2019-2020学年高考物理 主题2 电路及其应用 微型专题5 闭合电路欧姆定律的应用课件（必修3

微型专题5闭合电路欧姆定律的应用主题2电路及其应用学科素养与目标要求物理观念：1.进一步熟练掌握闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点.2.熟练掌握闭合电路中的功率和相关物理量的关系.科学思维：1.学会分析闭合电路动态问题的方法.2.会计算闭合电路的功率，借助公式和图象，分析求解电源的最大输出功率.3.学会含容电路的分析方法.NEIRONGSUOYIN内容索引达标检测检测评价达标过关微型专题练克难解疑精准高效重点探究启迪思维探究重点重点探究一、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.ER＋r(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·无锡市江阴四校高二期中)如图1所示，电源电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器滑动触头向上端移动时A.电压表的读数增大，电流表的读数减小B.电压表和电流表的读数都增大C.电压表和电流表的读数都减小D.电流表的读数增大，电压表的读数减小解析当滑动变阻器的滑动触头向上端移动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻R增大，由闭合电路欧姆定律知总电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大，则电压表的示数增大；电阻R2两端的电压U2＝E－I(r＋R1)增大，流过电阻R2的电流I2增大，则流过电流表的电流I3＝I－I2减小，即电流表的读数减小，故A正确，B、C、D错误.√图1[学科素养]例1回顾了闭合电路的欧姆定律及串、并联电路的相关知识，并用于分析闭合电路动态问题.一方面让学生对物理规律的认识更加深刻，另一方面也让学生进一步了解了闭合电路中的各物理量之间的关系，这很好的体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.针对训练1(2018·聊城市期末)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√图2二、闭合电路的功率1.电源的总功率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，电源的输出功率图3P出＝I2R＝ER＋r2R＝E2R－r2R＋4r，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm＝E24r.电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示.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＝P出P总×100%＝IUIE×100%＝UE×100%.对于纯电阻电路，电源的效率η＝I2RI2R＋r×100%＝RR＋r×100%＝11＋rR×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＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值为10Ω.(1)变阻器接入电路的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？图4答案2Ω98W(2)变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？解析定值电阻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R＝0时，R0上消耗的功率最大：答案0278WPm′＝E2R0＋r2R0＝321.5＋0.52×1.5W＝278W.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、内阻损耗功率均最大.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.总结提升例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，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出为多大？图5答案4W(2)电源内部损耗的电功率是多少？答案2W解析电源内部消耗的功率P内＝I2r＝2W，(3)电源的效率η为多大？答案66.7%解析电源的总功率P总＝IE＝6W，故电源的效率η＝P出P总×100%≈66.7%.1.稳定电路的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，而用电器的U－I图象又分两类：线性(图中b)和非线性(图中c).总结提升图62.两种图象的交点坐标表示该用电器单独与电源串联的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压).如图，电源的输出功率分别为Pb＝U1I1，Pc＝U2I2.三、含电容器电路的分析与计算1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压.2.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，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.3.根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量.例4如图7所示，电源电动势E＝10V，内阻可忽略，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，求：(1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；图7答案1A解析S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，电流I＝ER1＋R2＝1A.(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量.答案1.2×10－4C提示：注意分析S闭合前、后电容器极板上的电压值及极板带电的正、负.