高中物理第二章直流电路第9讲习题课：闭合电路欧姆定律和电路中的能量转化教科
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.解决闭合电路动态变化问题，应按照(ànzhào)局部→整体→局部的程序进行分析.
2.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→固定支路并 串联 联分 分流 压IU →变化支路.
12/10/2021
第四页，共二十八页。
(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断. (2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断.
12/10/2021
第十四页，共二十八页。
答案(dá
2.当电容器和电阻并联(bìnglián)后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联(bìnglián)电
阻两端的电压 . 相等(xiāngděng)
3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压
升高，电容器将 电；如充果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接
知识(zhī shi)梳理
用电压表检查故障：
(1)断路故障判断：先用电压表与电源并联，若 示数有，再逐段与电路并联，若电 压表指针偏转，则说明(shuōmíng)该段电路中有断点. (2)短路故障判断：先用电压表与电源并联，若有示数，再逐段与电路并联， 若电压表示数为零，则说明该段电路被短路.
12/10/2021
图3
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′＝R0E＋2 r2R0＝1.5＋320.52×1.5 W＝287 W.
答案
0
27 8W
12/10/2021
第十二页，共二十八页。
总结
(zǒngjié)
解析(jiě
返回
三、含电容器电路(diànlù)的分析与计算方法
R＋E r2R＝E2R－R rE22＋，4当r R＝ .电源输出功4率r 随外电阻的变
化曲线如图2所示.
12/10/2021
第九页，共二十八页。
图2
答案(dá
3.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即 η＝PP出总＝IIUE＝UE. 对于纯电阻电路，电源的效率 η＝I2RI2＋R r＝R＋R r＝1＋1 Rr ，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.
12/10/2021
第二页，共二十八页。
栏目 索引
一、闭合电路的动态分析 二、闭合电路的功率(gōnglǜ)和效率
三、含电容器电路(diànlù)的分析与计算方法
四、电路故障分析
对点检测(jiǎn cè) 自查自纠
12/10/2021
第三页，共二十八页。
一、闭合电路(bìhédiànlù)的动态分析 知识(zhī shi)梳理
第二章 直流电路
第9讲 律
习题课：闭合电路 欧姆定 (bìhédiànlù) 和电路中的能量转化
12/10/2021
第一页，共二十八页。
目标
(mùbiā
o)定位
1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路. 2.知道电路中闭合电路的功率关系，会计算(jìsuàn)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. 4.知道短路与断路，并会在闭合电路中进行故障分析.
图4
的电荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′－CUC＝1.2×10－4 C.电
容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，只有通过R1这
条途径实现，所以流过R1的电荷量就是电容器上增加的电荷
量.
答案 1.2×10－4 C
12/10/2021
第十七页，共二十八页。
方法点拨
解析(jiě
返回
(fǎnhu
四、电路(diànlù)故障分析
12/10/2021
第十页，共二十八页。
典例精析
例2 如图3所示，电路(diànlù)中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，变 阻器的最大阻值R＝10 Ω.
(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？
图3
解析 此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样(zhèyàng)变阻器上消耗的功率， 也就是电源的输出功率.
12/10/2021
第二十页，共二十八页。
解析(jiě
返回
对点检测(jiǎn cè)
1.(闭合电路的动态分析)如图6所示电路，电源内阻不可忽略. 开关S闭合(bìhé)后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 () A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数增大，电流表的示数减小 D.电压表的示数减小，电流表的示数增大
即当R＝r＋R0＝2 Ω时，R消耗功率最大为：
Pm＝4ER2＝4×322 W＝98 W.
答案 2 Ω 12/10/2021
9 8W
第十一页，共二十八页。
解析(jiě
(2)在变阻器的阻值(zǔ zhí)R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率 最大？最大为多大？
解析 定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：P＝I2R0，因为R0
于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动
一段距离后，下列结论正确(zhèngquè)的是(
)
A.灯泡L变亮
B.电源的输出功率变小
C.电容器C上电荷量减少
D.电流表读数变小，电压表读数变大
1234
图8
12/10/2021
第二十四页，共二十八页。
解析(jiě
12 3 4
4.(电路(diànlù)故障分析)如图9所示，灯泡L1、L2原来都正常发 光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡
答案(dáàn) 1 A
12/10/2021
第十六页，共二十八页。
解析(jiě
(2)S原来闭合(bìhé)，然后断开，这个过程中流过R1的电荷量.
