2019-2020年高中物理 電動(dòng)勢(shì)教案 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 電動(dòng)勢(shì)教案 新人教版必修2 拋磚引玉 這一單元研究完整電路的規(guī)律以及電阻的測(cè)量，是部分電路知識(shí)的發(fā)展和延續(xù)，它連同部分電路知識(shí)，構(gòu)成了直流電路完整的知識(shí)體系，這一單元是本章的重點(diǎn)。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，這部分知識(shí)是學(xué)生初中沒(méi)有接觸過(guò)的全新內(nèi)容，同前兩個(gè)單元相比，是教學(xué)的難點(diǎn)。 在這部分知識(shí)的教學(xué)中，處理好電動(dòng)勢(shì)概念是很重要的。限于學(xué)生的知識(shí)水平，較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾妱?dòng)勢(shì)概念，接受起來(lái)有困難，在教學(xué)中，對(duì)這個(gè)概念不宜作過(guò)多的探究，但要注意抓住兩個(gè)基本點(diǎn)：一是電源的電動(dòng)勢(shì)是由電源本身決定的，它表征電源的特性；二是電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路中時(shí)兩極間的電壓。教材中提出了電動(dòng)勢(shì)的概念，但沒(méi)有給電動(dòng)勢(shì)下定義，只是說(shuō)明它“等于”什么，因此在教學(xué)中增加簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)演示是必要的。在教學(xué)的安排上，首先可演示把電壓表接在不同的電源的兩極上，讓學(xué)生看到電壓存在的真實(shí)性，確信電源的作用——產(chǎn)生正、負(fù)極，兩極間保持著一定的電壓；其次，測(cè)量大小不同的干電池的兩極間的電壓，測(cè)量蓄電池、鈕扣電池等不同種類(lèi)的電池兩極間的開(kāi)路電壓，說(shuō)明當(dāng)電源不連接外電路時(shí)，電源兩極間電壓的大小是由電源本身（材料、工作方式等）決定，由此引入電動(dòng)勢(shì)；最后，構(gòu)成閉合回路再測(cè)電源兩端的電壓，使學(xué)生親眼目睹路端電壓小于電源電動(dòng)勢(shì)并隨著外電阻的變化而變化，由此引出ε=U+U。另外，為了幫助學(xué)生的理解，教學(xué)時(shí)對(duì)教材中測(cè)量?jī)?nèi)、外電壓的實(shí)驗(yàn)裝置、做法以及數(shù)據(jù)記錄等給以解釋。 閉合電路歐姆定律的教學(xué)是本單元的重點(diǎn)，它是在電動(dòng)勢(shì)教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。如果電動(dòng)勢(shì)的教學(xué)比較成功，那么得出定律就不難了。在教學(xué)中可以讓學(xué)生了解，公式、 和都叫閉合電路的歐姆定律，但它們的含義不同；前兩個(gè)公式表示電源產(chǎn)生的電壓升高等于內(nèi)、外電路的電壓降落之和，后者表示完整電路中電流強(qiáng)度由哪些因素決定。 在閉合電路歐姆定律的教學(xué)中，一定要注意定律的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生討論清楚外電阻變化對(duì)路端電壓，干路電流、電源的輸出功率以及電源效率的影響，這些知識(shí)是定律教學(xué)中的重點(diǎn)，對(duì)學(xué)生以后靈活解決電路問(wèn)題具有重要意義。 這部分知識(shí)中，電阻的測(cè)量是實(shí)用性很強(qiáng)的知識(shí)，也是本單元教學(xué)的又一難點(diǎn)。教學(xué)中一定突出電阻測(cè)量的原理、產(chǎn)生誤差的原因、電路的選擇以及測(cè)量?jī)x表的選擇和數(shù)據(jù)處理方法等。 指點(diǎn)迷津 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用是本單元的重點(diǎn)和難點(diǎn)，它的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1．從定律出發(fā)，當(dāng)外電路電阻增大時(shí)，路端電壓升高，干路電流減小。結(jié)合部分電路規(guī)律可確定某段電路兩端電壓及其中電流的變化情況。 2．從定律出發(fā)結(jié)合P=I2R可討論，當(dāng)外電阻R由零逐漸增大時(shí)，電源的效率不斷增加，而電源的輸出功率卻是先增大（當(dāng)R外=r時(shí)，電源輸出功率最大）后減小。另外，對(duì)電路的功率，要注意區(qū)分電源的功率（總功率P=εI）、電源的輸出功率（P=UI，若外電路是純電阻電路，還有P=I2R=I2/R）和電源內(nèi)部損耗的功率（P內(nèi)=I2r）。 一、 學(xué)海導(dǎo)航 思維基礎(chǔ) 1． 