物理人教版（浙江版）選修3-1課件第二章恒定電流習(xí)題課閉合電路歐姆定律的應(yīng)用

習(xí)題課：閉合電路歐姆定律的應(yīng)用第二章

恒定電流課時(shí)要求

1.會用閉合電路歐姆定律分析動態(tài)電路.2.知道閉合電路中的功率關(guān)系，會計(jì)算閉合電路的功率.3.會利用閉合電路歐姆定律進(jìn)行含電容器電路的分析與計(jì)算．內(nèi)容索引題型探究達(dá)標(biāo)檢測1題型探究一、閉合電路的動態(tài)分析解決閉合電路動態(tài)問題的一般思路(1)分析電路，明確各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測量對象；(2)由局部電阻變化判斷總電阻的變化；(3)由I＝

判斷總電流的變化；(4)據(jù)U＝E－Ir判斷路端電壓的變化；(5)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．例1在如圖1所示的電路中，R1為定值電阻，R2為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，設(shè)電流表的讀數(shù)為I，電壓表的讀數(shù)為U，當(dāng)R2的滑動觸頭向圖中a端移動時(shí)A.I變大，U變小

B.I變大，U變大C.I變小，U變大

D.I變小，U變小圖1答案解析當(dāng)R2的滑動觸頭向圖中a端移動時(shí)，R2接入電路的電阻變小，電路的總電阻就變小，總電流變大，路端電壓變小，即電壓表

的讀數(shù)U變小；電流表

的讀數(shù)I變小，故選D.√規(guī)律總結(jié)閉合電路動態(tài)問題的分析方法：(1)程序法基本思路：電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U內(nèi)的變化→U外的變化→固定支路并聯(lián)分流I串聯(lián)分壓U—→變化支路.(2)結(jié)論法——“并同串反”“并同”：是指某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(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(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小.“串反”：是指某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。荒骋浑娮铚p小時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大.當(dāng)滑動變阻器R2的滑片P向上端a滑動時(shí)，變阻器的有效電阻增大，外電路總電阻增大，由閉合電路歐姆定律得知干路電流I減小，A示數(shù)減小.電壓表V讀數(shù)U＝E－I(R1＋r)，I減小，U增大，則電壓表V讀數(shù)增大，故C正確.針對訓(xùn)練1

如圖2所示電路中，當(dāng)滑動變阻器R2的滑片P向上端a滑動時(shí)，電流表A及電壓表V的示數(shù)的變化情況是A.電流表A示數(shù)增大，電壓表V示數(shù)增大B.電流表A示數(shù)增大，電壓表V示數(shù)減小C.電流表A示數(shù)減小，電壓表V示數(shù)增大D.電流表A示數(shù)減小，電壓表V示數(shù)減小圖2答案解析√二、閉合電路的功率1.電源的總功率：P總＝EI；電源內(nèi)電阻消耗的功率P內(nèi)＝U內(nèi)I＝I2r；電源輸出功率P出＝U外I.2.對于純電阻電路，電源的輸出功率圖3當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，其最大輸出功率為Pm＝

.電源輸出功率隨外電阻變化曲線如圖3所示.3.電源的效率：指電源的輸出功率與電源的總功率之比，對于純電阻電路，電源的效率η＝

，所以當(dāng)R增大時(shí)，效率η提高.當(dāng)R＝r(電源有最大輸出功率)時(shí)，效率僅為50%，效率并不高.答案解析此種情況可以把R0歸入電源內(nèi)電阻，這樣變阻器上消耗的功率也就是電源的輸出功率.即當(dāng)R＝r＋R0＝2Ω時(shí)，R消耗功率最大為：例2

如圖4所示，電路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，變阻器的最大阻值為10Ω.(1)在變阻器的阻值R為多大時(shí)，變阻器上消耗的功率最大？最大為多大？圖4答案解析定值電阻R0上消耗的功率可以表示為：P＝I2R0，因?yàn)镽0不變，當(dāng)電流最大時(shí)功率最大，此時(shí)應(yīng)有電路中電阻最小，即當(dāng)R＝0時(shí)，R0上消耗的功率最大：(2)在變阻器的阻值R為多大時(shí)，定值電阻R0上消耗的功率最大？最大為多大？方法總結(jié)功率最大值的求解方法(1)流過電源的電流最大時(shí)，電源的功率、內(nèi)損耗功率均最大.(2)對某定值電阻來說，其電流最大時(shí)功率也最大.(3)電源的輸出功率在外電阻等于內(nèi)阻時(shí)最大，若不能相等，外電阻越接近內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率越大.從題圖可知E＝3V，圖線A和圖線B的交點(diǎn)是電源和電阻R構(gòu)成閉合電路的工作點(diǎn)，因此P出＝UI＝4W，P總＝EI＝6W.電源的效率η＝

