合格性考試講義必修三第十二章電能能量守恒定律第二節閉合電路的歐姆定律一、電動勢1．閉合電路：由導線、電源和用電器連成的電路。用電器和導線組成外電路，電源內部是內電路。2．非靜電力：在電源內部把正電荷從負極搬運到正極的力。3．電源：通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置。4．電動勢(1)物理意義：表征電源把其他形式的能轉化為電勢能的本領。(2)定義：非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比。(3)定義式：E＝eq\f(W,q)。(4)單位：伏特，符號是V。(5)物理意義：電動勢在數值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功。(6)電動勢由電源中非靜電力的特性決定，跟外電路無關。對于常用的干電池來說，電動勢跟電池的體積無關。例如干電池不管是3號、5號、7號電池，雖然大小不一樣，但是電動勢都是1.5V。5.電源電動勢與電源電壓：數值上等于不接用電器時電源正、負兩極間的電壓，它反映了電源本身的一種性質．(1)n個完全相同的電源串聯：電源的總電動勢E總＝nE，電源的總內阻r總＝nr。(2)n個完全相同的電源并聯：電源的總電動勢E總＝E，電源的總內阻r總＝eq\f(r,n)。二、閉合電路歐姆定律及其能量分析1．部分電路歐姆定律：I＝eq\f(U,R)。適用范圍：適用于金屬導電、電解液導電的純電阻電路(不含電動機、電解槽等的電路)，而對氣體導電、半導體導電不適用.內電阻：電源內電路中的電阻。3．閉合電路中的能量轉化：如圖所示，A為電源正極，B為電源負極，電路中電流為I，在時間t內，非靜電力做功等于內外電路中電能轉化為其他形式的能的總和，即EIt＝I2Rt＋I2rt。4．閉合電路的歐姆定律(1)內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。(2)表達式：I＝eq\f(E,R＋r)。(3)常見的變形公式：E＝U外＋U內。(4)在電源外部，沿電流方向電勢降低。三、路端電壓與負載的關系1．負載：外電路中的用電器。2．路端電壓：外電路的電勢降落。3．路端電壓與電流的關系(1)公式：U＝E－Ir。(2)結論：①外電阻R減小→I增大→U減小。②外電路斷路→I＝0→U＝E。③外電路短路→I＝eq\f(E,r)→U＝0。(3)電源的U-I圖像【學考演練】1．正誤判斷(1)根據I＝eq\f(E,R＋r)得E＝I(R＋r)，由此可知，電動勢與電流成正比． (×)(2)閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)適用于純電阻電路，而E＝U外＋U內適用于任何電路． (√)(3)閉合電路中U-I圖象與縱軸的交點的值就是電動勢的值，圖象斜率的絕對值就是電源內阻． (√)(4)閉合電路中U-I圖象與橫軸的交點為短路電流，此時路端電壓為電源的電動勢． (×)(5)外電路電阻增大時，電流減小，但路端電壓增大． (√)(6)非靜電力做功，可以使正電荷在電源內部由負極移動到正極。 (√)(7)電動勢越大，閉合電路的電流就越大。 (×)(8)電源的內阻越大，閉合電路的電流就越小。 (×)(9)電源一定時，負載電阻越大，電流越小。 (√)(10)電源發生短路時，電流為無窮大。 (×)(11)外電路斷路時，電源兩端的電壓就是電源電動勢。 (×)2．下列關于電源電動勢的認識中，你認為正確的是()A．同一電源接入不同的電路中，電動勢會發生變化B．1號1.5V干電池比7號1.5V干電池體積大，但電動勢相同C．電動勢表征了電源把其他形式能轉化為電能的本領大小，電源把其他形式能轉化為電能越多，電動勢越大D．