浙江专用2018-2019学年高中物理第二章恒定电流2-7闭合电路的欧姆定律学案新人教版选修3

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1、第7节　闭合电路的欧姆定律[研究学考·明确要求]知识内容闭合电路的欧姆定律考试要求学考c选考d基本要求1.知道闭合电路(全电路)的构成。能识别闭合电路中的内电路、外电路、内电阻、外电阻、内电压、路端电压(外电压)。2．知道闭合电路欧姆定律。3．知道路端电压和内电压之和等于电源的电动势。发展要求1.能将实际电源分解成不计内阻的理想电源和内阻两部分。2．理解路端电压与电流的关系，知道断路时的路端电压值等于电源电动势。3．能结合其他电学知识解决简单的综合性问题。4．能分析外电路为简单的串、并联电路的动态电路问题。说明不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题。[基础梳理]1．如图

2、1所示，将电源和用电器用导线连接起来，就构成闭合电路。图1(1)外电路：如图1所示，电源外部的电路称为外电路，其电阻称为外电阻，电压称为外电压。外电压常称为路端电压。(2)内电路：如图1所示，电源内部的电路称为内电路。其电阻称为内电阻，电压称为内电压。(3)闭合电路中电流的流向：外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极。特别提醒　外电路沿电流方向电势降低，内电路沿电流方向电势升高。2．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＝①或E＝IR＋Ir②或E＝U外＋U内。③(3)适用条件：

3、①、②适用于外电路为纯电阻电路，③适用于一切电路。3．路端电压和外电阻的关系(1)当外电阻R增大时，根据I＝可知，总电流I减小，内电压Ir减小，根据U＝E－Ir可知，路端电压U增大。当外电路断开时，路端电压U＝E。(2)当外电阻R减小时，根据I＝可知，总电流I增大，内电压Ir增大，根据U＝E－Ir可知，路端电压U减小。外电路短路即R＝0时，电路中的电流I＝，U＝0。4．外电压U与电流I的关系图2由U＝E－Ir可知，U－I图象是一条斜向下的直线，如图2所示。(1)图象中U轴截距E表示电源的电动势。(2)I轴截距I0等于短路电流。(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝

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6、。特别提醒(1)两种特殊情况：①当外电路断开时，电流I变为零，U＝E。这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势。②当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时I＝。(2)短路电流很大，会烧坏电源，甚至引起火灾，所以绝对不允许将电源两极直接用导线连接。[典例精析]【例1】一电池具有一定的电阻，经测量其断路时的电压为1V，如果用导线将其短路，经测量电流为0.05A。如果将该电池与一定值电阻R串联在一起，已知R＝20Ω，则电池的内阻所分得的电压为(　　)A．0.4VB．0.5VC．1VD．0.8V解析　由已知条件得E＝1V，又I短＝，所以r＝＝Ω＝20Ω，所以U内＝Ir＝r＝×20V

7、＝0.5V，B正确。答案　B[即学即练]2．图3是根据某次实验记录数据画出的U－I图象，下列关于这个图象的说法中正确的是(　　)图3A．纵轴截距表示待测电源的电动势，即E＝3.0VB．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6AC．根据r＝E/I短，计算出待测电源内电阻为5ΩD．根据r＝，计算出待测电源内电阻为2Ω解析　U－I图线纵轴截距表示电动势E＝3.0V，A正确；横轴截距点坐标为(0.6A,2.4V)，因此不是短路时电流，B、C错误；由U＝E－Ir或r＝知D错误。答案　A[基础梳理]1．各部分功率关系分析由EIt＝I2Rt＋I2rt知(1)电源的功率(电源的总功率)PE＝

8、EI；(2)电源的输出功率P出＝UI；(3)电源内部消耗的功率Pr＝I2r；(4)功率关系：PE＝P出＋Pr。2．电源输出功率特点当外电路为纯电阻电路时讨论如下：(1)P出＝UI＝I2R＝R＝＝，由此式可看出，当R＝r时，P出有最大值，即Pm＝＝。图4(2)电源输出功率与外电阻的关系图象，如图4所示。①当R＝r时，输出功率最大，P出＝。②当Rr时，若R增大，则P出减小。③除R＝r外，图象上总有两点输出功率P出相等，如图中R1与R2，则由()2R1＝()2R2整理得R1R2＝r2。特别提醒　当外电阻增大时，输出功率可能增大也可能减小，关键是

9、看外电阻的初始值与电源内阻的关系。3．电源的效率(1)定义：输出功率跟电路消耗的总功率的比值，即η＝＝。(2)如果外电路为纯电阻电路，则η＝＝＝＝，所以外电路电阻越大，电源效率越高。特别提醒　当电源输出功率最大时R＝r，η＝50%4．部分电路欧姆定律的U－I图象与闭合电路欧姆定律的U－I图象。图5中a为电源的U－I图象，b为外电阻的U－I图象。图5(1)两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；(2)以交点和原点的连线为对角线的矩形的面积表示输出功率；(3)当a、b斜率相等时，即内、外电阻相等时，图中矩形面积最