《2017-2018学年高中物理 第二章 恒定电流 习题课 闭合电路欧姆定律的应用学案 新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第二章 恒定电流 习题课 闭合电路欧姆定律的应用学案 新人教版选修3-1（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课：闭合电路欧姆定律的应用学习目标1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路.2.知道闭合电路中的功率关系，会计算闭合电路的功率.3.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算.一、闭合电路的动态分析闭合电路动态问题的分析方法(1)程序法基本思路：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U内的变化U外的变化固定支路变化支路.(2)结论法“并同串反”“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小.“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电
2、功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.例1电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图1所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是()图1A.电压表和电流表读数都增大B.电压表和电流表读数都减小C.电压表读数增大，电流表A1示数减小，A2示数增大D.电压表读数减小，电流表A1示数增大，A2示数减小答案C解析由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I，因R总增大，所以I减小，故A1示数减小；路端电压UEIr，因I减小，所以U增
3、大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2EI(R1r)，因I减小，所以U2增大，由I2知，I2增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误.解决闭合电路动态问题的一般思路1.分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；2.由局部电阻变化判断总电阻的变化；3.由I判断总电流的变化；4.据UEIr判断路端电压的变化；5.由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.针对训练1如图2所示，A、B、C三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头P向下滑动时，三只电灯亮度的变化是()图2A.A、B、C都变亮 B.A、B变亮，C变暗C.A、C变亮，B变暗
4、 D.A变亮，B、C变暗答案B解析滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值R减小，所以电路总阻值R总减小，由闭合电路欧姆定律知总电流(I总)变大，通过A的电流增大，故A变亮；由于I总变大，所以内阻上的电压(U内I总r)变大，所以C两端的电压(UCEUAU内)变小，通过C的电流IC变小，所以C变暗；由于I总变大，IC变小，所以通过B的电流(IBI总IC)一定增大，B灯变亮，选项B正确.二、闭合电路的功率1.电源的总功率：P总EI；电源内电阻消耗的功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2R2R，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功
5、率为Pm.电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示.图33.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即.对于纯电阻电路，电源的效率 ，所以当R增大时，效率提高.当Rr(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高.例2如图4所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器的最大阻值为10 .图4(1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？答案(1)2 W(2)0 W解析(1)此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率.即当RrR02 时，R消耗功
6、率最大为：Pm W W.(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：PI2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R0时，R0上消耗的功率最大：PmR01.5 W W.功率最大值的求解方法1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大.2.对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大.3.电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大.例3如图5所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：图5(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效
7、率为多大？答案(1)4 W(2)2 W(3)66.7%解析根据题意从A的图线可读出E3 V，r 0.5 ，从B图线中可读出外电阻R1 .由闭合电路欧姆定律可得I A2 A，则电源的输出功率P出I2R4 W，P内I2r2 W，电源的总功率P总IE6 W，故电源的效率66.7%.三、含电容器电路的分析与计算1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等.3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高，电容器将充
8、电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.例4如图6所示，电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求：图6(1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量.答案(1)1 A(2)1.2104 C解析(1)S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，易求I1 A.(2)S闭合时，电容器两端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量QCUC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UCE，储存的电荷量QCUC.很显然电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104 C.电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，这只有通过R1
9、这条电路实现，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量.分析电容器电荷量变化的方法1.首先确定电路的连接方式及电容器和哪部分电路并联.2.根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压.3.最后根据公式QCU或QCU，求电荷量及其变化量.针对训练2如图7所示电路中，电源电动势E9 V，内阻r2 ，定值电阻R16 ，R210 ，R36 ，电容器的电容C10 F.图7(1)保持开关S1、S2闭合，求电容器所带的电荷量；(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量.答案(1)3105 C(2)6105 C解析(1)保持开关S1、S2闭合，则电容器两端的电压
10、UCUR1R16 V3 V.电容器所带的电荷量为QCUC101063 C3105 C.(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器两端的电压等于电源电动势，此时电容器上的电荷量QCE101069 C9105 C，而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量QR2QQQ9105 C3105 C6105 C.1.如图8所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值.则()图8A.电流表的示数减小B.电压表的示数减小C.电阻R2两端的电压减小D.路端电压增大答案B解析题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故RR总I干U内U外.R2两端电压U2I干R2，U2增大，
11、所以R与R1的并联电压减小，示数减小，A、C、D错误，B正确.2.如图9所示，图线a是某一电源的UI曲线，图线b是一定值电阻的UI曲线.若将该电源与该定值电阻连成闭合电路，已知该电源的内阻r2.0 ，则说法错误的是()图9A.该定值电阻为6 B.该电源的电动势为20 VC.将2只这种电阻串联作为外电阻，电源输出功率最大D.将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大答案C3.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，如图10所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线.直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线，将这个电阻R分别接到a、
12、b两电源上，那么()图10A.R接到电源a上，电源的效率较低B.R接到电源b上，电源的输出功率较大C.R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高D.R接到电源b上，电源的输出功率较小，电源效率较高答案C解析电源的效率，由题中图象可知A与C交点处电压大于B与C交点处电压，则R接到电源a上效率较高；电源输出功率PUI，由题中图象易得R接到电源a上输出功率较大，A、B、D错误，C正确.4.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图11所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为()图11A. B.
13、 C. D.答案C解析S断开时等效电路图如图甲所示.甲电容器两端电压为U1RE；S闭合时等效电路图如图乙所示.乙电容器两端电压为U2RE，由QCU得，故选项C正确.一、选择题(15题为单选题，69题为多选题)1.如图1所示的电路，三只相同的灯泡L1、L2、L3，当滑动变阻器的滑动触头向b端移动时()图1A.L1变亮，L2、L3变暗B.L1、L2变亮，L3变暗C.L1、L3变暗，L2变亮D.L1、L3变亮，L2变暗答案B2.在如图2所示的电路中，开关S闭合后和闭合前相比，三个理想电表示数的变化情况是()图2A.V示数变大，A1示数变大，A2示数变小B.V示数变大，A1示数变小，A2示数变大C.V
14、示数变小，A1示数变大，A2示数变小D.V示数变小，A1示数变小，A2示数变大答案C解析开关S闭合后，总电阻减小，干路电流I增大，A1示数变大，由U外EIr知，路端电压U外减小，V示数变小，由于R处在干路中且其中的电流增大，故其两端的电压UR增大，R2两端的电压U2U外UR，故U2减小，由欧姆定律知，其中的电流I2减小，A2示数变小，故选C.3.如图3所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置.闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()图3A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离 D.断开电键S答案B解析在直流电路中，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等于R1两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由E可知，电容器两极板间的电场强度增大，因此板间带电油滴受到的电场力增大，会向上运动，A项错误；增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，不改变R1两端的电压，因此电容器中油滴仍保持静止，B项正确；增大
