1、习题课三闭合电路的分析与计算学习目标1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路2知道电路中闭合电路的功率关系，会计算闭合电路的功率.3.会利用闭合电路的欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算闭合电路的动态分析问题1.解决闭合电路动态变化问题，应按照局部整体局部的程序进行分析2基本思路：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U内的变化U外的变化固定支路变化支路(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断(2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论如图1所示的电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，A为灯泡，V为
2、理想电压表在滑动变阻器的滑片P由B端向C端滑动的过程中()图1AA灯变亮，V示数变大BA灯变亮，V示数变小CA灯变暗，V示数变大DA灯变暗，V示数变小思路点拨：解此题可按以下程序D在滑动变阻器的滑片P由B端向C端滑动的过程中，接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压变大，则路端电压减小，电压表V的示数变小，电阻R上电压变大，则A灯两端电压变小，亮度变暗，故选D.直流电路动态分析的技巧(1)外电路的部分电阻增大，总电阻一定增大(2)增加并联电阻的个数，总电阻一定减小(3)含电容器的支路电压稳定时可认为断路，电容器两端的电压等于与电容器并联的那部分电路两端的电压针对训练1(多选)在
3、如图2所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器开关闭合后，灯泡L能正常发光当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是()图2A灯泡L将变暗B灯泡L将变亮C电容器C的电量将减小D电容器C的电量将增大AD由题意可知R增大，电流I减小，灯泡L将变暗，故A正确，B错误路端电压UEIr增大，则电容器电量QCU增大，故C错误，D正确闭合电路中的功率和效率1.闭合电路的能量关系由闭合电路的欧姆定律EU外U内得闭合电路的能量关系：qEqU外qU内此式反映了电源克服静电力做的功等于内、外电路消耗的电能之和2闭合电路的功率关系由式可得：闭合电路的功率关系为：EIIU
4、I2r其中，电源的总功率：P总EI；电源内耗功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.3对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2R2R，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为P.电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示图34电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即.对于纯电阻电路，电源的效率，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%，效率并不高如图4所示，已知电源电动势E5 V，内阻r2 ，定值电阻R10.5 ，滑动变阻器R2的阻值范围为010 .求：图4(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)当滑动变
5、阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？思路点拨：解此题注意两点：(1)求解定值电阻消耗的最大功率时，根据PI2R可知，只要电流满足最大即可(2)求解可变电阻消耗的最大功率时，因为电流随电阻的变化而变化，要利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解解析(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1I2R1，可见，当滑动变阻器的阻值R20时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m2 W.(2)将定值电阻R1看作电源内阻的一部分，则电源的等效内阻rR1r2.5 ，则当滑动变阻器的阻值R2r2.5 时，滑动变阻器消耗的功率
6、最大，最大功率为P2m2r2.5 W.(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知，当R1R2r，即R2rR1(20.5) 1.5 时，电源有最大输出功率，P出m2r3.125 W.答案(1)02 W(2)2.5 2.5 W(3)1.5 3125 W分析闭合电路中的功率、效率问题的两点注意(1)对于电源来说，外电路电阻越大，路端电压越大，电源的效率越高，但电源的输出功率不一定越大，只有当外电路电阻越接近于电源内阻时，输出功率才越大(2)电源的总功率，计算式为PIE(普遍适用)，PI2(Rr)(只适用于外电路为纯电阻的电路)针对训练2(多选)将一可调电阻接入电动势为E、内阻为r的蓄电池两端，接通电路