電動(dòng)勢(shì) （1） 知識(shí)點(diǎn) ① 電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置； ② 電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓，其意義是表征電源把其它能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)； ③ 閉合電路中電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電壓之和。 （2） 疑問(wèn)點(diǎn) ① 電動(dòng)勢(shì)的意義及大?。弘妱?dòng)勢(shì)是描述電源將其它能轉(zhuǎn)化為電能的能力的物理量， 對(duì)任何一個(gè)完整的電路來(lái)說(shuō)，從能的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看可分為三部分，一是產(chǎn)生電能部分，稱(chēng)為電源；二是輸送電能部分，是導(dǎo)線(xiàn)；三是消耗電能部分，是用電器。根據(jù)能量守恒定律，用電器消耗的電能和輸電線(xiàn)上損失的電能都來(lái)源于電源產(chǎn)生的電能。電源產(chǎn)生電能的能力強(qiáng)，用電器才有可能在較短的時(shí)間內(nèi)消耗較多的電能。為了描述電源的這種能力，物理學(xué)中引入了電動(dòng)勢(shì)的概念。由于在電源內(nèi)部非靜電力移送電荷做功的過(guò)程，就是消耗其它能獲得電能的過(guò)程，因此規(guī)定：移送單位正電荷從電源負(fù)極經(jīng)內(nèi)電路到電源正極，非靜電力做的功在數(shù)值上和電源的電動(dòng)勢(shì)相同。正因?yàn)槿绱?，電?dòng)勢(shì)和電壓才具有相同的單位。 ②電源的電動(dòng)勢(shì)由什么決定？一個(gè)電源一旦做功，它轉(zhuǎn)化其它能為電能的能力也就隨之確定，其電動(dòng)勢(shì)也就隨之確定，與該電源是否接入電路以及接入什么樣的電路無(wú)關(guān)。簡(jiǎn)而言之，電源的電動(dòng)勢(shì)是由電源本身的性質(zhì)決定的（干電池用久了，其電動(dòng)勢(shì)要變小，是因?yàn)槠鋬?nèi)部性質(zhì)變化了）。 ③完整電路中電流是由高電勢(shì)流向低電勢(shì)嗎？在外電路中，電荷是在電場(chǎng)產(chǎn)生的靜電力作用下而定向移動(dòng)形成電流的，結(jié)合電流方向的規(guī)定可知，電流由高電勢(shì)流向低電勢(shì)；在內(nèi)電路，電荷不再是受靜電力定向移動(dòng)，而是在非靜電力作用下（這種力由電源產(chǎn)生）由負(fù)極流到正極，即由低電勢(shì)處流向高電勢(shì)處。 2． 閉合電路的歐姆定律 （1） 知識(shí)點(diǎn) ①閉合電路歐姆定律：閉合電路中的電流，與電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與整個(gè)電路的電阻成反比。 ②公式：（或ε=U+U=IR+Ir）。 （2） 重點(diǎn) ① 外電阻變化對(duì)路端電壓及干路電流的影響：由及U=ε-Ir可知，當(dāng)R= 0時(shí)（外電路短路），干路電路最大，，路端電壓最小，Un=0，此時(shí)電流電源電動(dòng)勢(shì)全部消耗在內(nèi)電路上；當(dāng)R逐漸增大時(shí)，干路電流逐漸減小，路端電壓逐漸升高（注意：路端電壓U和外電阻R不是正比關(guān)系）；當(dāng)R=時(shí)（外電路斷路），干路電流最小，In=0，路端電壓最高Um=ε。 ②路端電壓和干路電流關(guān)系：由U=ε-Ir知，U和I是線(xiàn)性函數(shù)關(guān)系，可由圖2-47直觀(guān)的反映出來(lái)。 圖2-47 （3） 難點(diǎn) ① 完整電路中各種功率及其關(guān)系：整個(gè)電路消耗的功率叫電源的總功率，P=εI；外 電路消耗的功率是電源的輸出功率，P出=UI（或外電路是純電阻電路，還有P出=I2R=U2/R）；電源內(nèi)部消耗的功率是指內(nèi)電路消耗功率，P內(nèi)=I2r；從能量守恒得，P=P出+P內(nèi)=UI+I2r。 ②外電阻變化對(duì)電源輸出功率及效率的影響；電源的效率是指電源的輸出功率和總功率之比。若外電路是純電阻電路，有。所以，當(dāng)R增大時(shí)，電源的效率隨之增高；若外電路是純電阻電路，有。所以在外電阻R由零逐漸增大的過(guò)程中，電源的輸出功率是先增大后減小的，這一點(diǎn)與電源效率隨外電阻變化的情況不同。 ③電路變化導(dǎo)致電路中儀表讀數(shù)變化的一般分析方法。先由電路變化判斷外電阻變化，進(jìn)一步判斷路端電壓和干路電流變化，然后結(jié)合部分電路歐姆定律判斷某部分電路兩端電壓及其中電流變化情況（這一步中一定要注意電壓，電流兩方面結(jié)合判斷），確定儀表讀數(shù)變化情況。 3． 電池組 （1） 知識(shí)點(diǎn) ① 串聯(lián)電池組電動(dòng)勢(shì)等于各電池電動(dòng)勢(shì)之和，內(nèi)阻等于各電池內(nèi)阻之和，若是n 個(gè)電動(dòng)勢(shì)均為ε，內(nèi)阻均為r的電池串聯(lián)，有ε串=nε,r串=nr。 ②n個(gè)電動(dòng)勢(shì)均為ε1、內(nèi)阻均為r的電池并聯(lián)，它的電動(dòng)勢(shì)等于一個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)，它的內(nèi)阻等于一個(gè)電池內(nèi)阻的n分之一，即 ε并=ε，r并=r/n （2） 難點(diǎn) ① 串聯(lián)電池組通過(guò)的電流跟單個(gè)電池相同，供電電壓提高。 ② 并聯(lián)電池組提供的電動(dòng)勢(shì)雖然跟單個(gè)電池一樣，但能夠提供的最大電流卻是單個(gè)電池的n倍（n個(gè)電池并聯(lián)）。 4．電阻的測(cè)量 （1） 知識(shí)點(diǎn) ① 伏安法測(cè)電阻的原理。利用電壓表測(cè)出電阻兩端電壓U1，用電流表測(cè)出流過(guò)電阻的 電流強(qiáng)度I，根據(jù)歐姆定律R=U/I，求出待測(cè)電阻的阻值。 ②測(cè)量電路，根據(jù)電流表所接位置不同，測(cè)量電路有兩種，即電流表內(nèi)接（圖2-48）和電流表外接（圖2-49）。 圖2-48 圖2-49 （2） 重點(diǎn) ① 伏安法測(cè)電阻的誤差情況：采用電流表內(nèi)接測(cè)量時(shí)，測(cè)量的電流I為流過(guò)電阻RX 的電流真實(shí)值，所測(cè)的電壓U等于電流表和電阻RX兩端的總電壓，大于RX兩端的實(shí)際電壓，此時(shí)（RA為電流表內(nèi)阻），測(cè)量值大于真實(shí)值；當(dāng)采用電流表外接測(cè)量時(shí)，測(cè)量的電壓U為加在RX兩端的實(shí)際電壓，但測(cè)量的電流I卻等于流過(guò)電壓表電流及電阻RX電流之和，大于通過(guò)電阻RX的實(shí)際電流，這是由于電壓表的分流造成的，此時(shí)（RU是電壓表內(nèi)阻），即測(cè)量值是電壓表內(nèi)阻與電阻RX的并聯(lián)值，測(cè)量結(jié)果偏小。 ②電路選擇。綜合上述分析，電流表內(nèi)接法測(cè)大電阻時(shí)誤差較?。娏鞅韮?nèi)阻很?。?，電流表外接法測(cè)小電阻時(shí)誤差較?。ㄒ?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻很大，其倒數(shù)很?。?shí)際測(cè)量時(shí)可比較及的大小，若前者更小，應(yīng)選擇內(nèi)接法測(cè)量，若后者更小，應(yīng)選擇電流表外接測(cè)量。 （3）難點(diǎn) 實(shí)際測(cè)量時(shí)，若不知道被測(cè)電阻的大約值，無(wú)法比較大小時(shí)，可采用電壓表跨接的辦法來(lái)處理。具體操作是接電路時(shí)先把電壓表的一端不接入電路中，閉合電路，移動(dòng)電壓表的這個(gè)接線(xiàn)端使電流表內(nèi)接改變外接，觀(guān)察兩表示數(shù)變化情況，若電流表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明外接時(shí)電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法測(cè)量；若電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明內(nèi)接時(shí)電流表的分壓作用大，應(yīng)采用外接法測(cè)量。 學(xué)法指要 例1 在一個(gè)閉合電路中，路端電壓U=1.5V，內(nèi)電壓U=0.5V，求電源在電路中移運(yùn)2C電量時(shí)消耗的電能、電源內(nèi)部產(chǎn)生的熱量和外電路電場(chǎng)力做功分別為多少？ 分析與解答 電源的電動(dòng)勢(shì)ε=U+U=2.0V，移送2C電量時(shí)，電源消耗電能E=qε=22=4.0J，電源內(nèi)部產(chǎn)生的勢(shì)量，外電路電場(chǎng)力做功。 例2 一臺(tái)發(fā)電機(jī)用0.5A的電流向外輸電，在1min內(nèi)將180J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為（ ）。 A．6V B. 360V C. 120V D. 12V 分析與解答 發(fā)電機(jī)是電源，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，在1min內(nèi)它消耗了180J的機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為大小可以表示為1εt的電能，所以有W=εIt，，A選項(xiàng)正確。 例3 如圖2-50所示電路，已知R1=8Ω，R2=R3=4Ω，電表為理想電表。開(kāi)始時(shí)R1、R2、R3中都有電流通過(guò)，電壓表示數(shù)為2V，電流表示數(shù)為0.75A，后來(lái)三個(gè)電阻中一個(gè)發(fā)生斷路，使電壓表示數(shù)變?yōu)?.2V，電流表示數(shù)變?yōu)?.8A。