R 3的电流I 3＝I 1－I 2＝0.6 A －0.2 A ＝0.4 A所以R 3＝＝Ω＝15 Ω.U 2I 360.4(2)由闭合电路欧姆定律，S 闭合时E ＝U ＋I 1r S 断开时，E ＝I ′(R 1＋R 2＋r )．解得E ＝12 V ，r ＝1 Ω.[答案]　(1)15 Ω　(2)12 V 1 Ω。