高中物理闭合电路欧姆定律.doc

考点一 闭合电路欧姆定律例1．如图18—13所示，电流表读数为0.75A，电压表读数为2V，R3= 4Ω，若某一电阻发生断路，则两电表的读数分别变为0.8A和3.2V.（1）是哪个电阻发生断路？（2）电池的电动势和内电阻分别为多大？[解析] （1）假设R1发生断路，那么电流表读数应变为零而不应当为0.8A；假设R3发生断路，那么电压表读数应变为零而不应当为3.2V因此，发生断路的是R22）R2断路前，R2与R3串联、然后与R1并联；R2断路后，电池只对R1供电，于是有×4+2=0.75R1 3.2=0.8R1 由此即可解得 R1= 4Ω R2=8Ω,再根据闭合电路的欧姆定律，得·=0.75=0.8 可得出 E= 4V， r=1Ω[规律总结] 一方面画出等效电路图，再根据电路的特点以及电路浮现故障的现象进行分析，从而得出故障的种类和位置一般的故障有两种：断路或局部短路考点二 闭合电路的动态分析1、 总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律：当R增大时，I变小，又据U=E-Ir知，U变大.当R增大到∞时，I=0，U=E（断路）.  当R减小时，I变大，又据U=E-Ir知，U变小.当R减小到零时，I=E r ，U=0（短路）2、 所谓动态就是电路中某些元件（如滑动变阻器的阻值）的变化，会引起整个电路中各部分有关电学物理量的变化。

解决此类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析，同步，还要掌握一定的思维措施，如程序法，直观法，极端法，抱负化法和特殊值法等等3、 基本思路是“部分→整体→部分”，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路特点判断整个电路的总电阻，干路电流和路端电压的变化状况，然后再进一步到部分电路中，拟定各部分电路中物理量的变化状况 例2．在如图所示的电路中，R1、R2、R3、R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触头向a端移动时，鉴定对的的是（ ）A．I变大，U变小．　　B．I变大，U变大．C．I变小，U变大．　　D．I变小，U变小．[解析] 当R5向a端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小，根据闭合电路的欧姆定律懂得，回路的总电流I变大，内电压U内=Ir变大，外电压U外=E-U内变小，因此电压表的读数变小，外电阻R1及R4两端的电压U=I（R1+R4）变大，R5两端的电压，即R2、R3两端的电压为U’=U外-U变小，通过电流表的电流大小为U’/(R2+R3)变小，答案：D[规律总结] 在某一闭合电路中，如果只有一种电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其他部分的电流、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：（1）.凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化状况相似.阻值增大，它们也增大.（2）.凡与该可变电阻有串关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化状况相似.阻值增大，它们也增大.所谓串、并关系是指：该电阻与可变电阻存在着串联形式或并联形式,用这个措施可以很简朴地鉴定出多种变化特点.简朴记为：并同串反考点三 闭合电路的功率1、电源的总功率:就是电源提供的总功率，即电源将其她形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率 P 总 =EI.2、电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路，电源的输出功率. P 出 =I 2 R=[E/（R+r）] 2 R ，当R=r时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pmax=E 2/ 4r  3、电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P 内 =U 内 I=I 2 r   4、电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比，即 η=P 出 /P总 =IU /IE =U /E .5、电源输出功率和效率的讨论：电源的输出功率为P出＝I2R＝R＝＝当R=r时，P出有最大值即Pm==，P出与外电阻R的这种函数关系可用图(1)的图像定性地表达，由图像还可知，相应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的 外电阻R1和R2，由图像还可知，当R＜r时，若R增长，则P出增大；当R＞r时，若R增大，则P出减小，值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势ε和内阻r不变的状况下合用，例如图(2)电路中ε＝3v，r=0.5Ω，Ro=1.5Ω，变阻器的最大阻值R＝10Ω，在R＝?时，R消耗的功率才最大，这种状况可以把Ro归入内电阻，即当R＝r+Ro＝2Ω 时，R消耗功率最大，为Pm===W；于是在求R＝?时，Ro消耗的功率才最大，有同窗又套用了上述 的措施，把R归为内阻，调节R内阻R+r＝Ro，这样套用是错误的。

此时应当用另一种思考 措施求解：由于Ro是定值电阻，由P＝I2Ro知，只要电流最大，P就最大，因此当把R调到零时，Ro上有最大功率，P′m=·Ro=×1.5=W，由上述分析可知，在研究电阻上消耗的最大功率时，应注意辨别“可变与定值”这两种状况，两种状况中求解的思路和措施是不相似的电源的效率η＝＝＝，因此当R增大时，效率η提高，当R＝r，电源有 最大输出功率时，效率仅为50%，效率并不高[例3] 已知如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化范畴是0~10Ω求：①电源的最大输出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率[解析] ①R2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；① R1是定植电阻，电流越大功率越大，因此R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；③把R1也当作电源的一部分，等效电源的内阻为6Ω，因此，当R2=6Ω时，R2上消耗的功率最大为1.5W[规律总结] 注意R1上消耗的最大功率与R2上消耗的最大功率的条件是不同的[例4 ] 如图示的U-I图，其中A是路端电压随电流的变化规律，B是某一电阻的伏安特性曲线，用该电源与该电阻构成闭合电路时，电源的输出功率是（ ），电源的效率是（ ）[解析] 由图中A知：E=3V，r=0.5Ω 由图中B知：R=1Ω电源的输出功率是由于是纯电阻电路，电源的效率是：[规律总结] 电路端电压随电流变化的特性图，如下几种特点必须记住：（1）．线与U轴的交点就是电源的电动势（2）．曲线与I轴的交点就是电源短路电流（3）．曲线的斜率大小是电源内电阻的大小（4）．曲线上某一点坐标之积是输出功率，如左图中OUIB所围面积；而图中ECIO则是该电流下电源的总功率.考点4 含容电路的分析与计算1、电容器的电量：Q=CU特别提示1、含电容器的电路的分析和计算，要抓住电路稳定期电容器相称于断路.分析稳定状态的含容电路时可先把具有电容器的支路拆除，画出剩余电路等效电路图，之后把电容器接在相应位置。

