当电路开路时,电源的电动势与电源的端电压( ) A. 大小不等,方向相反B. 大小相等,方向相反C. 同一物理量D. 大小相等,方向相反

考查要点：本题主要考查学生对电源电动势与端电压在开路情况下关系的理解，重点区分两者的物理意义及方向差异。

解题核心思路：

1. 电动势是描述电源将其他形式能量转化为电势能的本领，其大小等于非静电力移动单位正电荷所做的功，方向由负极指向正极。
2. 端电压是外电路中电场力移动单位正电荷所做的功，方向由正极指向负极。
3. 开路时，外电路电流为零，电源内部无电流损耗，因此电动势等于端电压，但两者方向相反。

破题关键点：

• 明确开路条件下，电动势与端电压的数值关系（相等）和方向关系（相反）。

关键分析：

1. 电动势与端电压的定义：

   • 电动势（$\mathcal{E}$）反映电源的整体性能，与外电路无关，始终等于电源内部非静电力做功的比值。
   • 端电压（$U$）是外电路中电场力做功的比值，随外电路电阻变化。

2. 开路状态的特点：

   • 外电路断开，电流 $I = 0$，电源内部无电流损耗，即内部电压降为零。
   • 根据闭合电路欧姆定律 $\mathcal{E} = U + Ir$，当 $I = 0$ 时，$\mathcal{E} = U$。

3. 方向关系：

   • 电动势方向由负极指向正极（内部方向）。
   • 端电压方向由正极指向负极（外部方向）。
   • 因此，两者方向相反。

结论：
开路时，电源电动势与端电压大小相等，方向相反，对应选项 B 和 D（需结合选项具体表述）。