閉合電路歐姆定律的應(yīng)用

1、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會(huì)用閉合電路歐姆定律分析動(dòng)態(tài)電路.2.知道閉合電路中的功率關(guān)系，會(huì)計(jì)算閉合電路的功率.3.會(huì)利用閉合電路歐姆定律進(jìn)行含電容器電路的分析與計(jì)算.一、閉合電路的動(dòng)態(tài)分析閉合電路動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析方法(1)程序法基本思路：電路結(jié)構(gòu)的變化R的變化R總的變化I總的變化U內(nèi)的變化U外的變化固定支路變化支路.(2)結(jié)論法“并同串反”“并同”：是指某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小.“串反”：是指某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將

2、減?。荒骋浑娮铚p小時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大.例1電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動(dòng)變阻器R連接成如圖1所示的電路.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸頭由中點(diǎn)滑向b端時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()圖1A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小C.電壓表讀數(shù)增大，電流表A1示數(shù)減小，A2示數(shù)增大D.電壓表讀數(shù)減小，電流表A1示數(shù)增大，A2示數(shù)減小解決閉合電路動(dòng)態(tài)問(wèn)題的一般思路1.分析電路，明確各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測(cè)量對(duì)象；2.由局部電阻變化判斷總電阻的變化；3.由I判斷總電流的變化；4.據(jù)UEIr判斷路端電壓的變化；5.由歐姆定律

3、及串、并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分的電路電壓及電流的變化.針對(duì)訓(xùn)練1如圖2所示，A、B、C三只電燈均能發(fā)光，當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，三只電燈亮度的變化是()圖2A.A、B、C都變亮 B.A、B變亮，C變暗C.A、C變亮，B變暗 D.A變亮，B、C變暗二、閉合電路的功率1.電源總功率：P總EI；電源內(nèi)電阻消耗的功率P內(nèi)U內(nèi)II2r；電源輸出功率P出U外I.2.對(duì)于純電阻電路，電源的輸出功率P出I2R2R，當(dāng)Rr時(shí)，電源的輸出功率最大，其最大輸出功率為Pm.電源輸出功率隨外電阻變化曲線如圖3所示.圖33.電源的效率：指電源的輸出功率與電源的總功率之比，即.對(duì)于純電阻電路，電源的效率 ，所以當(dāng)

4、R增大時(shí)，效率提高.當(dāng)Rr(電源有最大輸出功率)時(shí)，效率僅為50%，效率并不高.例2如圖4所示，電路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，變阻器的最大阻值為10 .圖4(1)在變阻器的阻值R為多大時(shí)，變阻器上消耗的功率最大？最大為多大？(2)在變阻器的阻值R為多大時(shí)，定值電阻R0上消耗的功率最大？最大為多大？功率最大值的求解方法1.流過(guò)電源的電流最大時(shí)，電源的功率、內(nèi)損耗功率均最大.2.對(duì)某定值電阻來(lái)說(shuō)，其電流最大時(shí)功率也最大.3.電源的輸出功率在外電阻等于內(nèi)阻時(shí)最大，若不能相等，外電阻越接近內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率越大.例3如圖5所示，線段A為某電源的UI圖線，線段B為某電阻的UI圖線，以上述

5、電源和電阻組成閉合電路時(shí)，求：圖5(1)電源的輸出功率P出為多大？(2)電源內(nèi)部損耗的電功率是多少？(3)電源的效率為多大？三、含電容器電路的分析與計(jì)算1.電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò)，所以在此支路中的電阻上無(wú)電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓.2.當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等.3.電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充(放)電.如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放電.例4如圖6所示，電源電動(dòng)勢(shì)E10 V，內(nèi)阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求：圖6(1)S閉合

6、后，穩(wěn)定時(shí)通過(guò)R1的電流；(2)S原來(lái)閉合，然后斷開，這個(gè)過(guò)程中流過(guò)R1的總電荷量.分析電容器電荷量變化的方法1.首先確定電路的連接方式及電容器和哪部分電路并聯(lián).2.根據(jù)歐姆定律求并聯(lián)部分的電壓即為電容器兩極板間的電壓.3.最后根據(jù)公式QCU或QCU，求電荷量及其變化量.針對(duì)訓(xùn)練2如圖7所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E9 V，內(nèi)阻r2 ，定值電阻R16 ，R210 ，R36 ，電容器的電容C10 F.圖7(1)保持開關(guān)S1、S2閉合，求電容器所帶的電荷量；(2)保持開關(guān)S1閉合，將開關(guān)S2斷開，求斷開開關(guān)S2后流過(guò)電阻R2的電荷量.1.如圖8所示的電路，閉合開關(guān)S，待電路中的電流穩(wěn)定后，減小R的阻值.

