【學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計】高中物理 第二章 電路 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 電功率課件 粵教版選修31.doc

學(xué)案9習(xí)題課：閉合電路歐姆定律的應(yīng)用電功率1閉合電路歐姆定律有三種表達形式，其表達式和適用范圍分別為：(1)i(外電路為純電阻電路)(2)eirir(外電路為純電阻電路)(3)eu外u內(nèi)(任何電路)2電流通過一段導(dǎo)體時，電流做功的計算公式為wuit，電功率的計算公式為pui.3電流通過電阻元件時產(chǎn)生熱量的計算公式為qi2rt，熱功率的計算公式為pi2r.4純電阻電路：電流通過純電阻電路做功時，電能全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的內(nèi)能wquiti2rtt；pp熱uii2r.5非純電阻電路：含有電動機或電解槽的電路稱為非純電阻電路wuitqi2rt；puip熱i2r.6閉合電路的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：eiu外iu內(nèi)i.一、閉合電路的動態(tài)分析1特點：斷開或閉合開關(guān)、滑動變阻器的滑片移動，使閉合電路的總電阻增大或減小，引起閉合電路的電流發(fā)生變化，致使外電壓、部分電路的電壓和部分電路的電流、功率等發(fā)生變化是一系列的“牽一發(fā)而動全身”的連鎖反應(yīng)2思維流程：例1(單選)在如圖1所示的電路中，r1、r2和r3皆為定值電阻，r4為可變電阻，電源的電動勢為e，內(nèi)阻為r，設(shè)電流表的讀數(shù)為i，電壓表的讀數(shù)為u，當r4的滑動觸頭向圖中a端移動時()圖1ai變大，u變小bi變大，u變大ci變小，u變大 di變小，u變小解析當r4的滑動觸頭向a端移動時，r4接入電路的電阻變小，外電路的總電阻就變小，總電流變大，路端電壓變小，即電壓表的讀數(shù)u變小；由于總電流變大，使得r1、r3兩端電壓都變大，而路端電壓又變小，因此，r2和r4并聯(lián)兩端電壓變小，則電流表的讀數(shù)i變小，故選d.答案d針對訓(xùn)練1(單選)如圖2所示的電路，閉合電鍵s，待電路中的電流穩(wěn)定后，減小r的阻值則()圖2a電流表的示數(shù)減小b電壓表的示數(shù)減小c電阻r2兩端的電壓減小d路端電壓增大答案b解析題圖中的電路結(jié)構(gòu)是r1與r先并聯(lián)，再與r2串聯(lián)，故rr總i干u內(nèi)u外.r2兩端電壓u2i干r2，u2增大，所以r與r1的并聯(lián)電壓減小，讀數(shù)減小，a、c、d錯誤，b項正確二、閉合電路的功率1電源的總功率：p總ei；電源內(nèi)電阻消耗的功率p內(nèi)u內(nèi)ii2r；電源輸出功率p出u外i.2.對于純電阻電路，電源的輸出功率p出i2re/(rr)2r，當rr時，電源的輸出功率最大，其最大輸出功率為pm.電源輸出功率隨外電阻變化曲線如圖3所示圖33電源的效率：指電源的輸出功率與電源的總功率之比，即p出/p總iu/ieu/e.對于純電阻電路，電源的效率1/(1) ，所以當r增大時，效率提高當rr(電源有最大輸出功率)時，效率僅為50%，效率并不高例2如圖4所示，電路中e3 v，r0.5 ，r01.5 ，變阻器r的最大阻值為10 .圖4(1)在變阻器的阻值r為多大時，變阻器上消耗的功率最大？最大為多大？(2)在變阻器的阻值r為多大時，定值電阻r0上消耗的功率最大？最大為多大？解析(1)此種情況可以把r0歸入電源內(nèi)電阻，這樣變阻器上消耗的功率，也就是電源的輸出功率即當rrr02 時，r消耗功率最大為：pm w w.(2)定值電阻r0上消耗的功率可以表達為：pi2r0，因為r0不變，當電流最大時功率最大，此時應(yīng)有電路中電阻最小，即當r0時r0上消耗的功率最大：pmr01.5 w w.