研究闭合电路

2020-2021学年高二物理粤教版选修3-1教师用书：第2章第3节研究闭合电路含解析第三节研究闭合电路［学习目标]1。

［物理观念］理解电动势的概念．（难点）2.[物理观念]理解闭合电路的欧姆定律,掌握其内容及公式．(重点)3.［科学思维]掌握路端电压与负载的关系．（重点）4。

[科学探究］会使用电压表和电流表测电源的电动势和内阻．(重点)一、闭合电路及电动势1．闭合电路的组成(1）电路错误!(2)电阻错误!2．电动势:数值上等于不接用电器时电源正、负两极间的电压，它反映了电源本身的一种性质．二、闭合电路的欧姆定律1．电压错误!2．电势错误!3．闭合电路欧姆定律(1）内容:闭合电路中的电流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＝错误!．（3)电动势与内、外电压的关系：E＝U外＋U内．三、路端电压跟负载的关系1．路端电压与电流的关系（1)公式：U＝E－Ir．（2）图象（U-I图象如图所示）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增大到无穷大（断路)时,I＝0，U＝E．(2）外电阻R减小时，电流I增大，外电压U减小，当R减小到零（短路）时，I＝错误!，U＝0．1．正误判断(1)根据I＝错误!得E＝I(R＋r)，由此可知，电动势与电流成正比．（×)(2）闭合电路欧姆定律I＝错误!适用于纯电阻电路，而E＝U外＋U内适用于任何电路．（√)（3)闭合电路中U。

I图象与纵轴的交点的值就是电动势的值，图象斜率的绝对值就是电源内阻．(√) (4）闭合电路中U.I图象与横轴的交点为短路电流，此时路端电压为电源的电动势．(×）（5)外电路电阻增大时，电流减小，但路端电压增大．（√)2．（多选）若用E表示电源电动势，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＝2U′B．U′＝E－UC．U＝E＋Ir D．U＝错误!·EBD[由闭合电路欧姆定律可知,E＝U＋U′＝Ir＋IR.U＝IR，可推得:U′＝E－U，U＝错误!·R.故B、D正确，A、C错误．] 3．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的电流为错误!，则该电源的内阻是（）A．R B．错误!C．4R D．错误!C［由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I＝错误!，两电阻并联时错误!I＝错误!·错误!，解得r＝4R，故选C.］对电动势的理解1．对电动势的理解电动势的大小由电源自身的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关．不同电源的电动势一般不同．2．电源电动势与电势差的区别和联系电势差电动势n个完全相同的电池串联时，总电动势:E＝nE,总内阻:r总＝总nr。