7、則()圖8A.電流表的示數(shù)減小 B.電壓表的示數(shù)減小C.電阻R2兩端的電壓減小 D.路端電壓增大2.如圖9所示，圖線a是某一電源的UI曲線，圖線b是一定值電阻的UI曲線.若將該電源與該定值電阻連成閉合電路，已知該電源的內(nèi)阻r2.0 ，則說(shuō)法錯(cuò)誤的是()圖9A.該定值電阻為6 B.該電源的電動(dòng)勢(shì)為20 VC.將2只這種電阻串聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大D.將3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，電源輸出功率最大3.電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比，如圖10所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線.直線C為電阻R兩端的電壓與電流的關(guān)系圖

8、線，將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上，那么()圖10A.R接到電源a上，電源的效率較低 B.R接到電源b上，電源的輸出功率較大C.R接到電源a上，電源的輸出功率較大，電源效率較高D.R接到電源b上，電源的輸出功率較小，電源效率較高4.阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖11所示電路.開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為()圖11A. B. C. D.一、選擇題(15題為單選題，69題為多選題)1.如圖1所示的電路，三只相同的燈泡L1、L2、L3，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向b端移動(dòng)時(shí)()圖1A.

9、L1變亮，L2、L3變暗 B.L1、L2變亮，L3變暗C.L1、L3變暗，L2變亮 D.L1、L3變亮，L2變暗2.在如圖2所示的電路中，開關(guān)S閉合后和閉合前相比，三個(gè)理想電表示數(shù)的變化情況是()圖2A.V示數(shù)變大，A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變小 B.V示數(shù)變大，A1示數(shù)變小，A2示數(shù)變大C.V示數(shù)變小，A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變小 D.V示數(shù)變小，A1示數(shù)變小，A2示數(shù)變大3.如圖3所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置.閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng).如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是()圖3A.增大R1的阻值

10、B.增大R2的阻值 C.增大兩板間的距離 D.斷開電鍵S4.如圖4所示，直線OAC為某一直流電源的總功率P隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I變化的圖線.若A、B點(diǎn)的橫坐標(biāo)均為1 A，那么AB線段表示的功率為()圖4A.1 W B.6 W C.2 W D.2.5 W5.在如圖5所示的電路中，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)一段距離后，下列結(jié)論正確的是()圖5A.燈泡L變亮 B.電源的輸出功率變大C.電容器C上的電荷量增加 D.電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變小6.如圖6，a表示某電源路端電壓隨電流變化的圖線，b表示外電阻兩端電壓隨電

11、流變化的圖線，下列判斷正確的是()圖6A.陰影部分的面積表示電源內(nèi)阻上消耗的功率 B.陰影部分的面積表示電源的輸出功率C.當(dāng)時(shí)，電源的輸出功率最大 D.當(dāng)時(shí)，電源的效率最高7.如圖7所示，直線、分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的特性圖線，曲線是一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線，如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨(dú)連接，則下列說(shuō)法正確的是()圖7A.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是117 B.電源1與電源2的電動(dòng)勢(shì)之比是11C.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是12D.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是128.如圖8所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E6 V，內(nèi)阻r1 ，電阻R16 ，R25

12、，R33 ，電容器的電容C2×105 F.若將開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定時(shí)通過(guò)R2的電流為I；斷開開關(guān)S后，通過(guò)R1的電荷量為q.則()圖8A.I0.75 A B.I0.5 A C.q2×105 C D.q1×105 C9.如圖9所示，I為理想電流表示數(shù)，U為理想電壓表示數(shù)，P為定值電阻R2消耗的功率，Q為電容器C所帶的電荷量，W為電源通過(guò)電荷量q時(shí)電源做的功，當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭向右緩慢滑動(dòng)過(guò)程中，下列圖象能正確反映各物理量關(guān)系的是()圖9二、非選擇題10.如圖10所示，電源電動(dòng)勢(shì)E10 V，內(nèi)阻r0.5 ，標(biāo)有“8 V,16 W”的燈泡L恰好能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)M繞線的電

