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1、电路工作状态的分析 电池组一.教学内容： 电路工作状态的分析；电池组 1。 闭合电路中的能量转化 (1)电源的总功率（P总） 单位时间由电源提供的电能：总EI。 （）电源的输出功率(P出） 电源向外电路输送的功率：P出=I。 ()电源损耗的功率（P内） 电源内阻上消耗的热功率:P内=I。 （4）闭合电路中能的转化与守恒 （6）电源的输出功率与外电阻的关系 图像如图所示. 。串联电池组的特点 （1)电动势等于各个电池电动势之和。 （2)内阻等于各个电池的内阻之和。 3. 电容器在电路中的作用 在稳恒电流的电路中,当电路稳定时电容器的作用相当于断路，此时电容器的两极板电势差与它所跨接处的电势差相等
2、,因此在分析电路结构时，可认为不存在电容器。当电路的结构发生变化,电容器两端的电势差也随之变化时，电容器要充电或者放电,此时电容器所在的支路有变化的电流流过,直到电路重新稳定，电容器两端的电势差再次与对应跨接点的电势差相等为止，这一过程中,通过电容器所在支路的电量,数值上等于电容器极板上电荷的变化量。【典型例题】 例1. 如图所示的电路中,电源电动势E=6，内电阻r1。0,电阻R=0。0，R0的最大值为。5，求： （1)当变阻器的阻值04。5时，电源释放的电功率和输出的电功率。 (2）变阻器的阻值R0多大时，电源的输出功率是W。 （3）变阻器的阻值R多大时，电源的输出功率最大,最大的输出功率是
3、多少。 （4）可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率. (5）电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和. 分析：这是一道考查闭合电路欧姆定律及电功率计算，运用数学求功率极值问题。对于(4）、(）两问，首先应写出其功率表达式,然后再用数学方法求极值。 解：(）当R.时,回路电流 将数据代入得： 注:也可先求出电流再求0更方便，电源输出功率: （）可变电阻0消耗热功率: 注：这一过程也可把(R+r)等效为电路内阻r,将0看做外电阻,利用当内、外电析。 例2. 如图所示，直线OA为某一直流电源的总功率P总随电流变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr,随电流变化的图线，若
4、、B对应的横坐标为A，那么线段A表示的功率及I=A对应的外电阻是（ ） A. W,2B. W， C. 2W,1。 6W,2 分析:这是电学的一道图象题,注意图象和函数表达式应该是一致的,对电源总功率总EI，故斜率为电动势E,对电源内部热功率P内=Ir，函数图象为抛物线 解：由C点代入可得到总=E，V 对一个电源而言,I、R外可以变化，E、r是不变的 本题选A 例. 如图所示电路中，电池的电动势是30V，内阻是1,灯泡L的额定值是“6、12”，电动机线圈的电阻R2，灯泡恰能正常发光,求电动机的输出功率。 分析:这是一个非纯电阻电路的问题，要弄清电路中能量转化关系 解: 例。 如图所示，E=1V，
5、R=4，R2，C=30F，电源内阻可忽略。求:（1）闭合开关S,稳定后通过的电流。（2）将开关S断开，求这以后过R的总电量. 分析:当S闭合达到稳定后，电容器隔直相当于断路，即电路结构为R和串联，同时在这种状态下电容器两端的电压即为电阻R2两端的电路。当断开后,待电路再次达到稳定时,R1上没有电流通过，此时相当于电容器直接与电池两端相连。 由于电容器在先后两次达到稳定状态时所带电荷量不同（但极板带电极性不变），因此要通过1进行充电，而新补充的电荷量将是“这以后流过R1的总电荷量. 解: （2)S闭合，电容器上电压为IR2，储存的电量q=I2。断开,待稳定后，电容器上的电压为E，储存的电量q=C
6、，故流过1的总电量=C(-IR）=1.0. 小结：在解本题时有的学生认为，将开关S断开，电路稳定后，电阻R1、2中均无电流，都可认为是断路，错误地把电容器两端电压当作零，由此得出q=CIR21.10-4C的错误结果。造成错误的主要原因是：对电容器充放电过程缺乏清晰的认识,因为断开S前,电容器处于充电状态,电容器两端电压为IR=;断开S瞬间，R2已断路，不存在放电回路,由于电源电压高于电容器原来的电压,电源继续对电容器充电（充电过程瞬间完成)，故电路稳定后,不论视R1为短路或视其为断路，电容器C的电压只能为，而不为零.【模拟试题】 1 下列说法中正确的是（ ) A. 闭合电路中，外电阻越大,电源
