第十章电路.docx
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1、第十章电路本章学习提要1 .知道电动势的概念,知道电路中能量是如何转换的。2 .掌握闭合电路的欧姆定律,能运用闭合电路的欧姆定律进行相关计算。3 .能用DIS实验测量电源的内阳和电动势能运用电路知识解糕或解决简单的电路应用问题。4 .知道电阴定律,知道半导体、超导等现代技术的应用。在学习电路知识的过程中,认识用能量守恒规律分析物理过程的方法,通过解决电路的应用问题,感悟理论联系实际的垂要意义.A电动势一、学习要求知道电荷定向移动的原因是电荷受到静电力或非静电力的作用。知道电动势是反映电源把其他形式能量转化为电能本领大小的物理员,其大小等于电源未接入电路时正负两极板间的电压。知道内电跆和外电路.
2、知道闭合电路由内电路和外电路组成,知道闭合电路中的能量转化,通过电动势概念的建立,感受运用能量守恒定律的分析方法。在原电池原理的学习中,感悟学科整合的发展趋势。二、要点辩析1 .非A电力非静电力是个新的概念,我们把不是由铮电场产生的、作用在电荷上的力都叫做非静电力。实际上我们早就接触过非静电力了,例如作用在电荷上的重力、磁力、化学力等都是甘静电力。林静电力是由它的性质来命名的,它和静电力除了来源不同外,最本腰的区别在于做功过程中能的转化方向不同,静电力做功使电能转化为其他形式的能,而非钟电力做功使其他形式能转化为电能。2 .电动势电动势概念是学习的难点,我们可以从三个方面去把握它,一是电动势反
3、映电源把其他形式的能转化为电能的木领,因此它是描述电源属性的物理量。二是它的大小等于电源不供电时电源两极板间的电压,它的单位就是电压的单位伏特(V).三是它与电压的区别,在于它们的物理含义中能量转化的方向相反。3 .闭合电路中的能转化图IOj(课本上为图10-3)可以帮助我们理解=/闭合电路的能量转化,高度最高的a点相当于电源睛琳木4的正极,高度最低的B点相当于电源的负极,a点相尚I当于电源内部靠近正极的点。b点相当于电源内部靠HI、注近负极的点,b点的电势高Ta点的电势,我们用高匹.度来类比电势的高低。儿童从滑梯滑F,电力势能转化为其他形式的能,类比电流通过负载,电势能转化为其他形式的能。儿
4、童乘电梯上升,电梯做功,其他形式的能转化为重力势能,类比非静电力做功,其他形式的能转化为电能。三、例题分析【示例】有人说在伏打电池中锌板失去电子,铜板得到电子。你对这种说法有何评论?【解答】这种说法是不对的,讨论物理问题必须确定具体条件,伏打电池向电路供电和不向电路供电情况是不一样的。如果电池向电路提供电流,也就是说电池正常工作时,电路任何一个部分都有电子流入,同时有等量的电子流出,达到动态平衡,以保证持续电流的稳定.这时讨论得到或失去电子是没有意义的。下面我们着重分析电池不供电的情况.当外电路断开时.电路中没有电流,但内电路中化学反应依然存在,化学力也在发挥作用。在锌扳附近,由于氧化反应。锌
5、原子失去电子,变为锌离子溶入硫酸中,并把电子留在锌板上,反应方程式为Zn-2e=Zn2,结果锌板积聚大量电子,当然带负电,电势较低,成为电源的负极:在铜板附近,由于铜的化学性质比锌稳定,几乎不与稀K酸发生化学反应,也就不会得到或失去电子,也没有积聚大量电子,相对锌板而言电势较高,成为电源的正极。四、基本训练组I.伏打电池如果还没有向外供电,正确的说期()批注IJn:D(八)锌板失去电子所以是正极,铜板失去正离子所以是负极(B)锌板电势较高所以是负极,铜板电势较低所以是止极(C)锌板得到正离子是正极,铜板得到电子所以是负极(D)锌板电势较低所以是负极,铜板电势较高所以是正极2.关于电动势,正确的
