高中物理必修三同步讲义和答案解析 第16讲 闭合电路的欧姆定律.docVIP

12.2闭合电路的欧姆定律

【物理核心素养】

物理观念：学生通过探究电子通过电源内阻和外阻消耗的能量等于电源消耗的能量,让学生具有能量的观念

科学思维：通过实验,培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。

科学探究：通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

科学态度与责任：通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。

【教学重难点】

教学重点:应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算。

教学难点:讨论路端电压与负载关系。

知识点一、电源和电动势

1．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．

(1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能．

(2)在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能．

2．电动势

(1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，做功本领越强，则电动势越大．

(2)公式E＝eq\f(W,q)是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同．

(3)电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．

【经典例题1】如图为某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示（）

A．电池短路时，该电池输出的电流为9A

B．该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能

C．将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9V

D．1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能

【答案】D

【解析】A．由于电池的内阻未知，无法确定电池短路时的输出电流，故A错误；

B．电池的电动势为9V，表示非静电力将单位正电荷从该电池的负极通过电池内部移送到正极时所做的功为9J，即电能增加了9J，与时间无关，故B错误；

C．将该电池接入电路后，电池两端电压为路端电压，如果外电路正常工作，则路端电压小于电动势，故C错误。

D．电池的电动势为9V，表示1C正电荷通过该电池的过程中，非静电力做的功为9J，即有9J的化学能转化为电能，故D正确；

故选D。

【变式训练1】用电器的铭牌标志反映了该用电器的基本出厂性能指标。现有标签为“1.5V”的5号电池和“1.5V0.3A”的小灯泡，下列对1.5V的理解正确的是（）

A．电池接入电路时，电池两极间的电压是1.5V

B．每经过1C的电荷量，有1.5J的电能转化为化学能

C．该灯泡的额定电压为1.5V，超过1.5V时小灯泡会立即烧毁

D．该灯泡正常工作时，通过的电流为0.3A，每秒有0.45J的电能转化为热能

【答案】D

【解析】A．电池接入电路时，电池两极间的电压是路端电压，小于电动势1.5V，故A错误；

B．每经过1C的电荷量，有1.5J的化学能转化为电能，故B错误；

C．该灯泡的额定电压为1.5V，超过1.5V时小灯泡不会立即烧毁，但存在烧毁风险，故C错误；

D．该灯泡正常工作时，通过的电流为0.3A，每秒转化为热能的电能为

故D正确。

故选D。

知识点二、闭合电路欧姆定律及其能量分析

1．内、外电路中的电势变化

如图5所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高．

图5

2．闭合电路欧姆定律的几种表达形式

(1)I＝eq\f(E,R＋r)、E＝IR＋Ir只适用于外电路为纯电阻的闭合电路．

(2)U外＝E－Ir，E＝U外＋U内适用于任意的闭合电路，其中U外表示外电路的电势降落，叫作路端电压．

3．电源的总功率：P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I.

【经典例题2】如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机，电源内阻。闭合开关S，质量为m的重物P以速度匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是和。

已知重物的质量，（g取）求：

（1）电动机的输入功率和输出功率；

（2）电动机线圈的电阻；

（3）电源的效率。（结果保留一位小数点）

【答案】（1），；（2）；（3）91.7%

【解析】（1）电动机消耗的电功率为

电动机的输出功率为

（2）电动机线圈消耗的功率为

解得

（3）电源内阻消耗的功率

电源消耗的总功率

电源效率

【变式训练2】（多选）如图所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）启动电动机组成的电路，已知蓄电池电源电动势，电动机内部线圈电阻，电压表和电流表均为理想电表。车灯接通、电动机未启动时，电流表示数，电压表示数。保持车灯接通，电动机启动时，电压表示数变为。则电动机启动时（）

A．通过电动机的电流为300A

B