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2.3 研究閉合電路 學(xué)案（粵教版選修3-1）

一、電動(dòng)勢(shì)
1．一個(gè)閉合電路可以分為兩部分：__________和__________．電外部的電路叫做________，外電路上的電阻稱(chēng)為_(kāi)_________，電內(nèi)部的電路叫________，內(nèi)電路上的電阻即電的電阻稱(chēng)為_(kāi)_________，用______表示．
2．電動(dòng)勢(shì)：是用描述電特性的物理量，數(shù)值上等于 _____________，用符號(hào)______表示，單位是________．
二、閉合電路的歐姆定律
1．電的電動(dòng)勢(shì)E與U外和U內(nèi)的關(guān)系為： ___________________________________.
2．閉合電路中的電流I，外電阻R、內(nèi)電阻r與電電動(dòng)勢(shì)E的關(guān)系為：__________.
3．閉合電路的歐姆定律：閉合電路中的電流跟電的電動(dòng)勢(shì)成________比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成________比．公式表示為I＝______.
三、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系
1．路端電壓：就是________，也可以理解為電兩極間的電壓．
2．負(fù)載：電路中， 消耗電能的元常常稱(chēng)為負(fù)載．負(fù)載變化時(shí)，電路中的電流就會(huì)變化，路端電壓也隨之變化．
3．當(dāng)外電阻R(負(fù)載)增大時(shí)，由閉合電路歐姆定律I＝________可知，電路中的電流I 減小，根據(jù)U＝________－Ir可知，此時(shí)路端電壓U將________．相反，當(dāng)外電阻(負(fù)載)R減小時(shí)，電流I將__________，路端電壓U將________．
四、測(cè)量電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
電的特性主要由______和________描述．測(cè)電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的 實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的原理是_________，對(duì)于實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)通常用______ __法和________法處理.

一、電動(dòng)勢(shì)
[問(wèn)題情境]
1.簡(jiǎn)述閉合電路、外電路、內(nèi)電路、外電阻、內(nèi)電阻的概念．
2．用 什么物理量描述電的特性呢？
　
[要點(diǎn)提煉]
1．電動(dòng)勢(shì)：描述電特性，表示電提供電能本領(lǐng)的物理量．
2．電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值：等于不接用電器時(shí)電______間電壓．
3．電動(dòng)勢(shì)用______表示，單位是______．
二、閉合電路的歐姆定律
[問(wèn)題情境]
一個(gè)閉合電路由內(nèi)電路和外電路組成，根據(jù)初中學(xué)過(guò)的歐姆定律可以研究其外電路電阻兩端電壓與電流的關(guān)系，但是內(nèi)電路以及整個(gè)閉合回路又怎樣研究呢？
1．類(lèi)比于水流和地勢(shì)，說(shuō)明在外電路以及外電阻上電流的方向與電勢(shì)有什么關(guān)系？
　
2．類(lèi)比于抽水機(jī)，說(shuō)明電內(nèi)部電流的方向與電勢(shì)的關(guān)系？
　
3．本“觀察與思考”問(wèn)題中，V1與電 的電動(dòng)勢(shì)有什么關(guān)系？
　
4．分析本“觀察與思考”問(wèn)題2 中數(shù)據(jù)，得出E、U外、U內(nèi)之間有什么定量關(guān)系？
　
[要點(diǎn)提煉]
1．電的電動(dòng)勢(shì)E等于______和______之和，即E＝______＋______.
2．閉合電路的歐姆定律： __________________________________________________
_________________________________.表達(dá)式為I＝__________.
[問(wèn)題延伸]
電兩端的電勢(shì)差可以這樣理解，把電看做兩部分，一部分是理想的電，電動(dòng)勢(shì)為E，另一部分是電的內(nèi)阻r，沿著電流的方向，經(jīng)過(guò)理想電電勢(shì)就升高一個(gè)電動(dòng)勢(shì)E，經(jīng)過(guò)內(nèi)阻r電勢(shì)就降低一個(gè)Ir，則電兩極間的電壓為_(kāi)_____________．
三、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系
[問(wèn)題情境]
大家?guī)缀醵甲⒁膺^(guò)這種現(xiàn)象，傍晚是每一天的用電高峰時(shí)段，燈光較暗，而夜深人靜時(shí)，若打開(kāi)燈的話(huà)，燈光會(huì)特別亮；在家用電器使用中，如夏季打開(kāi)空調(diào)后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)燈泡會(huì)變暗，而關(guān)掉空調(diào)后燈泡又會(huì)馬上亮起，這是為什么呢？
1．什么是負(fù)載？
　
2．試分析：當(dāng)外電阻R增大時(shí)，路端電壓如何變化？
　

　
[要點(diǎn)提煉]
1．路端電壓與外電阻的關(guān)系：當(dāng)外電阻增大時(shí)，路端電壓______；當(dāng)外電阻減小時(shí)，路端電壓______．
2．路端電壓與電流的關(guān)系

