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物理　必修 第三册 RJ
2．闭合电路的欧姆定律
第1课时　闭合电路的欧姆定律
1．理解电源中的能量转化过程，理解电动势的概念和物理意义。2.了解内电路、外电路，知道电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。3.掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算。
任务1　电动势
在外电路中，正电荷由电源正极流向负极。要维持稳定的电流，电源应把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极，如图所示。正电荷在电源内部受到的静电力指向哪个方向？使正电荷由负极移动到正极的力是不是静电力？
提示：在电源内部，存在着由正极指向负极的电场，则正电荷在电源内部受到的静电力由正极指向负极，由此可知使正电荷由负极移动到正极的力与静电力方向相反，故该力不是静电力。
1．电路的组成：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
2．非静电力
(1)定义：在电源内部使正电荷向正极移动的与静电力方向相反的力。
(2)作用：在电源内部，非静电力将正电荷从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(3)从能量的角度理解电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
3．电动势
(1)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。
(2)定义式：E＝。
(3)单位：伏特(V)。
(4)物理意义：电源把其他形式的能转化为电势能的本领。
(5)决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。
温馨提示：公式E＝是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关。
1．判一判
(1)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。(　　)
(2)电动势公式E＝中的W与电压U＝中的W是一样的，都是静电力做的功。(　　)
(3)电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本领大。(　　)
提示：(1)√　(2)×　(3)√
2．想一想
对于不同型号的干电池，其电动势一般都为1.5 V，这说明了什么？
提示：说明对于不同型号的干电池，在电池内非静电力把1 C的正电荷从干电池的负极移到正极所做的功都是1.5 J。
例1　以下说法中正确的是(　　)
A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流
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，正电荷能从负极到达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，电势能减小；非静电力移动电荷做功，电势能增加
[解析]　在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场，在电源外部，正电荷受静电力作用，能不断地定向移动形成电流，此过程静电力做正功使电荷的电势能减少，在电源内部，正电荷所受静电力方向与移动方向相反，静电力不能使正电荷定向移动到正极，而非静电力使正电荷由负极移动到正极，克服静电力做功，使电荷的电势能增加，故D正确，A、B、C错误。
[答案]　D
例2　(多选)下列关于电动势E的说法中正确的是(　　)
A．电池的电动势为1.2 V，则电路中每经过1 s，非静电力做功1.2 J
B．电动势E是由电源本身决定的，跟外电路无关
C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同
[解析]　由W＝qE可知，不知所移动的电荷量，无法求得非静电力做功，A错误。电动势是由电源中非静电力的特性决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，与外电路无关，B、C正确。电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，D错误。
[答案]　BC
电动势与电势差的区别 电势差U＝反映静电力做功的本领，静电力做功将电势能转化为其他形式的能；而电动势E＝反映非静电力做功的本领，非静电力做功将其他形式的能转化为电能，能的转化方向不同。
任务2　闭合电路欧姆定律及其能量分析
1．闭合电路中的电势变化
(1)在外电路中，沿电流方向电势降低。
(2)通常在电源内部也存在电阻，内电路的电阻叫内电阻，简称内阻。这个电阻的电势沿电流方向降低。
2．闭合电路中的能量转化