答案(1)2 w(2)0 w三、含電容器電路的分析與計算方法在直流電路中，當電容器充、放電時，電路里有充、放電電流一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的元件，電容器處電路可看做是斷路，簡化電路時可去掉它分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點：1電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降低，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓2當電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等3電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電例3如圖5所示，電源電動勢e10 v，內(nèi)阻可忽略，r14 ，r26 ，c30 f，求：圖5(1)s閉合后，穩(wěn)定時通過r1的電流；(2)s原來閉合，然后斷開，這個過程中流過r1的總電荷量解析(1)電路穩(wěn)定時，r1、r2串聯(lián)，易求i1 a.(2)s閉合時，電容器兩端電壓ucu2ir26 v，儲存的電荷量qcuc.s斷開至達到穩(wěn)定后，uce，儲存的電荷量qcuc.很顯然電容器上的電荷量增加了qqqcuccuc1.2104 c電容器上電荷量的增加是在s斷開以后才產(chǎn)生的，這只有通過r1這條電路實現(xiàn)，所以在這個過程中流過r1的總電荷量就是電容器帶電荷量的增加量答案(1)1 a(2)1.2104 c針對訓(xùn)練2如圖6所示電路中，電源電動勢e9 v，內(nèi)阻r2 ，定值電阻r16 ，r210 ，r36 ，電容器的電容c10 f.圖6(1)保持開關(guān)s1、s2閉合，求電容器所帶的電荷量(2)保持開關(guān)s1閉合，將開關(guān)s2斷開，求斷開開關(guān)s2后流過電阻r2的電荷量答案(1)3105 c(2)6105c解析保持開關(guān)s1、s2閉合，則電容器兩端的電壓ucur1r16 v3 v.電容器所帶的電荷量為qcuc101063 c3105c.(2)保持開關(guān)s1閉合，將開關(guān)s2斷開后，電路穩(wěn)定時電容器兩端的電壓等于電源電動勢，此時電容器上的電荷量qce101069 c9105c，而流過r2的電荷量等于電容器c上電荷量的增加量qr2qqq9105c3105c6105 c.1.(閉合電路的動態(tài)分析)(單選)在如圖7所示電路中，當滑動變阻器滑片p向下移動時，則()圖7aa燈變亮、b燈變亮、c燈變亮ba燈變亮、b燈變亮、c燈變暗ca燈變亮、b燈變暗、c燈變暗da燈變亮、b燈變暗、c燈變亮答案d解析滑片p向下移動，變阻器電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)i知，電路電流增大，燈a兩端電壓ua增大變亮，根據(jù)ueir，路端電壓變小，uuaub，所以ub減小，燈b電阻不變，所以燈b電流ib減小，燈b變暗干路電流iibic，因為i增大、ib減小，所以ic增大，燈c應(yīng)變亮，選項d是正確的2(含電容器電路的分析與計算)(單選)如圖8所示，已知c6 f，r15 ，r26 ，e6 v，r1 ，電表均為理想電表，開關(guān)s原來處于斷開狀態(tài)，下列說法中正確的是()圖8a開關(guān)s閉合瞬間，電流表的讀數(shù)為0.5 ab開關(guān)s閉合瞬間，電壓表的讀數(shù)為5.5 vc開關(guān)s閉合后經(jīng)過一段時間，再將開關(guān)s迅速斷開，則s斷開后，通過r2的電荷量為1.8105 cd以上說法都不對答案c解析開關(guān)s閉合瞬間，電容器充電，接近于短路狀態(tài)， i a1 a，a錯誤；電壓表的讀數(shù)uir115 v5 v，b錯誤；開關(guān)閉合一段時間后，電容器相當于斷路，i a0.5 a此時電容器上電荷量qcu2cir261060.56 c1.8105 