园区高二物理《直流电路分析》A课学案执教申爱影.doc

园区高二物理直流电路分析（A课）学案执教：申爱影基础知识梳理一、串联电路、并联电路的特点串联电路并联电路电流关系各处电流相等，即II1I2In总电流等于各支路电流之和，即II1I2In电压关系总电压等于各部分电压之和，即UU1U2Un各支路两端电压相等，即UU1U2Un电阻关系总电阻等于各部分电阻之和，即RR1R2Rn总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，即多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小二、直流电路1闭合电路的欧姆定律有三种表达形式，其表达式： (1)I(外电路为纯电阻电路)(2)EIRIr(外电路为纯电阻电路)(3)EU外U内(任何电路)2纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能WQUItI2Rtt；PP热UII2R.3非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路WUItQI2Rt; PUIP热I2R.4闭合电路中的能量转化关系：EIU内IU外I三、闭合电路的动态分析(1)程序法(1)程序判断法：遵循“局部整体部分”的思路，按以下步骤分析：2“串反并同”结论法(1)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。(2)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。即：R命题点一常规动态电路例1(2018无锡市江阴四校高二期中)如图1所示，电源电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器滑动触头向上端移动时()A电压表的读数增大，电流表的读数减小B电压表和电流表的读数都增大C电压表和电流表的读数都减小D电流表的读数增大，电压表的读数减小 图1针对训练1(2018聊城市期末)如图2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，以下判断正确的是()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变暗命题点二 含电容器的动态电路 图21电路简化把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上2电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压(2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压3电容器的电荷量及电荷量变化(1)利用QUC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2；(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|；(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1Q2.例2 (多选)如图3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()AI0.75 A BI0.5 ACq2105 C Dq1105 C 图3针对训练2(2018无锡市江阴四校高二期中)如图4所示的电路中，已知电容C1C2，电阻R1R2，电源电动势为E，内阻为r，当开关S由闭合状态断开时，下列说法中正确的是()A电容器C1的电荷量增多，电容器C2的电荷量减少B电容器C1的电荷量减少，电容器C2的电荷量增多C电容器C1、C2的电荷量都增多D电容器C1、C2的电荷量都减少 图4命题点三 闭合电路的功率1电源的总功率P总EI；电源内电阻消耗的功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2R2R，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm.电源输出功率随外电阻变化曲线如图所示3电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比，即100%100%100%.对于纯电阻电路，电源的效率100%100%100%，所以当R增大时，效率提高当Rr(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高例3(2018重庆市期末)如图5所示，电源电动势为E，电源内阻为r1 ，定值电阻R14 ，滑动变阻器R2变化范围是010 ，下列说法正确的是()A当R23 时，电源的输出功率最大B当R23 时，R1上获得的功率最大C当R20时，电源的效率最大 D当R20时，R1上获得的功率最大 图5总结提升：1流过电源的电流最大时，电源的功率、内阻损耗功率均最大2对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大3电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大针对训练3如图6所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率为多大？总结提升1.稳定电路的UI图象有两种：一是电源的UI图象(如图7中a)；二是用电器的UI图象，而用电器的UI图象又分两类：线性(图中b)和非线性(图中c)图72 两种图象的交点坐标表示该用电器单独与电源串联的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压)如图，电源的输出功率分别为PbU1I1，PcU2I2.巩固训练1.(多选)(2018重庆市期末)如图1所示的电路中，电表均为理想电表闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列说法正确的是()A电流表A读数变大B电压表V1读数变大C电压表V2读数变大D灯泡L变亮 图12(多选)如图2所示，电源电动势为E，电源内阻为r1 ，定值电阻R14 ，滑动变阻器R2变化范围是010 ，下列说法正确的是()A当R23 时，电源的输出功率最大B当R23 时，R1上获得的功率最大C当R25时，滑动变阻器R2的功率最大D当R20时，R1上获得的功率最大 图23(2018东营市期末)某种热敏电阻在环境温度升高时，电阻会迅速减小将这种热敏电阻P接入如图3所示电路，开关闭合若环境温度升高，下列判断正确的是()A电路的总电阻变大B流过P的电流变小C灯泡A变亮D灯泡B变亮 图34在如图4所示的电路中，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是()AL变暗，Q增大 BL变暗，Q减小CL变亮，Q增大 DL变亮，Q减小 图45.如图5所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置闭合开关S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()A增大R1的阻值 B增大R2的阻值C增大两板间的距离 D断开开关S 图56.