1、高中物理选修3-1浙江专版第二章 恒定电流学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用12进一步深入理解闭合电路欧姆定律.会应用闭合电路欧姆定律分析、计算有关电路问题.知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用1内电路外电路2(1)纯电阻(2)IRIr纯电阻(3)U外U内任何知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标一、闭合电路的动态分析1.特点：断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动，使闭合电路的总电阻增大或减小，
2、引起闭合电路的电流发生变化，致使外电压、部分电路的电压和部分电路的电流、功率等发生变化.是一系列的“牵一发而动全身”的连锁反应.2.思维流程：R2I总，U路 部分整体U路部分U1=U路I1I1学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标例 1 在如图所示的电路中，R1 为定值电阻，R2 为可变电阻，电源的电动势为 E，内阻为 r，设电流表的读数为 I，电压表的读数为U，当 R2 的滑动触头向图中 a 端移动时()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 变小如图所示的电路，闭合电键S，待电路中的电流稳定后，
3、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R1两端的电压减小D路端电压增大RI干UR总I干，U外U=U外 I干 R1故UB学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标二、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.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率 P 出I2RE/(Rr)2RE2Rr2R4r，当 Rr 时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为 PmE24r.电源输出功率随外电阻变化曲线如图 3 所示.学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储
4、备学 习 探 究自 我 检 测学习目标图3 3.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即 P 出/P 总IU/IEU/E.对于纯电阻电路，电源的效率 I2RI2Rr RRr1/(1rR)，所以当 R 增大时，效率 提高.当 Rr(电源有最大输出功率)时，效率仅为 50%，效率并不高.学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标例 2 如图所示，已知电源的电动势为 E，内阻 r2，定值电阻R10.5，滑动变阻器的最大阻值为 5，求：(1)当滑动变阻器的
5、阻值为多大时，电阻 R1 消耗的功率最大？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标解析(1)因为电路是纯电阻电路，则满足闭合电路欧姆定律，有 PR1E2R1R2r2R1当 R20 时，电阻 R1 消耗的功率最大，PR1mE2R1r2R1(2)法一(极值法)：PR2E2R1R2r2R2E2R1rR22R2E2R1rR22R24R1r当 R2R1r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，即PR2mE24R1r.学案10 习题课：闭合电路欧
6、姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标法二(等效电源法)：如果把电源和 R1 的电路等效为一个新电源，则整个电路等效为一个新电源和滑动变阻器组成的闭合电路，“外电路”仅一个滑动变阻器 R2，这个等效电源的 E和 r可以这样计算：把新电源的两端断开，根据电源电动势 E等于把电源断开时电源两端的电压，则新电源的电动势 EE，而等效电源的内阻 rR1r，即两个电阻的串联.根据电源的输出功率随外电阻变化的规律知，在 R2 上消耗的功率随外电阻 R2 的增大而先变大后变小，当 R2rR1r2.5 时，在 R2 上消耗的功率达到最大值，即 PR2mE24R1r.(3)原理同(2)，
7、很容易得出当 R1R2r，即 R2rR11.5 时，电源输出的功率最大，PmE24r.答案(1)0 (2)2.5 (3)1.5 例3 如图所示，A为电源的UI图线，B为电阻R的UI图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是()电源和电阻R构成闭合电路的工作点E=3VU=2V，I=2AC学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标三、含电容器电路的分析与计算方法在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流.一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，电容器处电路可
8、看做是断路，简化电路时可去掉它.分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：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低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标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.学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检
9、测学习目标例4 如图所示，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；(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量.(2)S闭合时，UCU2IR2 6 V，QCUC断开后，UCE，QCUC流过R1的电荷量 QQQCUCCUC1.2104 C 与电容器串联相当于导线学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标针对训练 如图 7 所示电路中，电源电动势 E9 V，内阻 r2，定值电阻 R16，
10、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.(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.解析 保持开关 S1、S2 闭合，则电容器两端的电压 UCUR1ER1R2rR1961026 V3 V.电容器所带的电荷量为 QCUC101063 C3105C.学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标针对训练 2 如图 7 所示电路中，电源电动势 E9 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
11、 闭合，求电容器所带的电荷量.(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.(2)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 C9105C，而流过 R2 的电荷量等于电容器 C 上电荷量的增加量 QR2QQQ9105C3105C6105 C.答案(1)3105 C(2)6105C学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标1.如图电路中当滑片 P 向右移动时，则下列说法中正确的是()A.A1 示数变小，A2示数变大，V
12、示数变小B.A1示数不变，A2示数变大，V 示数变小C.A1 示数变小，A2示数变小，V 示数变大D.A1 示数变大，A2示数变小，V 示数变大学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标解析 先分析电路连接方式，然后确定每个电表分别测的是哪部分的电压和电流值，再根据闭合电路欧姆定律和电路中电流、电压和电阻的规律进行分析.本题中，R1 和 R2 是并联连接，A1 测 R1 所在支路的电流，A2 测干路电流.当滑片 P 向右移动时，滑动变阻器接入电路的有效电阻增大，所以，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律，总电流将变小(即 A2读数变小)，电源内电压减
13、小，路端电压增大(即 V 示数变大)，A1示数变大.选项 D 正确.答案 D2.(含电容器电路的分析与计算)如图所示,已知C6 F,R15，R26，E6 V，r1，电表均为理想电表,开关S原来处于断开状态，下列说法中正确的是()A开关S闭合瞬间，电流表的读数为0.5 AB开关S闭合瞬间，电压表的读数为5.5 VC开关S闭合后经过一段时间，再将开关S迅速断开，则通过R2的电荷量为1.8105 CD以上说法都不对电容器充电，接近于短路状态UIR115 V5 VC与R2串联，放电C学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用52121.8 10CcEQCRrRR知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测
14、学习目标3(闭合电路的功率和效率)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()AR接到电源a上，电源的效率较低BR接到电源b上，电源的输出功率较大CR接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高DR接到电源b上，电源的输出功率较小，电源效率较高E相等交点：UAUBC学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标4.(闭合电路的功率)将阻值为4 和10 的两个电阻R1、R2分别接在同一电源上,结果R2上消耗的功率P2比R1上消耗的功率P1大，则()A电源内阻一定大于4 B两电阻串联后接此电源，外电路总功率一定大于只接R2时的功率C两电阻并联后接此电源，外电路总功率一定小于只接R1时的功率D只接R1时电源消耗的功率一定大于只接R2时消耗的功率R1R2R1R2R串R2R串R并R1R并学案10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用知 识 储 备学 习 探 究自 我 检 测学习目标再见