6、说法!是I()(八)电动势反映了电源把电能转化为其他形式能的本领(B)电动势的大小等于电源接入电路正常供电时电源正、负两极间的电压(C)电动势的单位是J(D)电池在使用后,电动势可能会渐渐降低j1ttg:D3.关于内电压和外电压,正确的理触是I()(八)外电压就是端电压(B)内电乐就是正、负极板间的电压(C)电源断开时外电压的大小等于电动势的大小(D)正、负极板间的电压就是外电压J雌j3:ACD4.关于闭合电路、外电路和内电路,正确的说法!是LL(八)持续稳定的电流必须在闭合电路内流动jMj4:AD(B)外电乐可以用欧姆定律il算.内电压不可以用欧姆定律计算(C)外电压和内电压都是电源正、负两
7、极板间的电势差(D)当闭合电路中有电流时,正电荷在外电路从电源正极流向负极,在内电路从电源负极流向正极5关于闭合电路中静电力和非静电力的作用.正确的说法是(一痴高I(八)静电力使电荷做定向运动,非静电力阻碍电荷做定向运动(B)非静电力使电荷做定向运动,静电力阻碍电荷做定向运动(C)静电力和非静电力都使电荷做定向运动.两者使电荷沿电路运动的方向相同(D)静电力和北静电力都使电荷做定向运动,两者使电荷沿电路运动的方向相反6 .电动势是表示电源把转化为本领大小的物理量,它的单位WL一I批注Li6:其他形式能.电能.伏特7 .如图所示的由伏打电池供电的闭合电路中,沿电流方向绕电路一周,在什么地方电势升
8、高?在什么地方电势I降低电I批注jf7:两次升高,两次降低,电流通过外电阻和内电Rl时电势降低,通过两极板和电解液的接触层a.b时电势升高批注Unq: HB组8 .下关于电动势的说法中止确的I是!()(八)电动势是一种非静电力(B)电动势是反映电源把其他能融转化为电能的本领大小的物理量(C)电动势越高,表明电池储藏的电能越多(D)电动势的大小等于电源正负两极板间的电压9 .闭合电路由内电路和外电路组成.正确的说法剧():批注U户:AB(八)外电路对电流的阻碍作用叫做外电阻,内电路对电流的阻碍作用叫做内电阻(B)外电压是电源正、负两极间的电压,内电压不是电源正,负两极间的电压(C)外电压是从电源
9、外部测量的正、负两极间的电压,内电压是从电源内部测量的正、负两极间的电压(D)因为外电阻定大于内电阻,所以外电压定大于内电压j 批注 j0J: D10 .在由电源供电的直流电路中,大量自由电子做定向运动,正确的理解!电(八)能近电源负极的电子先运动,鸵近电源正极的电子后运动(B)电子从电源负极出发经用电器,到达电源正极就停止运动(C)电子在电源外部受静电力作用,在电源内部受非静电力作用(D)在外电路中消耗的是电能,电荷没有损失11 .如果闭合电路中电源的电动势为12V,外电压为10V,当有0.5C电量通过电路时,正确的结论I是I:批注J111:AD(八)在电源内部,非静电力把6J的其他形式能量
10、转化为电能(B)在电源内部,非静电力把5J的其他形式能量转化为电能(C)在电源外部,睁电力把6J的电能转化为其他形式能量(D)在电源外部,静电力把5J的电能转化为其他形式能量12 .有个化学电池向电热器供电,电动势为E,外电阻为凡内电阻为r,电流为/,则在通电时间r内,转化为电能的化学能是,电能中转化为外电阻上的内能是,电能中转化为内电阻上的内能是,电源消耗的化学能和内、外电阻上获得的内能间的数量关系应该(填相等/不相等)I批注12:硒,户-二相等13 .在正常工作的闭合电路中,静电力对做定向运动的电子做一功(填正”或负),使电子向电势(填升高”或降低)的方向运动,电子的电势能(填“升高”或降
11、低非静电力对做定向运动的电子做功(填正或负),使电子向电势升高或降低)的方向运动,电子的电势能(填“升高”或卜降低2j批注jri3:正,升高,降低,正,降低,升高14 .参照课本上图10-3和第7题图,儿童从A位置下滑到B位置,相当于第7题图中正电荷从到:儿童从B位置由升降机升高到位位置b,相当于正电荷从儿童从a位批注Un4|:(被静电力从)正极A (通过外电阻R搬 到)负极B;(被非静电力从)负极B (搬到)负械附 近的b点:(鼓静电力从)负极B附近的b点(通过内 阻r撮到)正极A附近的a点:(被非静电力)从正极 A附近的a点(搬到)正极A到:儿童从b位置下滑到a位置.相当于正电荷从到;置由