電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同解析：選B電源的電動勢由電源本身決定，與外電路無關，A選項錯誤；電動勢跟電源的體積無關，1號干電池比7號干電池體積大，但電動勢相同，B選項正確；電源電動勢表示了電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小，根據W＝qE可知，電源把其他形式能轉化為電能越多，電動勢不一定大，還跟移動電荷的多少有關，C選項錯誤；電動勢、電壓和電勢差物理意義不同，單位相同，D選項錯誤。3．第56屆日本電池大會上華為發布了5分鐘即可充滿3000mAh電池50%電量的快充技術成果，引起業界廣泛關注。如圖是華為某智能手機電池上的信息，支持低壓大電流充電，則()A．4.35V表示該電池的電動勢B．該電池充滿電后以100mA的電流工作時，可連續工作30小時C．11.4Wh表示該電池能提供的電量D．3000mAh表示該電池能提供的電能解析：選B4.35V為充電電壓，不是該電池的電動勢，故A錯誤；該電池充滿電后以100mA的電流工作時，可連續工作時間t＝eq\f(3000mAh,100mA)＝30h，故B正確；11.4Wh為電池的充電電能，不是該電池的電量，故C錯誤；mAh為電量的單位，所以3000mAh表示該電池能提供的電量，故D錯誤。4．(多選)若用E表示電源電動勢，U表示外電壓，U′表示內電壓，R表示外電路的總電阻，r表示內電阻，I表示電流，則下列各式中正確的是()A．U＝2U′ B．U′＝E－UC．U＝E＋Ir D．U＝eq\f(R,R＋r)·E解析：選BD由閉合電路歐姆定律可知，E＝U＋U′＝Ir＋IR.U＝IR，可推得：U′＝E－U，U＝eq\f(E,r＋R)·R.故B、D正確，A、C錯誤．5．有兩個相同的電阻R，串聯起來接在電動勢為E的電源上，通過每個電阻的電流為I，若將這兩個電阻并聯起來，仍接在該電源上，此時通過一個電阻R的電流為eq\f(2I,3)，則該電源的內阻是()A．R B．eq\f(R,2)C．4R D．eq\f(R,8)解析：選C由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯時I＝eq\f(E,2R＋r)，兩電阻并聯時eq\f(2,3)I＝eq\f(1,2)·eq\f(E,\f(R,2)＋r)，解得r＝4R，故選C.6．電源電動勢反映了電源把其他形式的能量轉化為電能的能力，因此()A．電動勢是一種非靜電力B．電動勢越大，表明電源儲存的電能越多C．電動勢的大小是非靜電力做功能力的反映D．電動勢就是閉合電路中電源兩端的電壓解析：選C電動勢是反映電源通過非靜電力做功將其他形式的能轉化為電勢能本領的物理量，電動勢越大說明這種轉化本領越強，但不能說明儲存的電能越多，故選項A、B錯誤，C正確；閉合電路中電源兩端電壓大小等于外電壓大小，故選項D錯誤。7．一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA。若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V解析：選D電源電動勢為0.8V，根據I短＝eq\f(E,r)，解得r＝eq\f(E,I短)＝20Ω，所以U＝eq\f(R,R＋r)E＝0.4V，D正確。8．一個閉合電路，是由電池供電的，外電路是純電阻時，以下說法正確的是()A．當外電阻增大時，路端電壓增大B．當外電阻減小時，路端電壓增大C．當外電阻減小時，電路中的電流減小D．電池的內阻越小，外電阻變化時，路端電壓的變化越大解析：選A根據U＝E－Ir，當外電阻增大時，I減小，U增大，A正確，B錯誤。根據I＝eq\f(E,R＋r)，C錯誤，再根據U＝E－Ir，ΔU＝ΔIr，故D錯誤。