2018_2019学年高中物理第二章恒定电流微型专题3闭合电路欧姆定律的应用学案新人教版.docx

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1、微型专题3 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.熟练掌握闭合电路的欧姆定律及串、并联电路的特点.2.知道闭合电路中的功率关系.科学思维:1.建立分析闭合电路动态问题的方法.2.会计算闭合电路的功率,借助于公式和图象,分析求解电源的最大输出功率.3.建立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

2、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.(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·山东济南市高一下期末)如图1所示电路中,闭合开关S,将滑动变阻器的

3、滑片P向b端移动时,电压表和电流表的示数变化情况是(  )图1A.电压表和电流表示数都增大B.电压表和电流表示数都减小C.电压表示数增大,电流表示数减小D.电压表示数减小,电流表示数增大答案 B解析 当滑动变阻器的滑片P向b端移动时,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律分析可知总电流增大,路端电压减小,则电压表的读数减小.题图中并联部分电路的电压减小,则电流表的读数减小,故B正确.针对训练1 (2018·山东聊城市高一下期末)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

4、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

5、: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=R=,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4所示,电路中E=

6、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消耗的功率最大为: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

7、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,以上所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 (1)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(2)电源内部消耗的功率P内=I2r=2W,(3)电源的总功率P总=IE=6W,故电源的效率η=×100%≈66.7%.稳定电流的U-I图象有两种:一是电源的U-I图象(如图6中a);二是用电器的U-I图象,而用电器

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