1、学案9习题课：闭合电路欧姆定律的应用电功率1闭合电路欧姆定律有三种表达形式，其表达式和适用范围分别为：(1)I(外电路为纯电阻电路)(2)EIRIr(外电路为纯电阻电路)(3)EU外U内(任何电路)2电流通过一段导体时，电流做功的计算公式为WUIt，电功率的计算公式为PUI.3电流通过电阻元件时产生热量的计算公式为QI2Rt，热功率的计算公式为PI2R.4纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能WQUItI2Rtt；PP热UII2R.5非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路WUItQI2Rt；PUIP热I2R.6闭合电路的能量转化关系：EIU外IU内I.一
2、、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，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：例1(单选)在如图1所示的电路中，R1、R2和R3皆为定值电阻，R4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R4的滑动触头向图中a端移动时()图1AI变大，U变小BI变大，U变大CI变小，U变大 DI变小，U变小解析当R4的滑动触头向a端移动时，R4接入电路的电阻变小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小，即电压表的
3、读数U变小；由于总电流变大，使得R1、R3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R2和R4并联两端电压变小，则电流表的读数I变小，故选D.答案D针对训练1(单选)如图2所示的电路，闭合电键S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值则()图2A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路端电压增大答案B解析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，读数减小，A、C、D错误，B项正确二、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.
4、对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2RE/(Rr)2R，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm.电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示图33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1/(1) ，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%，效率并不高例2如图4所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器R的最大阻值为10 .图4(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？(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(1)此种
5、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：Pm W W.(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表达为：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：PmR01.5 W W.答案(1)2 W(2)0 W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
6、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3如图5所示，电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求：图5(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的总电荷量解析(1)电路稳定时，R1、R2串联，易求I1 A.(2)S闭合时，电容器两
7、端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量QCUC.S断开至达到稳定后，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，所以在这个过程中流过R1的总电荷量就是电容器带电荷量的增加量答案(1)1 A(2)1.2104 C针对训练2如图6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.图6(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的电荷量答案(1)31
8、05 C(2)6105C解析保持开关S1、S2闭合，则电容器两端的电压UCUR1R16 V3 V.电容器所带的电荷量为QCUC101063 C3105C.(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.1.(闭合电路的动态分析)(单选)在如图7所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则()图7AA灯变亮、B灯变亮、C灯变亮BA灯变亮、B灯变亮、C灯变暗CA灯变亮、B灯变暗、C灯变暗DA灯变亮、B灯变暗、C灯变亮答
