2019_2020版高中物理第二章恒定电流微型专题5闭合电路欧姆定律的应用

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1、微型专题5　闭合电路欧姆定律的应用[学科素养与目标要求]　物理观念：1.进一步熟练掌握闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点.2.熟练掌握闭合电路中的功率和相关物理量的关系．科学思维：1.学会分析闭合电路动态问题的方法.2.会计算闭合电路的功率，借助公式和图象，分析求解电源的最大输出功率.3.学会含容电路的分析方法．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、并联电路的规律判断各部分

2、的电路电压及电流的变化．(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　(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(　　)图1A．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．

3、电压表和电流表的读数都减小D．电流表的读数增大，电压表的读数减小答案　A解析　当滑动变阻器的滑动触头向上端移动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻R增大，由闭合电路欧姆定律知总电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大，则电压表的示数增大；电阻R2两端的电压U2＝E－I(r＋R1)增大，流过电阻R2的电流I2增大，则流过电流表的电流I3＝I－I2减小，即电流表的读数减小，故A正确，B、C、D错误．[学科素养]　例1回顾了闭合电路的欧姆定律及串、并联电路的相关知识，并用于分析闭合电路动态问题．一方面让学生对物理规律的认识更加深刻，另一方面也让学生进一步了解了闭合电路中的各物理量

4、之间的关系，这很好的体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养．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(　　)图2A．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变暗答案　D解析　当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由I＝知总电流增大，通过L2的电流增大，L2变亮；由U并＝E－I(RL2＋r)知，变阻

5、器与L1并联部分电压减小，示数变小，L1变暗，D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＝×100%＝×100%＝×100%.对于纯电阻电路，电源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%，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

6、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)变阻器接入电路的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？(2)变阻器接入电路的阻值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，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′＝

7、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．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　(1)根据