针对训练2(2018·无锡市江阴四校高二期中)如图8所示的电路中，已知电容C1＝C2，电阻R1＝R2，电源电动势为E，内阻为r，当开关S由闭合状态断开时，下列说法中正确的是A.电容器C1的电荷量增多，电容器C2的电荷量减少B.电容器C1的电荷量减少，电容器C2的电荷量增多C.电容器C1、C2的电荷量都增多D.电容器C1、C2的电荷量都减少√图8达标检测1.(闭合电路的动态分析)(多选)(2018·新余市期末)如图9所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光.在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是A.小灯泡L1、L2均变暗B.小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗C.电流表A的读数变小，电压表V的读数变大D.电流表A的读数变化量与电压表V的读数变化量之比不变√1234图9√√2.(电源的输出功率和效率)(多选)如图10所示，图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线，OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图线，由图可知A.该电源的电动势为6V，内阻是2ΩB.固定电阻R的阻值为1ΩC.该电源的最大输出功率为9WD.当该电源只向电阻R供电时，其效率约为66.7%√1234图10√3.(闭合电路中功率的计算)(2018·日照市期末)如图11所示的电路中，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，电动机的电阻R0＝1.0Ω，定值电阻R1＝1.5Ω.电动机正常工作时，理想电压表的示数U1＝3.0V.求：(1)电源总功率；1234图11答案20W(2)电源的输出功率；1234答案18W解析电源的输出功率P出＝EI－I2r＝18W(3)电动机消耗的电功率，以及将电能转化为机械能的功率.1234答案12W8W解析根据闭合电路的欧姆定律，电动机两端的电压U2＝E－U1－Ir＝6V电动机消耗的电功率P电＝U2I＝12W电动机将电能转化为机械能的功率，就是电动机的输出功率P机＝U2I－I2R0＝8W.4.(含容电路的分析和计算)(2018·华中师大附中质检)如图12所示，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝7.5Ω，电容器的电容C＝4μF.开关S原来断开，从闭合开关S到电路稳定，试问这一过程中通过电阻R的电荷量是多少？答案1.92×10－5C1234图12微型专题练一、选择题考点一闭合电路的动态分析1.(多选)(2018·重庆市期末)如图1所示的电路中，电表均为理想电表.闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列说法正确的是A.电流表A读数变大B.电压表V1读数变大C.电压表V2读数变大D.灯泡L变亮√1234567891011121314图1√2.如图2所示的电路，三只相同的灯泡L1、L2、L3，当滑动变阻器的滑动触头向b端移动时A.L1变亮，L2、L3变暗B.L1、L2变亮，L3变暗C.L1、L3变暗，L2变亮D.L1、L3变亮，L2变暗12345678910111213√图2143.(2018·东营市期末)某种热敏电阻在环境温度升高时，电阻会迅速减小.将这种热敏电阻P接入如图3所示电路，开关闭合.若环境温度升高，下列判断正确的是A.电路的总电阻变大B.流过P的电流变小C.灯泡A变亮D.灯泡B变亮√1234567891011121314图312345678910111213考点二含容电路的分析与计算4.在如图4所示的电路中，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，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√14图45.如图5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.闭合开关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.断开开关S图5√12345678910111213146.(多选)如图6所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝6Ω，R2＝5Ω，R3＝3Ω，电容器的电容C＝2×10－5F.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A.I＝0.75AB.I＝0.5AC.q＝2×10－5CD.q＝1×10－5C√1234567891011121314√图6考点三电源的输出功率与效率7.(2018·重庆市期末)如图7所示，电源电动势为E，电源内阻为r＝1Ω，定值电阻R1＝4Ω，滑动变阻器R2变化范围是0～10Ω，下列说法正确的是A.当R2＝3Ω时，电源的输出功率最大B.当R2＝3Ω时，R1上获得的功率最大C.当R2＝0时，电源的效率最大D.当R2＝0时，R1上获得的功率最大√12345678910111213图7148.(多选)(2018·日照市期末)如图8所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表，开关S闭合后，灯泡正常发光.若滑动变阻器R的滑动端向下滑动，下列判断正确的是A.电源的效率一定减小B.电源的输出功率可能减小C.灯泡L有可能会烧坏D.电压表V和电流表A的示数均减小√1234567891011121314图8√9.(多选)(2018·南师附中高二期中)如图9所示，是测定两个电源的电动势和内阻实验中得到的路端电压和电流的关系图线，则应有A.当I1＝I2时，电源总功率P1＝P2B.当U1＝U2时，电源输出功率P出1P出2C.当I1＝I2时，外电阻R1＝R2D.当U1＝U2时，电源内部消耗的电功率P内1P内2√图912345678910111213√14√10.(多选)如图10所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的U－I图线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是A.电源1比电源2的内阻大B.电源1和电源2的电动势相等C.小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时