高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律章末总结 沪科版选修3-1

【学案导学设计】2014-2015学年高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律章末总结 沪科版选修3-1一、纯电阻电路和非纯电阻电路1对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全部转化为内能，此时有WQ，即UItI2Rt.计算电功或电热时，可采用公式WQUIttPt中的任一形式进行计算2对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热在这种情况下，不能用I2Rt或t来计算电功根据能量守恒定律可知，在非纯电阻电路中，电能的转化为：电功电热其他形式的能，即UItI2RtE(其他形式的能)例1如图1所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r1 ，电炉电阻R19 ，电解槽电阻r0.5 .当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684 W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看做不变)试求：图1(1)电源的电动势；(2)S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；(3)S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率解析(1)设S1闭合、S2断开时电炉功率为P1，电炉中电流I A6 A电源电动势EI(Rr)120 V.(2)设S1、S2都闭合时电炉功率为P2，电炉中电流为I A5 A电源路端电压为UIR519 V95 V，流过电源的电流为I A25 A流过电解槽的电流为IAII20 A.(3)电解槽消耗的电功率PAIAU2095 W1 900 W电解槽中热损耗功率P热Ir2020.5 W200 W电解槽中电能转化成化学能的功率为P化PAP热1 700 W.答案(1)120 V(2)20 A(3)1 700 W二、闭合电路的动态分析动态电路问题的分析思路(1)电路中不论是串联部分还是并联部分，只要有一个电阻的阻值变大时，整个电路的总电阻必变大只要有一个电阻的阻值变小时，整个电路的总电阻必变小；(2)根据总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律可判定总电流、电压的变化；(3)判定固定支路电流、电压的变化；(4)判定变化部分的电流、电压变化，如变化部分是并联回路，那么仍应先判定固定电阻部分的电流、电压的变化，然后变化电阻部分的电流、电压就能确定了例2如图2所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中，下列各物理量的变化情况为()图2A电流表的读数一直减小BR0的功率先减小后增大C电源输出功率先增大后减小D电压表的读数先增大后减小解析滑动变阻器的滑片P由a端向b端移动的过程中，bP部分和aP部分并联，外电路总电阻先变大后变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流(电流表示数)先减小后增大，A项错误；根据电功率P0I2R0，可知R0的功率先减小后增大，B项正确；当外电路总电阻与电源内阻相等时，输出功率最大，但R0与电源内阻r大小关系不能确定，故不能确定电源输出功率的变化情况，C项错误；电压表所测为电源的路端电压，路端电压与外电阻变化趋势一致，故D项正确答案BD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3所示，电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求：图3(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，电容器两端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量QCUC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时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，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量答案(1)1 A(2)1.2104 C1(闭合电路的动态分析)如图4所示电路，电源内阻不可忽略，开关S闭合后，在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中()图4A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大答案A解析由变阻器R0的滑片向下滑动时，R0连入电路的有效电阻减小，则R总减小，由I可知I增大，由U内Ir可知U内增大，由EU内U外可知U外减小，故电压表示数减小，由U1IR1可知U1增大，由U外U1U2可知U2减小，由I2可知电流表示数变小，故A正确2.(闭合电路的动态分析)如图5所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当电键闭合后，两小灯泡均能发光在将滑动变阻器的触片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是()图5A小灯泡L1、L2均变暗B小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗C电流表的读数变小，电压表的读数变大D电流表的读数变大，电压表的读数变小答案BC解析滑动触片向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路部分的阻值变大，电路中的总电阻变大，路端电压变大，总电流变小，故电流表的读数变小，电压表的读数变大，小灯泡L2变暗，小灯泡L2两端的电压减小，小灯泡L1两端电压增大，小灯泡L1变亮，B、C正确3(含电容器电路的分析与计算)如图6所示的电路中，电源电动势E6 V，内阻r1 ，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6AI0.75 ABI0.5 ACq2105 C Dq1105 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4.(非纯电阻电路的计算)如图7所示的电路中，电源电动势E10 V，内阻r0.5 ，电动机的电阻R01.0 ，电阻R11.5 .电动机正常工作时，电压表的示数U13.0 V，求：图7(1)电源释放的电功率；(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率答案(1)20 W(2)12 W8 W(3)18 W90%解析(1)电动机正常工作时，总电流为I A2 A，电源释放的电功率为P释EI102 W20 W.(2)电动机两端的电压为UEIrU1(10