9．電源電動勢為E，內阻為r，向可變電阻R供電，關于路端電壓，下列說法正確的是()A．因為電源電動勢不變，所以路端電壓也不變B．因為U＝IR，所以當I增大時，路端電壓也增大C．因為U＝E－Ir，所以當I增大時，路端電壓減小D．若外電路斷開，則路端電壓為零解析：選C路端電壓U＝IR＝E－Ir，因為I增大時，R減小，所以不能用U＝IR判斷路端電壓的變化情況，根據U＝E－Ir可知，當I增大時，路端電壓減小，所以選項A、B錯誤，C正確；當外電路斷開時，路端電壓為E，選項D錯誤。10.兩個電源a、b的路端電壓和電流的變化關系曲線如圖所示，由圖可知()A．電源a的內阻較小，電動勢較大B．電源a的內阻較大，電動勢較大C．電源b的內阻較大，電動勢較小D．電源b的內阻較大，電動勢較大解析：選BU-I圖線的縱截距表示電源電動勢，所以Ea>Eb，圖線斜率的絕對值等于電源的內阻，所以ra>rb，故B正確。11.在如圖所示的電路中，電阻R＝2.0Ω，電源的電動勢E＝3.0V，內電阻r＝1.0Ω。閉合開關S后，通過電阻R的電流為()A．1.0A B．1.5AC．2.0A D．6.0A解析：選A根據閉合電路的歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(3,2＋1)A＝1A，則A正確。12.如圖所示，當開關S斷開時，電壓表示數為3V，當開關S閉合時，電壓表示數為1.8V，則外電阻R與電源內阻r之比為()A．5∶3 B．3∶5C．2∶3 D．3∶2解析：選DS斷開時，電壓表的示數等于電源的電動勢，即：E＝3V，S閉合時，U外＝1.8V，所以U內＝E－U外＝1.2V。因U外＝IR，U內＝Ir，所以R∶r＝U外∶U內＝1.8∶1.2＝3∶2。【真題演練】9.（2020·北京）在如圖所示的電路中，電源的內阻，電阻，不計電流表的內阻．閉合開關后，電流表的示數．電源的電動勢為（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】根據如圖所示電路，由閉合電路歐姆定律得：故A正確BCD錯誤。22.（2020·北京）下圖為某同學用電流表和電壓表測量電阻的部分實驗電路圖．在某次測量中，電壓表的示數為時，電流表的示數為，根據測量數據可計算出電阻______．由于電表內阻的影響，電阻的測量值______（選填“大于”或“小于”）真實值．【答案】40大于【解析】【詳解】[1]在該電路中，由歐姆定律可得：[2]考慮電表的內阻，電流表有分壓作用，故R兩端電壓偏大，電阻R的測量值偏大。25.（2019.12·河北）如圖所示的電路中，電源的電動勢E為6.0V，內阻r為2.0Ω，定值電阻R的阻值為10Ω。閉合開關S后A.電路中的電流為0.60A B.電路中的電流為3.0AC.路端電壓為1.0V D.路端電壓為5.0V【答案】D【解析】【詳解】AB.由閉合電路歐姆定律可得，，A、B錯誤；CD.路端電壓為，C錯誤，D正確；故選D。9.（2019·北京）在如圖所示的電路中，電源的內阻，電阻，不計電流表的內阻．閉合開關后，電流表的示數．電源的電動勢為（）A. B.C. D.【答案】A【解析】【詳解】根據如圖所示電路，由閉合電路歐姆定律得：故A正確BCD錯誤。19.（2019.6·福建）如圖所示的電路中，電源的電動勢E=3.0V，內電阻r=1.0Ω，電阻R=2.0Ω，不計電路中的其他電阻，閉合開關S后，電流表A的示數為（）A.0.5A B.1.0A C.1.5A D.3.0A【答案】B【解析】【詳解】根據閉合電路歐姆定律得故B正確，ACD錯誤。故選B。28.（2020.12·河北）在如圖所示的電路中，電源的電動勢E=3.0V，電阻R=5.0Ω。閉合開關S后，理想電流表的示數為0.50A，則電源的內阻為（）A.1.0Ω