将电源看作一个没有电阻的理想电源与内电阻串联，如图所示，做如下分析：
(1)时间t内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W＝Eq＝EIt。
(2)在时间t内，外电路转化的内能为Q外＝I2Rt，内电路转化的内能为Q内＝I2rt。
(3)根据能量守恒定律，W＝Q外＋Q内，即EIt＝I2Rt＋I2rt，E＝IR＋Ir。
3．闭合电路的欧姆定律
(1)内容：闭合电路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＝。
(3)变形公式：E＝U外＋U内，即电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。
I＝和E＝IR＋Ir只适用于外电路是纯电阻的电路。E＝U外＋U内适用于任何电路。
想一想
在实验课上，小明同学用电压表测得1节新干电池的电动势约为1.5 V，1节旧干电池的电动势约为1.45 V，现在他把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V　2 W”的小灯泡两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？
提示：电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，小灯泡不发光。
例3　如图所示，电源电动势E＝6 V，内电阻r＝1 Ω，闭合开关S后流过小灯泡L的电流强度为1 A，求：
(1)小灯泡L的电阻R；
(2)小灯泡两端的电压U。
(1)如何计算小灯泡L的电阻？
提示：应用闭合电路欧姆定律。
(2)如何计算小灯泡两端的电压？
提示：应用欧姆定律。
[解析]　(1)根据闭合电路欧姆定律有
I＝
代入数据解得R＝5 Ω。
(2)根据欧姆定律可得，小灯泡两端的电压为
U＝IR
代入数据解得U＝5 V。
[答案]　(1)5 Ω　(2)5 V
[跟进训练]　随着电池技术的发展，零污染排放的锂电池电动汽车逐渐走入我们的生活。某电动汽车技术人员为了测定锂电池的电动势和内阻，用如图所示电路进行测量，已知R1＝19 Ω，R2＝49 Ω。当开关接通位置1时，电流表示数I1＝0.60 A，当开关接通位置2时，电流表示数I2＝0.24 A。则该锂电池的电动势E和内阻r分别为(　　)
A．14 V、1.2 Ω B．12 V、1.0 Ω
C．10 V、0.80 Ω D．8 V、0.60 Ω
答案：B
解析：根据闭合电路的欧姆定律，当开关接通位置1时，有E＝I1(R1＋r)，当开关接通位置2时，有E＝I2(R2＋r)，联立并代入数据解得E＝12 V，r＝1.0 Ω，故A、C、D错误，B正确。
例4　如图所示，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝20 Ω，内阻r＝10 Ω，若开关S1闭合，S2断开时，电流表的读数是0.3 A，求：
(1)电源的电动势；
(2)当S1断开，S2闭合时，电流表的读数。
[解析]　(1)设电源电动势为E，开关S1闭合，S2断开时，电流表的读数是I＝0.3 A，此时只有R2接入电路，根据闭合电路欧姆定律可得
E＝I(R2＋r)
解得E＝9 V。
(2)当S1断开，S2闭合时，R2与R3并联，再与R1串联，并联部分的电阻为R并＝
设此时干路电流为I′，根据闭合电路欧姆定律可得E＝I′(r＋R1＋R并)
则并联部分两端电压为U′＝I′R并
通过R2的电流为I2＝
联立并代入数据解得电流表的读数为I2＝0.15 A。
[答案]　(1)9 V　(2)0.15 A
课后课时作业
知识点一　电动势
1．(多选)关于电源和电动势，下列说法中正确的是(　　)
A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电荷的电势能增加
B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位电荷量的正电荷从负极移向正极时做功越多
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极时，移送的电荷量越多
答案：AC
解析：电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以，非静电力做功，电荷的电势能增加，因此A正确；电源的电动势是反映电源将其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量，电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，不能说非静电力做功越多，电动势越大，也不能说电动势越大，移送的电荷量越多，故C正确，B、D错误。
2．一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则该发电机的电动势为(　　)
A．6 V B．360 V
C．120 V D．12 V
答案：A
解析：q＝It，E＝＝＝ V＝6 V，故选A。
