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1、学案五 闭合电路欧姆定律一、电路动态变化的分析1解决闭合电路动态变化问题，应按照局部整体局部的程序进行分析2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(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断；(2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论【例1】在如图所示电路中，当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时()A电压表示数变大，电流表示数变小B电压表示数变小，电流表示数变大C电压表示数变大，电流表示数变大D电压表示数变小，电流表示数变小针对训练1.如图所示电路中，
2、开关闭合稳定后，某时刻理想电压表和电流表的读数都突然增大，造成这一现象的原因是电阻元件发生短路或断路故障，则可能出现了下列哪种故障()AR3断路 BR1短路 CR2断路 DR3短路二、闭合电路中的功率及效率1电源的总功率：P总EI；电源内耗功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.图21022对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2RE/(Rr)2R，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为P.电源输出功率随外电阻变化曲线如图2102所示3电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即P出/P总IU/IEU/E.对于纯电阻电路，电源的效率1/(1)，所以当R增大时，效率提高当Rr(
3、电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高【例2】如图所示，已知电源电动势E5 V，内阻r2 ，定值电阻R10.5 ，滑动变阻器R2的阻值范围为010 .求：(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？三、电源U-I图像的理解应用由UEIr可知，U-I图象是一条斜向下的直线，如图所示(1)外电路断开的状态对应坐标系中的A点，此时电流为零，内电压为零，路端电压等于电源的电动势E，即纵轴截距为电动势(2)电源短路
4、时对应于坐标系中的B点，此时短路电流的大小等于横轴截距I0.(3)r等于图线的斜率绝对值，图线的斜率绝对值越大，r越大【例3】如图所示，甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线，下列说法中正确的是()A路端电压都为U0时，它们的外电阻相等B电流都是I0时，两电源的内电压相等C电源甲的电动势大于电源乙的电动势D电源甲的内阻小于电源乙的内阻针对训练2如图所示的U-I图象中，直线为某电源的路端电压与电流的关系，直线为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知()AR的阻值为1.5 B电源电动势为3 V，内阻为0.5 C电源的输出功率为
5、3.0 WD电源内部消耗功率为1.5 W四、含容电路的分析与计算1在直流电路中，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，一旦电路达到稳定状态，在电容器处电路看做是断路2当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联用电器两端的电压相等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，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电，可以根据正极板电荷变化情况来判断电流方向【例4】如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=2，电阻R1=8，R2=2，电容器的电容C=20F。开关S原来断开，后将它闭合。求：(1)S闭合后a、b两点间的电压; (
6、2)S闭合后流过R2的电量。针对训练3.如图所示，已知C6 F，R15 ，R26 ，E6 V，r1 ，电表均为理想电表，开关S原来处于断开状态，下列说法中正确的是()A开关S闭合瞬间，电流表的读数为0.5 AB开关S闭合瞬间，电压表的读数为5.5 VC开关S闭合后经过一段时间，再将开关S迅速断开，则通过R2的电荷量为1.8105 CD以上说法都不对课时训练1在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系，下列说法正确的是()A若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大B若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小C若外电压不变，则内电压减小，电源电动势也
7、会随内电压减小D若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终等于二者之和2如图所示，电路中当可变电阻R的阻值增大时()AA、B两点间的电压增大BA、B两点间的电压减小C通过R的电流I增大D通过R的电流I减小3如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是()A当R2R1r时，R2获得最大功率B当R1R2r时，R1获得最大功率C当R20时，R1上获得最大功率D当R20时，电源的输出功率最大4在如图所示电路中，开关S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，断开哪一个开关后P会向下运动()AS1 BS2 CS3 D