(多选)如图6所示，图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线，OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图线，由图可知()A该电源的电动势为6 V，内阻是2 B固定电阻R的阻值为1 C该电源的最大输出功率为9 WD当该电源只向电阻R供电时，其效率约为66.7%7.(多选)(2018日照市期末)如图8所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表，开关S闭合后，灯泡正常发光若滑动变阻器R的滑动端向下滑动，下列判断正确的是()图8A电源的效率一定减小B电源的输出功率可能减小C灯泡L有可能会烧坏D电压表V和电流表A的示数均减小8如图所示，电源电动势E6 V，内阻r1 ，电阻R12 ，R23 ，R37.5 ，电容器的电容C4 F.开关S原来断开，从闭合开关S到电路稳定，试问这一过程中通过电阻R的电荷量是多少？1特点：断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动，使闭合电路的总电阻增大或减小，引起闭合电路的电流发生变化，致使外电压、部分电路的电压和部分电路的电流、功率等发生变化是一系列的“牵一发而动全身”的连锁反应2思维流程： 图1例1(闭合电路的动态分析)在如图1所示的电路中，R1、R2和R3皆为定值电阻，R4为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R4的滑动触头向图中a端移动时()AI变大，U变小 BI变大，U变大 CI变小，U变大 DI变小，U变小解析当R4的滑动触头向图中a端移动时，R4接入电路的电阻变小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小，即电压表的读数U变小；由于总电流变大，使得R1、R3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R2和R4并联两端电压变小，则电流表的读数I变小，故选D. 答案D针对训练1如图2所示的电路，闭合电键S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值则()A电流表的示数减小 B电压表的示数减小C电阻R2两端的电压减小 D路端电压增大图2图2答案B解析题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故RR总I干U内U外.R2两端电压U2I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小，读数减小，A、C、D错误，B项正确二、闭合电路的功率1电源的总功率：P总EI；电源内电阻消耗的功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2RE/(Rr)2R，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm.电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示3电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即P出/P总IU/IEU/E.图3对于纯电阻电路，电源的效率1/(1)，所以当R增大时，效率提高当Rr(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高例2如图4所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器R的最大阻值为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？图4(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(1)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RrR02 时，R消耗功率最大为：Pm W W.(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表达为：PI2R0，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R0时R0上消耗的功率最大：PmR01.5 W W.答案(1)2 W(2)0 W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5所示，电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求：(1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；图5(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上电荷量的增加量答案(1)1 A(2)1.2104 C针对训练2如图6所示电路中，电源电动势E9 V，内阻r2 ，定值电阻R16 ，R210 ，R36 ，电容器的电容C10 F.(1)保持开关S1、S2闭合，求电容器所带的电荷量图6(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量答案(1)3105 C(2)6105C解析保持开关S1、S2闭合，则电容器两端的电压UCUR1R16 V3 V.电容器所带的电荷量为QCUC101063 C3105C.(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器两端的电压等于电源电动势，此时电容器上的电荷量QCE101069 C9105C，而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量QR2QQQ9105C3105C6105 C.1(闭合电路的动态分析)在如图7所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则()AA灯变亮、B灯变亮、C灯变亮BA灯变亮、B灯变亮、C灯变暗CA灯变亮、B灯变暗、C灯变暗DA灯变亮、B灯变暗、C灯变亮图7答案D解析滑片P向下移动，变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I知，电路干路电流增大，灯A因两端电压UA增大而变亮，根据UEIr，路端电压变小，UUAUB，所以UB减小，灯B电阻不变，所以灯B电流IB减小，灯B变暗干路电流IIBIC，因为I增大、IB减小，所以IC增大，灯C应变亮，选项D是正确的2(含电容器电路的分析与计算)如图8所示，已知C6 F，R15 ，R26 ，E6 V，r1 ，电表均为理想电表，开关S原来处于断开状态，下列说法中正确的是()A开关S闭合瞬间，电流表的读数为0.5 AB开关S闭合瞬间，电压表的读数为5.5 VC开关S闭合后经过一段时间，再将开关S迅速断开，则通过R2的电荷量为1.8105 C图8D以上说法都不对答案C解析开关S闭合瞬间，电容器充电，接近于短路状态， I A1 A，A错误；电压表的读数U1IR115 V5 V，B错误；开关闭合一段时间后，电容器相当于断路，I A0.5 A此时电容器上电荷量QCU2CIR261060.56 C1.8105 C，断开开关S后，电荷量Q经R2释放，故C正确3(UI图像，闭合电路的功率和效率)电源的效率定