解析 S闭合时，电容器两端电压UC＝U2＝I·R2＝6 V，储存
的电荷量Q1＝C·UC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，
此时UC′＝E，储存的电荷量Q1′＝C·UC′.很显然电容器上
第十九页，共二十八页。
答案
典例精析
例4 如图5所示，用电压表检查电路的故障(gùzhàng)，
测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0，Uab＝5.0 V，则此故障可能 是( )B
A.L断路
B.R断路
图5
C.R′断路
D.S断路
解析 Uab＝5.0 V、Uad＝5.0 V说明b、c、d与电源之间和a与电源之间的元件和 导线是完好的，又Ucd＝0，只能(zhī nénɡ)是R断路.
正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有
一处故障)( )
B
图9
A.a、c间断(jiànduàn)路 B.c、d间断路
C.b、d间断路 D.b、d间短路 解析 因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中 必是断路，故D错误.
电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源
12/10/2021
第六页，共二十八页。
方法点拨
解析(jiě
返回
(fǎnhu
二、闭合电路的功率和效率
知识(zhī shi)梳理
1.电源的总功率(gōnglǜ)：P总＝EI ；电源内耗功率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＝ 时，电源r 的输出功率最大，其最大输出功率为P＝
正、负极等电势.故正确答案为B. 12/10/2021
第二十六页，共二十八页。
解析(jiě xī)
返回
本课结束(jiéshù)
12/10/2021
第二十七页，共二十八页。
内容(nèiróng)总结
第9讲 习题课：闭合电路欧姆定律。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.。4.知道短路与断路，并 会在闭合电路中进行故障分析.。1.解决闭合电路动态变化问题，应按照局部→整体→局部的程序进行分析.。(1)程序法：按照局
(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别(fēnbié)滑至两个极 端去讨论.
12/10/2021
第五页，共二十八页。
典例精析
例1 如图1所示，R1阻值恒定，R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低(jiàngdī)而 增大)，L为小灯泡，当R2所在位置温度升高时( )
图1
A.R1两端的电压减小B.小灯泡的亮度变暗 C.电流表的示数减小D.通过R2的电流减小
No 部→整体→局部的程序分析.。1.电源的总功率：P总＝。(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗(xiāohào)的功率最大。
(1)定值电Βιβλιοθήκη 消耗(xiāohào)功率最大时通过的电流最大.。本课结束
Image
12/10/2021
第二十八页，共二十八页。
知识梳理
在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流.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(只考虑电容器是理想的，不漏
电的情况)的元件，电容器处电路可看做是 路，简化电路时可去掉它. 断 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻(diànzǔ) 上无电压降低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.
1234
图6
12/10/2021
第二十一页，共二十八页。
解析(jiě xī)
1234
2.(闭合电路的功率和效率(xiào lǜ))如图7所示，直线A为电源的
U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和电阻组
成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是( )
C
图7
A.4 W,33.3% B.2 W,33.3%
的电路 电.
放
12/10/2021
第十五页，共二十八页。
答案(dá
典例精析
例3 如图4所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求： (1)S闭合后，稳定(wěndìng)时通过R1的电流；
图4
解析 S 闭合后，电路稳定时，R1、R2 串联，易求 I＝R1＋E R2＝1 A，即为通 过 R1 的电流.
C.4 W,66.7% D.2 W,66.7%
解析 从题图中可知E＝3 V，直线A和直线B的交点是电源(diànyuán)和电阻R构成
闭合电路的工作点，因此P出＝UI＝4 W，P总＝EI＝6 W.电源的效率η＝
≈66U.7%. E12/10/2021
第二十三页，共二十八页。
解析(jiě
3.(含容电路分析)(多选)在如图8所示的电路中，灯泡L的电阻大
2.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→固定支路并 串联 联分 分流 压IU →变化支路.