12、升降机升高到A位置,相当于正电荷从国L一B闭合电路的欧姆定律一、学习要求掌握闭合电路的欧姆定律,能熟练运用闭合电路的欧姆定律和能量守恒定律分析计算简单串联、并联组合电路。掌握端电压随外电阻变化的规律。能用DIS实验探究电源电动势和内、外电压之间的关系,从而总结归纳出闭合电路欧姆定律。通过从部分电路欧姆定律到闭合电路欧姆定律的学习过程,认识由局部到全局,由简单到豆杂的研究方法。通过探究闭合电路欧姆定律的实验,提高认真细致的科学素养。二、要点辩析1 .求解未如电学的步事先分析电路的工作状态,找出己知量和未知量;再根据学过的物理规律,如欧姆定律、焦耳定律、电阻定律等建立方程,如果未知量较多,而且相互
13、交错,可建联立方程组,然后解方程,求解未知量。这不仅是求解未知电学量的思路步骤,也是求解一切未知物理量的基木方法。2 .部分电路欧姆定律和用合电路的欧集定律的区别部分电路欧姆定律只涉及电压、电阻、电流三个量,公式为/=片,闭合电路的欧姆定律涉及电压、电P且、电流、电动势四个量,而且电阻还分内电阻和外电P3公式为/=笠-。在部分电路中,电阻R一般作为常量,电压U与电流成IE比.在闭合电路中.和广为常量,端电压U扑随着电流的增大反而减少。3 .电路动态分析电路动态分析要求根据某个电学量的变化判断其他电学量的变化情况进行判断时,a先应找出哪些量是不变的,然后根据不同的电路,按照局部一一整体一一局部”
14、的思路,运用欧姆定律、串联电路的特点、并联电路的特点,掌握变阻器、电键的结构,进行分析得出结於。4 .探究闭合电路欧姆定律的DlS实验本节有个探究电源电动势和内、外电压之间的关系的实验,该实验用的可调高内阻电池是专用的传统教学仪器,一般学校都有配备。它的内阻很大而且可调,专门用来探究电源电动势和内、外电压之间的关系。实验中可用两个电压传惑器代替原来的两个电压表,-个接到电源正、负极测外电压,一个接电源内部a、b处的探针,测内电压,而且读数直接在电脑屏幕上显示,用变阻器改变外电阻,用电源中的挡板改变内电阻。三、例题分析【示例I】在如图所示的电路中,三个电阻的阻值分别是R=2(3&=4Q,R=4C
15、,电池电动势E=4.2V,内阻=0.20。求:(1)接通电键S,断开电键S时,品和生两端电压之比现(2)两个电键都接通时,凡和色两端电压之比步;(3)两个电键都接通时,通过凡的电流八【分析】由电路图可知,当接通电键S,断开电犍S时,外电路仅有2和凡串联:当两个电犍都接通时,外电路比和r先并联再与R串联,根据电路特点运用欧姆定律即可以求解.【解答】接通电健S,断开电健S.时,照和治串联,电压之比即电阻之比,所以每一1(2)S和S都接通时,电阻用和R2、N的并联电阻串联,电阻之比等于电阻修和R2、M,的并联电阻之比.所以琼=含=L电十%(3)通过2的电流就是干路的总电流,由闭合电路欧姆定律得,凡凡
16、二A=IAQRd;+批注UrI51:(D/通电健s,断开电处s时,佑和R串联.电压之比即电阻之比.所以行=(2)S和S都接通时.电阻用和生、4的并联电阻串联,电RI之比等于电阻力和他、吊的并联电阻之比,ff=r(3)通过Q的电流就是干路的总电流.由闭合电路欧姆定律得品+T+4.2=2+2+O.2讨论用比例法往往比较简洁,小题(I),(2)只要求电压之比,不必用闭合电路欧姆(八)(B)(C)(D)A减小,A增大,A减小,A增大,V增大,V减小.V减小,V增大,A|减小,Al增大,Al增大,Ai减小,Vl增大Vl减小Vl增大Vl减小【分析】这是一道分析电路中各电学量变化趋势的题目,要把握部分与整体