求（1）哪個(gè)電阻斷路？（2）電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻各為多少？ 圖2-50 分析與解答 （1）由于一個(gè)電阻斷開(kāi)后，電流表、電壓表的示數(shù)都不為零，所以R2與R3不會(huì)斷路，斷路電阻為R1。 （2）R1斷開(kāi)前，流過(guò)R1和R3的電流，由閉合電路歐姆定律得，即ε=3.0+r……①；R1斷開(kāi)后，電壓表讀的是路端電壓（此時(shí)流過(guò)R3的電流非常小，R3可視為等勢(shì)體），電流表的讀數(shù)為總電流，ε=3.2+0.8r……②，由①②解得ε=4V，r=1Ω。 說(shuō)明：求電源電動(dòng)勢(shì)和電源內(nèi)阻這類(lèi)問(wèn)題很常見(jiàn)，其題目中一般要給出兩個(gè)電路狀態(tài)，解題時(shí)可針對(duì)這兩個(gè)狀態(tài)分別應(yīng)用閉合電路歐姆定律列方程，然后組成方程組可達(dá)到解題目的。 圖2-51 例4 如圖2-51所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上端移動(dòng)時(shí)，電路中的電壓表、電流表示數(shù)如何變化？ 分析與解答 先認(rèn)請(qǐng)A測(cè)R3中的電流，V1測(cè)路端電壓，V1測(cè)R2和R3并聯(lián)的電壓。再利用閉合電路的歐姆定律判斷主干上的一些物理量的變化：P向上滑，R3接入電路中的電阻增大，外電阻R外增大，干路電流I減小，路端電壓U增大，至此已判斷出V1的讀數(shù)增大。再進(jìn)行分支上的分析：由I減小知內(nèi)電壓U和R1兩端電壓UR1減小，由U外增大知R2和R3并聯(lián)的電壓U2增大——判斷出V1示數(shù)增大。由U2增大和R3接入電路中電阻增大，無(wú)法確定A示數(shù)變化，可從另一條途徑分析：由V1示數(shù)增大知通過(guò)R2的電流I2增大，而干路電流I減小，所以R3中的電流減小，即A的示數(shù)變小。 說(shuō)明，當(dāng)電路中任一部分發(fā)生變化時(shí)，將引起電路中各處的電流和電壓變化，可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，判斷此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，首先應(yīng)由局部的變化推出總電流和路端電壓的變化情況，再由此分析對(duì)其它各部分電路的影響。 圖2-52 例5 在圖2-52電路中，直流發(fā)電機(jī)ε=250V，r=3Ω，R1=R2=1Ω，電熱器組中裝有500只完全相同的電熱器，每只電熱器的額電壓為220V，額定功率為100W，其它電阻不計(jì)。問(wèn)：（1）當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，實(shí)際使用的電熱器都能正常工作？（2）當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率最大？（3）當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，電熱器組加熱物體最快？（4）當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，電阻R1、R2上消耗的功率最大？（5）當(dāng)接通幾只電熱器時(shí)，實(shí)際使用的每只電熱器中電流最大？ 分析與解答 （1）要使電熱器正常工作，必須使電熱器兩端的實(shí)際電壓為220V，因此干路電流。而每只電熱器的額電流，則接通電熱器的只數(shù)只。所以接13只電熱器時(shí)，用電器基本上能正常工作（工作電壓為220.4V）。 （2）要使電源輸出功率最大，必須使外電阻等于內(nèi)電阻，由此可得電熱器總電阻為R=r-（R1+R2）=3-（1+1）=1Ω，故有只。 （3）要使電熱器組加熱物體最快，必須使電熱組得到的電功率最大。有的同學(xué)錯(cuò)誤地認(rèn)為電熱器接的越多，總功率越大，這是沒(méi)有考慮外電阻的變化會(huì)影響電源輸出功率的變化。這里要注意到，A、B兩點(diǎn)間得到最大功率的條件，相當(dāng)于R1、R2視為等效（電流）內(nèi)阻，要使電熱器總功率最大，必須使電熱器總電阻R=R1+R2+r=1+1+3=5Ω，所以只，所以接97只時(shí)電熱器加熱物體最快。 （4）要使R1、R2消耗的功率最大，必須使其電流為最大，由此電路中總電阻必須最小。當(dāng)n4=500只全部接通時(shí)，可滿(mǎn)足要求。 （5）要使實(shí)際使用的每只電熱器中電流最大，必須使UAB最大，這樣，A、B間的電阻應(yīng)為最大，所以n5=1只。 （6）如圖2-53所示電路，電流ε=3V，r=1Ω，外電阻R1=3Ω，R2=6Ω，R3=2Ω，R4=6Ω。試分別求出S斷開(kāi)和閉合時(shí)，a、b兩點(diǎn)間的電壓。 圖2-53 圖2-54 分析與解答 首畫(huà)出圖2-53的等效電路，如圖2-54所示。 S斷開(kāi)時(shí)，外電路，總電流，a、b間的電壓Uab=IR12=0.62=1.2V。 