高中物理人教版选修3127闭合电路欧姆定律难点深究

高中物理人教版选修312.7闭合电路欧姆定律难点追查高中物理人教版选修312.7闭合电路欧姆定律难点追查/高中物理人教版选修312.7闭合电路欧姆定律难点追查高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查闭合电路欧姆定律难点追查（高三赵黎晨）一、电路动向解析1．电路的动向解析问题：是指因为断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又惹起其余电路的一系列变化；对它们的解析要娴熟掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系．2．电路动向解析的思路基本思想是“部分―→整体―→部分”．思想流程以下：一个基本结论：局部电阻增（减）则总电阻增（减），路端电压增（减），效率增（减），总电流减（增）3、“串反并同”结论法所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。U串↓U并↑即：I串↓R←↑→I并↑P串↓P并↑4、开关断开相当于开关所在之路电阻增大，开关闭合相当于开关所在之路电阻减小。二.电源的输出功率随外电阻变化的议论及电源的等效思想当外电阻为纯电阻电路时1．电源的输出功率22P出＝I2＝E2·＝E2(输出功率随外电阻变化的图线如R(r＋R)R(R－r)＋4rR1/9高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查图所示)．E2E2(1)当R＝r时，P出最大＝4r＝4R.(2)当P出<P出最大时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r＝R1·2R.(3)R<r时，P出随R的增大而增大；R>r时，P出随R的增大而减小．2．电源的效率I2RR1，η跟着R的增大而增大，当R＝r时，电源有最大输η＝I2(R＋r)＝R＋r＝r1＋R出功率时，效率仅为50%.3、图2所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，那么负载电阻R取何值时，负载R大将获取最大功率?将定值电阻R1和电源看作一个等效电源，如图3虚线框所示。则等效电源的电动势E'E，内阻r'R1r，由例1的结论可知，当Rr'R1r时，PmE'2E24r'4(R1r)考据：PI2R(E)2RERR1r[R(R1r)]R

224(R1r)明显，RR1r时，PE2（正确）m4(R1r)2/9高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查4、图

4所示的电路中，电源的电动势为

E，内阻为

r，R1为定值电阻，那么负载电阻R取何值时，负载

R大将获取最大功率

?图5中，虚线框内等效电源的电动势R1E（UAB为外电路从AB处断开E'UABR1r时的路端电压），内阻R1r。r'R并R1rE'2(ER1)2所以，当Rr'R1r时，PmR1r4r'4R1rR1rR1r考据：P(R1I)2R(R1E)2R(ER1)2RRR1RR1rRR1RrR1rRR1RR1ER1ER1(ER1)22R1r2R1r[R(R1r)R1r]R[R1r]R(RR1r)2RR1rR14R1rrRR1rR1r(ER1)2明显，当R时，PmR1r正确R1r4R1rR1r易错解法：将定值电阻R1和电源看作一个等效电源，如图5虚线框所示。则等效电源的电动势E'E，内阻r'R1r，R1r由例1的结论可知，当R1r时，Rr'R1rE'2E2（1）Pm4R1r4r'3/9R1r高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查小结：等效电源法我们知道，电源的内阻等于将电动势短路后的电阻值，电源的电动势等于外电路断开时．．．．．．的路端电压。如图6，rRAB，EUAB。要正确使用等效电源法，就要牢记这两点。．．．．．三、含电容器电路的解析与计算1．电路的简化：不解析电容器的充、放电过程时，把电容器处的电路视为断路，简化电路时能够去掉，求电荷量时再在相应地点补上．2．电路稳准时电容器的办理方法：电路坚固后，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，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差．3．电压变化带来的电容器带电荷量的变化：电路中电流、电压的变化可能会惹起电容器的充、放电．若电容器两端电压高升，电容器将充电；若电压降低，电容器将经过与它连接的电路放电，可由Q＝C·ΔU计算电容器上电荷量的变化．四、闭合电路的U-I图象右图中a为闭合电路的U-I图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象1、斜率：a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小2、截距：a的纵截距表示电动势E衡截距表示短路电流I短

Er3、交点：二者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流4、面积：图中虚线矩形OU0MI0的面积S1表示接入该电阻时的输出功率。当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最大，即输4/9高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查出功率最大。矩形U0ENM的面积S2表示电源内部耗费的功率；矩形OENI0的面积S表示电源的总功率则效率S1100%S1S2五、关于U，U的物理意义II引例1：以以以下图，电源的电动势为E，内阻为r，调整电路的可变电阻R的阻值，使电压表V的示数增大U，则在这个过程中（）A.经过R1的电流增大，增添量必定等于

