2019_2020学年高中物理第二章电路微型专题6闭合电路欧姆定律的应用课件粤教版选修3_1.pptx
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1、微型专题6 闭合电路欧姆定律的应用,第二章 电 路,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.进一步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.会计算闭合电路的功率,借助于公式和图象,分析求解电源的最大输出功率. 2.学会含容电路的分析方法. 3.会根据电路中物理量的变化分析闭合电路的故障.,学科素养与目标要求,NEIRONGSUOYIN,内容索引,重点探究,达标检测,微型专题练,启迪思维 探究重点,检测评价 达标过关,克难解疑 精准高效,重点探究,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U外I. 2.
2、对于纯电阻电路,电源的输出功率,一、闭合电路的功率,图1,3.电源的效率,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2所示,电路中E3 V,r0.5 ,R01.5 ,变阻器的最大阻值为10 . (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2,解析 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:,(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:PI2R0,因为
3、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:,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2 如图3所示,线段A为某电源的UI图线,线段B为某电阻的UI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?,答案 4 W,图3,解析 根据题意从题图A的图线可读出E3 V,r 0.5 ,从B图线中可读出外电阻R1 .,则电源的输出功率P出I2R4
4、W,(2)电源内部损耗的电功率是多少?,解析 电源内部消耗的功率P内I2r2 W,,答案 2 W,(3)电源的效率为多大?,解析 电源的总功率P总IE6 W,,答案 66.7%,1.稳定电路的UI图象有两种:一是电源的UI图象(如图4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4,2.两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.,例3 (多选)(2018新余市期末)如图5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
5、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,二、电路的动态分析和故障分析,图5,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,根据闭合电路欧姆定律知电源的内电压减小,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
6、. 电压表的读数变化量(外电压的变化)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.,例4 如图6所示,电灯L的规格为“4 V 1 W”,滑动变阻器R的最大阻值为50 .闭合开关,当滑片P滑至某位置时,L恰好正常发光,此时理想电流表示数为0.45 A.由于外电路发生故障,电灯L突然熄灭,此时理想电流表示数变为0.5 A,理想电压表示数为10 V.若导线连接完好,电路中各处接触良好.试问: (1)发生的故障是短路还是断路?发生在何处?,答案 断路 电灯L,图6,解析 电路发生故障后,电流表读数增大,路端电压UU2IAR2也增大,因此外电路总电阻增大,在外电路某处一定发生了断路
7、.由于理想电流表有读数,R2不可能断路,理想电压表也有读数,滑动变阻器R也不可能断路,因此,只可能是电灯L发生断路.,(2)发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为多大?,解析 L断路后,外电路中只有R2,因无电流流过R,理想电压表示数即为路端电压U2U10 V,,答案 20 ,L未断路时恰好正常发光,UL4 V,,UU2I2R20.4520 V9 V,,(3)电源的电动势和内阻为多大?,解析 根据闭合电路欧姆定律EUIr, 发生故障前E9 V(0.45 A0.25 A)r, 发生故障后E10 V(0.5 A)r, 得r5 ,E12.5 V.,答案 12.5 V 5 ,1.分析闭合电路动态问题的
8、一般顺序是:某元件电阻的变化R总、I总、U内、U外的变化固定元件的电压、电流变化变化元件(电路)的电压、电流变化. 2.当电路短路时可以理解为电阻减小,当电路断路时,可以理解为该部分电阻增大(增大到无穷大).,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.,三、含电容器电路的分析与计算,例5 如图7所示,电源电动势E10 V,内阻可忽略,R
9、14 ,R26 ,C30 F,求: (1)S闭合后,稳定时通过R1的电流;,答案 1 A,解析 S闭合后,电路稳定时,R1、R2串联,,图7,(2)S原来闭合,然后断开,这个过程中流过R1的总电荷量.,解析 S闭合时,电容器两端电压UCU2IR26 V,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QQQCUCCUC1.2104 C.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.,答案 1.2104 C,提示 注意分析S闭合前、后电容器极板上的电压值及极板
10、带电的正、负.,针对训练 (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C1C2,电阻R1R2,电源电动势为E,内阻不计,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,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.,图8,达标检测,1.(电路的
11、动态分析)如图9所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3均为定值电阻,S0、S为开关, 与 分别为理想电压表与理想电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则 A. 的读数变大, 的读数变小 B. 的读数变大, 的读数变大 C. 的读数变小, 的读数变小 D. 的读数变小, 的读数变大,图9,1,2,3,4,解析 将S断开,则电路的总电阻变大,总电流变小,由UEIr知,路端电压变大,故电压表的示数变大;R1两端的电压IR1变小,则R3两端的电压变大,流过R3的电流变大,电流表的示数变大,选项B正确.,1,2,3,4,2.(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
12、电压随电流变化的关系图线,OM是定值电阻R两端的电压随电流变化的图象,由图可知 A.该电源的电动势为6 V,内阻是2 B.定值电阻R的阻值为1 C.该电源的最大输出功率为9 W D.当该电源只向电阻R供电时,其效率约为66.7%,图10,1,2,3,4,1,2,3,4,3.(闭合电路中功率的计算)如图11所示,电源电动势E14 V,内电阻r1 ,小灯泡标有:“2 V 4 W”,电动机D的内阻r0.5 ,当滑动变阻器的阻值R调到1 时,小灯泡和电动机均能正常工作,求: (1)通过小灯泡的电流;,图11,1,2,3,4,答案 2 A,解析 灯泡正常工作,电路电流即通过小灯泡的电流,(2)电路消耗的
13、总功率;,1,2,3,4,答案 28 W,解析 电路消耗的总功率PEI28 W.,(3)电动机输出的机械功率.,答案 14 W,解析 电动机两端电压UDEIrIRUL8 V, 电动机的输入功率P入UDI16 W, 电动机的热功率PQI2r2 W, 电动机输出的机械功率P机P入PQ14 W.,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E6 V,内阻r1 ,电阻R12 ,R23 ,R37.5 ,电容器的电容C4 F.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?,图12,1,2,3,4,答案 1.92105 C,解析 S断开时
14、的等效电路图如图甲所示,电容器C两端电压U等于电阻R2两端电压U2,,1,2,3,4,电容器C的带电荷量QCUCU21.2105 C. 且a板带正电,b板带负电.,S闭合时的等效电路图如图乙所示, 电容器C两端电压U等于电阻R1两端电压U1,,1,2,3,4,外电压U外EIr4.5 V,电容器C的带电荷量QCUCU17.2106 C 且a板带负电,b板带正电, 通过电阻R的电荷量QQQ1.92105 C.,微型专题练,一、选择题 考点一 电路的动态分析与故障分析 1.(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1所示电路,开关闭合.若环境温度升高
15、,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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图1,14,2.在如图2所示的电路中,R1、R2、R3和R4都是定值电阻,RP是可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r.设电路中的总电流为I,理想电流表的示数为I,理想电压表的示数为U,闭合开关S,当RP的滑片P向a端移动时 A.I变大,U变小 B.I变大,U变大 C.I变小,U变大 D.I变小,U变小,图2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,解析 当滑片P向a端移动时,RP减小,外电路总电阻R也随着减小.,1
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