12/10/2021
第四页，共二十八页。
(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断. (2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断.
12/10/2021
第十四页，共二十八页。
答案(dá
2.当电容器和电阻并联(bìnglián)后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联(bìnglián)电
阻两端的电压 . 相等(xiāngděng)
3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压
升高，电容器将 电；如充果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接
知识(zhī shi)梳理
用电压表检查故障：
(1)断路故障判断：先用电压表与电源并联，若 示数有，再逐段与电路并联，若电 压表指针偏转，则说明(shuōmíng)该段电路中有断点. (2)短路故障判断：先用电压表与电源并联，若有示数，再逐段与电路并联， 若电压表示数为零，则说明该段电路被短路.
12/10/2021
图3
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′＝R0E＋2 r2R0＝1.5＋320.52×1.5 W＝287 W.
答案
0
27 8W
12/10/2021
第十二页，共二十八页。
总结
(zǒngjié)
解析(jiě
返回
三、含电容器电路(diànlù)的分析与计算方法
R＋E r2R＝E2R－R rE22＋，4当r R＝ .电源输出功4率r 随外电阻的变
化曲线如图2所示.
12/10/2021
第九页，共二十八页。
图2
答案(dá
3.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即 η＝PP出总＝IIUE＝UE. 对于纯电阻电路，电源的效率 η＝I2RI2＋R r＝R＋R r＝1＋1 Rr ，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.
12/10/2021
第二页，共二十八页。
栏目 索引
一、闭合电路的动态分析 二、闭合电路的功率(gōnglǜ)和效率
三、含电容器电路(diànlù)的分析与计算方法
四、电路故障分析
对点检测(jiǎn cè) 自查自纠
12/10/2021
第三页，共二十八页。
一、闭合电路(bìhédiànlù)的动态分析 知识(zhī shi)梳理
第二章 直流电路
第9讲 律
习题课：闭合电路 欧姆定 (bìhédiànlù) 和电路中的能量转化
12/10/2021
第一页，共二十八页。
目标
(mùbiā
o)定位
1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路. 2.知道电路中闭合电路的功率关系，会计算(jìsuàn)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. 4.知道短路与断路，并会在闭合电路中进行故障分析.
图4
的电荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′－CUC＝1.2×10－4 C.电
容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，只有通过R1这
条途径实现，所以流过R1的电荷量就是电容器上增加的电荷
量.
答案 1.2×10－4 C
12/10/2021
第十七页，共二十八页。
方法点拨
解析(jiě
返回
(fǎnhu
四、电路(diànlù)故障分析
12/10/2021
第十页，共二十八页。
典例精析
例2 如图3所示，电路(diànlù)中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，变 阻器的最大阻值R＝10 Ω.
(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？
图3
解析 此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样(zhèyàng)变阻器上消耗的功率， 也就是电源的输出功率.
12/10/2021
第二十页，共二十八页。
解析(jiě
返回
对点检测(jiǎn cè)
1.(闭合电路的动态分析)如图6所示电路，电源内阻不可忽略. 开关S闭合(bìhé)后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 () A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数增大，电流表的示数减小 D.电压表的示数减小，电流表的示数增大
即当R＝r＋R0＝2 Ω时，R消耗功率最大为：
Pm＝4ER2＝4×322 W＝98 W.
答案 2 Ω 12/10/2021
9 8W
第十一页，共二十八页。
解析(jiě
(2)在变阻器的阻值(zǔ zhí)R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率 最大？最大为多大？
解析 定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：P＝I2R0，因为R0
于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动
一段距离后，下列结论正确(zhèngquè)的是(
)
A.灯泡L变亮
B.电源的输出功率变小
C.电容器C上电荷量减少
D.电流表读数变小，电压表读数变大
1234
图8
12/10/2021
第二十四页，共二十八页。
解析(jiě
12 3 4
4.(电路(diànlù)故障分析)如图9所示，灯泡L1、L2原来都正常发 光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡
答案(dáàn) 1 A
12/10/2021
第十六页，共二十八页。
解析(jiě
(2)S原来闭合(bìhé)，然后断开，这个过程中流过R1的电荷量.
