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时间:2018-08-07
《2017-2018学年高中物理 第二章 恒定电流 习题课 闭合电路欧姆定律的应用学案 新人教版选修3-》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
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
2、联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小.“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
3、数增大,A2示数减小答案 C15解析 由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,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
4、.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、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
5、=)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,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=U15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
6、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,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
7、(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,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:15Pm′=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
8、,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 (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
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