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1、第9讲习题课 闭合电路欧姆定律和电路中的能量转化 第二章直流电路 1 会用闭合电路欧姆定律分析动态电路 2 知道电路中闭合电路的功率关系 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 4 知道短路与断路 并会在闭合电路中进行故障分析 目标定位 二 闭合电路的功率和效率 三 含电容器电路的分析与计算方法 对点检测自查自纠 栏目索引 一 闭合电路的动态分析 四 电路故障分析 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 一 闭合电路的动态分析 知识梳理 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
2、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如图1所示 R1阻值恒定 R2为热敏电阻 热敏电阻阻值随温度降低而增大 L为小灯泡 当R2所在位置温度升高时 典例精析 解析答案 返回 方法点拨 图1 A R1两端的电压减小B 小灯泡的亮度变暗C 电流表的示数减小D 通过R2的电流减小 解析当R2所在位置温度升高时R2阻值减小 总电阻减小 总电流增大 电流表的示数增大 R1两端的电压U1 IR1增大 故A C错误 总电流增大 内电压增大 则路端电压U E Ir减小 并联部分的电压减小 所以灯泡L变暗 故B正确 通过L的电流减小 而总电流增大 则通过R2
3、的电流增大 故D错误 答案B 方法点拨 返回 方法点拨 动态电路的分析方法 1 程序法 按照局部 整体 局部的程序分析 2 并同串反 规律 所谓 并同 即某一电阻增大时 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 反之则减小 所谓 串反 即某一电阻增大时 与它串联或间接串联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将减小 反之则增大 1 电源的总功率 P总 电源内耗功率P内 U内I I2r 电源输出功率P出 U外I 答案 知识梳理 二 闭合电路的功率和效率 2 对于纯电阻电路 电源的输出功率P出 I2R 当R 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的变化曲线如
4、图2所示 图2 EI r 例2如图3所示 电路中E 3V r 0 5 R0 1 5 变阻器的最大阻值R 10 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 典例精析 解析答案 图3 解析此种情况可以把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R r R0 2 时 R消耗功率最大为 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 解析答案 总结提升 图3 解析定值电阻R0上消耗的功率可以表示为 P I2R0 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R 0时 R0上消耗的功率最大 返回 总结提升 1 定
5、值电阻消耗功率最大时通过的电流最大 2 求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻 返回 在直流电路中 当电容器充 放电时 电路里有充 放电电流 一旦电路达到稳定状态 电容器在电路中就相当于一个阻值无限大 只考虑电容器是理想的 不漏电的情况 的元件 电容器处电路可看做是路 简化电路时可去掉它 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低 因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压 答案 三 含电容器电路的分析与计算方法 知识梳理 断 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 3 电路的电流 电压变化时 将会引起电容器
6、的充 放 电 如果电容器两端电压升高 电容器将电 如果电容器两端电压降低 电容器将通过与它连接的电路电 答案 相等 充 放 例3如图4所示 电源电动势E 10V 内阻可忽略 R1 4 R2 6 C 30 F 求 1 S闭合后 稳定时通过R1的电流 典例精析 解析答案 图4 答案1A 2 S原来闭合 然后断开 这个过程中流过R1的电荷量 解析答案 图4 返回 方法点拨 解析S闭合时 电容器两端电压UC U2 I R2 6V 储存的电荷量Q1 C UC S断开至达到稳定后电路中电流为零 此时UC E 储存的电荷量Q1 C UC 很显然电容器上的电荷量增加了 Q Q Q CUC CUC 1 2 10
7、 4C 电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的 只有通过R1这条途径实现 所以流过R1的电荷量就是电容器上增加的电荷量 答案1 2 10 4C 方法点拨 含电容器电路的分析与计算方法 1 首先确定电路的连接关系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Q CU或 Q C U 求电荷量及其变化量 返回 四 电路故障分析 用电压表检查故障 1 断路故障判断 先用电压表与电源并联 若示数 再逐段与电路并联 若电压表指针偏转 则说明该段电路中有断点 2 短路故障判断 先用电压表与电源并联 若有示数 再逐段与电路并联 若电压表示数为零 则说明
8、该段电路被短路 知识梳理 答案 有 例4如图5所示 用电压表检查电路的故障 测得Uad 5 0V Ucd 0 Uab 5 0V 则此故障可能是 A L断路B R断路C R 断路D S断路 典例精析 解析答案 图5 解析Uab 5 0V Uad 5 0V说明b c d与电源之间和a与电源之间的元件和导线是完好的 又Ucd 0 只能是R断路 B 返回 1 闭合电路的动态分析 如图6所示电路 电源内阻不可忽略 开关S闭合后 在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 解析答案 对点检测 1 2 3 4 图6 A 电压表与电流表的示数都减小B 电压表与电流表的示数都增大C 电压表的示数增大 电流表的示数减小
9、D 电压表的示数减小 电流表的示数增大 1 2 3 4 答案A 解析答案 1 2 3 4 2 闭合电路的功率和效率 如图7所示 直线A为电源的U I图线 直线B为电阻R的U I图线 用该电源和电阻组成闭合电路时 电源的输出功率和效率分别是 图7 A 4W 33 3 B 2W 33 3 C 4W 66 7 D 2W 66 7 解析从题图中可知E 3V 直线A和直线B的交点是电源和电阻R构成闭合电路的工作点 因此P出 UI 4W P总 EI 6W 电源的效率 66 7 C 3 含容电路分析 多选 在如图8所示的电路中 灯泡L的电阻大于电源的内阻r 闭合开关S 将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后
10、 下列结论正确的是 A 灯泡L变亮B 电源的输出功率变小C 电容器C上电荷量减少D 电流表读数变小 电压表读数变大 解析答案 1 2 3 4 图8 解析将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后 R的阻值变大 电路中电流变小 灯泡L变暗 A错误 路端电压变大 电阻R两端电压变大 电容器C两端电压变大 电容器C上电荷量增加 C错误 D正确 当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大 灯泡L的电阻大于电源的内阻r 则当P向左移动一段距离后 外电路电阻比r大得越多 电源的输出功率变小 B正确 答案BD 1 2 3 4 4 电路故障分析 如图9所示 灯泡L1 L2原来都正常发光 在两灯突然熄灭后 用电压表测得c d间电压比灯泡正常发光时的电压高 故障的原因可能是 假设电路中仅有一处故障 解析答案 图9 1 2 3 4 A a c间断路B c d间断路C b d间断路D b d间短路 解析因电路中L1 L2 R及电源串联 电路中只有一处故障且两灯不亮 电路中必是断路 故D错误 电路中无电流 但c d间电压升高 是因为c d间断路 c d两点分别与电源正 负极等电势 故正确答案为B B 返回 本课结束