3．(多选)如图为某智能手机电池上的信息。下列说法中正确的是(　　)
A．该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节蓄电池(电动势为2.0 V)的强
B．6.66 W·h为该电池充满电时储存的电荷量
C．在电池内部，电流由负极流向正极，表明电池内部由负极到正极电势降低
D．将1 C正电荷从负极经电源内部移动到正极，有3.7 J的化学能转化为电势能
答案：AD
解析：由图可知，该电池的电动势为3.7 V，根据电动势的物理意义可知，该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节蓄电池(电动势为2.0 V)的强，故A正确；根据W＝Pt可知，W·h为能量的单位，由q＝It可知，mA·h为电荷量的单位，因此6.66 W·h为该电池充满电时储存的能量，1800 mA·h为该电池充满电时储存的电荷量，故B错误；在电池内部，因为有非静电力做功，电流由负极流向正极的过程，电势升高，故C错误；将1 C正电荷从负极经电源内部移动到正极，非静电力做功W非＝qE＝3.7 J，则有3.7 J的化学能转化为电势能，故D正确。
知识点二　闭合电路欧姆定律及其能量分析
4. 如图所示，电源的电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，外电阻R＝2 Ω，开关S闭合后电路中的电流是(　　)
A．1 A B．2 A
C．4 A D．8 A
答案：B
解析：由闭合电路欧姆定律可得I＝＝ A＝2 A，故选B。
5．小明的袖珍手电筒里有一节电动势为1.5 V的干电池，取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“1.3 V　0.20 A”的字样，小明认为产品设计人员的意图是使小灯泡在该干电池的供电下正常发光，由此可算出该干电池的内阻为(　　)
A．7.5 Ω B．6.5 Ω
C．1.5 Ω D．1.0 Ω
答案：D
解析：小灯泡正常发光，则电路中的电流I＝0.20 A，小灯泡两端电压U＝1.3 V，由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，解得该干电池的内阻r＝1.0 Ω，故D正确。
6. 如图所示的电路中，把R由2 Ω改变为6 Ω时，电流强度减小为原来的一半，则电源的内电阻应为(　　)
A．4 Ω B．8 Ω
C．6 Ω D．2 Ω
答案：D
解析：根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，当R＝2 Ω时，E＝I·(2 Ω＋r)；当R＝6 Ω时，E＝·(6 Ω＋r)，联立解得r＝2 Ω，故选D。
7. 电源、电阻箱、电压表与开关连接成如图所示的电路，电源内电阻r＝1.0 Ω。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值R＝2.0 Ω时，电压表示数为U＝2.0 V。闭合开关S后电阻箱的电功率、电源内电阻消耗的功率及电源的电动势分别为(　　)
A．2.0 W、1.0 W、2.0 V
B．2.0 W、1.0 W、3.0 V
C．4.0 W、2.0 W、2.0 V
D．4.0 W、2.0 W、3.0 V
答案：B
解析：闭合开关S后，根据欧姆定律可得通过电阻箱的电流为I＝＝ A＝1.0 A，电阻箱的电功率为P＝UI＝2.0×1.0 W＝2.0 W，电源内电阻消耗的功率为P内＝I2r＝1.02×1.0 W＝1.0 W，根据闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势E＝U＋Ir＝2.0 V＋1.0×1.0 V＝3.0 V，故选B。
8. 如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1 Ω。当开关S闭合后，理想电压表的读数为1 V；当开关S断开后，理想电压表的读数为0.8 V，则电源的电动势等于(　　)
A．1 V B．1.2 V
C．2 V D．4 V
答案：C
解析：当S闭合时，通过电源的电流I＝＝ A＝1 A，且有E＝I(R外＋r)，R外＝R1＋＝1.5 Ω；当S断开时，通过电源的电流I′＝＝ A＝0.8 A，且有E＝I′(R外′＋r)，R外′＝R1＋R3＝2 Ω，联立解得E＝2 V，C正确。
9．在如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想电压表时，其读数为1.8 V。求电源的电动势和内电阻。
答案：3 V　1 Ω
解析：当a、b两点间接理想电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A
由闭合电路欧姆定律得E＝I1(R2＋r)
当a、b两点间接理想电压表时，回路中的电流
I2＝＝ A＝0.2 A
由闭合电路欧姆定律得E＝I2(R2＋R1＋r)
联立并代入数据解得E＝3 V，r＝1 Ω。