當(dāng)S閉合時(shí)，外電路總電阻。由得，。 解決較復(fù)雜的電路問(wèn)題，要畫(huà)等效電路，先求總電阻，再求總電流和路端電壓，然后求各部分電路的電流和電壓。 例7 現(xiàn)有電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻為0.5Ω的干電池若干，允許通過(guò)的最大電流為0.5A。 要使一只“6V、1.8W”的燈泡正常發(fā)光，應(yīng)如何連接電池及電路？ 分析與解答 燈泡電阻，額定電流，燈泡額定電壓為6V，電源的電動(dòng)勢(shì)必須大于6V，燈泡的額定電流小于電池允許通過(guò)的最大電流，所以只要幾節(jié)電池串聯(lián)就行了。 由得，取n=5，這時(shí)應(yīng)在電路中串聯(lián)分壓電阻R。 由代入數(shù)據(jù)解得R=2.5Ω。 圖2-55 例8 如圖2-55所示，電壓表一和電流表的讀數(shù)分別為10V和0.1A，電流表內(nèi)阻為0.2Ω，求待測(cè)電阻RX的測(cè)量值和真實(shí)值。 分析與解答 設(shè)測(cè)量值為，則，設(shè)電阻的真實(shí)值為RX，則，。 例9 一個(gè)待測(cè)電阻估計(jì)100Ω左右，提供電壓表內(nèi)阻RV=3kΩ，電流表內(nèi)阻RA=0.2Ω。用伏安法測(cè)該電阻，應(yīng)采用何種接法誤差較??？ 分析與解答 ，所以，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法進(jìn)行測(cè)量誤差較小。 課外閱讀 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)系第十大行星 英國(guó)天文學(xué)家約翰默里博士可能發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)系第十大行星。 這顆奇異的行星極為遙遠(yuǎn)，與目前已知太陽(yáng)系最遠(yuǎn)的行星冥王星相比，它的公轉(zhuǎn)軌道大約比冥王星遠(yuǎn)1000倍，這顆行星距太陽(yáng)的距離是地球到達(dá)太陽(yáng)距離的3萬(wàn)倍。默里博士的這個(gè)發(fā)現(xiàn)源自彗星理論，每一顆彗星都是受外力驅(qū)動(dòng)才進(jìn)入太陽(yáng)系的，才能被人們觀(guān)察到。默里博士研究了13顆彗星的運(yùn)行軌道后，他認(rèn)為存在著一個(gè)巨大物體的作用，將那些彗星送入了現(xiàn)在運(yùn)行的軌道。 這顆行星可能是在別處誕生的一顆新星，在銀河系漫游時(shí)被太陽(yáng)系的行星系統(tǒng)捕捉到了，這顆肉眼觀(guān)測(cè)不到的行星體積是已知太陽(yáng)系中最大行星木星的幾倍以上。 這顆行星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周需要600萬(wàn)年的時(shí)間，這一速度可以解釋人們以前為什么沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它的原因：是它的移動(dòng)速度極為緩慢。 思維體操 相隔一定距離的A、B兩球，質(zhì)量相等，假定它們之間在恒定斥力作用，原來(lái)兩球被按住，處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)突然松開(kāi)兩球，同時(shí)給A球以速度v0，使之沿兩球連線(xiàn)射向B球，B球初速度為零。若兩球間的距離從最小值（兩球未接觸）到剛恢復(fù)至原始值所經(jīng)歷的時(shí)間為t0 ，求B球在斥力作用下的加速度。 分析與解答 方法一：以m表示每個(gè)球的質(zhì)量，F(xiàn)表示恒定斥力，L表示兩球間的原始距離，松開(kāi)后，A球做初速度為v0的勻減運(yùn)動(dòng)，B球作初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)。設(shè)在兩球的距離由L變小，再恢復(fù)到L的過(guò)程中，A球的路程為L(zhǎng)1，B球的路程為L(zhǎng)2。剛恢復(fù)到原始長(zhǎng)度時(shí)，A球速度為v1，B球速度為v2，由動(dòng)量守恒定律得mv0=mv1+mv2……①，由功能關(guān)系得②，③，由于初態(tài)和末態(tài)兩球之間的距離相等，故有L1=L2……④，由①②③④解得v2=v0……⑤，當(dāng)兩球速度相等時(shí)，距離最小。設(shè)此時(shí)球的速度為u，由動(dòng)量守恒定律得mv0=(m+m)u……⑥，設(shè)a為球B的加速度，則有v2=u+at0……⑦由⑤⑥⑦解得。 方示二：A、B兩球速度相等時(shí)距離最近，設(shè)相等速度為u有mv0=(m+m)u……①,由于A、B質(zhì)量相等，受力大小相等，所以A、B運(yùn)動(dòng)中加速度大小相等，設(shè)為a，從A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到A、B相距最近的過(guò)程中，A、B通過(guò)的位移分別為和。