2020-2021学年新教材物理粤教版必修第三册课件：习题课二 闭合电路的分析

A. U1 不变，U1 不变
I
I
C. U2 变大，U2 不变
I
I
B. U2 变大，U2 变大
I
I
D. U3 变大，U3 不变
I
I
【解析】选A、C、D。当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,电路的电阻变大,
总电流减少,路端电压变大,
U1 I
U1 I
R1
,
U2 I
R
2
,
U2 I
I(R1 r) I
R1
r。
【素养训练】
1.在如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑片向下移动时,关于电灯L的亮度及
电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是
()
A.L变暗,Q增大
B.L变暗,Q减小
C.L变亮,Q增大
D.L变亮,Q减小
【解析】选B。当滑动变阻器的滑动片向下移动时,滑动变阻器接入电路的电 阻减小,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律得知,干路电流增大,电源的 内电压增大,则路端电压减小,灯L变暗。电容器板间电压等于滑动变阻器两端 的电压。由上得知,路端电压减小,则通过L灯的电流减小,而干路电流增大,则 通过R1的电流增大,R1的电压也增大,则滑动变阻器两端的电压减小,电容器所 带电荷量Q减小,故B项正确。
2.半偏法测电压表电阻的电路及其工作原理:
(1)按图接线,图中R0 为电阻箱; (2)闭合S,调节R0=0,再调节R使电压表指针满偏; (3)保持变阻器电阻R不变,调节R0使电压表指针半偏,记下R0的值; (4) R V测 =R0。
【典例示范】 【典例】某同学利用如图1所示的电路测量量程为1 mA的灵敏电流计的内阻 (内阻约为600 Ω);可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值为9 999.9 Ω),滑 动变阻器R1(最大阻值为20 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值为200 Ω),滑动变阻 器R3(最大阻值为2 kΩ),直流电源E(电动势为2 V),开关1个,导线若干。
U3 I
R2
R1
,
U3 I
Ir I
r，故A、C、D正确。
2.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 (ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ)
A.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减小,A2增大 D.电压表读数减小,电流表A1增大,A2减小
【解析】选C。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=
R
E 总＋r
，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= U2 知,I2增
【解析】选C。电容器与R1串联,改变R1的阻值对电容器两端电压无影响,A项错 误;增大电容器两极板的距离和将电容器的两极板错开些,电容C减小,电压不变, 带电荷量减小,B、D选项错误;减小R2可以增大R两端电压,C项正确。
知识点三 电表内阻的测量 1.半偏法测电流表电阻的电路及其工作原理:
(1)按图接线,图中R1 、R2 为电阻箱,电源为蓄电池,内阻可以不计。 (2)闭合S1 ,调节R1使电流表指针满偏。 (3)闭合S2,保持电阻R1不变,调节R2使电流表指针半偏,记下R2的值。 (4)RG测=R2。
()
A.I=0.75 A
B.I=0.5 A
C.q=2×10-5 C
D.q=1×10-5 C
【解析】选A、D。开关S闭合时,I= E =0.75 A,故A项正确,B项错误;
r＋R并＋R 2
此时UC= UR并 =1.5 V,QC=C·UC=3×10-5 C,若将开关断开,则电容器上所带的电 荷量通过R1、R3放掉,因I1∶I3=R3∶R1=1∶2,根据q=It可知,通过R1的电荷量q=
(3)运用I总=
E R＋r
判断I总的变化。
(4)运用U内=I总r判断U内的变化。
(5)运用U外=E-U内判断U外的变化。
(6)运用部分电路欧姆定律定性分析各支路相关量变化。
2.“串反并同”结论法: 所谓“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;反之都将增大。 所谓“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;反之都将减小。
R2
大,即电流表A2的读数增大,故选项C正确。
知识点二 含容电路 电容器是一种能储存电荷与电能的元件。在直流电路中,当电容器充、放电时, 电路中会有电流通过,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个 阻值无限大的元件。如果直流电路中含有电容器,分析步骤具体如下: (1)简化电路:当电路稳定时,电容器所在的电路可看作断路,简化电路时可以 将电容及与电容器串联的所有元件去掉。
【解析】选D。当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻
减小,外电路总电阻减小,由I=
E R 外＋r
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,滑动变阻器与L1并联部分电压减小,电压表示数变小,L1变
暗,故D项正确。
2.(多选)(2020·哈师大附中高二检测)如图所示,四个电表均为理想电表,当滑 动变阻器的滑动触头P向左端移动时,下列说法正确的是 ( ) A.电压表V1的读数减小,电流表A1的读数增大 B.电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小 C.电压表V2的读数减小,电流表A2的读数增大 D.电压表V2的读数增大,电流表A2的读数减小
1 QC=1×10-5 C,故C项错误,D项正确。
3
【题后反思】分析含容电路时的注意事项 (1)电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压,该电阻相当于导线。 (2)电路中的电流、电压变化时,将会引起电容器的充、放电,如果电容器两端 的电压升高,电容器将充电,反之,电容器将放电。 (3)分析S闭合前、后电容器极板时,应注意极板上带电的正、负。如果变化前 后极板电性相同,那么通过导线的电荷量等于初、末状态电容器带电荷量之差; 如果电性相反,则等于电荷量之和。
实验步骤如下: ①按图1所示电路连接好线路; ②将电阻箱阻值调节为1 200 Ω,将滑动变阻器的滑片移到图1中最左端所对 应的位置,闭合开关S; ③调节滑动变阻器,使灵敏电流计满偏; ④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使灵敏电流计的示数为 0.8 mA,记下电阻箱的阻值。
