《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 電路 習(xí)題課3 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修3-1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 電路 習(xí)題課3 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修3-1（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、習(xí)題課3　閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.復(fù)習(xí)閉合電路的功率關(guān)系，會(huì)分析計(jì)算閉合電路的各種功率及變化．　2.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．　3.知道短路與斷路，并會(huì)在閉合電路中進(jìn)行故障分析． 各種功率的變化分析和計(jì)算 【例1】　如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)是6 V，內(nèi)阻是0.5 Ω，電動(dòng)機(jī)M的線圈電阻為0.5 Ω，限流電阻R0為3 Ω，若理想電壓表的示數(shù)為3 V，試求： (1)電源的功率和電源的輸出功率； (2)電動(dòng)機(jī)消耗的功率和電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率． [解析]　(1)I＝IR0＝＝1 A；電源的功率PE＝IE＝6 W；內(nèi)電路消耗的功率Pr＝I

2、2r＝0.5 W；電源的輸出功率P出＝PE－Pr＝5.5 W. (2)電動(dòng)機(jī)分壓UM＝E－Ir－UR0＝2.5 V； 電動(dòng)機(jī)消耗的功率PM＝IUM＝2.5 W； 熱功率P熱＝I2rM＝0.5 W；電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)＝PM－P熱＝2 W. [答案]　(1)6 W　5.5 W　(2)2.5 W　2 W 解答有關(guān)電動(dòng)機(jī)問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意： (1)當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可以看成純電阻電路，P＝UI＝I2R＝均成立． (2)當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，是非純電阻電路，P電＝UI>P熱＝I2R，U≠IR而有U>IR. (3)輸入功率指電動(dòng)機(jī)消耗的總功率．熱功率是線圈電阻的發(fā)熱功率．輸出功率是指電動(dòng)機(jī)將

3、電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率．三者的關(guān)系：UI＝I2R＋P機(jī)． 1．如圖所示電路中，R1＝1 Ω，R2＝2 Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3 V，內(nèi)阻r＝1.5 Ω.電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U.滑動(dòng)變阻器的最大阻值為5 Ω，在滑動(dòng)變阻器的滑片P從a滑到b的過(guò)程中，下列判斷正確的是(　　) A．I減小，U增大 B．減小，不變 C．電源的最大輸出功率為1.5 W D．R1獲得的最大功率為1.5 W C　[由圖可判斷，滑動(dòng)變阻器的b端電阻與電壓表串聯(lián)，對(duì)電壓表的影響可忽略，故電壓表測(cè)定電阻R1兩端電壓，電流表測(cè)定干路電流，因此當(dāng)滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器由0開(kāi)始增大，回路的總電阻增大，干

4、路電流I減小，路端電壓升高，電壓表示數(shù)U減小，故A錯(cuò)誤；＝＝R1＝1 Ω，不變，故B錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的最大阻值為5 Ω，外電路最大電阻為Rmax＝R1＋＝ Ω＝ Ω，外電路電阻由1 Ω增大 Ω，則外電阻等于r＝1.5 Ω時(shí)電源的輸出功率最大，且電源的最大輸出功率為Pmax＝＝ W＝1.5 W，故C正確；將除R1的其他部分看成電源的內(nèi)阻，由于R1

5、．故障的特點(diǎn)如下： 斷路狀態(tài)的特點(diǎn) 短路狀態(tài)的特點(diǎn) 電源電壓不為零而電流為零；若外電路某兩點(diǎn)之間的電壓不為零，則這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn)，但這兩點(diǎn)與電源連接部分無(wú)斷點(diǎn) 有電流通過(guò)電路而電壓為零 【例2】　如圖所示的電路中，開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，燈L1、L2正常發(fā)光．由于電路出現(xiàn)故障，燈L1突然變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小．則發(fā)生的故障可能是(　　) A．R1斷路 B．R2斷路 C．R3斷路 D．R4斷路 思路點(diǎn)撥：(1)分析R1、R2、R3、R4斷路電路中的變化． (2)由L1變亮、L2變暗、電流表示數(shù)變小判斷出電路故障． A　[由題圖知，R1與燈L1并聯(lián)，若R1斷路則電路的總電

6、阻增大，由閉合電路的歐姆定律I總＝，知電路的總電流減小，則并聯(lián)電路R3、R4的總電流減小，并聯(lián)電路兩端的總電壓減小，由歐姆定律可知電流表的讀數(shù)變小，流過(guò)燈L2電流變小，燈L2變暗，同理R2兩端的電壓也減小，由路端電壓增大，得到燈L1兩端的電壓增大，燈L1的功率增大，燈L1變亮，A對(duì)；若R2斷路，則電路斷開(kāi)，兩燈不亮，電流表沒(méi)有讀數(shù)，B錯(cuò)；若R3斷路則燈L2不亮，C錯(cuò)；若R4斷路則電流表沒(méi)有讀數(shù)，D錯(cuò)．] 2．如圖所示，用電壓表檢查電路的故障，測(cè)得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Uab＝5.0 V，則此故障可能是(　　) A．L斷路 B．R斷路 C．R′斷路 D．S斷路 B　

7、[Uab＝5.0 V、Uad＝5.0 V說(shuō)明b、c、d與電源之間和a與電源之間的元件和導(dǎo)線是完好的，又Ucd＝0，只能是R斷路．] 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)電壓降低，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3】　如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6.0 V，其內(nèi)阻可忽略不計(jì)．電

