人教版物理选修31 第二章第7节闭合电路的欧姆定律 课件(共65张).ppt

闭合电路的欧姆定律复习课教学设计 一 基础知识回顾与归纳 下图是闭合电路中电势升降的一个比喻 图中儿童滑梯两端的高度差相当于内 外电阻两端的电势差 电源就像升降机 升降机举起的高度相当于电源的电动势 根据此比喻请探究一下 闭合电路中电流与电动势 电阻有什么关系 知识点1内电压和外电压 知识点2闭合电路欧姆定律 知识点3路端电压与负载的关系 一 闭合电路欧姆定律的应用1 解决闭合电路问题的一般步骤 认清外电路上各元件的串 并联关系 必要时需画出等效电路图帮助分析 要特别注意电流表和电压表所对应的电路 求总电流i 若已知内 外电路上所有电阻的阻值和电源电动势 可用闭合电路欧姆定律直接求出 若内外电路上有多个未知电阻 可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流i 当以上方法都行不通时 可以应用联立方程求出i 根据串 并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流 当外电路含有非纯电阻元件时 如电动机 电解槽等 不能应用闭合电路欧姆定律求解干路电流 也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流 若需要时只能根据串 并联的特点或能量守恒定律计算得到 二功率问题 2 对一定电源 电流 路端电压 内电压随外电路电阻的改变而改变 变化情况如下 表示增加 表示减少 特别提醒 电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关 滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构 电阻发生了变化 一处变化又引起了一系列的变化 只要熟练掌握串并联电路的特点及欧姆定律即可顺利求解此类问题 特别提醒 1 当电源输出功率最大时 机械效率 50 当r 时 100 但此时p出 0 无实际意义 2 对于内外电路上的固定电阻 其消耗的功率根据p i2r来判断 与输出功率大小的判断方法不同 误区1 不会对闭合电路的动态问题进行分析点拨 闭合电路中由于局部电阻变化 或开关的通断 引起各部分电压 电流 或灯泡明暗 发生变化的问题分析的基本步骤是 1 认识电路 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 2 由局部电阻变化判断总电阻的变化 三含电容器闭合电路的分析 注意 1 在闭合电路中 任何一个电阻的增大 或减小 将引起电路总电阻的增大 或减小 该电阻两端的电压一定会增大 或减小 通过该电阻的电流一定会减小 或增大 点拨 分析和计算含有电容器的直流电路时 注意把握以下三个方面 1 电容器是一个储能元件 在直流电路中 只有当电路达到稳定状态时它才起到阻止作用 相当于断路 电容器充电后其电荷量取决于它本身的电容和电容器两端的电压 q cu 2 在分析含容电路时可以先去掉电容器 画出等效电路 求出各用电器的电流 电压后再把电容器补上 与电容器并联的用电器的电压即为电容器两端的电压 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 电容器将充电 如果电压降低 电容器将通过与它连接的电路放电 四闭合电路的动态分析 易错点 对电路动态变化分析不清导致错误案例 在如图所示的电路图中 当电阻r2减小时 电压表v1和v2的读数会如何变化 易错分析 当电阻r2减小时 电路中的电流增加 根据公式u e ir可知 外电路的路端电压减小 所以电压表v1和v2的读数都将减小 正确解答 当电阻r2减小时 由i e r1 r2 r 可知 电路中的电流增加 电阻r1两端的电压u1 ir1 在电流i增加 而r1保持不变的情况下 电压表v1的读数 r1两端的电压 增加 电阻r2两端的电压u2的变化情况不能按照上述思路来讨论 因为在i增加的同时 r2减小了 所以无法断定ir2的增减情况 根据全电路欧姆定律可知 u2 e u1 ir 当电阻r2减小时 u1增加 ir增加 而e保持不变 所以电压表v2的读数 即r2两端的电压 将减小 正确答案 v1读数增大 v2读数减小 感悟心语 在处理电路动态变化问题时 应按先局部 再整体 再局部的程序分析 不能想当然下结论 五题型分析 题型1闭合电路欧姆定律的应用考例图中电阻r1 r2 r3的阻值相等 电池的内阻不计 开关s接通后流过r2的电流是s接通前的 答案 b 点评 利用闭合电路欧姆定律解题 关键要明确外电路各电阻的连接关系求出r外 再利用串并联电路的规律求各部分电压 电流 功率等 另外还要明确 内阻不计的电源 不论电流多大 u内 o u外 e 即电源两极间电压等于电动势 为恒压电源 变式1 2010 山东禹城一中高二检测 