13、阻R01 ，求：圖10(1)電源的總功率；(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率.11.如圖11所示的電路中，所用電源的電動(dòng)勢(shì)E4 V，內(nèi)電阻r1 ，電阻R1可調(diào).現(xiàn)將R1調(diào)到3 后固定.已知R26 ，R33 ，求：圖11(1)開關(guān)S斷開和接通時(shí)，通過(guò)R1的電流分別為多大？(2)為了使A、B之間電路的電功率在開關(guān)S接通時(shí)能達(dá)到最大值，應(yīng)將R1的阻值調(diào)到多大？這時(shí)A、B間消耗的最大電功率是多少？12.如圖12所示，E10 V，r1 ，R1R35 ，R24 ，C100 F.當(dāng)S斷開時(shí)，電容器中帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).求：圖12(1)S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向；(2)S閉合后，流過(guò)R3的總電荷量.參考答

14、案例1：答案C解析由題圖可知滑動(dòng)變阻器的觸頭由中點(diǎn)滑向b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值R增大，則外電路的總阻值R總增大，干路電流I，因R總增大，所以I減小，故A1示數(shù)減??；路端電壓UEIr，因I減小，所以U增大，即電壓表的讀數(shù)增大；R2兩端電壓U2EI(R1r)，因I減小，所以U2增大，由I2知，I2增大，即電流表A2的讀數(shù)增大，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤.針對(duì)訓(xùn)練1：答案B解析滑動(dòng)變阻器的觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值R減小，所以電路總阻值R總減小，由閉合電路歐姆定律知總電流(I總)變大，通過(guò)A的電流增大，故A變亮；由于I總變大，所以內(nèi)阻上的電壓(U內(nèi)I總r)變大，所以C

15、兩端的電壓(UCEUAU內(nèi))變小，通過(guò)C的電流IC變小，所以C變暗；由于I總變大，IC變小，所以通過(guò)B的電流(IBI總IC)一定增大，B燈變亮，選項(xiàng)B正確.例2：答案(1)2 W(2)0 W解析(1)此種情況可以把R0歸入電源內(nèi)電阻，這樣變阻器上消耗的功率也就是電源的輸出功率.即當(dāng)RrR02 時(shí)，R消耗功率最大為：Pm W W.(2)定值電阻R0上消耗的功率可以表示為：PI2R0，因?yàn)镽0不變，當(dāng)電流最大時(shí)功率最大，此時(shí)應(yīng)有電路中電阻最小，即當(dāng)R0時(shí)，R0上消耗的功率最大：PmR0×1.5 W W.例3：答案(1)4 W(2)2 W(3)66.7%解析根據(jù)題意從A的圖線可讀出E3 V

16、，r 0.5 ，從B圖線中可讀出外電阻R1 .由閉合電路歐姆定律可得 I A2 A，則電源的輸出功率 P出I2R4 W，P內(nèi)I2r2 W，電源的總功率P總IE6 W， 故電源的效率66.7%.例4：答案(1)1 A(2)1.2×104 C解析(1)S閉合后，電路穩(wěn)定時(shí)，R1、R2串聯(lián)，易求I1 A.(2)S閉合時(shí)，電容器兩端電壓UCU2I·R26 V，儲(chǔ)存的電荷量QC·UC.S斷開至達(dá)到穩(wěn)定后電路中電流為零，此時(shí)UCE，儲(chǔ)存的電荷量QC·UC.很顯然電容器上的電荷量增加了QQQCUCCUC1.2×104 C.電容器上電荷量的增加是在S斷開以后才

17、產(chǎn)生的，這只有通過(guò)R1這條電路實(shí)現(xiàn)，所以流過(guò)R1的電荷量就是電容器帶電荷量的增加量.針對(duì)訓(xùn)練2：答案(1)3×105 C(2)6×105 C解析(1)保持開關(guān)S1、S2閉合，則電容器兩端的電壓UCUR1R1×6 V3 V. 電容器所帶的電荷量為QCUC10×106×3 C3×105 C.(2)保持開關(guān)S1閉合，將開關(guān)S2斷開后，電路穩(wěn)定時(shí)電容器兩端的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)電容器上的電荷量QCE10×106×9 C9×105 C，而流過(guò)R2的電荷量等于電容器C上電荷量的增加量QR2QQQ9×10