9、案D解析滑片P向下移动，变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I知，电路电流增大，灯A两端电压UA增大变亮，根据UEIr，路端电压变小，UUAUB，所以UB减小，灯B电阻不变，所以灯B电流IB减小，灯B变暗干路电流IIBIC，因为I增大、IB减小，所以IC增大，灯C应变亮，选项D是正确的2(含电容器电路的分析与计算)(单选)如图8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()图8A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S断开后
10、，通过R2的电荷量为1.8105 CD以上说法都不对答案C解析开关S闭合瞬间，电容器充电，接近于短路状态， I A1 A，A错误；电压表的读数UIR115 V5 V，B错误；开关闭合一段时间后，电容器相当于断路，I A0.5 A此时电容器上电荷量QCU2CIR261060.56 C1.8105 C，断开开关S后，电荷量Q经R2释放，故C正确3(闭合电路的功率和效率)(单选)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9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
11、上，那么()图9AR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，电源效率较高答案C解析电源的效率，由题中图线可知A与C交点处电压大于B与C交点处电压，则R接在电源a上效率较高；电源输出功率PUI，由题中图线易得R接在电源a上输出功率较大，A、B、D错误，C正确4(闭合电路的功率)(双选)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电源内阻一定小于4 B两电阻串联后接此电源，外电路消耗的总功率一定大于只接R2时消耗的
12、功率C两电阻并联后接此电源，外电路消耗的总功率一定小于只接R1时消耗的功率D只接R1时电源消耗的功率一定大于只接R2时消耗的功率答案CD解析电源输出功率随外电阻的变化关系曲线如图所示因为R2消耗的功率P2比R1消耗的功率P1大所以有R1R2R14 .A错误只接R1时，电路中的电流大于只接R2时的电流，所以D项正确R1与R2的并联电阻一定小于R1的电阻由电源的输出功率曲线可知外电路总功率一定小于只接R1时消耗的功率，C选项正确若R1与R2串联，其电阻大于R2的电阻外电路消耗的总功率不一定大于只接R2时消耗的功率，B选项错误题组一闭合电路的动态分析1(单选)如图1所示的电路，三只相同的灯泡L1、L
13、2、L3，当滑动变阻器的滑动触点向b端移动时()图1AL1变亮，L2、L3变暗BL1、L2变亮，L3变暗CL1、L3变暗，L2变亮DL1、L3变亮，L2变暗答案B解析无论是计算出灯的电压还是电流，都可判断灯的亮暗变化而计算电压还是电流的原则一般为：串联部分分析电流，并联部分分析电压用灯泡来代替普通电阻，此时现象可通过灯泡的亮暗变化直接表现，电路中就不再需要电表没有电表的灯泡电路，要计算电压还是电流要靠自已去选择，这就使求解更为灵活变阻器触点向b端移动，电阻变小，总电阻变小，I1(I1是通过L1的电流)变大，U3变小，I3变小，I2I1I3(I2、I3分别为流过L2、L3的电流)，可知I2变大，
14、L2变亮2(双选)如图2所示的电路中，电源的内阻r0，R1和R2是两个定值电阻当滑动变阻器R的滑片向a移动时，电路中的电流I1、I2的变化情况是()图2AI1不变 BI1变小CI2变大 DI2变小答案BC解析当滑动变阻器R的滑片向a移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，整个回路的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流I变大，路端电压UEIr变小，I1变小，A错误，B正确；又II1I2，所以I2变大，C正确，D错误3(单选)某实物投影机有10个相同的强光灯L1L10(24 V，220 W)和10个相同的指示灯X1X10(220 V,2 W)，将其连接在220 V的交流电源上，电路如图3所
15、示，若工作一段时间后L2灯丝烧断，则()图3AX1的功率减小，L1的功率增大BX1的功率增大，L1的功率增大CX2的功率增大，其他指示灯的功率减小DX2的功率减小，其他指示灯的功率增大答案C解析由串、并联电路的知识知，若L2灯丝烧断，电路的电阻值变大，电流变小，除X2两端电压变大外，其他电压变小，故选C.4(单选)如图4所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相连接只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作如果再合上S2，则下列表述正确的是()图4A电源输出功率减小BL1上消耗的功率增大C通过R1的电流增大 D通过R3的电流增大答案C解析合上S2之前，R3与L3串联后与L1、L2并联，最
16、后与R1串联合上S2之后，在并联电路部分又增加了一个并联的支路，电路的总阻值减小，电路的总电流即流过R1的电流增大，C正确因电源的内阻不计，则电源的输出功率PIE增大，A错误通过R1中的电流增大时R1两端电压升高，则并联电路部分的两端电压降低，L1消耗的功率降低，通过R3与L3的电流减小，B、D错误题组二闭合电路的功率和效率5(单选)如图5所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率P随电流I变化的图线若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为()图5A1 WB6 WC2 WD2.5 W答案C解析由题图不难看出，在C点，电源的总