解析 S闭合时，电容器两端电压UC＝U2＝I·R2＝6 V，储存
的电荷量Q1＝C·UC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，
此时UC′＝E，储存的电荷量Q1′＝C·UC′.很显然电容器上
第十九页，共二十八页。
答案
典例精析
例4 如图5所示，用电压表检查电路的故障(gùzhàng)，
测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0，Uab＝5.0 V，则此故障可能 是( )B
A.L断路
B.R断路
图5
C.R′断路
D.S断路
解析 Uab＝5.0 V、Uad＝5.0 V说明b、c、d与电源之间和a与电源之间的元件和 导线是完好的，又Ucd＝0，只能(zhī nénɡ)是R断路.
正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有
一处故障)( )
B
图9
A.a、c间断(jiànduàn)路 B.c、d间断路
C.b、d间断路 D.b、d间短路 解析 因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中 必是断路，故D错误.
电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源
12/10/2021
第六页，共二十八页。
方法点拨
解析(jiě
返回
(fǎnhu
二、闭合电路的功率和效率
知识(zhī shi)梳理
1.电源的总功率(gōnglǜ)：P总＝EI ；电源内耗功率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＝ 时，电源r 的输出功率最大，其最大输出功率为P＝
正、负极等电势.故正确答案为B. 12/10/2021
第二十六页，共二十八页。
解析(jiě xī)
返回
本课结束(jiéshù)
12/10/2021
第二十七页，共二十八页。
内容(nèiróng)总结
第9讲 习题课：闭合电路欧姆定律。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.。4.知道短路与断路，并 会在闭合电路中进行故障分析.。1.解决闭合电路动态变化问题，应按照局部→整体→局部的程序进行分析.。(1)程序法：按照局
(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别(fēnbié)滑至两个极 端去讨论.
12/10/2021
第五页，共二十八页。
典例精析
例1 如图1所示，R1阻值恒定，R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低(jiàngdī)而 增大)，L为小灯泡，当R2所在位置温度升高时( )
图1
A.R1两端的电压减小B.小灯泡的亮度变暗 C.电流表的示数减小D.通过R2的电流减小
No 部→整体→局部的程序分析.。1.电源的总功率：P总＝。(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗(xiāohào)的功率最大。
(1)定值电Βιβλιοθήκη 消耗(xiāohào)功率最大时通过的电流最大.。本课结束
Image
12/10/2021
第二十八页，共二十八页。
知识梳理
在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流.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(只考虑电容器是理想的，不漏
电的情况)的元件，电容器处电路可看做是 路，简化电路时可去掉它. 断 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻(diànzǔ) 上无电压降低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.
1234
图6
12/10/2021
第二十一页，共二十八页。
解析(jiě xī)
1234
2.(闭合电路的功率和效率(xiào lǜ))如图7所示，直线A为电源的
U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和电阻组
成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是( )
C
图7
A.4 W,33.3% B.2 W,33.3%
的电路 电.
放
12/10/2021
第十五页，共二十八页。
答案(dá
典例精析
例3 如图4所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求： (1)S闭合后，稳定(wěndìng)时通过R1的电流；
图4
解析 S 闭合后，电路稳定时，R1、R2 串联，易求 I＝R1＋E R2＝1 A，即为通 过 R1 的电流.
C.4 W,66.7% D.2 W,66.7%
解析 从题图中可知E＝3 V，直线A和直线B的交点是电源(diànyuán)和电阻R构成
闭合电路的工作点，因此P出＝UI＝4 W，P总＝EI＝6 W.电源的效率η＝
≈66U.7%. E12/10/2021
第二十三页，共二十八页。
解析(jiě
3.(含容电路分析)(多选)在如图8所示的电路中，灯泡L的电阻大