高二物理研究闭合电路试题1.下列说法中正确的是()A．电源电动势表示电源把其他形式的能转变为电能的本领B．照明电路中使用的电灯越多,电路的总电阻越大,电源的路端电压越高C．外电路断开时的路端电压在数值上等于电源电动势D．外电路短路时的路端电压在数值上等于电源电动势【答案】AC【解析】非静电力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功等于电源的电动势．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，A正确，照明电路是并联电路，因为并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，所以并联电路中，支路越多，总电阻越小，路端电压越小，B错误，根据闭合电路欧姆定律可知，当外电路断开时，路端电压等于电动势．C正确，外电路短路时的路端电压为零，D错误，思路分析：根据电动势的物理意义和并联电路电阻的关系进行分析，即并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和以及闭合电路欧姆定律分析解题试题点评：本题的关键是理解电源电动势的物理意义，并联电路总电阻的求法以及闭合电路短路和断路时的区别，2.在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻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．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【答案】A【解析】滑动变阻器的滑片向b端滑动过程，变阻器接入电路的电阻增大，，外电路总，由欧姆定律得知总电流，路端电压．电灯L的电压等于路端电压，所以电灯L更亮，电流表的示数减小．思路分析：滑动变阻器的滑片向b端滑动过程，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由欧姆定律分析总电流的变化和路端电压的变化，来判断电灯亮度和电流表示数的变化．试题点评：本题是简单的电路动态分析问题．对于路端电压也可以直接根据路端电压随外电阻增大而增大判断变化．3.如图所示,用两节干电池点亮几个小灯泡,当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,以下说法正确的是（）A．灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗B．灯多时各灯两端的电压较低C．灯多时通过电池的电流较大D．灯多时通过各灯的电流较大【答案】ABC【解析】当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，外电阻减小，总电阻减小，由知，总电流I增大，故C项正确.由知，灯多时灯两端的电压变小，各灯较暗，故选项A、B都正确.对D选项，电源的输出功率的大小关键要看电阻和内电阻的大小，当它们相等时，电源的输出功率最大，所以灯多时电源的输出功率较灯少时可能大也可能小，因此D选项不对.思路分析：根据并联电路电阻的关系进行分析，即并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和．因为并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，所以并联电路中，支路越多，总电阻越小试题点评：会根据并联电路总电阻与支路电阻的关系进行分析解决问题．4.如图所示,当可变电阻R调到20 Ω,电流表的读数为0.3 A,当可变电阻R调到10 Ω,电流表的读数为0.4 A,则电源的电动势E=____________V,内阻r=____________Ω.【答案】1220【解析】由闭合回路欧姆定律可得（R表示外电路总电阻）故当可变电阻R调到20 Ω,电流表的读数为0.3 A时有，当可变电阻R调到10 Ω,电流表的读数为0.4 A时有，联立两式可得，思路分析：根据闭合电路欧姆定律分析解题试题点评：本题是简单的对闭合回路欧姆定律的计算，根据题中的信息列方程组解题5.在如图所示的电路中,当可变电阻调到20 Ω时,电压表的示数为2 V;当可变电阻调到6 Ω时,电压表的示数为1.8 V.则电源的电动势为___________V,内阻为___________Ω.【答案】2.11【解析】电压表测量的是路端电压，所以根据当可变电阻调到20 Ω时,电压表的示数为2 V可得即，根据当可变电阻调到6 Ω时,电压表的示数为1.8 V.可得即，联立两式得，思路分析：根据闭合电路欧姆定律和分析解题，试题点评：本题是简单的对闭合回路欧姆定律的计算，根据题中的信息列方程组解题6.如图所示是某电源的伏安特性曲线,由图线可知,电源电动势为____________V,电源内阻为____________Ω.电流为0.2 A时的外电阻为____________Ω.【答案】6 1.628.4【解析】当外电路处于断路状态时，即外电流电路为零，电源两端电压为电源电动势，即，当外电路短路时，即外电路电流最大时，只有电源内阻串联在电路中，故，外电阻电路的计算公式为，将代入得思路分析：福安特性曲线U-I图像图线与纵坐标的截距表示电源电动势，与横坐标的截距表示短路电流，即电路中只有电源内阻串联在电路中，根据相关公式计算试题点评：本题考查了福安特性曲线，关键是清楚图线与坐标的截距表示的物理含义，本题容易出错的地方是纵坐标的起始不是从零开始的，7.在如图所示的电路中,电压U恒定不变,所有电阻的阻值都是R,此时带电粒子P静止在平行板电容器之间,当开关S接通时,带电粒子P将()A．向下做加速运动B．向上做加速运动C．仍然保持静止状态D．都有可能【答案】A【解析】带电粒子静止在电容器之间时，当闭合S后，由于电路中增加了一个并联支路，即总电流增大，路端电压减小，所以串联在干路上的电阻两端电压增大，故并联电路两端电压减小，即电容器两端电压减小，所以电场力减小，故粒子向下做加速运动，A正确，思路分析：当闭合S后，由于电路中增加了一个并联支路，即总电流增大，路端电压减小，所以串联在干路上的电阻两端电压增大，故并联电路两端电压减小，即电容器两端电压减小，所以电场力减小，试题点评：本题考查了力电综合题，关键是通过电路中相关物理量的变化判断电容器两端电压的变化，8.在如图所示的电路中,电源电动势为6 V,当开关S接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab ="6" V,Ucd="6" V,Uad=0,由此可断定()A．L1和L2的灯丝都烧断了B．L1的灯丝烧断C．L2的灯丝烧断D．变阻器R烧断【答案】C【解析】电压表测得,说明开关接触良好，,说明和R正常，,灯泡断路，C正确，思路分析：如果电压表示数为零，说明电压表上无电流通过，则可能是在并联路段之外有断路或者并联路段之内有短路，若电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联电路之外无断路或者并联电路内无短路，试题点评：明确电路故障特点，熟练运用电路的有关规律是分析电路故障问题的基础和关键，9.在如图所示的电路中,电源电动势E="6" V,内阻r="0.5" Ω,电阻R1="9.5" Ω,R2=R3="10" Ω,电压表为理想表.则开关S分别接到1、2和3三个位置时,电压表的示数分别为__________V、__________V和__________V.【答案】0 2.85 3.8【解析】电压表测量的是两端的电压，当接1位置时，电阻被短路，所以电压为零，当接2位置时，和串联在一起，所以两端的电压为,当接3位置时，和并联然后再与串联，所以两端的电压为思路分析：当接1位置时，电阻被短路，当接2位置时，和串联在一起，当接3位置时，和并联然后再与串联，然后根据串并联电路规律解题试题点评：本题的关键是找出当S接在不同位置时的等效电路图，即各电阻直接的串并联关系然后根据串并联电路的规律解题10.在如图甲所示的电路中,电阻R的阻值不断改变,电路中的电流和电源的路端电压也在不断改变,电源的UI图线如图乙所示,由图象确定电阻R的变化范围为____________.【答案】0≤R≤4 Ω【解析】电路中电流最小时，电阻R最大，从图中可知当电路中的电流时，R最大，此时的路端电压为,所以，当电路中电流最大时，此时的路端电压为零，说明电路短路，所以此时R最小，最小为零，故思路分析：电路中电流最小时，电阻R最大，当电路中电流最大时，此时的路端电压为零，说明电路短路，所以此时R最小，运用欧姆定律可解题试题点评：本题考查了对U-I图像的理解以及通过图像计算电阻的问题，关键是明白图像中各个点的物理意义。