一太阳能电池板 测得它的开路电压 电动势 为800mv 短路电流为40ma 若将该电池板与一阻值为60 的电阻器连成一闭合电路 则它的路端电压是 a 0 10vb 0 20vc 0 40vd 0 60v答案 d 题型2闭合电路的动态分析问题考例在如下图所示的电路中r1 r2 r3和r4皆为定值电阻 r5为可变电阻 电源的电动势为e 内阻为r0 设电流表a的读数为i 电压表v的读数为u 当r5的滑动触点向图中a端移动时 a i变大 u变小b i变大 u变大c i变小 u变大d i变小 u变小 由u e i总 r0得u变小 因u u1 u3 uab i总r1 i总r3 uab得到uab变小 所以电流表a的数值变小 本题应选d 答案 d 点评 在讨论电路中电阻发生变化后引起电流 电压发生变化的问题时 应根据电路的结构 由局部到整体的思路 得到总电流的变化情况 然后再到局部分析出电压和支路电流的变化情况 变式2 2011 宜兴高二检测 如图所示电路 闭合开关s a b c三盏灯均发光 电源电动势e恒定且内阻r不可忽略 现将变阻器r的滑片稍向上滑动一些 三盏灯亮度变化的情况是 a a灯变亮 b灯和c灯变暗b a灯和c灯变亮 b灯变暗c a灯和c灯变暗 b灯变亮d a灯和b灯变暗 c灯变亮 答案 b解析 滑片上移总电阻减小 总电流增大 路端电压减小 题型3闭合电路中的功率问题考例在如图所示的电路中 已知电源电动势e 3v 内电阻r 1 电阻r1 2 滑动变阻器r的阻值可连续增大 问 1 当r多大时 r消耗的功率最大 最大功率为多少 2 当r多大时 r1消耗的功率最大 最大功率为多少 3 当r为多大时 电源的输出功率最大 最大为多少 点拨 求解本题应把握以下三点 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 3 结合p出与外电阻间的函数关系图象分析 求解 答案 1 0 75w 2 2w 3 2w点评 在解答最大功率问题时 理解好功率最大的条件是关键 若求解部分电阻不变时 只要满足电流最大则功率就最大 若求解部分电阻改变时 需要计算出功率的表达形式 利用数学知识求极值 变式3 2010 南京高二检测 在如图所示的电路中 电源的内电阻r 0 6 电阻r1 4 r3 6 闭合开关后电源消耗的总功率为40w 输出功率为37 6w 求 1 电源电动势e 2 电阻r2的阻值 答案 1 20v 2 7 题型4含电容电路的分析与计算考例如图所示 e 10v r 1 r1 r3 5 r2 4 c 100 f 当s断开时 电容器中带电粒子恰好处于静止状态 求 1 s闭合后 带电粒子加速度的大小和方向 2 s闭合后流过r3的总电荷量 点拨 解答本题时可按以下思路分析 2 s闭合后 流过r3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量 所以 q c uc uc 4 10 4c 点评 电路稳定时r3中没有电流 只有电容器充电 或放电 时r3中才有变化的电流通过 故不能用q i t求电量 只能通过电容器极板上的电量变化来求解 但要注意分析极板上电性是否改变 若不变 用两个状态的电量求差 若变化了 用两个状态的电量求和 变式4 2011 青岛模拟 如图所示 c为两极板水平放置的平行板电容器 闭合开关s 当滑动变阻器r1 r2的滑片处于各自的中点位置时 悬在电容器c两极板间的带电尘埃p恰好处于静止状态 现要使尘埃p向上加速运动 下列方法中可行的是 a 把r1的滑片向左移动b 把r2的滑片向左移动c 把r2的滑片向右移动d 把开关s断开答案 cd 解析 改变r1的阻值时 电容器两极板间的电压不变 a错误 把r2的滑片向右移动时 电容器两极板间的电压变大 尘埃p向上加速运动 c正确 b错误 开关s断开时 电容器两极板间的电压等于电源的电动势 电压变大 尘埃p向上加速运动 d正确 题型5开放 探究考例下图是某同学在科技制作活动中自制的电子秤原理图 利用电压表 内电阻很大 的示数来指示物体的质量 托盘与电阻可忽略的弹簧相连 托盘与弹簧的质量均不计 滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接 当托盘中没有放物体时 电压表的示数为零 设变阻器的总电阻为r 总长度为l 电源电动势为e 内阻为r 限流电阻为r0 弹簧的劲度系数为k 若不计一切摩擦和其他阻力 1 求出电压表示数ux与所称物体质量m的关系式为ux 2 由 1 的计算结果可知 电压表示数与待测物体质量不成正比 不便于制作刻度 为使电压表示数与待测物体质量成正比 请利用原有器材进行改进 在上图的基础上完成改进后的电路原理图 并得出电压表示数ux与待测物体质量m的关系式为ux 2 改进后的电路图如图所示 点评 分析这类问题时 一定要弄清原理 找出力学量与电学量间的联系 变式5在日常生活