設(shè)A、B最近距離為d，則A、B間原始距離為……②。從A、B相距最近到A、B間距恢復(fù)原始值過(guò)程中，A、B通過(guò)的位移分別為和，此時(shí)A、B間距仍為L(zhǎng)，有……③，由①、②、③解得。 三、智能顯示 心中有數(shù) 本單元在學(xué)習(xí)電動(dòng)勢(shì)概念的基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)了完整電路的歐姆定律，應(yīng)用歐姆定律討論了外電阻變化對(duì)電流、電壓、功率等的影響。通過(guò)這個(gè)單元的學(xué)習(xí)，要求理解電動(dòng)勢(shì)概念；熟練掌握閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用；掌握伏安法測(cè)電阻的原理和方法。 歷年高考對(duì)本單元知識(shí)的考查，命題多集中在閉合電路歐姆定律上，另外，該部分知識(shí)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)合緊密，因而通過(guò)實(shí)驗(yàn)考查該部分知識(shí)的運(yùn)用情況，既具體又靈活。這類(lèi)題目每年高考試題都有所涉及，在學(xué)習(xí)中應(yīng)給予充分的重視。 動(dòng)手動(dòng)腦 1．如圖所示的電路中，電池的電動(dòng)勢(shì)為ε、內(nèi)阻為r，R1、R2是兩個(gè)阻值固定的電阻。當(dāng)可變電阻器R3的滑片向a端移動(dòng)時(shí)，流過(guò)R1的電流I1和流過(guò)R2的電流I2將發(fā)生如下變化（ ）。 圖2-56 A．I1變大、I2變小 B. I1、I2均變大 C．I1變小、I2變大 D. I1、I2均變小 分析與解答 滑片移向a端，R3接入電路中阻值變小，外電阻減小，干路電流I變大，路端電壓U減小，I1減小，I2=I-I1變大。C選項(xiàng)對(duì)。 2．在圖2-57所示電路中，電鍵K1、K2、K3、K4均閉合，C是極板水平放置的平行極電容器，板間懸浮著一油滴P，斷開(kāi)哪個(gè)電鍵后，P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)？（ ） 圖2-57 A．K1 B. K2 C. K3 D. K4 分析與解答 P向下運(yùn)動(dòng)說(shuō)明兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電壓減小。斷開(kāi)K1對(duì)C兩端電壓無(wú)影響；斷開(kāi)K2，C兩端電壓增大；斷開(kāi)K3，C通過(guò)R3放電，電壓減小，P向下運(yùn)動(dòng)；斷開(kāi)K4，C兩端電壓不變，答案為B。 圖2-58 3．如圖2-58所示電路，電源的電動(dòng)勢(shì)恒定，要使燈泡變暗，可以（ ）。 A．增大R1 B. 減小R1 C. 增大R2 D. 減小R2 分析與解答 電容C斷路，R與R2并聯(lián)后與R1串聯(lián)分壓，增大R1或減小R2，都會(huì)使燈泡變暗，A，D選項(xiàng)正確。 4．某電爐在額定電壓下的功率P0=400W，某電源在不接負(fù)載時(shí)的路端電壓與電爐的額定電壓相同。當(dāng)電爐接到該電源上時(shí)，電爐實(shí)際消耗的功率P1=324W。若將兩個(gè)這樣的電爐并聯(lián)到該電源上，求這兩個(gè)電爐實(shí)際消耗的總功率P2為多少？ 分析與解答 設(shè)電爐的電阻為R，且不隨溫度變化，額定電壓為U，有；電爐接上電源后得到的電壓為U1，有；電源內(nèi)阻為r，；兩電爐并接入電源上后，電爐得到的電壓為U2，有 ，兩電爐消耗功率；聯(lián)立以上各式，得。 創(chuàng)新園地 如圖2-59所示的電路，電源電動(dòng)勢(shì)為ε，內(nèi)阻與定值電阻的阻值R相同，滑動(dòng)變阻器的總電阻為2R。在滑動(dòng)變阻器的滑片P從上a滑到下端b的過(guò)程中，aP間的電阻從小到大，求：（1）通過(guò)電流表的電流強(qiáng)度IA隨aP間電阻RX變化的關(guān)系式；（2）IA的最大值和最小值。 圖2-59 分析與解答 （1）aP間電阻為RX，bP間電阻為2R-RX，bP間電壓為U，現(xiàn)有，通過(guò)電流表的電流。 （2）由知，時(shí)，IA最小，。 當(dāng)P在a端時(shí)，電源的輸出電壓，流過(guò)電流表的電流。 當(dāng)P在b端時(shí)，電源輸出電壓，流過(guò)電流表的電流，為最大值。 流過(guò)電流表的最大電流為。 四、同步題庫(kù) 1． 關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是（ ）。 A．電源電動(dòng)勢(shì)等于電源正負(fù)極間的電壓 B．因?yàn)棣?U+U，外電路電壓U改變時(shí)，ε也改變 C．閉合電路中，電流增大時(shí)，內(nèi)電壓增大，外電壓也增大，所以電動(dòng)勢(shì)增大 D．電動(dòng)勢(shì)數(shù)值等于電源移送IC電量時(shí)，電源提供的電能 2．