UR1BR2两端的电压减小，减少许必定等于UC.经过R2的电流减小，但减少许必定小于

UR2D.路端电压增大，增添量必定等于U解析与解答：电路结构为R与R1并联，再与R2串联，再连在电源两端。EUU2Ur①，由题意可得，R增大，由“串反并同”得U增大，U2减小，Ur减小，假如规定表示增加，表示减少，则有：EU'U2'Ur'②，假如规定表示变化量的绝对值，由②—①式可得：0UU2Ur，变形可得：UU2Ur，即电压表V示数的增加量U等于R2两端电压的减少许U2和电源内阻上电压的减少许Ur。R1为定值电阻，有R1U，变形可得I1U，正确；U2UUr，正确；R2I1R1AB为定值电阻，R2U2，IU2U，C正确；U外UU2Ur，IR2R2UrUU2，所以路端电压的增添量U外小于电压表V示数的增添量U，选项错误。5/9高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查引例二在以以以下图电路中，闭合开头S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示.以下比值正确的选项是（）A、U1不变，U1不变B、U2变大，U2变大IIIIC、U2变大，U2不变D、U3变大，U3不变IIII解析与解答：将电路进行简化，可得R1与R2串联后接在电源两端。对定值电阻R1来说，其导体的伏安特色曲线为过原点的直线，由部分电路欧姆定律得图像上随意一点的坐标比值为定值电阻R1的阻值，即R1U1；由图像形状可得，图像上随意一点的坐标比值等于该图像I的斜率，即U1U1；所以，对定值电阻R1来讲，结论为R1U1U1。对阻值变化IIII的电阻R2来说，其导体的伏安特色曲线的表达式为U2EI(R1r)，形状为倾斜的直线，为了研究的方便，可将R2看作独一的外电路，其余部分等效成内电路，其等效电路如图所示，等效电动势为E，等效内阻为r'R1r，从等效电路图能够看出，R2两端的电压就是等效电源的路端电压，所以R2的导体的伏安特色曲线（U2I）就是等效电源的伏安特色曲线，由等效电路图可得，U2maxE，ImaxE。由部分电路欧姆定律得图像上随意R1r一点的坐标比值为R2在该时辰的阻值，即R2U2，由图像形状可得，图像的斜率为等效I电源的内阻，即U2ER1r；所以，对阻值变化的电阻R2来讲，结论为IImaxU2U2，R2U2，R1rU2。将R1和R2的串联部分看作一个新的电阻R12，R12IIII为电源的外电路，R12随R2的减小而减小，所以R12的导体的伏安特色曲线就是电源的伏安特色曲线，所以，R12R1R2U3，U3随R2的减小而减小；rU3为定值。III6/9高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查总结：对任何导体均有：导体的伏安特色曲线上随意一点的坐标比值为电阻的阻值，即R

U

；对定值电阻有：导体的伏安特色曲线的斜率相同表示导体的电阻

R

U

，对阻I

I值变化的电阻有：导体的伏安特色曲线的斜率表示将阻值变化的电阻做为独一的外电路时的等效电源的内阻，即r'UI六、习题优选1．以以以下图是某直流电路中电压随电流变化的图象，此中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的状况，以下说法正确的选项是()．暗影部分的面积表示电源输出功率B．暗影部分的面积表示电源的内阻上耗费的功率C．当满足α＝β时，电源效率最高D．当满足α＝β时，电源效率小于50%[解析]依据闭合电路的欧姆定律和U－I图象特色可知，暗影部分的面积表示负载电阻耗费的功率，即电源输出功率，A正确、B错误；当满足α＝β时，负载电阻等于电源内阻，电源的效率为50%，输出功率最大，C、D错误。2．以以以下图的电路中，电压表都看作理想电表，电源内阻为变阻器R3的滑动触头P向b端挪动时()

r。闭合开关

S，当把滑动A．电压表

V1的示数变大，电压表

V2的示数变小B．电压表

V1的示数变小，电压表

V2的示数变大C．电压表

V1示数变化量大于电压表

V2示数变化量D．电压表

V1示数变化量小于电压表

V2示数变化量[解析]

当把滑动变阻器

R3的滑动触头

P向

b端挪动时，滑动变阻器的有效阻值变大，外电阻的阻值变大，路端电压变大，电压表

V1的示数变大，因为总电流变小，所以内电压和R1两端的电压都变小，

R2两端的电压变大，

V2

AB

V1除以总电流的变化量等于内阻

r，电压表

V2的变化量除以总电流的变化量等于内阻

r＋R1，C错误，

D正确。3.以以以下图的电路中，电源内阻不能够忽视，若调整可变电阻R的阻值，可使电压表的示7/9高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查数减小U(电压表为理想电表)，在这个过程中()UA．经过R1的电流减小，减少许必定等于R1B．R2两端的电压增添，增添量必定等于UC．路端电压减小，减少许必定等于UUD．经过R2的电流增添，但增添量必定大于R2[解析]电压表的示数表示R两端的电压，设电压表的示数为U，经过R的电流为I，111则U＝RI，当电压表的示数减小U时，有U＝RI，所以经过R的电流的减少许I111111＝UA正确；依据闭合电路欧姆定律有2UR1时，有I(r＋2)＝，即电源内阻r和2两端的电压均增大，增添量之和必定等于，RURU选项B错误；当电压表的示数U减小时，干路电路I增大，路端电压U路端＝E－Ir减小，减小量为Ir＝U－IR2，选项C错误；经过R2的电流即干流电流增添，增添量I＝U＋2rRUR2，选项D错误。本题答案为A。4.在以以以下图的电路中，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，以下判断正确的选项是()A．滑动变阻器R的阻值变小B．灯泡L变暗C．电源耗费的功率增大D．电容器C的电荷量增大[解析]当滑动变阻器的滑片向右挪动时，滑动变阻器R的阻值变大，灯泡L变暗，选项A错误、B正确；电路中的总电流减小，电源耗费的功率减小，路端电压增大，电容器C的电荷量增大，选项C错误D正确。以以以下图电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，以下判断正确的选项是()8/9高中物理人教版选修3-12.7闭合电路欧姆定律难点追查．电源内电路耗费功率必定逐渐增大B．灯泡L2必定逐渐变暗C．电源效率必定逐渐减小D．R上耗费功率必定逐渐变小[解析]滑动变阻器滑片P向下滑动，R↓→R并↓→R外↓，由闭合电路欧姆定律I＝推得I↑，由电源内电路耗费功率P内＝I2r可得P内↑，A正确。U外↓＝E－I↑r，U1↑r＋R外＝(I↑－IL1↓)R1，UL2↓＝U