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高二物理《闭合电路的欧姆定律》导学案
学习目标 1、理解闭合电路欧姆定律及其表达式并能熟练地用来解决有关的电路问题
2、理解路端电压与负载的关系，并能用来分析、计算有关问题。
3、知道闭合电路中能量的转化。
学习重点:推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。
学习难点:路端电压与负载、电流的关系
自主学习：
一、电源电动势
1. 电源：把其它能量转化为 能的装置。
作用：给电路提供持续的电压。
2．电动势：
物理意义： 。
定义：非静电力所做的功与所移动的 之比。
定义式：
电动势由电源自身决定，与外电路 关。
3．内、外电路： 、导线组成外电路， 是内电路。在外电路中，沿电流方向电势 。
4．闭合电路的电流跟电源电动势成 ，跟内、外电路的电阻之和成 。这个结论叫做闭合电路欧姆定律。
5.电动势和电压：断路时的路端电压 电源电动势；闭合电路中，电动势等于 电势降落之和。
二、闭合电路欧姆定律：
1、内容：闭合电路里的电流跟电源的　　　　 　　成正比，跟内外电路
的 之和反比。
2、表达式：______________
或E=___________________ 或 E=____________________
例1、在如图1所示的电路中，R1=14.0Ω，R2=9.0Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1=0.20A；当开关S板到位置2时，电流表的示数为I2=0.30A，求电源的电动势和内电阻。
路端电压与负载的关系
电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的：
根据U=E-Ir、I=可知：当R_____时，I 减小，U增大，当R_____时，I 增大，U减小，所以路端电压U随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小。
两个极端情况：
当外电路断开时，R=∞，I=_____,U=_____
当外电路短路时，R=0，U=_____，I=_____(短路电流),短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于r一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾。所以，一般情况下，要避免电源短路。
例2、如图所示，当滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时，电路中各电表示数如何变化？（电表内阻对电路的影响不计）
三．路端电压与电流的关系
由U=E-Ir可知，U-I图像是一条向下倾斜的直线如图，说出：
图线与纵轴截距的意义_____________________
图线与横轴截距的意义_____________________
图像斜率的意义___________________________
与部分电路欧姆定律U—I曲线的区别________ 。
电源的U—I图象反映了电源的特征（电动势E、内阻r)
例3、如右图是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图像，有图像可知，该电源的电动势________V,内阻为_______。
四、闭合电路中的电功率和电源的效率?
闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路中的反映。
在闭合电路中的能量转化关系：
电源总功率（电路消耗总功率）：P总=
外电路消耗功率（电源输出功率）：P出=
内电路消耗功率（一定是发热功率）：P内=
电源的效率：
纯电阻电路中，电源输出功率随外电路电阻变化关系：
P出=UI=·R·=·R
讨论：当R= 时，输出功率有极大值：P出 = ；电源输出功率与外阻关系图象如图所示，R＜r时，R增大输出功率 ，R=r时输出功率 ，R＞r时，R增大，输出功率 。
例4、四节干电池，每节电动势为1.5V，内阻为0.5Ω，用这四节干电池组成串联电池组对电阻R=18Ω的用电器供电，试计算：
（1）用电器上得到的电压和电功率；
（2）电池组的内电压和在内电阻上损失的热功率.
《闭合电路的欧姆定律》课堂练习
一、选择题
1.（多选）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，电路中的电流趋近于∞
D.当外电阻增大时，路端电压也增大
2．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的大小与W、q无关
D．W表示非静电力
3.有一电动势为3V，内阻不能忽略的电池两端接一电阻R，1C电荷通过R时.在R上产生的热量( )
A.大于3J B.小于3J
C.等于3J D.电源内阻未知，无法确定
4.（多选）如图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( )
A.电动势E1=E2，短路电流I1>I2
B.电动势E1=E2.内阻r1>r2
C电动势E1>E2，内阻r1D.当两电源的工作电流变量相同时，电源2的路端电压变化较大
5.一个电源分别接上8Ω和2Ω的电阻时，两电阻消耗的电功率相等，则电源内阻为( )
A.1Ω B.2Ω C.4Ω D.8Ω
6．如图当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时．三个灯泡亮度的变化情况是（ ）
A．L1变亮，L2和L3皆变暗
B．L1变亮，L2不能确定，L3变暗
C．L1变暗，L2变亮，L3也变亮
D．L1变亮，L2变亮，L3变暗
7.电动势为E、内阻为r的电池与固定电阻R0、可变电阻R串联，如图，R0=r，Rab=2r.当变阻器的滑动片自a端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是( )
A.电池的输出功率
B.变阻器消耗的功率
C.固定电阻R0上消耗的功率
D.电池内电阻上消耗的功率
8、（多选）在如图所示的U I图象中，直线I为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻R相连接组成闭合电路．由图象可知(　　)