圖1
對(duì)純電阻電路有：U＝E－Ir，對(duì)給定的電，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻為定值，所以路端電壓與電流是線(xiàn)性關(guān)系，如圖1所示，圖象表達(dá)：U軸截距是__________，I軸截距等于__________，直線(xiàn)的斜率等于__________．
3．外電路斷 開(kāi)時(shí)，路端電壓等于________，外電路短路時(shí)，電路中的電流等于________(表達(dá)式) ．
四、測(cè)量電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
[問(wèn)題情境]
1.用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)量電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的原理是什么？電路圖怎樣？
　

　
2．對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)應(yīng)采用哪些方法處理？
　
3．用作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，圖象的橫坐標(biāo)和 縱坐標(biāo)分別是什么物理量？所得圖線(xiàn)與橫軸和縱軸的交點(diǎn)以及圖線(xiàn)斜率各有什么物理意義？
　

　
[問(wèn)題延伸]
1．用一只電流表和一個(gè)電阻箱，能否測(cè)出電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？寫(xiě)出其原理式，畫(huà)出電路圖并找出處理數(shù)據(jù)的方法．
　
2．用一只電壓表和一個(gè)電阻箱能否測(cè)出電的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻？寫(xiě)出原理式，畫(huà)出電路圖并找出處理數(shù)據(jù)的方法．
　
例1　如圖2所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6 V和0.4 A；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1 V和0.1 A，求電的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻．

圖2

思維總結(jié)　解此類(lèi)題時(shí)，一定要先弄清電路的連接方式，以及電流表、電壓表所測(cè)電流、電壓的范圍；理解電壓表和電流表均為理想電表的含義．

圖3
變式訓(xùn)練1　如圖3所示電路中，R1＝R2＝R3＝1 Ω，電壓表內(nèi)阻很大，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表示數(shù)為0.8 V，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為1 V，求電的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻

例2　在如圖4所示的電路中，E為電的電動(dòng)勢(shì)，r為電內(nèi)阻，R1、R3均為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器．當(dāng)R2的滑動(dòng)觸頭在a端時(shí)合上開(kāi)關(guān)S，此時(shí)三個(gè)電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U，現(xiàn)將R2的滑動(dòng)觸頭向b端移動(dòng)，則三個(gè)電表示數(shù)變化情況是(　　)

圖4
A．I1增大，I2不變，U增大
B．I1減小，I2增大，U減小
C．I1增大，I2減小，U增大
D．I1減小，I2不變，U減小
聽(tīng)記錄：　

　
變式訓(xùn)練2　在如圖5所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片P向b端移動(dòng)時(shí)(　　)

圖5
A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小
B．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大
C．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大
D．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小
例3　如圖6所示為兩個(gè)獨(dú)立電路A和B的路端電壓與其總電流的關(guān)系圖線(xiàn)，則(　　)

圖6
A．路端電壓都為U1時(shí)，它們的外電阻相等
B．電流都是I1時(shí)，兩電內(nèi)電壓相等
C．電路A的電動(dòng)勢(shì)大于電路B的電動(dòng)勢(shì)
D．電路A中電的內(nèi)阻小于電路B中電的內(nèi)阻
聽(tīng)記錄 ：　

　
變式訓(xùn)練3　圖7是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫(huà)出的U－I圖象，下列關(guān)于這個(gè)圖象的說(shuō)法中正確的是(　　)

圖7
A．縱軸截距表示待測(cè)電的電動(dòng)勢(shì)，即E＝3.0 V
B．橫軸截距表示短路電流，即I短＝0.6 A
C．根據(jù)r＝E/I短，計(jì)算出待測(cè)電內(nèi)電阻為5 Ω
D．根據(jù)r＝ΔUΔI，計(jì)算出待測(cè)電內(nèi)電阻為1 Ω
【即學(xué)即練】
1．關(guān)于電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是(　　 )
A．電電動(dòng)勢(shì)等于電正負(fù)極之間的電勢(shì)差
B．用電壓表直 接測(cè)量電兩極得到的電壓數(shù)值，實(shí)際上總略小于電電動(dòng)勢(shì)的準(zhǔn)確值
C．電電動(dòng)勢(shì)總等于內(nèi)、外電路上的電壓之和，所以它的數(shù)值與外電路的組成有關(guān)
D．電動(dòng)勢(shì)有方向，因此電動(dòng)勢(shì)是矢量
2．電動(dòng)勢(shì)為2 V的電池在電路上輸出1 A的電流，可以判定(　　)
A．內(nèi)、外電阻相差2 Ω
B．外電阻是2 Ω
C．內(nèi)電阻是2 Ω
D．內(nèi)、外電阻之和是2 Ω

圖8
3．如圖8所示為某一電的U－I曲線(xiàn)，由圖可知(　　)
A．電電動(dòng)勢(shì)為2 V
B．電內(nèi)電阻為13 Ω
C．電短路時(shí)電流為6 A
D．電路路端電壓為1 V時(shí)，電路中電流為5 A
4. 如圖9所示的電路中，電阻R＝10 Ω.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表示數(shù)為6 V．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為5.46 V，則電的內(nèi)阻為多少？

