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学案必修.docx
《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学案必修.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《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学案必修.docx(19页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、微型专题5闭合电路欧姆定律的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.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;由局部电阻变化判断总电阻的变化;由I判断总电流的变化;据UEIr判断路端电压的变化;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.(2)结论法“并同
2、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()图1A.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,电压表的读数减小答案A解
3、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UEIr增大,则电压表的示数增大;电阻R2两端的电压U2EI(rR1)增大,流过电阻R2的电流I2增大,则流过电流表的电流I3II2减小,即电流表的读数减小,故A正确,B、C、D错误.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,
4、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()图2A.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变暗答案D解析当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,由I知总电流增大,通过L2的电流增大,L2变亮;由U并EI(RL2r)知,变阻器与L1并联部分电压减小,示数变小,L1变暗,D正确.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II2r;电源输出功率P出
5、U外I.2.对于纯电阻电路,电源的输出功率图3P出I2R2R,当Rr时,电源的输出功率最大,其最大输出功率为Pm.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100%100%100%.对于纯电阻电路,电源的效率100%100%100%,所以当R增大时,效率提高.当Rr(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E3V,r0.5,R01.5,变阻器的最大阻值为10.图4(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?(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
6、大?答案(1)2W(2)0W解析(1)此种情况可以把R0归入电源内电阻,这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率.即当RrR02时,R消耗功率最大为:PmWW.(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表示为:PI2R0,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R0时,R0上消耗的功率最大:PmR01.5WW.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.例3如图5所示,线段A为某电源的UI图线,线段B为某
7、电阻的UI图线,以上述电源和电阻组成闭合电路时,求:图5(1)电源的输出功率P出为多大?(2)电源内部损耗的电功率是多少?(3)电源的效率为多大?答案(1)4W(2)2W(3)66.7%解析(1)根据题意从A的图线可读出E3 V,r 0.5 ,从B图线中可读出外电阻R1 .由闭合电路欧姆定律可得I A2 A,则电源的输出功率P出I2R4 W(2)电源内部消耗的功率P内I2r2 W,(3)电源的总功率P总IE6 W,故电源的效率100%66.7%.1.稳定电路的UI图象有两种:一是电源的UI图象(如图6中a);二是用电器的UI图象,而用电器的UI图象又分两类:线性(图中b)和非线性(图中c).图
8、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PbU1I1,PcU2I2.三、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QCU或QCU,求电荷量及其变化量.例4如图7所示,电源电动势E10V,内阻可忽略,R14,R26,C30F,求:图7(1)S闭合后,稳定时通过R1的电流;(
9、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)1A(2)1.2104C解析(1)S闭合后,电路稳定时,R1、R2串联,电流I1A.(2)S闭合时,电容器两端电压UCU2IR26V,储存的电荷量QCUC.S断开至达到稳定后电路中电流为零,此时UCE,储存的电荷量QCUC.电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104C.电容器上电荷量的增加是在S断开以后才发生的,这只有通过R1这条电路实现,所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量.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
10、电容C1C2,电阻R1R2,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()图8A.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的电荷量都减少答案C解析开关S闭合时,电容器C1两端电压与R2两端电压相等,C2两端电压与R1两端电压相等;开关S断开时,电路断路,电容器C1、C2两端电压均等于电源电动势E,由QCU知,电容器C1、C2的电荷量均增多,C正确.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
11、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()图9A.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答案BCD解析将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,与灯L1并联的电路的电阻增大,外电路总电阻增大,干路电流减小,电流表读数变小,L2变暗,电源的内电压减小,根据闭合电路欧姆定律知路端电压增大,电压表V的读数变大,而灯L2两端电压减小,所以灯L1两端的电压增大,灯L1变亮,故B、C正确,A错误;电压
12、表的读数变化量(外电压的变化量)与电流表的读数变化量的比值为电源的内阻,电源的内阻不变,故D正确.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()图10A.该电源的电动势为6V,内阻是2B.固定电阻R的阻值为1C.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%答案CD解析由图线AB可知电源的电动势E6V,短路电流为I短6A,则r1,故A错误;根据R得:R2,故B错误;当外电路电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,所以该电源的最大输出功率P9W,故C正确;当该电源
13、只向电阻R供电时,电源效率100%100%66.7%,故D正确.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E10V,内阻r0.5,电动机的电阻R01.0,定值电阻R11.5.电动机正常工作时,理想电压表的示数U13.0V.求:图11(1)电源总功率;(2)电源的输出功率;(3)电动机消耗的电功率,以及将电能转化为机械能的功率.答案(1)20W(2)18W(3)12W8W解析(1)已知电压表的示数U13.0V和定值电阻R11.5,根据欧姆定律可求出电路中的电流I2.0A电源的总功率P总EI20W(2)电源的输出功率P出EII2r18W(3)根据闭合电路的欧
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 _2020 学年 高考 物理 主题 电路 及其 应用 微型 专题 闭合电路 欧姆定律 必修
链接地址:https://www.31doc.com/p-3647403.html