8、阻的阻值分別為R1＝2.4 kΩ、R2＝4.8 kΩ，電容器的電容C＝4.7 μF.閉合開(kāi)關(guān)S，待電流穩(wěn)定后，用電壓表測(cè)R1兩端的電壓，其穩(wěn)定值為1.50 V. (1)該電壓表的內(nèi)阻為多大？ (2)由于電壓表的接入，電容器的帶電量變化了多少？ [解析]　(1)設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RV，測(cè)得R1兩端的電壓為U1，R1與RV并聯(lián)后的總電阻為R，則有 ＝＋ ① 由串聯(lián)電路的規(guī)律：＝ ② 聯(lián)立①②得RV＝ 代入數(shù)據(jù)得RV＝4.8 kΩ. (2)電壓表接入前，電容器上的電壓UC等于電阻R2上的電壓，R1兩端的電壓為UR1，則＝ 又E＝UC＋UR1 接入電壓表后，電容器上的電壓為UC′

9、＝E－U1 由于電壓表的接入，電容器帶電量增加了 △Q＝C(UC′－UC) 由以上各式解得△Q＝C 代入數(shù)據(jù)，可得電容器的帶電量變化了 △Q＝2.35×10－6 C. [答案]　(1)4.8 kΩ　(2)2.35×10－6 C 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Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求電荷量及其變化量． 3．(多選)在如圖所示的電路中，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，閉合開(kāi)關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)一段距離后，下列結(jié)論正確的是(

10、　　) A．燈泡L變亮 B．電源的輸出功率變小 C．電容器C上電荷量減少 D．電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大 BD　[將滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)一段距離后，R的阻值變大，電路中電流變小，燈泡L變暗，A錯(cuò)誤；路端電壓變大，電阻R兩端電壓變大，電容器C兩端電壓變大，電容器C上電荷量增加，C錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)外電路電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)電源的輸出功率最大，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，則當(dāng)P向左移動(dòng)一段距離后，外電路電阻比r大得越多，電源的輸出功率變小，B正確．] 1．如圖所示，燈泡L1、L2原來(lái)都正常發(fā)光，在兩燈突然熄滅后，用電壓表測(cè)得c、d間電壓比燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓高，故障的

11、原因可能是(假設(shè)電路中僅有一處故障)(　　) A．a(chǎn)、c間斷路 B．c、d間斷路 C．b、d間斷路 D．b、d間短路 B　[因電路中L1、L2、R及電源串聯(lián)，電路中只有一處故障且兩燈不亮，電路中必是斷路，故D錯(cuò)誤．電路中無(wú)電流，但c、d間電壓升高，是因?yàn)閏、d間斷路，c、d兩點(diǎn)分別與電源正、負(fù)極等電勢(shì)．故正確答案為B.] 2．(多選)直流電路如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電源的(　　) A．總功率一定減小 B．效率一定增大 C．內(nèi)部損耗功率一定減小 D．輸出功率一定先增大后減小 ABC　[滑片P向右移動(dòng)時(shí)外電路電阻R外增大，由閉合電路歐姆定律知總

12、電流減小，由P總＝EI可得P總減小，故A正確．根據(jù)η＝＝可知B正確．由P損＝I2r可知，C正確．當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值與電源內(nèi)阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，由于不知道最初滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值與電源內(nèi)阻間的關(guān)系，因此無(wú)法判斷電源輸出功率如何變化，D錯(cuò)誤．] 3．如圖所示，為一臺(tái)冬天房里取暖用的暖風(fēng)機(jī)．其內(nèi)部電路可簡(jiǎn)化為加熱電阻絲與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，將加熱后的熱空氣吹出．設(shè)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為R1，電阻絲的電阻為R2，將暖風(fēng)機(jī)接到額定電壓為U(有效值)的交流電源上，正常工作時(shí)，電路中的電流有效值為I，電動(dòng)機(jī)、電阻絲、暖風(fēng)機(jī)消耗的電功率分別為P1、P2、P，則下列關(guān)系式正確的是(　　)

13、 A．P1＝I2R1 B．P2>I2R2 C．P＝UI D．P＝I2(R1＋R2) C　[電動(dòng)兩端的電壓為：U′＝U－IR2，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率分別為：P1＝U′I＝UI－I2R2，電動(dòng)機(jī)不是純電阻電路，所以P1≠I2R1.故A錯(cuò)誤；電阻絲為純電阻，所以消耗的電功率：P2＝I2R2，故B錯(cuò)誤；暖風(fēng)機(jī)消耗的電功率P是總的功率，總功率的大小為P＝IU，故C正確；因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是非純電阻，所以暖風(fēng)機(jī)消耗的電功率：P>I2(R1＋R2)，故D錯(cuò)誤．] 4．如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝9 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，定值電阻R1＝6 Ω，R2＝10 Ω，R3＝6 Ω，電容器的電容C＝10 μF.

14、(1)保持開(kāi)關(guān)S1、S2閉合，求電容器所帶的電荷量； (2)保持開(kāi)關(guān)S1閉合，將開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)，求斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2后流過(guò)電阻R2的電荷量． [解析]　(1)保持開(kāi)關(guān)S1、S2閉合，則電容器兩端的電壓UC＝UR1＝R1＝×6 V＝3 V. 電容器所帶的電荷量為Q＝CUC＝10×10－6×3 C＝3×10－5C. (2)保持開(kāi)關(guān)S1閉合，將開(kāi)關(guān)S2斷開(kāi)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Q′＝CE＝10×10－6×9 C＝9×10－5C，而流過(guò)R2的電荷量等于電容器C上電荷量的增加量QR2＝ΔQ＝Q′－Q＝9×10－5C－3×10－5C＝6×10－5C. [答案]　(1)3×10－5C　(2)6×10－5C - 7 -