高中人教物理选修3-1 第八章 第2讲.doc

第2讲　闭合电路欧姆定律
知识排查
电源的电动势和内阻
1.电源
电源是把正电荷从负极搬到正极的一种装置；从能的转化角度看，电源是将其他形式的能转化为电能的装置。
2．电动势
(1)定义：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)表达式：E＝。
(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量。
3．内阻
电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数。
闭合电路欧姆定律
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。
3．路端电压与外电阻的关系
一般情况
U＝IR＝R＝，当R增大时，U增大
特殊情况
当外电路断路时，I＝0，U＝E；当外电路短路时，I短＝，U＝0
4.路端电压U与电流I的关系
(1)关系式：U＝E－Ir。
(2)U－I图象如图所示。
①当电路断路时，即I＝0时，纵坐标的截距为电动势。
②当外电路电压U＝0时，横坐标的截距为短路电流。
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻。
小题速练
1．(2018·青海城东区月考)下列关于电源电动势的说法中正确的是(　　)
A．在某电池的电路中每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 V
B．电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大
C．无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变
D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
答案　C
2．[人教选修3－1·P63·T1]一个电源接8 Ω电阻时，通过电源的电流为0.15 A，接13 Ω电阻时，通过电源的电流为0.10 A，则电源的电动势和内阻分别为(　　)
A．2 V　1.5 Ω　　　　 B．1.5 V　2 Ω
C．2 V　2 Ω D．1.5 V　1.5 Ω
解析　由闭合电路欧姆定律得
E＝I1(R1＋r)
E＝I2(R2＋r)
代入数据联立得r＝2 Ω，E＝1.5 V。
答案　B
3．(多选)如图1所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是(　　)
图1
A．电源的电动势为6.0 V
B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0.5 A
D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
解析　由于该电源的U－I图象的纵轴坐标不是从零开始的，纵轴上的截距仍为电源的电动势，即E＝6.0 V，选项A正确；由于横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流，故内阻应按斜率的绝对值计算，即r＝||＝ Ω＝2 Ω，选项B、C错误；由闭合电路欧姆定律可得电流I＝0.3 A时，外电阻R＝－r＝18 Ω，故选项D正确。
答案　AD
　闭合电路欧姆定律及动态分析
1．判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。
图2
(3)在如图2所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。
2．电路动态分析的常用“两法”
(1)程序判断法：遵循“局部→整体→部分”的思路，按以下步骤分析：
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。
【例1】　(多选)在如图3所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V分别为理想电流表和电压表。在滑动变阻器的滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法正确的是(　　)
图3
A．电压表示数减小
B．电流表示数增大
C．电容器C所带电荷量增多
D．a点的电势降低
解析　法一　程序法　滑片P由a端向b端滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表V示数变大，A错误；电阻R2两端的电压U2＝E－I总(R1＋r)，I总增大，则U2减小，I2＝，故I2减小，电流表A的示数IA＝I总－I2增大，B正确；由于电容器两端的电压UC＝U2减小，由Q＝CUC知电容器所带电荷量Q减少，C错误；Uab＝φa－φb＝φa＝U2，故φa降低，D正确。
法二　极限法　 若将滑片P滑至b点，则R3＝0，φa＝φb＝0，D正确；R2两端电压为零，则电容器C两端电压也为零，电容器所带电荷量Q＝0，C错误；当
R3＝0时，电路总电阻最小，