10. 一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成，已知内电路的电源是一个化学电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向跃升，这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图所示，图中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，则下列说法正确的是(　　)
A．闭合电路中，沿着电流方向，电势降低
B．B是电源正极，A是电源负极
C．C到D的电势降低是由电源内部非静电力做功引起的
D．电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能发生在BC段和DA段之间
答案：D
解析：BC段和DA段是化学反应层，通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能，故D正确；在闭合电路的外电路中沿着电流的方向电势逐渐降低，在内电路中化学反应层处沿着电流的方向电势逐渐升高，故A错误；由图中电流流向可知，A是电源正极，B是电源负极，故B错误；内电路中也存在恒定电场，在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动，即C到D的电势降低是由电源内部静电力做功引起的，故C错误。
11．用电动势为1.5 V、内阻为1.0 Ω的干电池5节串联，给一个“6.0 V，0.6 W”的用电器供电。
(1)求该用电器的额定电流；
(2)若要使该用电器在额定电压下工作，电路中还需要串联一个阻值多大的电阻？
(提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，串联电池组的内阻等于各个电池的内阻之和)
答案：(1)0.1 A　(2)10 Ω
解析：(1)由题意可知，该用电器的额定电压为U0＝6.0 V，额定功率为P0＝0.6 W
设该用电器的额定电流为I0，则有P0＝U0I0
代入数据解得I0＝0.1 A。
(2)由题意知每节干电池的电动势为E＝1.5 V，内阻为r＝1.0 Ω
设需要串联的电阻阻值为R，根据闭合电路欧姆定律得5E＝I0(R＋5r)＋U0
代入数据解得R＝10 Ω。
12．图甲所示为某品牌的共享电动自行车。某兴趣小组同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣，现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙所示。查阅资料得知该电动车的电源电动势E＝40 V，内阻r＝1 Ω，电动机的内阻为RM＝0.8 Ω，车灯电阻R＝24 Ω(不变)，电流表内阻忽略不计。
(1)当只有S1接通时，求电流表示数I1及此时车灯两端的电压U1；
(2)当S1、S2都接通时，电流表示数为I＝4 A，此时电动机正常工作，求电动机正常工作时电源的输出功率P和电动机的输出功率P出。
答案：(1)1.6 A　38.4 V　(2)144 W　85 W
解析：(1)当只有S1接通时，由闭合电路欧姆定律得E＝I1(R＋r)
代入数据解得I1＝1.6 A
由欧姆定律得，此时车灯两端的电压为U1＝I1R＝1.6×24 V＝38.4 V。
(2)当S1、S2都接通时，根据题意，由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir
代入数据解得外电压U＝36 V
则电源的输出功率为P＝UI
代入数据解得P＝144 W
此时通过车灯的电流为I2＝
因此通过电动机的电流为IM＝I－I2
电动机的输入功率为P入＝UIM
电动机的热功率为P热＝IRM
则电动机的输出功率为P出＝P入－P热
联立并代入数据解得P出＝85 W。
13．电鳗是一种放电能力很强的淡水鱼类，它能借助分布在身体两侧肌肉内的起电斑产生电流。某电鳗体内的起电斑并排成140行，每行串有5000个起电斑，沿着身体延伸分布。已知每个起电斑的内阻为0.25 Ω，并能产生0.15 V的电动势。该起电斑阵列一端在电鳗的头部，另一端接近其尾部，与电鳗周围的水形成回路。假设回路中水的等效电阻为800 Ω，则电鳗放电时，其电路中的总电流是(提示：电鳗的诸多起电斑构成了一个串、并联电池组。已知n个相同电池并联时，电池组的电动势等于一个支路的电动势，内阻等于一个支路内阻的n分之一)(　　)
A． A B． A
C． A D． A
答案：A
解析：电鳗与周围的水形成的回路等效电路如图所示，起电斑阵列相当于140×5000个电池构成的电池组，根据电池组的串、并联规律，电池组的电动势E总＝5000×0.15 V＝750 V，内阻r＝ Ω＝ Ω，外电路等效电阻R＝800 Ω，根据闭合电路欧姆定律，有E总＝I(R＋r)，解得I＝ A，故选A。
13(共46张PPT)
第十二章　电能　
能量守恒定律
2.闭合电路的欧姆定律
第1课时　闭合电路的欧姆定律
1．理解电源中的能量转化过程，理解电动势的概念和物理意义。2.了解内电路、外电路，知道电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。3.掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算。