7、后，调节外电路，通过测量描绘出电源的输出功率随外电阻变化的图线，如图5所示则下列说法正确的是() 【导学号：46242153】图5A当外电阻与电源的内阻相等时，电源消耗的总功率最大B当外电阻与电源的内阻相等时，电源的效率为50%C电源消耗的功率随外电阻的增大而增大D当外电阻与电源的内阻相等时，外电阻消耗的电功率最大BD电源的功率P，随外电阻R的增大而减小，A、C错误；由可知，B正确；由题图可知，Rr时电源有最大输出功率，即外电阻消耗的电功率最大，D正确电路故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密推理，找出故障的原因具体方法如下：1仪器检测法(1)用电压表对断路故障判断：用电压表与电源并
8、联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点(2)用电压表对短路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该段电路短路(3)用欧姆表检测：在使用欧姆表检测电路故障时，一定要注意将待测部分与电路断开若测得某段电路的电阻是零，说明该部分短路；若测得某段电路的电阻是无穷大，说明该部分断路2假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后，假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路否则，故障没发生在该部分电路用此方法，直到找到故障为止如图6所示的电路中
9、，闭合开关S后，灯L1、L2都能发光后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是()图6A电阻R1断路B电阻R2短路C灯L1上两接线柱间短路D电阻R2断路思路点拨：电路的结构及电压表的位置灯L2变亮是电压表读数增大的原因D根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮，二是电压表的读数增大，只有符合这两个条件的故障才是可能的故障因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小，致使灯L2变暗，故选项A不符合题意若电阻R2短
10、路，灯L2将不亮，选项B不符合题意若灯L1上两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表读数减小，选项C不符合题意若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，符合题意而总电流减小导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2端电压增大，灯L2变亮，故选项D符合题意故障部分电路的特点(1)断路的特点：电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源两端的电压不为零；若外电路中某两点之间的电压不为零，则表示这两点之间出现了断路，同时也说明这两点与电源之间的相连部分无断路(2)短路的特点：电路发生短路时，表现为有电流通过短路电路，即电流表是有一定示数的，但用电压表测该支路两
11、端的电压时，电压表示数为零针对训练3在如图7所示的电路中，开关S闭合后，由于某电阻元件发生短路或断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则可能出现的故障是()图7AR1短路BR2短路CR3短路 DR1断路A若R1短路，则R2也被短路，电流表测的是总电流，电压表测的是路端电压，R1、R2短路，回路中的总阻值减小，故总电流增加，又由UIR3，电流I增大，R3是定值电阻，故U增大，选项A正确；若R2短路，电流表也被短路，读数为零，选项B错误；若R3短路，则电压表被短路，读数为零，选项C错误；若R1断路，电流表读数为零，选项D错误当 堂 达 标固 双 基(教师用书独具)1在如图所示的电路中，当滑动变阻器
12、的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为()AA灯和B灯都变亮BA灯和B灯都变暗CA灯变亮，B灯变暗DA灯变暗，B灯变亮B当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，电阻变小，总电阻减小，电路电流增大，内电压增大，外电压减小，则A灯变暗；同时A灯上电流减小，则通往左路的电流增大，定值电阻两端的电压增大，B灯两端电压减小，B灯变暗2如图所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是()A电流表坏了或未接好B从点a经过灯L1到点b的电路中有断路C灯L2的灯丝断开或灯座未接通D电流表和灯L1、L2都坏了B因电压表有示数，则说明电流表与灯泡L2没有断路，
13、可能是从点a经过灯L1到点b的电路中有断路3(多选)图中电源的电动势为6 V，内阻为1 ，R1为2 ，R2的总阻值为3 ，下列说法中正确的是()A当R2为1 时，R1消耗的功率最大B通过改变R2的阻值，路端电压的最大值为5 V，最小值为4 VCR2的阻值越小，R1消耗的功率越大D当R2的阻值为3 时，R2消耗的功率最大BCDR1为定值电阻，只有当通过R1的电流最大时，其消耗的功率才最大，因此当R20时，R1消耗的功率最大，A错误，C正确；由闭合电路欧姆定律得路端电压UE，代入数据计算知B正确；将定值电阻R1当作电源内阻的一部分，则当R2R1r3 时，等效电源的输出功率最大，即R2消耗的功率最大，D正确4(多选)如图所示，A、B图线分别为电源E与某一定值电阻R的伏安特性曲线，如果将电阻R与电源E直接连接在一起，电源的电动势用E表示，内阻用r表示则下列正确的是()AE3 V，r0.5 B电源的内阻消耗的功率Pr4 WC外电路消耗的功率为PR4 WD该电源的效率80%AC由图象知：E3 V，Imax6 A，所以电源内阻r0.5 ，A正确；与电阻R组成闭合电路时，R1 ，电源的输出功率PUI，而I2 A，U2 V，所以PR4 W，Pr(EU)I2 W，B错误，C正确；电源效率100%100%66.7%，D错误第 7 页