8、S45闭合电路的电源电动势为E，内阻为r，如图所示，闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时，下列说法中正确的是( )A.小灯泡L1、L3变亮，L2变暗B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C.电压表V1示数变化量较小D.电压表V2示数变化量较小6汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 .电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了()A35.8 W B43.2 WC48.2 W D76.8 W7如图所示，电源电动势E30 V，内阻r1 ，灯泡上标有
9、“6 V，12 W”字样，直流电动机线圈电阻R2 ，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率8如下图所示，电源电动势E12 V，内阻r1 ，电阻R13 ，R22 ，R35 ，电容器的电容C14 F，C21 F，求C1、C2所带电荷量答案精析【例1】【答案】B【解析】当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时，电阻R3变小，电路总电阻变小，电源输出电流增大，电压表示数变小，并联电路两端电压变小，通过R2的电流变小，通过R3的电流变大，即电流表示数变大，选项B正确针对训练1.【答案】D【解析】若R3短路，回路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律I得干路的总电流增大，由UEIr可知电路的外电压减小，通过R
10、1的电流减小；因II1I2，所以通过电流表所在支路的电流增大，由U2R2I2可知电压表示数增大，D可能；A、B、C均不可能【例2】【答案】(1)R20时，R1消耗的功率最大，为2 W(2)R22.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，为2.5 W(3)R21.5 时，电源的输出功率最大，为3.125 W【解析】(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1I2R1，可见当滑动变阻器的阻值R20时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m2 W.(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分，则电源的等效内阻rR1r2.5 ，故当滑动变阻器的阻值R2r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2m2.5 W.(
11、3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知，当R1R2r，即R2rR1(20.5) 1.5 时，电源有最大输出功率，最大功率为P出m3.125 W.【例3】【答案】AC【解析】甲、乙两图线的交点坐标为(I0，U0)，外电路是纯电阻说明两电源的外电阻相等，故A正确；图线的斜率大小表示电源内电阻的大小(电动势与短路电流的比值)，图线甲的斜率大于图线乙的斜率，表明甲的内阻大于乙的内阻，故D错误；图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小，由图线可知，甲与U轴交点的坐标值比乙的大，表明甲的电动势大于乙的电动势，故C正确；电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积，即U内Ir，因为甲的内阻较乙的内阻大，所以
12、当电流都为I0时，甲电源的内电压较大，故B错误故选A、C.针对训练2【答案】AD【例4】【答案】(1)8V (2)4105C【解析】(1)S闭合后，电源与R1形成一个回路 IE/(R1r)且UabEIr代入数据得Uab 8V (2)S闭合前电容两端电压 Uc1=E=10VS闭合后电容两端电压 Uc2=Uab=8V流过R2的电量 Q=C(Uc1一Uc2)=20106(108)C=4105C针对训练3.【答案】C【解析】开关S闭合瞬间，电容器充电，接近于短路状态，I A1 A，A错误；电压表的读数UIR115 V5 V，B错误；开关闭合一段时间后，电容器相当于断路，IA0.5 A此时电容器上电荷量
13、QCU2CIR261060.56 C1.8105 C，断开开关S后，电荷量Q经R2释放，故C正确课时训练1【答案】D2【答案】AD【解析】当可变电阻R的阻值增大时，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析知，干路电流I干减小，A、B间电压增大，通过R2的电流增大，则通过R的电流I减小故选A、D.3【答案】AC4【答案】C5【答案】BD【解析】当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时，并联电路总电阻减小(局部)，总电流I增大，路端电压U减小(整体)。干路电流增大，则L2变亮；与滑动变阻器串联的灯泡L1电流增大，变亮；与滑动变阻器并联的灯泡L3电压U3=U-U2，U减小，U2增大，则U3减小，L3变
14、暗；U1减小，U2增大，而路端电压U=U1+U2减小，所以U1的变化量大于U2的变化量，故A、C错误，B、D正确。6【答案】B【解析】电动机未启动时，U灯EI1r(12.5100.05) V12 V，电灯功率P灯U灯I120 W.电动机启动时，U灯EI2r(12.5580.05) V9.6 V，设电灯阻值不变，由P，可得P()2P灯()2120 W76.8 W，电功率的减少量PPP(12076.8) W43.2 W.7【答案】36 W【解析】因灯泡正常发光，所以I A2 AU内Ir21 V2 V所以电动机两端电压为UMEU内U30 V2 V6 V22 V电动机输出的机械功率为P机UMII2R222 W222 W36 W.8【答案】1.6105 C1.0105 C【解析】根据闭合电路欧姆定律，有I A2 A，U1IR16 V，U2IR24 VUC1U24