目录
1
2
课后课时作业
任务
任务
在外电路中，正电荷由电源正极流向负极。要维持稳定的电流，电源应把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极，如图所示。正电荷在电源内部受到的静电力指向哪个方向？使正电荷由负极移动到正极的力是不是静电力？
提示：在电源内部，存在着由正极指向负极的电场，则正电荷在电源内部受到的静电力由正极指向负极，由此可知使正电荷由负极移动到正极的力与静电力方向相反，故该力不是静电力。
任务1　电动势
1．电路的组成：由导线、电源和用电器连成的电路叫作_________电路。用电器和导线组成________电路，电源内部是________电路。
2．非静电力
(1)定义：在电源内部使正电荷向_______移动的与静电力方向______的力。
(2)作用：在电源内部，非静电力将正电荷从______极搬运到_______极，使电荷的电势能________。
闭合
外
内
正极
相反
负
正
增加
(3)从能量的角度理解电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为___________的装置。
3．电动势
(1)定义：__________力所做的功与所移动的电荷量之比。
(2)定义式：E＝________。
(3)单位：________ (V)。
(4)物理意义：电源把其他形式的能转化为________的本领。
(5)决定因素：由电源中____________的特性决定，跟________无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。
电势能
非静电
伏特
电势能
非静电力
外电路
提示： (1)√　(2)×　(3)√
2．想一想
对于不同型号的干电池，其电动势一般都为1.5 V，这说明了什么？
提示：说明对于不同型号的干电池，在电池内非静电力把1 C的正电荷从干电池的负极移到正极所做的功都是1.5 J。
例1　以下说法中正确的是(　　)
A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流
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，正电荷能从负极到达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，电势能减小；非静电力移动电荷做功，电势能增加
解析　在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场，在电源外部，正电荷受静电力作用，能不断地定向移动形成电流，此过程静电力做正功使电荷的电势能减少，在电源内部，正电荷所受静电力方向与移动方向相反，静电力不能使正电荷定向移动到正极，而非静电力使正电荷由负极移动到正极，克服静电力做功，使电荷的电势能增加，故D正确，A、B、C错误。
例2　(多选)下列关于电动势E的说法中正确的是(　　)
A．电池的电动势为1.2 V，则电路中每经过1 s，非静电力做功1.2 J
B．电动势E是由电源本身决定的，跟外电路无关
C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同
解析　由W＝qE可知，不知所移动的电荷量，无法求得非静电力做功，A错误。电动势是由电源中非静电力的特性决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，与外电路无关，B、C正确。电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，D错误。
1．闭合电路中的电势变化
(1)在外电路中，沿电流方向电势___________。
(2)通常在电源内部也存在电阻，________电路的电阻叫内电阻，简称________。这个电阻的电势沿电流方向________。
降低
内
任务2　闭合电路欧姆定律及其能量分析
内阻
降低
2．闭合电路中的能量转化
将电源看作一个没有电阻的理想电源与内电阻串联，如图所示，做如下分析：
(1)时间t内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W＝Eq＝________。
(2)在时间t内，外电路转化的内能为Q外＝________，内电路转化的内能为Q内＝________。
(3)根据能量守恒定律，W＝Q外＋Q内，即EIt＝________________，E＝________。
EIt
I2Rt
I2rt
I2Rt＋I2rt
IR＋Ir
3．闭合电路的欧姆定律
(1)内容：闭合电路的电流跟电源的________成正比，跟内、外电路的________之和成反比。
(2)公式：I＝________。
(3)变形公式：E＝________＋U内，即电源的电动势等于内、外电路________________。