2、如果变化前后极板带电的电性相似，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性变化，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和2、在直流电路中，电容器对电流起到制止作用，相称于断路.同步电容器又可被充电，电荷量的大小取决于电容和它两端相应的电路的电压. [例题5] 如下图所示，U=10V，电阻R1=3Ω，R2=2Ω，R3=5Ω，电容器的电容C1=4μF，C2=1μF，求：（1）若电路稳定后，C1、C2的带电量？（2）S断开后来通过R2的电量及R2中电流的方向？[解析]：（1）电路稳定后，R1、R2是串联，R3上没有电流，C1两端的电压等于R2的电压，C2的电压等于R1+R2的电压，即：U1= U R2=4V U 2=U=10V,C1的电量Q1=C1U1=1.6×10-5C C2的电量Q2=C2U2=1.0×10-5C(2)S断开后C1要通过R2、R3放电，C2要通过R3、R2、R1放电，通过R2的电量是：Q=Q1+Q2=2.6×10-5C,由电路分析懂得，C1下极板带正电，C2右极板带正电，断开S后瞬间，其R2上的放电电流方向为从右向左.★高考重点热点题型探究[例1] 7．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，下列说法对的的是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，电流表读数减小D．电压表读数减小，电流表读数增大【答案】A【解析】设滑动变阻器的触头上部分电阻为x，则电路的总电阻为,滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，并联支路电阻x增大，故路端电压变大，同步并联部分的电压变大，故通过电流表的电流增大，故选项A对的。

[例2] 如图所示的电路中,电源电动势E＝6.00 V,其内阻可忽视不计.电阻的阻值分别为R1＝2.4 kΩ、R2＝4.8 kΩ,电容器的电容C＝4.7μF.闭合开关S,待电流稳定后,用电压表测R1两端的电压,其稳定值为1.50 V.  （1） 该电压表的内阻为多大? （2）由于电压表的接入,电容器的带电量变化了多少?[解析]（1）设电压表的内阻为RV,测得R1两端的电压为U1,R1与RV并联后的总电阻为R,则有＝＋ ①由串联电路的规律  ＝②,联立①②,得 RV＝ 代入数据,得RV＝4.8 kΩ（2） 电压表接入前,电容器上的电压UC等于电阻R2上的电压,R1两端的电压为UR1,则＝ 又E＝UC＋UR1接入电压表后,电容器上的电压为UC′＝E－U1由于电压表的接入,电容器带电量增长了ΔQ＝C（UC′－UC）由以上各式解得  ΔQ＝C 代入数据,可得ΔQ＝2.35×10－6 C [例3] 在如图所示电路中，闭合电键 S，当滑动变阻器的滑动触头 P 向下滑动时，四个抱负电表的示数都发生变化，电表的示数分别用 I、U1、U2 和 U3 表达，电表达数变化量的大小分别用 ΔI、ΔU1、ΔU2 和 ΔU3 表达．下列比值对的的是（ ） （A）U1/I 不变，ΔU1/ΔI 不变． （B）U2/I 变大，ΔU2/ΔI 变大． （C）U2/I 变大，ΔU2/ΔI 不变． （D）U3/I 变大，ΔU3/ΔI 不变． [答案] ACD[指引]核心是拟定ΔU1、ΔU2、ΔU 内的关系，由于 E=U1+U2+U 内，其中U1变小、U2 变大、U 内变小，故有ΔU2=ΔU1+ΔU 内。

诸多同窗由于无法拟定这个关系，而得出 ABD 的错误结论 [例4] 如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相似在电键S处在闭合状态下，若将电键S1由位置1切换到位置2，则A 电压表的示数变大B 电池内部消耗的功率变大C 电阻R2两端的电压变大D 电池的效率变大[解析]：设电阻R1=R2=R3=R，当电键S1接1时，电路中总电阻为，当电键S1接2时，电路中总电阻为，总电阻变小，由，变小，变大，路端电压，电源的不变，则路端电压减小，即伏特表读数减小，选项A错误，电源内部消耗的功率，变大，增大，B选项对的，当电键S1接1时，两端电压，当电键S1接2时，两端电压，两端电压变小，C选项错误，电池的效率，则当电键S1由接1改为接2时，总电阻变小，电池的效率减小，D选项错误，因此B选项对的[答案] B [例5] 某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量当它在水平路面上以v=36km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V在此行驶状态下（1）求驱动电机的输入功率；（2）若驱动电机可以将输入功率的90%转化为用于牵引汽车迈进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10m/s2）；（3）设想改用太阳能电池给该车供电，其她条。