2021年新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律章末整合提升含解析新人教版必修3

1、章末整合提升主題一閉合電路的動態(tài)分析及含電容器電路問題1.閉合電路動態(tài)問題的分析方法.(1)程序法:基本思路是“部分整體部分”,即分析電路,明確各部分電路的串、并聯(lián)關系及電流表或電壓表的測量對象;由局部電阻變化判斷總電阻的變化; 由i=er+r 判斷總電流的變化;由u=e-ir判斷路端電壓的變化;由歐姆定律及串、并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分的電路電壓及電流的變化.(2)結(jié)論法“并同串反”.“并同”:某一電阻增大時,與它并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大;某一電阻減小時,與它并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小.“串反”:某一電阻增大時,與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將

2、減小;某一電阻減小時,與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大.(3)極限法:因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論.(4)特殊值法:對于某些電路問題,可以代入特殊值進行判定,從而得出結(jié)論.2.含電容器電路的分析與計算.(1)含電容器的電路簡化.在不分析電容器的充、放電過程時,把電容器所在的電路視為斷路,簡化電路時可以去掉,求電荷量時再在相應位置補上.(2)電路穩(wěn)定時電容器的處理方法.電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,同支路的電阻相當于導線,即電阻不起分壓的作用,電容器兩端的電壓等于與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓.(3)電壓變化帶來的電容

3、器變化.電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電容器兩端電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電.可由q=c·u計算電容器上電荷量的變化量.【典例1】如圖所示電路中,開關s閉合,當滑動變阻器的滑片p從a端向b端滑動時,下列判斷正確的是()a.電壓表示數(shù)變大,通過燈l1的電流變大,燈l2變亮b.電壓表示數(shù)變小,通過燈l1的電流變小,燈l2變暗c.電壓表示數(shù)變大,通過燈l2的電流變小,燈l1變亮d.電壓表示數(shù)變小,通過燈l2的電流變大,燈l1變暗解析:當滑動變阻器的滑片p向b端滑動時,滑動變阻器接入電路的電阻減小,外電路總電阻減小,由i=

4、er外+r知總電流增大,通過l2的電流增大,l2變亮;由u外=e-i(rl2+r)知,滑動變阻器與l1并聯(lián)部分電壓減小,電壓表示數(shù)變小,l1變暗.選項d正確.答案:d主題二閉合電路的圖像問題圖像既能反映物理量之間的關系,又是一種分析和解決物理問題的重要工具.利用圖像求解閉合電路中的問題,要明確各種圖像的坐標軸、圖線的斜率、截距、交點、面積的意義.直流電路中常見的圖像有以下幾種:類型表達式圖像物理意義i-r圖像i=er+r縱截距為短路電流,i隨r增大而減小u-r圖像u=err+r=e1+rru隨r的增大而增大,但為非線性關系u-i圖像u=e-ir縱軸截距為e,橫軸截距為i短,斜率的絕對值等于rp

5、出-r圖像p出=e2(r+r)2r=e2(r-r)2r+4r當r=r時,電源的輸出功率最大,pmax=e24r=e24r;當r>r時,電源的輸出功率隨r的增大而減小;當r<r時,電源的輸出功率隨r的增大而增大【典例2】(多選)甲、乙兩個電源的路端電壓u與通過它們的電流i的關系圖線如圖所示,下列說法正確的是()a.路端電壓都為u0時,兩電路的外電路電阻相等b.電流都是i0時,兩電源的內(nèi)電壓相等c.電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢d.電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻解析:路端電壓等于外電阻兩端的電壓,根據(jù)部分電路歐姆定律可知,外電路電阻r兩端的電壓u與電流i的關系為r=ui,在題圖中甲、乙

6、兩圖線交點的坐標為(i0,u0),說明兩電源的外電路電阻相等,選項a正確;圖線斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻的大小(電動勢與短路電流的比值),甲的斜率大于乙的斜率,表明甲的內(nèi)阻大于乙的內(nèi)阻,選項d錯誤;電源的內(nèi)電壓等于通過電源的電流與電源內(nèi)阻的乘積,即u內(nèi)=ir,因為甲的內(nèi)阻比乙的內(nèi)阻大,所以當電流都為i0時,甲電源的內(nèi)電壓較大,選項b錯誤;u-i圖像的縱截距表示電動勢的大小,由圖像可知甲的縱截距比乙的大,表明甲的電動勢大于乙的電動勢,選項c正確.答案:ac主題三測電池電動勢和內(nèi)阻的常用方法實驗方法電路圖實驗原理伏安法調(diào)節(jié)滑動變阻器:e=u1+i1re=u2+i2r安阻法調(diào)節(jié)電阻箱:e=i1r1+i

7、1re=i2r2+i2r伏阻法調(diào)節(jié)電阻箱:e=u1+u1r1re=u2+u2r2r提醒:在數(shù)據(jù)處理中,除了用公式法計算電動勢和內(nèi)阻外,還可以根據(jù)不同測量原理選擇作u-i、1i -r、1u -1r等圖像,然后列出函數(shù)關系,找出斜率、截距求解.【典例3】常用的無線話筒所用的電池電動勢e約為 9 v,內(nèi)阻r約為40 ,最大允許電流為100 ma.為測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻,某同學利用圖甲所示的電路進行實驗.圖中電壓表為理想電表,r為電阻箱(阻值范圍為0999.9 ),r0為定值電阻. 甲 乙 (1)圖甲所示電路中接入r0的目的是防止電阻箱的阻值調(diào)得過小時,通過電源的電流大于其承受范圍,起的作用;實

8、驗室備有的定值電阻r0的規(guī)格有以下幾種,本實驗應選用. a.50 ,1.0 wb.500 ,2.5 wc.1 500 ,15 w d.2 500 ,25 w(2)該同學接入符合要求的r0后,閉合開關s,調(diào)整電阻箱接入電路的阻值,讀出電壓表的示數(shù)u,再改變電阻箱接入電路的阻值,測得多組數(shù)據(jù),作出了如圖乙所示的圖像.由圖像知,當電壓表的示數(shù)為2 v時,電阻箱接入電路的阻值為.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)根據(jù)圖乙求得該電池的電動勢e=v,內(nèi)阻r=.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析:(1)由題意可知,r0起保護電路的作用.當電阻箱接入電路中的電阻為0時,電路中允許通過的最大電流為100 ma,則由閉合電路歐姆定律可知,定值電阻的最小阻值約為r0=ei-40 =50 ,故定值電阻應選50 的.(2)由題圖乙可知,圖像的斜率大小k=1u1r=253 v-1·,縱截距b=0.1 v-1,故1u=253 v-1··1r+0.1 v-1,電壓表示數(shù)等于2 v時,1u=0.5 v-1,1r=4.8×10-2 -1,所以r=20.8 .(3)由閉合電路歐姆定律可得u=er0+r+rr,變形得1u=1