c，斷開開關(guān)s后，電荷量q經(jīng)r2釋放，故c正確3(閉合電路的功率和效率)(單選)電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比，如圖9所示，直線a為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線b為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線直線c為電阻r兩端的電壓與電流的關(guān)系圖線，將這個電阻r分別接到a、b兩電源上，那么()圖9ar接到電源a上，電源的效率較低br接到電源b上，電源的輸出功率較大cr接到電源a上，電源的輸出功率較大，電源效率較高dr接到電源b上，電源的輸出功率較小，電源效率較高答案c解析電源的效率，由題中圖線可知a與c交點處電壓大于b與c交點處電壓，則r接在電源a上效率較高；電源輸出功率pui，由題中圖線易得r接在電源a上輸出功率較大，a、b、d錯誤，c正確4(閉合電路的功率)(雙選)將阻值為4 和10 的兩個電阻r1、r2分別接在同一電源上，結(jié)果r2上消耗的功率p2比r1上消耗的功率p1大，則()a電源內(nèi)阻一定小于4 b兩電阻串聯(lián)后接此電源，外電路消耗的總功率一定大于只接r2時消耗的功率c兩電阻并聯(lián)后接此電源，外電路消耗的總功率一定小于只接r1時消耗的功率d只接r1時電源消耗的功率一定大于只接r2時消耗的功率答案cd解析電源輸出功率隨外電阻的變化關(guān)系曲線如圖所示因為r2消耗的功率p2比r1消耗的功率p1大所以有r1r2r14 .a錯誤只接r1時，電路中的電流大于只接r2時的電流，所以d項正確r1與r2的并聯(lián)電阻一定小于r1的電阻由電源的輸出功率曲線可知外電路總功率一定小于只接r1時消耗的功率，c選項正確若r1與r2串聯(lián)，其電阻大于r2的電阻外電路消耗的總功率不一定大于只接r2時消耗的功率，b選項錯誤題組一閉合電路的動態(tài)分析1(單選)如圖1所示的電路，三只相同的燈泡l1、l2、l3，當滑動變阻器的滑動觸點向b端移動時()圖1al1變亮，l2、l3變暗bl1、l2變亮，l3變暗cl1、l3變暗，l2變亮dl1、l3變亮，l2變暗答案b解析無論是計算出燈的電壓還是電流，都可判斷燈的亮暗變化而計算電壓還是電流的原則一般為：串聯(lián)部分分析電流，并聯(lián)部分分析電壓用燈泡來代替普通電阻，此時現(xiàn)象可通過燈泡的亮暗變化直接表現(xiàn)，電路中就不再需要電表沒有電表的燈泡電路，要計算電壓還是電流要靠自已去選擇，這就使求解更為靈活變阻器觸點向b端移動，電阻變小，總電阻變小，i1(i1是通過l1的電流)變大，u3變小，i3變小，i2i1i3(i2、i3分別為流過l2、l3的電流)，可知i2變大，l2變亮2(雙選)如圖2所示的電路中，電源的內(nèi)阻r0，r1和r2是兩個定值電阻當滑動變阻器r的滑片向a移動時，電路中的電流i1、i2的變化情況是()圖2ai1不變 bi1變小ci2變大 di2變小答案bc解析當滑動變阻器r的滑片向a移動時，滑動變阻器連入電路的電阻變小，整個回路的總電阻變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，干路電流i變大，路端電壓ueir變小，i1變小，a錯誤，b正確；又ii1i2，所以i2變大，c正確，d錯誤3(單選)某實物投影機有10個相同的強光燈l1l10(24 v，220 w)和10個相同的指示燈x1x10(220 v,2 w)，將其連接在220 v的交流電源上，電路如圖3所示，若工作一段時間后l2燈絲燒斷，則()圖3ax1的功率減小，l1的功率增大bx1的功率增大，l1的功率增大cx2的功率增大，其他指示燈的功率減小dx2的功率減小，其他指示燈的功率增大答案c解析由串、并聯(lián)電路的知識知，若l2燈絲燒斷，電路的電阻值變大，電流變小，除x2兩端電壓變大外，其他電壓變小，故選c.4(單選)如圖4所示，電動勢為e、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相連接只合上開關(guān)s1，三個燈泡都能正常工作如果再合上s2，則下列表述正確的是()圖4a電源輸出功率減小bl1上消耗的功率增大c通過r1的電流增大 d通過r3的電流增大答案c解析合上s2之前，r3與l3串聯(lián)后與l1、l2并聯(lián)，最后與r1串聯(lián)合上s2之后，在并聯(lián)電路部分又增加了一個并聯(lián)的支路，電路的總阻值減小，電路的總電流即流過r1的電流增大，c正確因電源的內(nèi)阻不計，則電源的輸出功率pie增大，a錯誤通過r1中的電流增大時r1兩端電壓升高，則并聯(lián)電路部分的兩端電壓降低，l1消耗的功率降低，通過r3與l3的電流減小，b、d錯誤題組二閉合電路的功率和效率5(單選)如圖5所示，直線oac為某一直流電源的總功率p隨電流i變化的圖線，曲線obc表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率p隨電流i變化的圖線若a、b點的橫坐標均為1 a，那么ab線段表示的功率為()圖5a1 wb6 wc2 wd2.5 w答案c解析由題圖不難看出，在c點，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動勢為e3 v，短路電流為i3 a，所以電源的內(nèi)阻為r1 .