17、的关系,分清哪些是变量哪此是不变量。题中电动势和除变阻器之外的电阻是不变量,变阻器电阻和电表读数可能要变化。当用的滑动触头向右移动时,外电阻增大,内阻不变,由闭合电路欧姆定律,总电流减小,内电压减小,外电压增大。由总电流减小可知R上的电压减小,而外电压U增大,所以2的电压Ul增大。拓上的电压Ul增大,但拓也增大,用上的电流是增大还是减小呢?这不能仅仅从修的局部解决问题,而是要从总电流和分电流的关系上去分析。总电流减小,凡上的电流增大,所以4必然是减小的。【解答】正确答案是+) =I2X (l + l+20) W=22W(5) Pa=IE= I 42W=42W.P.=U=/ (E-Ir) =1
18、=RX(1+1+20)W=22W(5)Pe=JE=IX42W=42W-PlUl(E-Ir)=IX(42-1X1)=41Wo四、基本训练A组I.关于闭合电路的性顺,下面说法中正确的I是)()ftU118:AD(八)电源正负极被短路时,电流很大(B)电源正负极被短路时,端电压最大(C)外电路断路时,端电压为零(D)外电路电阳增大时,端电压也增大2.在图示的电路中,当电健S闭合后,电流表和电压表的示数分别为i和U,当可变电阻阻K的滑动片向右移动后,电流表和电压表的示数分别变为和S,喇()(八)Z2,(B)u2(C)hhf2(D)/&UIVs3 .在闭合电路中,外电路电阻发生变化时,路端电压也要发生变
19、化,这是由于电源存在而引起的。当外电阻增大时,引起总电流,从而使内电压,由于不变,因而路端电压将3当外电路电阻变成无限大,即电路断开时,路端电压等于。当外电路电阻趋近于零,即电路短路时,端电压就趋近于,电流趋近于.这会损坏!电源!。)4 .电源的电动势为2V,外电阻为9C时,路端电压为1.8V,求电源的内电阻山5.许多人造卫星都用太阳能电池供电,太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板的开路电压是600V,短路电流是30AAC求这块电池板的!内6.在如图所示的电路中,R=6C,=42,电压表的示数为3.6V。电池的内阻r=0.4C,求:(1)电流表示撇|:(2)电池的电动势Y批注Ljf23:(1
20、)1.5A(2)4.2V批注J20:内RL减小,降低,电动势,增大,电动势.零.Efr批注j21:ICJ批j22:207.电源的电动势为4.5V,内阻为0.5C,外电路的电阻为4Q,端电压是多大?如果在外电路上并联一个4。的电阻,端电压又是多大?如果外电路不是并联,而是串联一个4.5C的电阻,路端电压又是绯也痴Un4:4V,3.6V,4.25V8有两个阻值不同的电阻器,当电阻为2的电阻器接在电池上,它消耗的电功率与用电阻为心的电阻器来代普时所消耗的电功率相同,则该电池的内电阻I是I()(八)0(B),凡(C)(D).-:批注Ljf25:D9.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内困为r,2和凡
21、是两个阻值固定的电阻。当可变电阻R的滑片向a移动时,通过Q的电流人和通过生的电流将发生如卜&()(A) /|变大,h变小(B) /改大,A变大:批注Lj26):C(C) 人变小,区变大(D) 4变小,变小B组10 .图中所示四个电路中,电源电动势为E、内阻为r,定值电阻为R。当滑动变阻器R的滑动片P从a向b滑动时,电压表读数变大的电硒!-批注g:A批注 UQ8|:211 .如图所示电路中.电阻R1=8C,2=2.要使Rl和用上消耗的电功率相等,则滑动变阻器的阻值R应调至.- 1ttttbf29|:6V, 0.5 12 .如图所示电路中.当S接a点时,通过负载的电流为2A,电源的输出功率是IOW
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