一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，其物理意義可表達(dá)為（ ）。 A．外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓是1.5V B．外電路閉合時(shí)，1秒內(nèi)它能使1.5C的電量通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的某一截面 C．外電路閉合時(shí)，1秒內(nèi)它能向整個(gè)電路提供1.5J的能量 D．外電路閉合時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)某一截面每通過(guò)1C電量，整個(gè)電路就獲得1.5J的電能 3．一個(gè)閉合電路中，已知電源每移動(dòng)1庫(kù)侖電量就有6J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑴y(cè)得外電壓為5.5V，求電源內(nèi)電壓。移動(dòng)5C電量時(shí)，電源輸出的電能是多少？電源內(nèi)部發(fā)熱消耗的電能是多少？ 4．由電動(dòng)勢(shì)一定的電源和一個(gè)固定外電路（外電阻一定）組成的閉合電路中（ ）。 A．電源的電動(dòng)勢(shì)大于路端電壓 B．電源電動(dòng)勢(shì)等于路端電壓 C．電源的內(nèi)阻越大，路端電壓越高 D．電源的總電流越大，路端電壓越小 5．如圖2-60所示電路，當(dāng)把K閉合時(shí)，（ ）。 A．V示數(shù)變小 B. A示數(shù)變小 C．V示數(shù)變大 D. A示數(shù)變大 圖2-60 圖2-61 6．如圖2-61所示電路，r是電源內(nèi)阻，R1、R2是外電阻。如果Pr、P1、P2分別表示電阻r、R1、R2上消耗的功率，當(dāng)r=R1=時(shí)，則Pr:P1:P2為（ ）。 A．2:1:1 B. 4:1:2 C.9:4:2 D. 18:8:1 7．如圖2-62所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為ε、內(nèi)阻為r，R2為固定阻值電阻。當(dāng)改變R1的阻值時(shí)V1的讀數(shù)減小，則V2的讀數(shù)將（ ）。 圖2-62 A．減小 B. 增大 C. 不變 D. 不能確定 8．電動(dòng)勢(shì)3V的電池，在電路上輸出3A的電流，由此可知（ ）。 A．內(nèi)外電阻相差1Ω B. 內(nèi)外電阻之和為1Ω C．外電阻為1Ω D. 內(nèi)電阻為1Ω 9．某一電源分別單獨(dú)接入R1和R2時(shí)，在相等的時(shí)間內(nèi)，外電阻產(chǎn)生的熱量相等，則電源內(nèi)阻為（ ）。 A． B. 1/2（R1+R2） C. R1R2/（R1+R2） D. R1R2 圖2-63 圖2-64 10．如圖2-63所示電路，電阻R1=10Ω，R2=20Ω，滑動(dòng)變阻器的總阻值為50Ω。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭P由a逐漸滑向b的過(guò)程中，電流表A的示數(shù)變化情況是（ ）。 A．逐漸增大 B. 逐漸減小 C．先增大后減小 D. 先減小后增大 11．如圖2-64所示電路，電鍵K閉合后與K閉合前相比較，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)變化情況是（ ）。 圖2-65 圖2-66 A．都升高 B. 都降低 C．A點(diǎn)升高、B點(diǎn)降低 D. A點(diǎn)降低，B點(diǎn)升高 12．如圖2-65所示，直線(xiàn)a為某電阻R的U-I圖線(xiàn)，直線(xiàn)b為電源的U-I圖線(xiàn)。用該電和該電阻組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和電源的內(nèi)阻分別為（ ）。 A．4W、0.5Ω B. 6W、1Ω C．4W、1Ω D.2W、0.5Ω 圖2-67 圖2-68 13．如圖2-66所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為ε，當(dāng)電路接通后，L1和L2兩個(gè)燈都不亮，用電壓表檢查，得UAB=0、UBC=0，UCD=UAD=ε。由此可知斷路的元件是（ ）。 A．L1 B. L2 C.L1和L2 D.R 14．一個(gè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻保持一定的電源，與外電阻接成閉合電路，當(dāng)外電阻逐漸減小時(shí)（ ）。 A．電路中的電流增大 B．單位正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極移到正極非靜電力所做的功也隨著增大 C．內(nèi)電路中的電壓降落增大 D．外電路中的電功率一定增大 15．如圖2-67所示電路，開(kāi)關(guān)S原來(lái)是閉合的，當(dāng)R1、R2的滑片剛好處于各自的中點(diǎn)位置時(shí)，懸在空氣平行板電容器C兩水平板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。