高中物理 第二章 直流电路 第9讲 习题课：闭合电路欧姆定律和电路中的能量转化课件 教科版选修31.ppt

第9讲习题课 闭合电路欧姆定律和电路中的能量转化 第二章直流电路 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 会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算 4 知道短路与断路 并会在闭合电路中进行故障分析 目标定位 二 闭合电路的功率和效率 三 含电容器电路的分析与计算方法 对点检测自查自纠 栏目索引 一 闭合电路的动态分析 四 电路故障分析 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 一 闭合电路的动态分析 知识梳理 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 例1如图1所示 r1阻值恒定 r2为热敏电阻 热敏电阻阻值随温度降低而增大 l为小灯泡 当r2所在位置温度升高时 典例精析 解析答案 返回 方法点拨 图1 a r1两端的电压减小b 小灯泡的亮度变暗c 电流表的示数减小d 通过r2的电流减小 解析当r2所在位置温度升高时r2阻值减小 总电阻减小 总电流增大 电流表的示数增大 r1两端的电压u1 ir1增大 故a c错误 总电流增大 内电压增大 则路端电压u e ir减小 并联部分的电压减小 所以灯泡l变暗 故b正确 通过l的电流减小 而总电流增大 则通过r2的电流增大 故d错误 答案b 方法点拨 返回 方法点拨 动态电路的分析方法 1 程序法 按照局部 整体 局部的程序分析 2 并同串反 规律 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 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 1 电源的总功率 p总 电源内耗功率p内 u内i i2r 电源输出功率p出 u外i 答案 知识梳理 二 闭合电路的功率和效率 2 对于纯电阻电路 电源的输出功率p出 i2r 当r 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的变化曲线如图2所示 图2 ei r 例2如图3所示 电路中e 3v r 0 5 r0 1 5 变阻器的最大阻值r 10 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 典例精析 解析答案 图3 解析此种情况可以把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r r r0 2 时 r消耗功率最大为 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 解析答案 总结提升 图3 解析定值电阻r0上消耗的功率可以表示为 p i2r0 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r 0时 r0上消耗的功率最大 返回 总结提升 1 定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大 2 求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻 返回 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路 简化电路时可去掉它 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 答案 三 含电容器电路的分析与计算方法 知识梳理 断 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 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 电容器将电 如果电容器两端电压降低 电容器将通过与它连接的电路电 答案 相等 充 放 例3如图4所示 电源电动势e 10v 内阻可忽略 r1 4 r2 6 c 30 f 求 1 s闭合后 稳定时通过r1的电流 典例精析 解析答案 图4 答案1a 2 s原来闭合 然后断开 这个过程中流过r1的电荷量 解析答案 图4 返回 方法点拨 解析s闭合时 电容器两端电压uc u2 i r2 6v 储存的电荷量q1 c uc s断开至达到稳定后电路中电流为零 此时uc e 储存的电荷量q1 c uc 很显然电容器上的电荷量增加了 q q q cuc cuc 1 2 10 4c 电容器上电荷量的增加是在s断开以后才产生的 只有通过r1这条途径实现 所以流过r1的电荷量就是电容器上增加的电荷量 答案1 2 10 4c 方法点拨 含电容器电路的分析与计算方法 1 首先确定电路的连接关系及电容器和哪部分电路并联 2 根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压 3 最后根据公式q cu或 q c u 求电荷量及其变化量 返回 四 电路故障分析 用电压表检查故障 1 断路故障判断 先用电压表与电源并联 若示数 再逐段与电路并联 若电压表指针偏转 则说明该段电路中有断点 2 短路故障判断 先用电压表与电源并联 若有示数 再逐段与电路并联 若电压表示数为零 则说明该段电路被短路 知识梳理 答案 有 例4如图5所示 用电压表检查电路的故障 测得uad 5 0v ucd 0 uab 5 0v 则此故障可能是 a l断路b r断路c r 断路d s断路 典例精析 解析答案 图5 解析uab 5 0v uad 5 0v说明b c d与电源之间和a与电源之间的元件和导线是完好的 又ucd 0 只能是r断路 b 返回 1 闭合电路的动态分析 如图6所示电路 电源内阻不可忽略 开关s闭合后 在变阻器r0的滑动端向下滑动的过程中 解析答案 对点检测 1 2 3 4 图6 a 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 1 2 3 4 答案a 解析答案 1 2 3 4 2 闭合电路的功率和效率 如图7所示 直线a为电源的u i图线 直线b为电阻r的u i图线 用该电源和电阻组成闭合电路时 电源的输出功率和效率分别是 图7 a 4w 33 3 b 2w 33 3 c 4w 66 7 d 2w 66 7 解析从题图中可知e 3v 直线a和直线b的交点是电源和电阻r构成闭合电路的工作点 因此p出 ui 4w p总 ei 6w 电源的效率 66 7 c 3 含容电路分析 多选 在如图8所示的电路中 灯泡l的电阻大于电源的内阻r 闭合开关s 将滑动变阻器的滑片p向左移动一段距离后 下列结论正确的是 a 灯泡l变亮b 电源的输出功率变小c 电容器c上电荷量减少d 电流表读数变小 电压表读数变大 解析答案 1 2 3 4 图8 解析将滑动变阻器的滑片p向左移动一段距离后 r的阻值变大 电路中电流变小 灯泡l变暗 a错误 路端电压变大 电阻r两端电压变大 电容器c两端电压变大 电容器c上电荷量增加 c错误 d正确 当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大 灯泡l的电阻大于电源的内阻r 则当p向左移动一段距离后 外电路电阻比r大得越多 电源的输出功率变小 b正确 答案bd 1 2 3 4 4 电路故障分析 如图9所示 灯泡l1 l2原来都正常发光 在两灯突然熄灭后 用电压表测得c d间电压比灯泡正常发光时的电压高 故障的原因可能是 假设电路中仅有一处故障