2022-2023年粵教版(2019)新教材高中物理必修3 第4章閉合電路本章整合課件

本章整合第四章一、閉合電路的動態(tài)分析1.特點電路中局部的變化會引起整個電路電阻、電流、電壓的變化,“牽一發(fā)”而動全局.2.基本方法(1)分析電路,弄清電路的串、并聯(lián)關(guān)系,各電表所測的對象,明確變阻器阻值的變化情況.(2)先整體,后局部,注意內(nèi)外電路的聯(lián)系.首先判斷外電阻R的變化情況,再根據(jù)閉合電路歐姆定律

判斷干路電流的變化,進而明確路端電壓的變化情況.(3)分清變和不變的量及它們之間的關(guān)系,先研究不變的量,再研究變化的量的變化情況.3.分析步驟(1)確定電路的外電阻R如何變化.(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律

確定電路的總電流如何變化.(3)由U外=E-Ir,確定電源的外電壓(路端電壓)如何變化.(4)由部分電路歐姆定律,確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化.(5)確定支路電壓及通過各支路的電流如何變化.例1在如圖所示的電路中,R1、R2、R3和R4皆為定值電阻,R5為可變電阻,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,設(shè)電流表A1的讀數(shù)為I1,電流表A2的讀數(shù)為I2,電壓表V1的示數(shù)為U1,電壓表V2的讀數(shù)為U2,在R5的滑片向a端移動過程中,電流表A1的讀數(shù)變化量大小為ΔI1,電流表A2的讀數(shù)變化量大小ΔI2,電壓表V1的讀數(shù)變化量大小為ΔU1,電壓表V2的讀數(shù)變化量大小為ΔU2,則(

)解析

當R5的滑片向圖中a端移動時,R5變小,外電路總電阻變小,由閉合電路歐姆定律知,總電流I1變大,路端電壓變小,U1變小.根據(jù)閉合電路歐姆定律知U2=E-I1(r+R1+R3),I1增大,則U2變小,因此I2變小;而U1變小、U2變小、R1+R3的總電壓增大,則知ΔU1<ΔU2.由閉合電路歐姆定律知U1=E-Ir,則答案

D變式訓(xùn)練

1在如圖所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)電阻為r,R1、R2為兩個阻值固定的電阻,當可變電阻R的滑片向下移動時,電流表的示數(shù)I和電壓表的示數(shù)U將(

)A.I變大,U變大 B.I變大,U變小C.I變小,U變大 D.I變小,U變小解析

當R的滑片向下移動時,接入電路的電阻減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知總電流I增大,電壓表測量路端電壓U,而U=E-Ir,I增大,E、r不變,則U變小;R1兩端電壓變大,R2兩端電壓變小,通過R2的電流減小,總電流變大,則通過電流表A的電流變大,故B正確.答案

B二、含有電容器的直流電路的分析與計算1.電容器在直流電路中的特點在直流電路中,當電容器充、放電時,電路里有充、放電電流,一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當于一個阻值無窮大(在電容器理想、不漏電的情況下)的元件,有電容器的電路可看作是斷路,簡化電路時可去掉它.簡化后若要求電容器所帶的電荷量,可在相應(yīng)的位置補上.2.靜態(tài)分析與動態(tài)分析(1)靜態(tài)分析:穩(wěn)定狀態(tài)下,電容器在直流電路中起阻斷電流的作用,電容器兩極間存在電勢差,電容器容納一定的電荷量,并滿足Q=CU.(2)動態(tài)分析:當直流電路中的電流和電勢分布發(fā)生變化影響到電容器支路時,電容器帶的電荷量將隨之改變(在耐壓范圍內(nèi)),即電容器發(fā)生充、放電現(xiàn)象,并滿足ΔQ=CΔU.3.含有電容器電路的解題步驟(1)先將含電容器的支路去掉(包括與它串聯(lián)在同一支路上的電阻),計算各部分的電流、電壓值.(2)電容器兩極板的電壓等于它所在支路兩端點間的電壓.(3)利用Q=CU、ΔQ=CΔU可以求出電容器所帶的電荷量或電荷量的變化量.(4)通過電容器的電壓和平行板間距離可以求出兩板間的電場強度,再分析電場中帶電粒子的運動.例2如圖所示的電路中,電源電動勢E=3V,內(nèi)阻r=2Ω,定值電阻R1=1Ω,滑動變阻器M的最大電阻R2=5Ω,滑動變阻器N的最大電阻R3=9Ω,電容器的電容C=1μF.(1)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器M、N的阻值,電流表的最小示數(shù)為多少?(2)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器M、N的阻值,當電流表示數(shù)為0.3A時,再斷開開關(guān)S,則流過電流表的電荷量為多少?答案

(1)0.25A

(2)2.1×10-6

C變式訓(xùn)練

2電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源和一個水平放置的電容為C的平行板電容器及三個阻值分別為R1、R2、R3的電阻組成如圖所示的電路.當開關(guān)S閉合后,電容器中有一個帶電液滴正好處于靜止狀態(tài),現(xiàn)將開關(guān)S斷開,則以下判斷正確的是(

)A.液滴帶正電B.液滴將向下運動答案

C三、分析閉合電路中的圖像問題圖像既能反映物理量之間的規(guī)律關(guān)系,又是分析和解決物理問題的一種工具,因此我們把物理量間的關(guān)系或物理過程繪制成圖像,既可以幫助分析推理,又可根據(jù)圖像直接求解.直流電路中各物理量間的變化關(guān)系大都可以用有關(guān)圖像表示.只要明確各種圖像中點、線、面積、斜率及截距等的含義并正確使用圖像,直流電路問題的求解就會既快捷正確又方便靈活.直流電路中常見的圖像有例3如圖甲所示的電路,在滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中兩電壓表的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化情況如圖乙中的A、B兩直線所示,不考慮電表對電路的影響.(1)電壓表V1、V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖像分別為U-I圖像中的哪一條直線?(2)定值電阻R0、總變阻器的總電阻分別為多少?(3)求該電源的電動勢和內(nèi)阻.解析

(1)電壓表V1的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖像為B,電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖像為A.(2)電阻R0的值等于圖線A的斜率,當R全部接入電路時,電路中電流最小,為0.5

A.則

Ω=R+R0,R=15

Ω-3

Ω=12

Ω.(3)當電流為0.5

A時,由圖線B,根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E=7.5

V+r·0.5

A當電流為2

A時,由圖線B,根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E=6

V+r·2

A聯(lián)立解得E=8

V,r=1

Ω.答案

(1)B

A

(2)3Ω

12Ω

(3)8V

1Ω變式訓(xùn)練

3(多選)用如圖所示的電路來測量電池的電動