高中物理第二章恒定电流习题课闭合电路欧姆定律的应用学案选修3-1解析.doc

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1、习题课：闭合电路欧姆定律的应用[学习目标]　1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路.2.知道闭合电路中的功率关系，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.一、闭合电路的动态分析闭合电路动态问题的分析方法(1)程序法基本思路：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U内的变化→U外的变化→固定支路→变化支路.(2)结论法——“并同串反”“并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，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

2、减小.“串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.例1　电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图1所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是(　　)图1A.电压表和电流表读数都增大B.电压表和电流表读数都减小C.电压表读数增大，电流表A1示数减小，A2示数增大D.电压表读数减小，电流表A1示数增大，A2示数减小答案　C解析　由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时

3、，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I＝，因R总增大，所以I减小，故A1示数减小；路端电压U＝E－Ir，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2＝E－I(R1＋r)，因I减小，所以U2增大，由I2＝知，I2增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误.解决闭合电路动态问题的一般思路1.分析电路，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；3.由I＝判断总电流的变化；4.据U＝E－Ir判断路端电压的变化；5.由欧姆定律及串

4、、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.针对训练1　如图2所示，A、B、C三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头P向下滑动时，三只电灯亮度的变化是(　　)图2A.A、B、C都变亮B.A、B变亮，C变暗C.A、C变亮，B变暗D.A变亮，B、C变暗答案　B解析　滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值R减小，所以电路总阻值R总减小，由闭合电路欧姆定律知总电流(I总＝)变大，通过A的电流增大，故A变亮；由于I总变大，所以内阻上的电压(U内＝I总r)变大，所以C两端的电压(UC＝E－UA－U内)变小，通过C的电流IC变小

5、，所以C变暗；由于I总变大，IC变小，所以通过B的电流(IB＝I总－IC)一定增大，B灯变亮，选项B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I＝I2r；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＝I2R＝[]2R＝，当R＝r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.图33.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝＝＝.对于纯电阻电路，电源的效率η＝＝＝，所以当R增大时，效率η提高.当R＝r(电源有最大输出功率)时

6、，效率仅为50%，效率并不高.例2　如图4所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值为10Ω.图4(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？(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？答案　(1)2Ω　W　(2)0　W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R＝r＋R0＝2Ω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示为：P＝I2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，

7、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：Pm′＝R0＝×1.5W＝W.功率最大值的求解方法1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大.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.例3　如图5所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻的U－I图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：图5(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η为多大？答案　(1)4W　(2)2W　

8、(3)66.7%解析　根据题意从A的图线可读出E＝3V，r＝＝Ω＝0.5Ω，从B图线中可读出外电阻R＝1Ω.由闭合电路欧姆定律可得I＝＝A＝2A，则电源的输出功率P出＝I2R＝4W，P内＝I2r＝2W，电源