要使P加速向上運(yùn)動(dòng)，可采用的辦法是（ ）。 A．把R1的滑片向上移動(dòng) B. 把R2的滑片向上移動(dòng) C．把R2的滑片向下移動(dòng) D. 把開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 16．如圖2-68所示電路中，電源內(nèi)阻為2Ω，滑動(dòng)變阻器Rab=18Ω，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑鍵移到離b端距離為原來(lái)長(zhǎng)的時(shí)，標(biāo)有“6V、3W”的小燈泡恰能正常發(fā)光，此時(shí)電壓表讀數(shù)為16V。求電源電動(dòng)勢(shì)及Rab消耗的功率。 17．如圖2-69所示，R1=R2=R3=36Ω，R4=5Ω，電源電動(dòng)勢(shì)ε=12V，內(nèi)阻r=1Ω，求電路中總電流大小及電壓表的讀數(shù)。 圖2-69 圖2-70 18．如圖2-70所示，電源電動(dòng)勢(shì)ε=6.3V，內(nèi)阻r=0.5Ω，R1=2Ω，R2=3Ω，R3是阻值為5Ω的滑動(dòng)變阻器。閉合電鍵S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑鍵，求電壓表、電流表示數(shù)的變化范圍。 19．有“1.5V,0.5Ω”的電池若干，若6只串聯(lián)成電池組后總電動(dòng)勢(shì)為 V，總電阻為 Ω。 20．有10只相同的蓄電池，每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為2.0V，內(nèi)電阻為0.04Ω。把這些蓄電池接成串聯(lián)電池組，外接電阻為3.6Ω，則電路中的電流為 A，每個(gè)電池兩端的電壓為 V。 21．電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻為0.1Ω的干電池若干個(gè)，為了使標(biāo)有“6V、3W”字樣的燈泡正常發(fā)光，至少應(yīng)用 個(gè)電池串聯(lián)成電池組供電，而且還需接入一個(gè)阻值是 歐的分壓電阻。 22．有5個(gè)相同的電池，已知每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為1.4V，內(nèi)阻為.3Ω,將它們串聯(lián)成電池組向外供電，欲使輸出功率為8W，那么電流將可能是 A。 23．如圖2-71所示電路，電源由4節(jié)相同的電池串聯(lián)而成，每節(jié)電動(dòng)勢(shì)ε=1.5V，內(nèi)阻r=0.5Ω，R1=2Ω，R2=6Ω，R3總阻值為120Ω。（1）變阻器的滑片P在什么位置時(shí)，電壓表分別有最大值和最小值？各為多少？（2）移動(dòng)滑片P使電壓表示數(shù)為1V，這時(shí)電源消耗的總功率是多少？輸出功率是多少？ 圖2-71 圖2-72 24．用電流表內(nèi)接法和外接法測(cè)量某電阻RX的阻值，測(cè)得的結(jié)果分別為R內(nèi)和R外，則測(cè)量值與真實(shí)值RX從大到小的排列順序是 。 25．已知電流表內(nèi)阻約為0.1Ω，電壓表內(nèi)阻為10kΩ，若待測(cè)電阻約為5Ω，用伏安法測(cè)其電阻應(yīng)采用電流表 接法；若待測(cè)電阻約為500Ω，用伏安法測(cè)其電阻應(yīng)采用是流表 接法。 26．如圖2-72所示，用伏安法測(cè)電阻RX，電路電壓恒定。當(dāng)P接a時(shí)，電壓表示數(shù)為10V，電流表示數(shù)為0.2A；當(dāng)P接b時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)分別為12V和0.15A。那么P接 時(shí)，RX測(cè)量值較準(zhǔn)確，此時(shí)RX的測(cè)量值為 Ω。 27．如圖2-73所示，電流表、電壓表讀數(shù)分別為0.1A和10V，電壓表內(nèi)阻為500Ω，那么待測(cè)電阻RX的測(cè)量值為 Ω,其實(shí)值為 Ω。 圖2-73 圖2-74 28．為了測(cè)量未知電阻RX的值，使用內(nèi)阻為2kΩ的電壓表和內(nèi)阻為4Ω的電流表，但誤將電壓表串聯(lián)、電流表并聯(lián)如圖2-74（a）所示時(shí)，電壓表、電流表示數(shù)分別為 V和 A。 【同步題庫(kù)】參考答案 1.D 2.A,D 3. 0.5V,27.5J,2.5J 4. A 5.A,B 6.C 7.B 8.B 9.A 10.D 11.B 12.A 13.D 14.A,C 15.C,D 16.18V,9W 17.0.4A,6.8V 18.4.8~5.25V,2.1~3.0A 19.9,3 20.5A,1.8V 21.5,2.5 22.2A或2.67A 23.(1)右端最大，3V，左端最小，0V（2）7.5W,4.375V 24.R內(nèi)>RX>R外 25.外、內(nèi) 26.6,80Ω 27.100,125 28.4000,6v,1.5mA.