7、的输出功率越大 。 闭合电路中,电流越大，电源的输出功率越大 闭合电路中,电源的输出功率越大，电源效率越高 D。 闭合电路中,外电阻越大,电源的效率越高 2.电动势为6V的电池在电路上输出的电流为1A,可以断定（ ) A.外电阻是6 B。 内、外电阻之和是6 . 电源提供的功率是6 D。电源输出的功率为W.如图1所示，电源电动势为30V，内阻为1，一只“6，1W”的白炽灯与一个绕线电阻为的电动机串联,已知电路中电灯正常发光，则电动机输出功率为（ ）图1 A. 3B.4W。 48WD. 60 4一平行板电容器的极板水平放置，它和三个可变电阻及电源连成如图2所示电路，质量为m的带电液滴悬浮在两板间
8、静止,要使液滴上升，可行的是（ ）图2 A。仅增大R1B. 仅增大2 C.仅减小RD 仅增大R 5。 随身听对耳机来说可以看成是一个有一定内阻的电源,而耳机则是该电源的负载电阻,其阻值大约在32之间，随品牌和型号不同而不同，为了达到输出最大功率，则各品牌产品的随身听与耳机是搭配好的。若换了另一副耳机发现声音变轻，其原因可能是（ ） . 换上的耳机其电阻偏小 B 换上的耳机其电阻偏大 .换上的耳机的电阻与原配耳机一样，但有可能转为声能的效率较低 D。以上答案都正确 6 如图3所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以( ）图3 A. 增大R1B。 减小R1C。增大2D. 减小R2 。如
9、图4所示电路，电容器C的上极板带正电，为了使该极板仍带正电且电量增多，下列办法中可采用的是（ ）图4 增大1，其它不变 B 增大R2,其它不变 C.增大R3，其它不变 .增大R4，其它不变 8. 如图5所示的电路中，电源的电动势为E,内阻不计，电容器电容为，电阻,开关断开,今将S闭合，由闭合到电路稳定的过程中通过的电量是( ）图5 A。 C5B.2C/5C。 3D. E 9. 如图6所示电路中，电阻，为电容，当四个电阻中有一个发生断路时，发现P点有自上而下的电流通过，则这只断路的电阻可能是（ )图6 0. 直流电源的电动势为E、内电阻为r，用它给直流电动机供电使之工作。电动机的线圈电阻是,电动
10、机两端的电压为U，通过电动机的电流强度为I，导线电阻不计，若经过时间,则( ） A电流在整个电路中做的功等于 电流在整个电路中做的功等于 C。电动机输出的机械能等于 D。电动机输出的机械能等于 1 如图7所示,用两节干电池点亮几个小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时,以下说法正确的是( ）图7 .灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗 。 各灯两端电压灯多时较低 C。通过电池的电流灯多时较大 D。 电池输出功率灯多时较大 12 如图8所示,直线为电源的路端电压U与电流I关系的图像,直线是电阻的两端电压U与电流I的关系图像。用该电源与电阻组成闭合电路，电阻R=_，电源内阻_，电源的输出功率为_。图 1
11、3. 将电动势为3,内阻为的电源与一盏额定电压为V，额定功率为12的小灯泡及一台线圈电阻为2的电动机串联成闭合电路，小灯泡刚好正常发光。则工作时 (1）通过电动机的电流强度为多少? （2）电动机消耗的总功率及输出功率为多少？ 14。 利用电动机通过如图9所示的电路提升重物,已知电源电动势E=V,电源内阻r=1，电阻=3，重物质量m=01kg。当将重物固定时,电压表的示数为5.当重物不固定,且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5。5V,求重物匀速上升时的速度大小。(不计摩擦,取10m/2）图9 15如图10所示，电源电动势E=10，内阻r,电阻R128,R2=30,R=60,电
12、容C=，求:图1 （1)开关S断开和闭合时电容器所带电量之比; (2）开关闭合后通过R3的电量。 6 在如图11所示的电路中,可变电阻R2的阻值调至2处，电阻R1=6，电源的内阻r=。当开关S闭合时，电源消耗的总功率P0=1,电源输出的功率P1=12W，这时灯L正常发光，则灯L的额定功率2=_W.当开关S断开时，为使灯仍能正常发光，R2的阻值应调至_（设S断开时,灯不会损坏）。图1 17 如图12所示,两个电池的电动势均为E，内阻为r，平行板电容器为C,两板水平放置,电阻=,电容器两板间有一个液滴质量为m，电量为q，开关S闭合时，液滴恰处于静止，求:图12 （）S闭合后电容器极板上所带电量,哪极板带正电荷? （2)断开，电路达稳定后带电液滴的加速度多大？ 18. 如图13所示的电路，,，电源电动势E=6，内阻不计，电容器的电容,现电路处于稳定状态。求R2突然断路，到电路重新达到稳定状态的过程中通过R1的电荷量.若同时断路到电路重新达到稳定状态的过程中，求通过R3的电荷量。图13【试题答案】 1 2。 3。 4. CD 5 6 AD7。 BC 8. D 提示：k断开时,与R2并联,，上正下负,k闭合,C与并联,上
