高二物理闭合电路习题课(电路的动态分析)

闭合电路欧姆定律的应用——电路的动态分析东阳中学赵雄华知识回顾：定律内容数学表达式其它表达形式U端随R的变化关系闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比U端随R的增大而增大，随R的减小而减小EIRr（适用于纯电阻电路）U=E-IrE=IR+Ir例：如图所示的电路，已知电源的电动势E和内电阻r恒定，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，电表为理想电表，当滑动头从a移到b的过程中，外电路的总阻值如何变化？思考1:上题中如用导线将a、d连接起来，如图所示，当滑动头从a移到b的过程中，外电路的总阻值如何变化？电路的动态分析：dRRd思考2:上题中如用导线将a、c连接起来，如图所示，当滑动头从a移到b的过程中，外电路的总阻值如何变化，是否具有极值？思考3:若在本题电路中的a、c之间接入一个定值电阻R1，b、c之间接入一个定值电阻R2，设R1略大于R2，则滑动变阻器的滑动头从a移到b的过程中，外电路的总阻值如何变化？基本电路:1、ABpba限流式接法：RAB随pb间的电阻增大而增大。2、ABabPR1R2分压式接法：当P由a滑至b时，电路的总电阻RAB持续减小；若P点反向移动，则RAB持续增大。3、R1R2R3ABabp.并联式接法：由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻当两支路阻值相等时有最大值，相差最大时有最小值并随两支路阻值之差的增大（减小）而减小（增大）。思考4：如在上面电路中ac与bc间各加入一个理想电流表（如图所示，并设R1＝R2），则当滑动头从a移到b的过程中，两电流表的示数如何变化？程序法：从局部到整体，再从整体到局部某一电阻变化连接关系R外的变化闭合电路欧姆定律I总的变化U端的变化部分电路欧姆定律串并联的基本特点I分的变化U分的变化方法总结：分析电学量的变化趋势练习：如图所示的电路中，闭合电键S，在滑动变阻器滑动片P向下滑动的过程中，各电表示数的变化情况是怎样的？拓展1：上题中当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，如果三只理想电压表示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，则下列各组数据中可能出现的是（）A.ΔU1＝0V、ΔU2＝2V、ΔU3＝2VB.ΔU1＝1V、ΔU2＝3V、ΔU3＝2VC.ΔU1＝3V、ΔU2＝1V、ΔU3＝2VD.ΔU1＝1V、ΔU2＝2V、ΔU3＝1V分析电学量的变化量BD拓展2：上题中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△I、△U1、△U2和△U3表示．则下列比值正确的是（）A、U1/I不变，△U1/△I不变B、U2/I变大，△U2/△I变大C、U2/I变大，△U2/△I不变D、U3/I变大，△U3/△I不变分析电学量的变化率ACD如果电路改接为下图所示，并设AB两端电压保持U不变，则当滑动变阻器的滑动头从a移到b的过程中，电流表的示数如何变化？思考与讨论：xRxRxRxRxRR0200－＝总220020000)2(4RxRRRURxxRRRURxRRRUIap）（总RRRURIRUI)4(4,00minmax二、闭合电路中的三类功率1、电源的功率P总：电源的总功率，P总=IErEEIU0IU端端输出IUP2、电源的输出功率P输出：图线与两轴所围面积表示输出功率IUIU0交点的意义？3、内阻损耗的功率P内：2rIP内例：某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如右图中的a、b、c所示，根据图线可知（）A.反映Pr变化的图线是cB.电源电动势为8vC.电源内阻为2ΩD.当电流为0.5A时，外电路的电阻为6ΩA/IA0c2abc14二、闭合电路中的三类功率思考：如将上题图中的坐标标度去掉，则图象如下图所示.（1）在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，则这三点的纵坐标满足什么关系？（2）b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标与纵坐标之比分别为多少？练习：如图所示,电源由n个电动势均为1.5V,且内阻相同的电池串联组成,合上开关S,滑动变阻器的滑动触头C从A端滑至B端的过程中,电路中的一些物理量的变化如图甲、乙、丙所示,电表、导线对电路的影响不计.求:(1)组成电源的串联电池的个数.(2)滑动变阻器总阻值.(3)将甲、乙、丙三个图上的a、b、c各点的坐标补齐.(甲图为输出功率与路端电压关系曲线;乙图为路端电压与总电流关系曲线;丙图为电源效率与外电路电阻关系曲线)解：(1)由题图乙可知所以r=由题图甲可知Pm=所以n=个=4个nrnEImΩ5.0Ω35.1mIEnrnE4)(222m5.15.45.044ErP(2)由题图丙知又有r′=nr=4×0.5Ω=2Ω所以R==8Ω即d点的横坐标为8.rRR1r(3)由题图乙求a点的坐标I=U=IR=0.6×8V=4.8V所以a点的坐标为(0.6,4.8)当电源输出功率最大时,外电路电阻与内阻相等,此时电路电流U′=I′r′=1.5×2V=3V所以b点的坐标为(3,4.5)电路中当C滑至B端时UB=IBR=0.6×8V=4.8VPB=IBUB=2.88W所以c点的坐标为(4.8,2.88)A6.0rRE总A5.1A225.142rEI总A6.0A825.14rREIB总2、ABabPR1R2分压式接法：当P由a滑至b时，电路的总电阻RAB持续减小；若P点反向移动，则RAB持续增大。apapapapapABRRRRRRRRRRR11)(2122112maxRRAB2121minRRRRRAB3、R1R2R3ABabp.并联式接法：由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大（减小）而减小（增大）；且支路阻值相等时有最大值，相差最大时有最小值。022004)(RRRRRRRRRRRRbabababa并证明：令两支路的阻值被分为Ra、Rb,且Ra+Rb=R0,其中R0为定值。则40maxRRAB设R1R2，当滑动端在b点时R并最小。321231min)(RRRRRRRAB