电动势
电阻
U外
电势降落之和
想一想
在实验课上，小明同学用电压表测得1节新干电池的电动势约为1.5 V，1节旧干电池的电动势约为1.45 V，现在他把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V　2 W”的小灯泡两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？
提示：电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，小灯泡不发光。
例3　如图所示，电源电动势E＝6 V，内电阻r＝1 Ω，闭合开关S后流过小灯泡L的电流强度为1 A，求：
(1)小灯泡L的电阻R；
(2)小灯泡两端的电压U。
答案　(1)5 Ω　(2)5 V
(1)如何计算小灯泡L的电阻？
(2)如何计算小灯泡两端的电压？
提示：应用闭合电路欧姆定律。
提示：应用欧姆定律。
[跟进训练]　随着电池技术的发展，零污染排放的锂电池电动汽车逐渐走入我们的生活。某电动汽车技术人员为了测定锂电池的电动势和内阻，用如图所示电路进行测量，已知R1＝19 Ω，R2＝49 Ω。当开关接通位置1时，电流表示数I1＝0.60 A，当开关接通位置2时，电流表示数I2＝0.24 A。则该锂电池的电动势E和内阻r分别为(　　)
A．14 V、1.2 Ω
B．12 V、1.0 Ω
C．10 V、0.80 Ω
D．8 V、0.60 Ω
解析：根据闭合电路的欧姆定律，当开关接通位置1时，有E＝I1(R1＋r)，当开关接通位置2时，有E＝I2(R2＋r)，联立并代入数据解得E＝12 V，r＝1.0 Ω，故A、C、D错误，B正确。
例4　如图所示，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，R3＝20 Ω，内阻r＝10 Ω，若开关S1闭合，S2断开时，电流表的读数是0.3 A，求：
(1)电源的电动势；
(2)当S1断开，S2闭合时，电流表的读数。
答案　(1)9 V　(2)0.15 A
解析　(1)设电源电动势为E，开关S1闭合，S2断开时，电流表的读数是I＝0.3 A，此时只有R2接入电路，根据闭合电路欧姆定律可得
E＝I(R2＋r)
解得E＝9 V。
课后课时作业
知识点一　电动势
1．(多选)关于电源和电动势，下列说法中正确的是(　　)
A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电荷的电势能增加
B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位电荷量的正电荷从负极移向正极时做功越多
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极时，移送的电荷量越多
解析：电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以，非静电力做功，电荷的电势能增加，因此A正确；电源的电动势是反映电源将其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量，电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，不能说非静电力做功越多，电动势越大，也不能说电动势越大，移送的电荷量越多，故C正确，B、D错误。　
2．一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则该发电机的电动势为(　　)
A．6 V B．360 V
C．120 V D．12 V
3．(多选)如图为某智能手机电池上的信息。下列说法中正确的是(　　)
A．该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节蓄电池(电动势为2.0 V)的强
B．6.66 W·h为该电池充满电时储存的电荷量
C．在电池内部，电流由负极流向正极，表明电池内部由负极到正极电势降低
D．将1 C正电荷从负极经电源内部移动到正极，有3.7 J的化学能转化为电势能
解析：由图可知，该电池的电动势为3.7 V，根据电动势的物理意义可知，该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节蓄电池(电动势为2.0 V)的强，故A正确；根据W＝Pt可知，W·h为能量的单位，由q＝It可知，mA·h为电荷量的单位，因此6.66 W·h为该电池充满电时储存的能量，1800 mA·h为该电池充满电时储存的电荷量，故B错误；在电池内部，因为有非静电力做功，电流由负极流向正极的过程，电势升高，故C错误；将1 C正电荷从负极经电源内部移动到正极，非静电力做功W非＝qE＝3.7 J，则有3.7 J的化学能转化为电势能，故D正确。 　
知识点二　闭合电路欧姆定律及其能量分析
4. 如图所示，电源的电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，外电阻R＝2 Ω，开关S闭合后电路中的电流是(　　)