17、功率等于电源内部的热功率，所以电源的电动势为E3 V，短路电流为I3 A，所以电源的内阻为r1 .题图上AB线段表示的功率为PABP总I2r(13121) W2 W故正确选项为C.6(双选)如图6所示，曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线由该图可知下列说法中正确的是()图6A电源的电动势为2 VB电源的内电阻为1 C电源输出功率最大值为8 WD电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16 W答案BD解析由图线的交点和PRI2R，PrI2r得Rr1 EI(Rr)4 V电源被短路时，PrE2/r16 W电源输出的最大功率为PmE2/4r4 W7(单选)如图7所示
18、为小灯泡的UI图线，若将该小灯泡与一节电动势E1.5 V、内阻r0.75 的干电池组成闭合电路时，电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据()图7A1.5 W1.0 WB0.75 W0.5 WC0.75 W0.75 W D1.5 W0.75 W答案D解析在题图中作出电源的外电压和电流的关系图象，即U1.50.75I的图象，两图象的交点就是电源和小灯泡构成闭合回路时的路端电压和电流图象交点坐标是(1.0,0.75)，电源的总功率P总IE11.5 W1.5 W，灯泡的实际功率P灯UI0.75 W.题组三含电容器电路的分析与计算8(双选)如图8所示的电路中，电源电动势E6 V，内阻r1
19、 ，电阻R16 ，R25 ，R33 ，电容器的电容C2105 F若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q.则()图8AI0.75 ABI0.5 ACq2105 CDq1105 C答案AD解析开关S闭合时，I0.75 A，选项A对，B错；此时UCUR并1.5 V，QCCUC3105 C，若将开关断开，则电容器上所带的电荷量通过R1、R3放掉，因I1I3R3R112，根据qIt可知，通过R1的电荷量qQC1105 C，选项C错，D对9(双选)平行板电容器C与三个可变电阻R1、R2、R3以及电源连成如图9所示的电路闭合开关S，待电路稳定后，电容器C两极板带有一
20、定的电荷要使电容器所带电荷量增加，以下方法中可行的是()图9A只增大R1，其他不变B只增大R2，其他不变C只减小R3，其他不变D只减小a、b两极板间的距离，其他不变答案BD解析电容器两端电压等于电阻R2两端的电压，只增大R1时，电容器两端的电压减小，电容器所带电荷量减小，选项A错误；只增大R2时，电容器两端的电压增大，电容器所带电荷量增大，选项B正确；只减小R3时，电容器两端的电压不变，电容器所带电荷量不变，选项C错误；只减小a、b两极板间的距离时，电容变大，电容器所带电荷量增大，选项D正确10(单选)在如图10所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向左移动
21、一段距离后，下列结论正确的是()图10A灯泡L变亮B电源的输出功率变大C电容器C上的电荷量增加D电流表读数变小，电压表读数变小答案C解析当P向左移动时，电路中总电阻变大，总电流减小，故灯泡变暗，电源输出功率变小，电流表示数变小，电压表示数变大，电容器两端电压增大，电容器C上的电荷量增加，故选项C正确题组四综合应用11(单选)竖直放置的一对平行金属板的左极板上，用绝缘细线悬挂了一个带负电的小球，将平行金属板按如图11所示的电路连接，电键闭合后，绝缘细线与左极板间的夹角为.当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为1；当滑片在b位置时，电流表的读数为I2，夹角为2，则()图11A1
22、2，I12，I1I2C12，I1I2D12，I1I2答案A解析本题考查电路的动态分析及带电小球在电场中的受力问题，意在考查学生对分压电路的理解和认识，在滑动变阻器的滑片由a位置滑到b位置的过程中，平行金属板两端的电压增大，小球受到的电场力增大，因此夹角增大，即12；另外，电路中的总电阻减小，因此总电流增大，即I1I2，对比各选项可知，答案选A.12如图12所示的电路中，电源的电动势E为3.2 V，电阻R的阻值为30 ，小灯泡L的额定电压为3.0 V，额定功率为4.5 W，当开关S接位置1时，电压表的读数为3.0 V，那么当开关S接位置2时，小灯泡L能正常发光吗？实际功率是多少？图12答案不能1
23、.28 W解析当开关S接位置1时，回路中的电流为：I1 A0.1 A.电源的内阻为：r 2 .小灯泡的电阻为：RLU2/P2 .当开关S接位置2时，回路中的电流为：I2 A0.8 A.此时小灯泡的实际功率为：P实IRL0.822 W1.28 W.从小灯泡的实际功率来看，小灯泡此时很暗，不能正常工作13如图13所示， R为电阻箱，为理想电压表，当电阻箱读数为R12 时，电压表读数为U14 V；当电阻箱读数为R25 时，电压表读数为U25 V求：图13(1)电源的电动势E和内阻r.(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm为多少？答案(1)6 V1 (2)1 9 W解析(1)由闭合电路欧姆定律EU1rEU2r联立并代入数据解得E6 V，r1 (2)由电功率表达式PR将式变形为P由式知，Rr1 时，P有最大值Pm9 W