圖9

參考答案
前自主學(xué)習(xí)
一、
1．外電路　內(nèi)電路　外電路　外電阻　內(nèi)電路　內(nèi)電阻　r
2．不接用電器時(shí)電正負(fù)兩極間的電壓　E　伏特
二、
1．E＝U外＋U內(nèi)　2.E＝IR＋I(xiàn)r
3．正　反　ER＋r
三、1.外電壓
3.ER＋r　E　減小　增大　減小
四、電動(dòng)勢(shì)　內(nèi)阻　閉合電路的歐姆定律　計(jì)算　作圖
核心知識(shí)探究
一、
[問(wèn)題情境]
1．用導(dǎo)線(xiàn)把電、用電器連成的一個(gè)電流的通路，就是閉合電路；電外部的電路叫外電路，電內(nèi)部的電路叫內(nèi)電路；外電路上的電阻叫外電阻，用R表示，內(nèi)電路上的電阻即電的電阻稱(chēng)為內(nèi)電阻，用r表示．
2．物理學(xué)用電動(dòng)勢(shì)這個(gè)物理量描述電的特性．
[要點(diǎn)提煉]
2．正、負(fù)極　3.E　伏特
二、
[問(wèn)題情境]
1．在外電路中電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì)，在外電阻上沿電流方向電勢(shì)是下降的．
2．電內(nèi)部電流由低電勢(shì)流向高電勢(shì)．
3．V1的示數(shù)等于電電動(dòng)勢(shì)．
4．E＝U內(nèi)＋U外
[要點(diǎn)提煉]
1．U內(nèi)　U外　U內(nèi)　U外
2．閉合電路中的電流跟電的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比　ER＋r
[問(wèn)題延伸]
U＝E－Ir.
三、
[問(wèn)題情境]
1．電路中，消耗電能的元常常稱(chēng)為負(fù)載．
2．當(dāng)外電阻R增大時(shí)，根據(jù)I＝ER＋r可知，總電流I減小(E和r為定值)；內(nèi)電壓Ir減小，根據(jù)U外＝E－Ir可知，路端電壓U外增大．
[要點(diǎn)提煉]
1．增大　減小
2．電動(dòng)勢(shì)　短路電流　內(nèi)阻的相反數(shù)
3．電電動(dòng)勢(shì)　Er
四、
[問(wèn)題情境]

1．原理是閉合電路的歐姆定律，電路圖如圖所示
2．方法一：計(jì)算法；方法二：作圖法．
3．I為橫軸，U為縱軸；與橫軸交點(diǎn)表示短路電流I短，與縱軸交點(diǎn)表示電電動(dòng)勢(shì)，圖線(xiàn)斜率的大小表示電的內(nèi)阻r.
[問(wèn)題延伸]

甲
1．能　原理式為E＝IR＋I(xiàn)r，電路圖如圖甲所示
處理數(shù)據(jù)的方法：計(jì)算法
E＝I1R1＋I(xiàn)1rE＝I2R2＋I(xiàn)2r
圖象法：根據(jù)R＝1IE－r可畫(huà)出R－1I圖象

乙
2．能　原理式為E＝U＋URr　電路圖如圖乙所示
處理數(shù)據(jù)的方法：計(jì)算法E＝U1＋U1R1rE＝U2＋U2R2r
圖象法：由1U＝1E－rE•1R，可畫(huà)出1U－1R圖象．
解題方法探究
例1　2 V　1 Ω
解析 　當(dāng)S閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得：
U1＝E－I1r即E＝1.6＋0.4 r①
當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得：
U2＝E－I2r即E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r②
由①②得：E＝2 V，r＝1 Ω.
變式訓(xùn)練1　2 V　0.5 Ω
例2　B　[R2減小，R總減小，I增大，Ir增大，路端電壓即U減小，I(r＋R3)增大，R1、R2兩端并聯(lián)電壓減小，I1減小，I2增大，B正確．]
變式訓(xùn)練2　B　
例3　AC　[在路端電壓與總電流的U－I關(guān)系圖線(xiàn)中，圖線(xiàn)在U軸上的截距表示電動(dòng)勢(shì)E，圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值表示電的內(nèi)阻，可見(jiàn)EA＞EB，rA＞rB.圖中兩直線(xiàn)的交點(diǎn)坐標(biāo)為(I1，U1)，由R＝UI可知，路端電壓都為U1時(shí)，它們的外電阻相等．由U′＝Ir可知，電流都是I1時(shí)，因r不等，兩電內(nèi)電壓不等 ．所以選項(xiàng)A、C正確．]
變式訓(xùn)練3　AD
即學(xué)即練
1．B　2.D　
3．AD　[由U－I圖知，電的電動(dòng)勢(shì)E＝2 V，r＝ΔUΔI＝1.26 Ω＝0.2 Ω.當(dāng)U＝1 V時(shí)，I＝E－Ur＝2－10.2 A＝5 A．]
4．1 Ω
解析　當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，R外→∞，E＝U外＝6 V；S閉合時(shí)，U外′＝IR，I＝5.4610 A＝0.546 A．再由E＝U外′＋I(xiàn)r得r＝E－U外′I＝6－5.460.546 Ω≈1 Ω.

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