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω
B．电阻R的阻值为1 Ω
C．电源的输出功率为2 W
D．电源的效率为66.7%
9、用电压表检查如图所示电路中的故障，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是 (　 　)
A．L断路 B．R断路
C．R′断路 D．S断路
10、如图所示，直线A和B分别为电源a、b的路端电压和电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia、Ib，则（ ）
A、ra=rb, Ia=Ib B、ra＞rb, Ia＞Ib
C、ra＞rb, Ia=Ib D、ra＞rb, Ia＜Ib
11.如图所示，电池组的电动势为E，内电阻为r，R0为定值电阻，R为变阻器，已知R0＞r.为使R0上消耗的电功率最大，应将变阻器阻值调整到( )
A.R0 B.R0＋r
C.R0－r D.0
12．（多选）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(　　)
A．电源内阻r＝－R
B．电源内阻r＝－－R
C．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
13、如图所示，E=10V，R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF，电池内阻可忽略。求：
（1）闭合开关K，稳定后通过R1的电流；
（2）然后将开关K断开，求这以后流过R1的总电量。
14、在如图所示的电路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关S接b时，电压表示数为4.5 V，试求：
(1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；
(2)电源的电动势和内电阻；
(3)当开关S接c时，通过R2的电流。
15、如图所示的闭合电路，电源电动势为60V，内阻r=2Ω，电阻R=3Ω，电动机内阻R0=1Ω，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求
电动机中的电流和闭合电路中的总功率
内电路消耗的功率
电源的输出功率和效率
电动机输入功率、输出功率和效率
《闭合电路的欧姆定律》答案
例1：
例2：解析：滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时，外电路电阻增大，由得总电流（I1）减小，电源内部降压减小，由U=E-得路端电压U4增加，由U1=I R1得电阻R1电压U1减小，由U2=U4-U1得AB间电压U2增加，再由得R2支路电流I2增加，最后由I3=I1-I2得滑动变阻器中电流I3减小。
例3：解：由图像可得： E=3V r=(1/3)Ω
例4、 （1） U=5.4V,P=1.62W
（2） Ur=0.6V,Pr=0.18W
解析（1）：设每节干电池电动势E为内阻为r,由闭合电路欧姆定律得;
4E=I(R+4r),
U=IR=5.4V
P=U2/R=1.62W
（2）U内=E-U=0.6V
P热=I2r=0.18W
1、AD
2、C解析：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。
3、B 4、AD
5、C?解析: 由闭合电路欧姆定律得; E= I1 (R1+r), E= I2 (R2+r),
根据功率相等 P= I12R1= I22R2 整理得; r = R1R2
代入数据得r=4Ω
6、C
7、B 解析：分析B选项时可将R0看成电源内阻，可知滑片在a端时变阻器上消耗功率最大，向b端滑动过程中变阻器上消耗功率减小。
8、ABD　解析　由图象可知，该电源的电动势E＝3 V，内阻r＝ Ω＝0.5 Ω，电阻R的阻值R＝ Ω＝1 Ω。仍由图象可知，用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时，图象交点表示的电压和电流即为此时的路端电压和电路电流，则电压U＝2 V，电流I＝2 A，则电源的输出功率P＝UI＝2×2 W＝4 W，电源的效率η＝×100%＝×100%＝66.7%，故A、B、D正确，C错。
9、B 解析　可按以下表格逐项分析
现象 结论 答案
Uad＝5.0 V dcba间断路，其余电路接通 综上所述，故障为R断路，B选项正确.
Ucd＝0 V 灯L短路或其余电路某处断路
Ubc＝0 V 电阻R′短路或其余电路某处断路
Uab＝5.0 V 滑动变阻器R断路，其余电路接通
10、B 11、D
12、BC解析：电动机的输入功率P1＝UI，热功率P2＝I2R，输出功率P3＝mgv，P1＝P2＋P3，可解得：U＝IR＋，又由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir，解得：r＝－－R；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流I总＝，电流增大，故电源消耗的功率P增大，所以选项B、C正确。
13、（1）1.0A （2）Q=1.2×10－4C
14、解：(1)当S接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据电功率公式可得
通过电源的电流I1＝ ＝1 A
电源两端的电压U1＝ ＝4 V.
(2)当S接a时，有E＝U1＋I1r＝4＋r ①
当S接b时，R1和R2串联，R外′＝R1＋R2＝6Ω
通过电源的电流I2＝＝0.75 A
这时有：E＝U2＋I2r＝4.5＋0.75r ②
解①②式得：E＝6 V，r＝2 Ω.
(3)当S接c时，R总＝R1＋r＋R23＝6 Ω
总电流I3＝＝1 A 通过R2的电流I′＝I3＝0.5 A
A1
A2
A3
V2
V
A
B
V1
R1
R2
R3
C
0
2
4
6
8
1
2
3
U/V
I/A
o R
P出
Pm
r
L1
L2
L3
P
E、r
A
B
0

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