实验探究闭合电路的欧姆定律好嘞，今天我们来聊聊一个有趣又神奇的主题，闭合电路里的欧姆定律。

听起来有点复杂，其实它就像我们生活中的一个小秘密，简单又实用。

想象一下，电流就像是一条小河流淌，而电压就像是河流的水位，电阻就像是河里的石头，水流得越快，电流就越大，水位越高，流动的力量也越强，明白了吗？所以，今天就让我们在这个电路的小世界里随意遨游吧。

我们得准备好一些工具，比如电池、导线和电阻器。

这些东西就像是我们做饭的材料，缺一不可。

把电池的正负极连接起来，导线就像是桥梁，把电流带到需要的地方。

电流开始在电路里流动，嘿，感觉不错吧！这时候，咱们可以在电路中放一个电阻器，就像在水流中放一块石头，水流会受到阻碍，流动的速度就变慢了。

这里的电压、当前流动的电流和电阻的关系就是咱们今天的主角，欧姆定律。

你知道吗，欧姆定律就是这么简单！它告诉我们，电流与电压成正比，与电阻成反比。

换句话说，电流就像你在水里游泳，如果水流太急，你就很难游动；而如果水流慢了，你就能游得轻松自在。

这种关系的公式可以写成 I = V / R，其中 I 是电流，V 是电压，R 是电阻。

想想看，电流就像是你流淌的汗水，电压是你努力的动力，而电阻嘛，就是那些让你有点儿喘不过气来的阻碍。

当你把这些概念放在一起，就能理解为什么在生活中，很多电器的使用都要考虑这些因素。

比如说，家里的电灯，你打开开关，电流立刻开始流动，灯泡亮起来。

这是因为电池提供了电压，而电灯泡的电阻让电流以适当的速度通过。

如果电阻太大，电流就会变得微弱，灯泡就会暗下去；如果电阻太小，电流猛增，可能会导致电器烧坏，真是得不偿失。

让我们再往前一步，深入探讨一下这个电路的世界。

闭合电路就像是一个热闹的派对，所有的电流、导线、电阻，都是派对上的宾客。

每个人都有自己的角色，电池是DJ，负责提供电压，电流是舞者，跟着节奏嗨起来，而电阻就是那几个调皮的朋友，时不时给舞者加点儿难度。

这样的组合，让整个派对充满了生机。