題圖上ab線段表示的功率為pabp總i2r(13121) w2 w故正確選項為c.6(雙選)如圖6所示，曲線c1、c2分別是純電阻直流電路中，內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線由該圖可知下列說法中正確的是()圖6a電源的電動勢為2 vb電源的內(nèi)電阻為1 c電源輸出功率最大值為8 wd電源被短路時，電源消耗的最大功率可達16 w答案bd解析由圖線的交點和pri2r，pri2r得rr1 ei(rr)4 v電源被短路時，pre2/r16 w電源輸出的最大功率為pme2/4r4 w7(單選)如圖7所示為小燈泡的ui圖線，若將該小燈泡與一節(jié)電動勢e1.5 v、內(nèi)阻r0.75 的干電池組成閉合電路時，電源的總功率和小燈泡的實際電功率分別接近以下哪一組數(shù)據(jù)()圖7a1.5 w1.0 wb0.75 w0.5 wc0.75 w0.75 w d1.5 w0.75 w答案d解析在題圖中作出電源的外電壓和電流的關(guān)系圖象，即u1.50.75i的圖象，兩圖象的交點就是電源和小燈泡構(gòu)成閉合回路時的路端電壓和電流圖象交點坐標是(1.0,0.75)，電源的總功率p總ie11.5 w1.5 w，燈泡的實際功率p燈ui0.75 w.題組三含電容器電路的分析與計算8(雙選)如圖8所示的電路中，電源電動勢e6 v，內(nèi)阻r1 ，電阻r16 ，r25 ，r33 ，電容器的電容c2105 f若將開關(guān)s閉合，電路穩(wěn)定時通過r2的電流為i；斷開開關(guān)s后，通過r1的電荷量為q.則()圖8ai0.75 abi0.5 acq2105 cdq1105 c答案ad解析開關(guān)s閉合時，i0.75 a，選項a對，b錯；此時ucur并1.5 v，qccuc3105 c，若將開關(guān)斷開，則電容器上所帶的電荷量通過r1、r3放掉，因i1i3r3r112，根據(jù)qit可知，通過r1的電荷量qqc1105 c，選項c錯，d對9(雙選)平行板電容器c與三個可變電阻r1、r2、r3以及電源連成如圖9所示的電路閉合開關(guān)s，待電路穩(wěn)定后，電容器c兩極板帶有一定的電荷要使電容器所帶電荷量增加，以下方法中可行的是()圖9a只增大r1，其他不變b只增大r2，其他不變c只減小r3，其他不變d只減小a、b兩極板間的距離，其他不變答案bd解析電容器兩端電壓等于電阻r2兩端的電壓，只增大r1時，電容器兩端的電壓減小，電容器所帶電荷量減小，選項a錯誤；只增大r2時，電容器兩端的電壓增大，電容器所帶電荷量增大，選項b正確；只減小r3時，電容器兩端的電壓不變，電容器所帶電荷量不變，選項c錯誤；只減小a、b兩極板間的距離時，電容變大，電容器所帶電荷量增大，選項d正確10(單選)在如圖10所示的電路中，燈泡l的電阻大于電源的內(nèi)阻r，閉合電鍵s，將滑動變阻器滑片p向左移動一段距離后，下列結(jié)論正確的是()圖10a燈泡l變亮b電源的輸出功率變大c電容器c上的電荷量增加d電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變小答案c解析當p向左移動時，電路中總電阻變大，總電流減小，故燈泡變暗，電源輸出功率變小，電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大，電容器兩端電壓增大，電容器c上的電荷量增加，故選項c正確題組四綜合應(yīng)用11(單選)豎直放置的一對平行金屬板的左極板上，用絕緣細線懸掛了一個帶負電的小球，將平行金屬板按如圖11所示的電路連接，電鍵閉合后，絕緣細線與左極板間的夾角為.當滑動變阻器r的滑片在a位置時，電流表的讀數(shù)為i1，夾角為1；當滑片在b位置