高三物理闭合电路的欧姆定律.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,R,局,增大,减小,增大,减小,R,总,I,总,U,外,减小,增大,增大,减小,I,部分,U,部分。,根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中由于某一个电阻的变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见的分析方法如下：,1.,程序法：基本思路是“部分整体部分”，即从阻值部分的变化入手，由串、并联规律判断总电阻的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判断各部分电路中物理量的变化情况。即,要点一 动态电路的分析方法,2.,极限法：因变阻器的滑片滑动而引起的电路变化问题，可以将变阻器的滑片分别移动到两个极端去讨论，此时要注意是否出现极值情况，即变化是否为单调变化。,3.,口诀法：该类型的题目可以总结出“并同串反”的实用技巧。所谓“并同”指，当某一个电阻变大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率随之增大；当某一个电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率也随之减小。所谓“串反”指，当某一个电阻变大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率反而减小；当某一个电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率反而增大。,学案2 闭合电路的欧姆定律,电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、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不漏电的情况,),的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，具体做法是：,1.,确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压。,2.,当电容器和某一电阻串联后，接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压。,3.,当电容器与电源直接相连时，电容器两极板间电压等于电源电动势的大小。,要点二 含电容器电路的分析,电路故障一般是断路或短路，具体分析方法如下：,1.,根据断路或短路特点分析：,(1),电路中发生断路，表现为电源电压不为零，而电流为零；断路后，电源电压将全部降落在断路之处，若电路中某两点间电压不为零，等于电源电压，则过这两点间有断点而这两点与电源连接部分无断点。若电路中某两点电压为零，说明这两点无断点，而这两点与电源连接部分有断点。,(,以上分析均假定电路中只有一处断路,),(2),电路中某一部分发生短路，表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零。,2.,假设法：已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行推理，推理部分若与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路；若不符合，则故障不发生在这部分电路。用这种方法逐段找下去，直至找到发生故障的全部可能为止，亦称排除法。,要点三 电路故障的分析,用电压表检查图,7-2-3,的故障，测得,U,ad,=5.0 V,，,U,cd,=0,，,U,bc,=0,，,U,ab,=5.0 V,，则此故障可能是,(),A.,L,断路,B.,R,断路,C.,R,断路,D.S,断路,B,体验应用,图,7-2-3,【,例,1】,2009,年高考广东物理卷,如图,7-2-4,所示，电动势为,E,、内阻不计的电源与三个灯泡和,三个电阻相接。只合上开关,S,1,，三个灯泡都能正常工作，如果再合上,S,2,，则下列表述正确,的是,(),A.,电源输出功率减小,B.,L,1,上消耗的功率增大,C.,通过,R,1,上的电流增大,D.,通过,R,3,上的电流增大,热点一 电路的动态分析问题,【,名师支招,】(1),电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构、电阻发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化。只要熟练掌握串并联电路的特点及欧姆定律即可顺利求解此类问题。,(2),具体方法采用“局部整体局部”的思路分析。,【,解析,】,本题主要考查电路的串、并联、电功率的公式及,电路的动态变化问题，对学生的逻辑推理能力要求较高。电源,的内阻不计，故电源两端的电压不变，再合上,S,2,，实际上就是,将电阻,R,2,并联入电路中，引起总电阻减小，干路总电流必然增大，由,P,=,UI,知，电源的输出功率应增大，,A,错；,R,1,处于干路中，,C,对；由于,R,1,两端的电压,U,1,=,IR,1,I,增大，故,U,1,增大，则,L,1,两端的电压减小，由,P,=,U,2,/,R,知,L,1,的功率减小，,B,错；,L,3,和,R,3,两端的电压减小，通过,R,3,的电流必减小，,D,错。