18、5 C3×105 C6×105 C.1.答案B 解析題圖中的電路結(jié)構(gòu)是R1與R先并聯(lián)，再與R2串聯(lián)，故RR總I干U內(nèi)U外.R2兩端電壓U2I干R2，U2增大，所以R與R1的并聯(lián)電壓減小，示數(shù)減小，A、C、D錯(cuò)誤，B正確.2.答案C 3.答案C解析電源的效率，由題中圖象可知A與C交點(diǎn)處電壓大于B與C交點(diǎn)處電壓，則R接到電源a上效率較高；電源輸出功率PUI，由題中圖象易得R接到電源a上輸出功率較大，A、B、D錯(cuò)誤，C正確.4.答案C解析S斷開時(shí)等效電路圖如圖甲所示.甲電容器兩端電壓為U1×R×E； S閉合時(shí)等效電路圖如圖乙所示.乙電容器兩端電壓為U2

19、5;RE， 由QCU得，故選項(xiàng)C正確.1.答案B 2.答案C解析開關(guān)S閉合后，總電阻減小，干路電流I增大，A1示數(shù)變大，由U外EIr知，路端電壓U外減小，V示數(shù)變小，由于R處在干路中且其中的電流增大，故其兩端的電壓UR增大，R2兩端的電壓U2U外UR，故U2減小，由歐姆定律知，其中的電流I2減小，A2示數(shù)變小，故選C.3.答案B解析在直流電路中，R2與電容器串聯(lián)的支路不通，因此電容器兩端的電壓等于R1兩端的電壓，增大R1的阻值，R1兩端的電壓增大，電容器兩端的電壓增大，由E可知，電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，因此板間帶電油滴受到的電場(chǎng)力增大，會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；增大R2的阻值不改變電路中的總

20、電阻，不改變R1兩端的電壓，因此電容器中油滴仍保持靜止，B項(xiàng)正確；增大兩板間的距離，而電容器的兩板間的電壓一定，由E可知，板間的場(chǎng)強(qiáng)減小，油滴受到的電場(chǎng)力減小，油滴會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開電鍵S，電容器會(huì)通過(guò)R1、R2進(jìn)行放電，使板間場(chǎng)強(qiáng)減小，油滴受到的電場(chǎng)力減小而向下運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤.4.答案C解析由題圖不難看出，在C點(diǎn)，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動(dòng)勢(shì)為E3 V，短路電流為I短3 A，所以電源的內(nèi)阻為r1 .題圖上AB線段表示的功率為PABP總I2r(1×312×1) W2 W.故正確選項(xiàng)為C.5.答案C 6.答案BC解析陰影部分表示PUI，代表外電阻

21、消耗的功率或電源的輸出功率，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)時(shí)說(shuō)明外電阻的阻值R與電源內(nèi)阻r相等，此時(shí)電源的輸出功率最大，此時(shí)效率為×100%50%，故C正確，D錯(cuò)誤.7.答案ABC解析根據(jù)電源UI圖線，r1 ，r2 ，則r1r2117，故A正確.E1E210 V，故B正確.燈泡伏安特性曲線與電源路端電壓隨輸出電流變化的特性圖線的交點(diǎn)即為燈泡與電源連接時(shí)的工作狀態(tài)，則U13 V，I15 A，P115 W，R1 .U25 V，I26 A，P230 W，R2 .P1P212，R1R21825，故C正確，D錯(cuò)誤.8.答案AD解析開關(guān)S閉合時(shí)，I0.75 A，選項(xiàng)A對(duì)，B錯(cuò)；此時(shí)UCUR并1.5 V，QCC·UC3×105 C，若將開關(guān)斷開，則電容器上所帶的電荷量通過(guò)R1、R3放掉，因I1I3R3R112，根據(jù)qIt可知，通過(guò)R1的電荷量qQC1×105 C，選項(xiàng)C錯(cuò)，D對(duì).9.答案AB解析當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