A．1 A B．2 A
C．4 A D．8 A
5．小明的袖珍手电筒里有一节电动势为1.5 V的干电池，取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“1.3 V　0.20 A”的字样，小明认为产品设计人员的意图是使小灯泡在该干电池的供电下正常发光，由此可算出该干电池的内阻为(　　)
A．7.5 Ω B．6.5 Ω
C．1.5 Ω D．1.0 Ω
解析：小灯泡正常发光，则电路中的电流I＝0.20 A，小灯泡两端电压U＝1.3 V，由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，解得该干电池的内阻r＝1.0 Ω，故D正确。
6. 如图所示的电路中，把R由2 Ω改变为6 Ω时，电流强度减小为原来的一半，则电源的内电阻应为(　　)
A．4 Ω
B．8 Ω
C．6 Ω
D．2 Ω
7. 电源、电阻箱、电压表与开关连接成如图所示的电路，电源内电阻r＝1.0 Ω。闭合开关S后，当电阻箱接入电路的阻值R＝2.0 Ω时，电压表示数为U＝2.0 V。闭合开关S后电阻箱的电功率、电源内电阻消耗的功率及电源的电动势分别为(　　)
A．2.0 W、1.0 W、2.0 V
B．2.0 W、1.0 W、3.0 V
C．4.0 W、2.0 W、2.0 V
D．4.0 W、2.0 W、3.0 V
8. 如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1 Ω。当开关S闭合后，理想电压表的读数为1 V；当开关S断开后，理想电压表的读数为0.8 V，则电源的电动势等于(　　)
A．1 V
B．1.2 V
C．2 V
D．4 V
9．在如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想电压表时，其读数为1.8 V。求电源的电动势和内电阻。
答案：3 V　1 Ω
10. 一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成，已知内电路的电源是一个化学电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向跃升，这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图所示，图中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，则下列说法正确的是(　　)
A．闭合电路中，沿着电流方向，电势降低
B．B是电源正极，A是电源负极
C．C到D的电势降低是由电源内部非静电力做功引起的
D．电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能发生在BC段和DA段之间
解析：BC段和DA段是化学反应层，通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能，故D正确；在闭合电路的外电路中沿着电流的方向电势逐渐降低，在内电路中化学反应层处沿着电流的方向电势逐渐升高，故A错误；由图中电流流向可知，A是电源正极，B是电源负极，故B错误；内电路中也存在恒定电场，在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动，即C到D的电势降低是由电源内部静电力做功引起的，故C错误。　
11．用电动势为1.5 V、内阻为1.0 Ω的干电池5节串联，给一个“6.0 V，0.6 W”的用电器供电。
(1)求该用电器的额定电流；
(2)若要使该用电器在额定电压下工作，电路中还需要串联一个阻值多大的电阻？
(提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，串联电池组的内阻等于各个电池的内阻之和)
答案：(1)0.1 A　(2)10 Ω
解析：(1)由题意可知，该用电器的额定电压为U0＝6.0 V，额定功率为P0＝0.6 W
设该用电器的额定电流为I0，则有P0＝U0I0
代入数据解得I0＝0.1 A。
(2)由题意知每节干电池的电动势为E＝1.5 V，内阻为r＝1.0 Ω
设需要串联的电阻阻值为R，根据闭合电路欧姆定律得5E＝I0(R＋5r)＋U0
代入数据解得R＝10 Ω。　
12．图甲所示为某品牌的共享电动自行车。某兴趣小组同学对共享电动自行车的工作原理产生了浓厚的兴趣，现将其电源、车灯、电动机构成的电路简化为图乙所示。查阅资料得知该电动车的电源电动势E＝40 V，内阻r＝1 Ω，电动机的内阻为RM＝0.8 Ω，车灯电阻R＝24 Ω(不变)，电流表内阻忽略不计。
(1)当只有S1接通时，求电流表示数I1及此时车灯两端的电压U1；
(2)当S1、S2都接通时，电流表示数为I＝4 A，此时电动机正常工作，求电动机正常工作时电源的输出功率P和电动机的输出功率P出。
答案：(1)1.6 A　38.4 V　(2)144 W　85 W

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