回答下列问题: (1)实验中应选择滑动变阻器__________(选填“R1”“R2”或“R3”)。 (2)根据图1所示电路将图2中实物图连线。 (3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为1 640.0 Ω,计算可得灵敏电流计的内 阻为__________Ω。 (4)实验步骤④中保持滑动变阻器滑片的位置不变,请判断本实验测出的灵敏 电流计的内阻会比真实值__________(选填“偏大”或“偏小”)。
(2)分析、计算电容器电压:确定电容器与哪个电阻并联,该电阻两端的电压与
电容器两端的电压相等,根据电路公式计算出电阻两端的电压即可。
(3)计算电荷量:分别算出变化前后电容器的电压,然后根据Q=CU或ΔQ=CΔU计
算电容器上电荷量的变化。 (4)电容器中的动力学问题:计算出电容器两端的电压后,应用公式E= U 得出
电压等于R1两端的电压,增大R1的阻值,R1两端的电压增大,电容器两端的电压 增大,由E= U 可知,电容器两极板间的电场强度增大,因此板间带电油滴受到
d
的电场力增大,会向上运动,故A项错误;增大R2的阻值不改变电路中的总电阻,
不改变R1两端的电压,因此电容器中油滴仍保持静止,故B项正确;增大两板间的 距离,而电容器的两板间的电压一定,由E= U 可知,板间的场强减小,油滴受到
() A.R3断路 B.R1短路 C.R2断路 D.R1、R2同时短路
【解析】选C。灯泡A比原来暗了些,说明灯泡A的电流和电压变小;灯泡B比原来 亮了些,说明灯泡B的电压和电流变大。采取代入排除法,将选项逐个代入分 析:R3断路→R外增大→R总变大→I减小→U变大,由此可知两灯均变亮,故A项错 误;R1短路→R外减小→R总减小→I增大,通过灯泡A和B的电流变大,由此可知两灯 变亮,故B项错误;同理分析可知C选项正确,D选项错误。
2.如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的 极板水平放置。闭合电键S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不 动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是 ( ) A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值 C.增大两板间的距离 D.断开电键S
【解析】选B。在直流电路中,R2与电容器串联的支路不通,因此电容器两端的
大,则电流表A2的读数增大,由I1=
IR3
IR
可知通过R3的电流减小,则电压表V2的
2
读数减小,选项C正确,D错误。故选B、C。
【加固训练】 1. (多选)在如图所示电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动 时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电 表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列比值正确的是 ()
d
的电场力减小,油滴会向下运动,故C项错误;断开电键S,电容器会通过R1、R2进
行放电,使板间场强减小,油滴受到的电场力减小而向下运动,故D项错误。
【加固训练】 如图所示的电路中, E为电池,R1、R2为可变电阻,R为定值电阻,C为平行板电容 器。闭合开关S后,能使电容器带电荷量增加的方法是 ( ) A.增大R1的阻值 B.增大电容器两极板间的距离 C.减小R2的阻值 D.将电容器的两极板错开些
【解析】(1)本实验借用了半偏法测电流计内阻的实验方法,在电阻箱阻值变化 时,认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,即对滑动变阻器上的分压几乎 没有影响,故需要待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的电阻,选滑动变阻器R1可 减小实验误差;
(2)在电路中滑动变阻器为分压式连接,连接实物电路如图所示:
(3)认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,有Ig(Rg+R)=0.8Ig(Rg+R′),解 得Rg=560 Ω; (4)假设在整个实验过程中滑动变阻器的分压是不变的,根据灵敏电流计的读 数可以计算出灵敏电流计内阻。而事实上是,在电阻箱的阻值增大后,灵敏电 流计和电阻箱所在支路的电阻增加了,和滑动变阻器并联后的电阻也增加了, 滑动变阻器的分压增加了,设灵敏电流计内阻的真实值为Rg′,存在Ig(Rg′+ 1 200)<0.8Ig(Rg′+1 640),可知Rg′<560 Ω,即测量值会偏大。
【解析】选B、C。当滑动变阻器的滑动触头P向左端移动时,滑动变阻器接入电
路的电阻增大,电路中的总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知,干路中的电流
减小,电源内阻及R1分担的电压减小,电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小,
选项A错误,B正确;由于电压表V1的读数增大,由欧姆定律可得通过R2的电流增
【素养训练】 1.如图所示电路中,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 ( ) A.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
习题课二 闭合电路的分析
关键能力·探究学习
知识点一 闭合电路的动态分析 闭合电路中如果某个电阻发生变化(或开关通断)就会引起其他各部分电压、电 流(或灯泡明暗)的变化。处理这类问题有三种常用方法: 1.程序判断法: 遵循“部分→整体→部分”的思路,按照以下步骤分析: (1)明确局部电阻的变化。 (2)由局部电阻的变化可知外电路总电阻R的变化。
d
电容器两极板间的电场强度,进而根据牛顿第二定律、动能定理等方法确定带
电粒子在电容器中的运动状态。
【典例示范】
【典例】(多选)如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=
6 Ω,R2=5 Ω,R3=3 Ω,电容器的电容C=2×10-5 F。若将开关S闭合,电路稳定
时通过R2的电流为I;断开开关S后,通过R1的电荷量为q。则
3.特殊值法:指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的 滑片滑至最左端、最右端和正中间分别进行分析,并比较。从而使问题得以简 化,一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。
【典例示范】 【典例】如图所示的电路中,灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发 现灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是