,C,图,7-2-4,1,电动势为,E,、内阻为,r,的电源和定值电阻,R,1,、,R,2,及滑动变阻器,R,连接成如图,7-2-5,所示的电路。当滑动变阻器的触头由中点滑向,b,端时，下列说法正确的是,(),A.,电压表和电流表读数都增大,B.,电压表和电流表读数都减小,C.,电压表读数增大，电流表读数减小,D.,电压表读数减小，电流表读数增大,A,图,7-2-5,【,例,2】,如图,7-2-6,所示的电路中，电源电动势,E,=6.00 V,，其内阻可忽略不计。电阻的阻值分别为,R,1,=2.4,k,、,R,2,=4.8,k,，电容器的电容,C,=4.7,F,。闭合开关,S,，待电流稳定后，用电压表测,R,1,两端的电压，其稳定,值为,1.50 V,。,(1),该电压表的内阻为多大？,(2),由于电压表的接入，电容器的带电荷量变化了多少？,热点二 含电容器电路的计算,图,7-2-6,【,名师支招,】,求解含电容器的电路问题，首先应弄清电路结构，分析出电容器两极板电势的高低，并由此判断出极板上的带电性，由串、并联电路或欧姆定律计算或判断出极板间的电压大小，最后计算电容器带电荷量的大小。,【,解析,】(1),设电压表的内阻为,R,V,，测得,R,1,两端的电压为,U,1,，,R,1,与,R,V,并联后的总电阻为,R,，则有：,1/,R,=1/,R,1,+1/,R,V,由串联电路的规律得：,R,/,R,2,=,U,1,/(,E,-,U,1,),联立以上两式，得,R,V,=,R,1,R,2,U,1,/,R,1,E,-(,R,1,+,R,2,),U,1,，代入已知数据得,R,V,=4.8,k,。,(2),电压表接入前，电容器上的电压,U,C,等于电阻,R,2,上的电压，,R,1,两端的电压为,U,R,1,，则,U,C,/,U,R,1,=,R,2,/,R,1,又,E,=,U,C,+,U,R,1,接入电压表后，电容器上的电压为,U,C,=,E,-,U,1,由于电压表的接入，电容器带电荷量增加了,Q,=,C,(,U,C,-,U,C,),由以上各式代入数据解得,Q,=2.3510,-6,C,。,【,答案,】(1)4.8,k,(2),增加了,2.3510,-6,C,2,【,答案,】8 23W,如图,7-2-7,所示的电路中，两平行金属板,A,、,B,水平放置，两板间的距离,d,=40 cm,。电源电动势,E,=24 V,，内电阻,r,=1,，电阻,R,=15,。闭合开关,S,，待电路稳定后，将一带正电的小球从,B,板小孔以初速度,v,0,=4m/s,竖直向上射入板间。若小球带电量为,q,=110,-2,C,，质量为,m,=210,-2,kg,，不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达,A,板？此时，电源的输出功率是多大？,(,g,取,10 m/s,2,),图,7-2-7,【,例,3】,某同学设计了如图,7-2-8,所示电路研究电源输出功率变化情况。电源,E,电动势、内电阻恒定，,R,1,为滑动变阻器，,R,2,、,R,3,为,定值电阻，、为理想电表。,(1),若滑动片,P,由,a,滑至,b,时 示数一直变小，则,R,1,和,R,2,必须满足的关系是,_,。,(2),若,R,1,6,R,2,=12 ,，电源内电阻,r,=6,，当滑动片,P,由,a,滑至,b,时，电源,E,的输出功率,P,随外电路总电阻,R,的变化关系如图,7-2-9,所示，则,R,3,的阻值应该选择,(),A.2 B.4,C.6 D.8,热点三 电路中的功率、电源的输出功率,【,名师支招,】,本题通过实验的方式分析了输出功率随外电阻变化的规律，考查了学生的解题能力、分析能力和知识迁移能力。,【,解析,】(1),由闭合电路的欧姆定律有,I,=,E,/,R,因,A,示数一直变小，说明,R,一直增大,设电阻,R,1,上,aP,之间部分为,R,x,，则,Pb,之间电阻为,R,1,R,x,则有,=,r,+,R,3,+,R,x,(,R,1,+,R,2,)-,R,x,2,/(,R,1,+,R,2,),R,随,R,x,的增大而一直增大，说明,R,x,(,R,1,+,R,2,)-,R,x,2,的值随,R,x,的增大一直增大,设,y,=,R,x,(,R,1,+,R,2,)-,R,x,2,由数学知识得，当,R,x,=(,R,1,+,R,2,)/2,时，,y,值最大,即当,R,x,(,R,1,+,R,2,)/2,时,y,随,R,x,的增大而增大,因,R,x,的最大值为,R,1,，则有,R,1,(,R,1,+,R,2,)/2,故,R,1,R,2,。,(2),结合第,(1),题知，若,R,3,=2,则外电路的总电阻,=2+(18,R,x,-,R,x,2,)/18,可解得,2,R,6,说明,R,大于,6,和,R,小于,2,部分的,P-R,图象均不能画出，故不可能画出图,(b),中的,P-R,图象，选项错。,若,R,3,=6,，故总电阻,R,一定大于,6,，则,P-R,图象不可能画出,R,小于,6,的部分，,C,选项错，同理可得,D,选项错误。,R,1,R,2,B,图,7-2-8,图,7-2-9,3,【,答案,】(1),6 V,1,(2,),1,9 W,如图,7-2-10,所示，,R,为电阻箱，为理,想电压表，当电阻箱读数为,R,1,=2,时，电压表读数为,U,1,=4V,；当电阻箱,读数为,R,2,=5,时，电压表读数为,U,2,=5,V,，求：,(1),电源的电动势,E,和内阻,r,；,(2),当电阻箱,R,读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值,P,m,为多少？,图,7-2-10,