1、章末整合提升主题一闭合电路的动态分析及含电容器电路问题1.闭合电路动态问题的分析方法.(1)程序法:基本思路是“部分整体部分”,即分析电路,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;由局部电阻变化判断总电阻的变化; 由I=ER+r 判断总电流的变化;由U=E-Ir判断路端电压的变化;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.(2)结论法“并同串反”.“并同”:某一电阻增大时,与它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,与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小.“串反”:某一电阻增大时,与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将
2、减小;某一电阻减小时,与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.(3)极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论.(4)特殊值法:对于某些电路问题,可以代入特殊值进行判定,从而得出结论.2.含电容器电路的分析与计算.(1)含电容器的电路简化.在不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所在的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.(2)电路稳定时电容器的处理方法.电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起分压的作用,电容器两端的电压等于与其并联的用电器两端的电压.(3)电压变化带来的电容
3、器变化.电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.可由Q=CU计算电容器上电荷量的变化量.【典例1】如图所示电路中,开关S闭合,当滑动变阻器的滑片P从A端向B端滑动时,下列判断正确的是()A.电压表示数变大,通过灯L1的电流变大,灯L2变亮B.电压表示数变小,通过灯L1的电流变小,灯L2变暗C.电压表示数变大,通过灯L2的电流变小,灯L1变亮D.电压表示数变小,通过灯L2的电流变大,灯L1变暗解析:当滑动变阻器的滑片P向B端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,由I=ER外+r知
4、总电流增大,通过L2的电流增大,L2变亮;由U外=E-I(RL2+r)知,滑动变阻器与L1并联部分电压减小,电压表示数变小,L1变暗.选项D正确.答案:D主题二闭合电路的图像问题图像既能反映物理量之间的关系,又是一种分析和解决物理问题的重要工具.利用图像求解闭合电路中的问题,要明确各种图像的坐标轴、图线的斜率、截距、交点、面积的意义.直流电路中常见的图像有以下几种:类型表达式图像物理意义I-R图像I=ER+r纵截距为短路电流,I随R增大而减小U-R图像U=ERR+r=E1+rRU随R的增大而增大,但为非线性关系U-I图像U=E-Ir纵轴截距为E,横轴截距为I短,斜率的绝对值等于rP出-R图像P
5、出=E2(R+r)2R=E2(R-r)2R+4r当R=r时,电源的输出功率最大,Pmax=E24R=E24r;当Rr时,电源的输出功率随R的增大而减小;当Rr时,电源的输出功率随R的增大而增大【典例2】(多选)甲、乙两个电源的路端电压U与通过它们的电流I的关系图线如图所示,下列说法正确的是()A.路端电压都为U0时,两电路的外电路电阻相等B.电流都是I0时,两电源的内电压相等C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻解析:路端电压等于外电阻两端的电压,根据部分电路欧姆定律可知,外电路电阻R两端的电压U与电流I的关系为R=UI,在题图中甲、乙两图线交点的坐标为(I0,U
6、0),说明两电源的外电路电阻相等,选项A正确;图线斜率的绝对值表示电源内阻的大小(电动势与短路电流的比值),甲的斜率大于乙的斜率,表明甲的内阻大于乙的内阻,选项D错误;电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内=Ir,因为甲的内阻比乙的内阻大,所以当电流都为I0时,甲电源的内电压较大,选项B错误;U-I图像的纵截距表示电动势的大小,由图像可知甲的纵截距比乙的大,表明甲的电动势大于乙的电动势,选项C正确.答案:AC主题三测电池电动势和内阻的常用方法实验方法电路图实验原理伏安法调节滑动变阻器:E=U1+I1rE=U2+I2r安阻法调节电阻箱:E=I1R1+I1rE=I2R2+I2r伏阻
7、法调节电阻箱:E=U1+U1R1rE=U2+U2R2r提醒:在数据处理中,除了用公式法计算电动势和内阻外,还可以根据不同测量原理选择作U-I、1I -R、1U -1R等图像,然后列出函数关系,找出斜率、截距求解.【典例3】常用的无线话筒所用的电池电动势E约为 9 V,内阻r约为40 ,最大允许电流为100 mA.为测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用图甲所示的电路进行实验.图中电压表为理想电表,R为电阻箱(阻值范围为0999.9 ),R0为定值电阻. 甲 乙 (1)图甲所示电路中接入R0的目的是防止电阻箱的阻值调得过小时,通过电源的电流大于其承受范围,起的作用;实验室备有的定值电阻R0的规格
8、有以下几种,本实验应选用.A.50 ,1.0 WB.500 ,2.5 WC.1 500 ,15 W D.2 500 ,25 W(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱接入电路的阻值,读出电压表的示数U,再改变电阻箱接入电路的阻值,测得多组数据,作出了如图乙所示的图像.由图像知,当电压表的示数为2 V时,电阻箱接入电路的阻值为.(结果保留三位有效数字)(3)根据图乙求得该电池的电动势E=V,内阻r=.(结果保留三位有效数字)解析:(1)由题意可知,R0起保护电路的作用.当电阻箱接入电路中的电阻为0时,电路中允许通过的最大电流为100 mA,则由闭合电路欧姆定律可知,定值电阻的最小阻值约为R0=EI-40 =50 ,故定值电阻应选50 的.(2)由题图乙可知,图像的斜率大小k=1U1R=253 V-1,纵截距b=0.1 V-1,故1U=253 V-11R+0.1 V-1,电压表示数等于2 V时,1U=0.5 V-1,1R=4.810-2 -1,所以R=20.8 .(3)由闭合电路欧姆定律可得U=ER0+R+rR,变形得1U=1E+R0+rE1R.由数学知识可知,图像的斜率大小k=R0+rE,截距b=1E,由(2)可知,b=0.1 V-1,故E=10.0 V,k=R0+rE=253 V-1,故r=33.3 .答案:(1)保护电路A(2)20.8(3)10.033.3