2018高中物理（人教选修3-1）教学同步课件 第2章 习题课

第二章 恒定电流,习题课：闭合电路欧姆定律的应用,学习目标 1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路. 2.知道闭合电路中的功率关系，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.,内容索引,题型探究,达标检测,1,题型探究,(1)程序法,一、闭合电路的动态分析 闭合电路动态问题的分析方法,(2)结论法“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小. “串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.,例1电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图1所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是 A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大，电流表A1示数减小，A2示数增大 D.电压表读数减小，电流表A1示数增大，A2示数减小,图1,答案,解析,解决闭合电路动态问题的一般思路 1.分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； 2.由局部电阻变化判断总电阻的变化；,4.据UEIr判断路端电压的变化； 5.由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.,针对训练1如图2所示，A、B、C三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头P向下滑动时，三只电灯亮度的变化是 A.A、B、C都变亮 B.A、B变亮，C变暗 C.A、C变亮，B变暗 D.A变亮，B、C变暗,图2,解析,答案,二、闭合电路的功率,1.电源的总功率：P总EI；电源内电阻消耗的功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.,图3,例2如图4所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器的最大阻值为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？,图4,解析,答案,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RrR02 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,图4,定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：PI2R0，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R0时，R0上消耗的功率最大：,功率最大值的求解方法 1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大. 2.对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大. 3.电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大.,例3如图5所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求： (1)电源的输出功率P出为多大？ (2)电源内部损耗的电功率是多少？ (3)电源的效率为多大？,图5,解析,答案,(1)4 W(2)2 W(3)66.7%,三、含电容器电路的分析与计算,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，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压. 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相等. 3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.,例4如图6所示，电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求： (1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；,图6,解析,答案,1 A,(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量.,解析,答案,S闭合时，电容器两端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量QCUCS断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UCE，储存的电荷量QCUC.很显然电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104 C.电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，这只有通过R1这条电路实现，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量.,1.2104 C,分析电容器电荷量变化的方法 1.首先确定电路的连接方式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QCU或QCU，求电荷量及其变化量.,针对训练2如图7所示电路中，电源电动势E 9 V，内阻r2 ，定值电阻R16 ，R210 ，R36 ，电容器的电容C10 F. (1)保持开关S1、S2闭合，求电容器所带的电荷量；,图7,解析,答案,3105 C,电容器所带的电荷量为QCUC101063 C3105 C.,(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量.,图7,解析,答案,6105 C,保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器两端的电压等于电源电动势，此时电容器上的电荷量QCE101069 C9105 C，而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量QR2QQQ9105 C3105 C6105 C.,达标检测,2,1.如图8所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值.则 A.电流表的示数减小 B.电压表的示数减小 C.电阻R2两端的电压减小 D.路端电压增大,1,2,3,4,图8,题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故RR总I干 U内U外.R2两端电压U2I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小， 示数减小，A、C、D错误，B正确.,答案,解析,2.如图9所示，图线a是某一电源的UI曲线，图线b是一定值电阻的UI曲线.若将该电源与该定值电阻连成闭合电路，已知该电源的内阻r2.0 ，则说法错误的是 A.该定值电阻为6 B.该电源的电动势为20 V C.将2只这种电阻串联作为外电阻，电源输出功率最大 D.将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大,答案,1,2,3,4,图9,3.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，如图10所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线.直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线，将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么 A.R接到电源a上，电源的效率较低 B.R接到电源b上，电源的输出功率较大 C.R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高 D.R接到电源b上，电源的输出功率较小，电源效率较高,答案,解析,1,2,3,4,图10,电源的效率 ，由题中图象可知A与C交点处电压大于B与C交点处电压，则R接到电源a上效率较高；电源输出功率PUI，由题中图象易得R接到电源a上输出功率较大，A、B、D错误，C正确.,1,2,3,4,4.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图11所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为,答案,解析,图11,1,2,3,4,1,2,3,4,S断开时等效电路图如图甲所示.,甲,S闭合时等效电路图如图乙所示.,乙,故选项C正确.,本课结束,