≈66.7%.例3

如圖5所示，A為電源的U－I圖線，B為電阻R的U－I圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和效率分別是A.4W,33.3% B.2W,33.3%C.4W,66.7% D.2W,66.7%圖5答案解析√三、含電容器電路的分析與計(jì)算1.電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓.2.當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等.3.電路的電流、電壓變化時(shí)，將會引起電容器的充(放)電.如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電.例4

如圖6所示，電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻可忽略，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，求：(1)S閉合后，穩(wěn)定時(shí)通過R1的電流；答案解析1A圖6S閉合后，電路穩(wěn)定時(shí)，R1、R2串聯(lián)，易求I＝

＝1A.S閉合時(shí)，電容器兩端電壓UC＝U2＝I·R2＝6V，儲存的電荷量Q＝C·UC.S斷開至達(dá)到穩(wěn)定后電路中電流為零，此時(shí)UC′＝E，儲存的電荷量Q′＝C·UC′.很顯然電容器上的電荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′－CUC＝1.2×10－4C.電容器上電荷量的增加是在S斷開以后才產(chǎn)生的，這只有通過R1這條電路實(shí)現(xiàn)，所以流過R1的電荷量就是電容器帶電荷量的增加量.(2)S原來閉合，然后斷開，這個(gè)過程中流過R1的總電荷量.答案解析1.2×10－4

C方法總結(jié)分析電容器電荷量變化的方法(1)首先確定電路的連接方式及電容器和哪部分電路并聯(lián).(2)根據(jù)歐姆定律求并聯(lián)部分的電壓即為電容器兩極板間的電壓.(3)最后根據(jù)公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求電荷量及其變化量.針對訓(xùn)練2

在如圖7所示的電路中，R1＝11Ω，r＝1Ω，R2＝R3＝6Ω，當(dāng)開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定時(shí)，電容器C的帶電荷量為Q1；當(dāng)開關(guān)S斷開且電路穩(wěn)定時(shí)，電容器C的帶電荷量為Q2，則A.Q1∶Q2＝1∶3 B.Q1∶Q2＝3∶1C.Q1∶Q2＝1∶5 D.Q1∶Q2＝5∶1答案解析√圖7當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電容器兩端電壓等于R2兩端的電壓，

；當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電容器兩端電壓等于電源電動勢，U＝E，Q2＝EC，所以Q1∶Q2＝1∶3，選項(xiàng)A正確.達(dá)標(biāo)檢測21.如圖8電路中當(dāng)滑片P向右移動時(shí)，則下列說法中正確的是A.A1示數(shù)變小，A2示數(shù)變大，V示數(shù)變小B.A1示數(shù)不變，A2示數(shù)變大，V示數(shù)變小C.A1示數(shù)變小，A2示數(shù)變小，V示數(shù)變大D.A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變小，V示數(shù)變大123答案√圖84解析1234先分析電路連接方式，然后確定每個(gè)電表分別測的是哪部分的電壓和電流值，再根據(jù)閉合電路歐姆定律和電路中電流、電壓和電阻的規(guī)律進(jìn)行分析.本題中，R1和R2是并聯(lián)的，A1測R1所在支路的電流，A2測干路電流.當(dāng)滑片P向右移動時(shí)，滑動變阻器接入電路的有效電阻增大，所以，總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律，總電流將變小(即A2讀數(shù)變小)，電源內(nèi)電壓減小，路端電壓增大(即V示數(shù)變大)，A1示數(shù)變大.選項(xiàng)D正確.2.如圖9所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r，在平行板電容器C中恰好有一帶電粒子處于懸空靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)變阻器R0的滑動觸頭向左移動時(shí)，帶電粒子將A.向上運(yùn)動

B.向下運(yùn)動C.靜止不動

D.不能確定運(yùn)動狀態(tài)的變化√答案解析1234圖9當(dāng)滑動觸頭向左移動時(shí)，R0接入電路的電阻值變大，則R總變大，總電流變小，R兩端的電壓變小，電容器中的電場強(qiáng)度變小，所以粒子將向下運(yùn)動，故B正確.3.如圖10所示，圖線a是某一電源的U－I圖線，圖線b是一定值電阻的U－I圖線.若將該電源與該定值電阻連成閉合電路，已知該電源的內(nèi)阻r＝2.0Ω，則說法錯(cuò)誤的是A.該定值電阻為6ΩB.該電源的電動勢為20VC.將2只這種電阻串聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大D.將3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大答案圖10√12344.電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比，如圖11所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線.直線C為電阻R兩端的電壓與電流的關(guān)系圖線，將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上，那么A.R接到電源a上，電源的效率較低B.R接到電源b上，