鲁科版高中物理必修第三册第4章闭合电路欧姆定律与科学用电微专题（四）闭合电路的分析与计算课件（49页ppt）

(共49张PPT)
第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电
微专题（四）：闭合电路的分析与计算
核心素养：1.学会用程序法分析闭合电路动态变化问题. 2.学会分析闭合电路含电容 问题的分析方法. 3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与外电阻的关系，并能进行 相关的电路分析和计算. 4.认识电容器对生产、生活的作用，坚持实事求是的观点.
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研习任务一　闭合电路的动态分析
核心　归纳
1. 闭合电路动态分析的思路
闭合电路中由于局部电阻变化（或开关的通断）引起各部分电压、电流（或灯泡明 暗）发生变化，分析这类问题的基本思路是：
2. 闭合电路动态分析的三种方法
（1）程序法：基本思路是“部分→整体→部分”，即：
（2）结论法——“并同串反”
“并同”：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”：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.
（3）特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动 变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有 电流时的讨论.
特别提醒：（1）在闭合电路中，任何一个电阻的增大（或减小），都将引起电路总 电阻的增大（或减小），该电阻两端的电压一定会增大（或减小）.
（2）理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路.
研习　经典
C
A. 电压表和电流表示数都增大
B. 电压表和电流表示数都减小
C. 电压表示数增大，电流表A1示数减小，A2读数增大
D. 电压表示数减小，电流表A1示数增大，A2读数减小
BD
A. 灯泡亮度变暗
B. 电压表V1示数变大、电压表V2示数变小
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研习任务二　含容电路的分析
核心　归纳
1. 电容器充放电过程：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电 容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放 电.可由ΔQ＝C·ΔU计算电容器上电荷量的变化.
2. 电容器接入电路中，电流稳定后
（1）把电容器处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置 补上.
（2）与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降压 的作用，但电容器两端可能出现电势差.
（3）如果电容器与电源并联，且电路中有电流通过，则电容器两端的电压不是电源 电动势E，而是路端电压U.
3. 电路连接方式改变时：如果变化前、后极板带电的电性相同，那么通过每根引线 的电荷量等于始、末状态电容器带电荷量之差；如果变化前、后极板带电的电性改 变，那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器带电荷量之和.
A. CE
C
C
　
甲　 乙
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研习任务三　电源的功率和效率
核心　归纳
1. 电源的有关功率和电源的效率
（1）电源的总功率：P总＝IE＝I（U内＋U外）.
（2）电源的输出功率：P出＝IU外.
（3）电源内部的发热功率：P'＝I2r.
2. 输出功率和外电阻的关系
（2）当R＞r时，随着R增大，P减小.
（3）当R＜r时，随着R增大，P增大.
研习　经典
[典例3]　在如图所示的电路中，已知电源电动势E＝3V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝2Ω， 滑动变阻器R的阻值可连续增大，问：
（1）当R多大时，R消耗的功率最大？最大功率为多少？
[答案]（1）3Ω　
（2）当R多大时，R1消耗的功率最大？最大功率为多少？
（3）当R多大时，电源的输出功率最大？最大功率为多少？
[答案] （3）0　2 W
[答案] （2）0　2 W
[训练3]　如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻的U－I图线，当上 述电源和电阻组成闭合电路时，求：
（1）电源的输出功率P出多大？
答案：（1）4 W
（2）电源内部损耗的电功率是多少？
解析：（2）电源内部损耗的电功率P内＝I2r＝2 W.
答案：（2）2 W
（3）电源的效率η多大？
答案：（3）66.7％
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课后提素养
A. V的读数变大，A的读数变小
B. V的读数变大，A的读数变大
C. V的读数变小，A的读数变小
D. V的读数变小，A的读数变大
解析：将S断开，则电路的总电阻变大，总电流变小，由U＝E－Ir知，路端电压变 大，故电压表的读数变大；总电流变小，则R1两端的电压IR1变小，故R3两端的电压 变大，流过R3的电流变大，电流表的读数变大，选项B正确.
B
A. 电流表的示数变大
B. 滑动变阻器消耗的功率一直变大
C. 电源内部消耗的功率变小
D. 电源的最大效率约为91.7％
C
A. 电动车可连续骑行时间为1.5 h
B. 电动机输出的机械功率约为191.4 W
C. 电源消耗的总功率为320 W
D. 电池的效率为63.8％
B
A. 电阻B的阻值为10Ω
B. 电源A的内阻为2Ω
C. 电源A与电阻B串联后，路端电压为6.4V
D. 电源A与电阻B串联后，电源A内部热功率为1.6 W
BC
解析：电源的总功率P＝EI，当I＝4 A时P＝32 W，则电源的电动势E＝8V，由题图看 出，当I＝4 A时，外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有P＝I2r，代 入解得r＝2Ω，该电源与电阻B串联后，电路中的电流为0.8 A，根据闭合电路的欧姆 定律得E＝I（R＋r），则R＝8Ω，路端电压U＝IR＝6.4V，此时电源内部热功率P＝ I2r＝1.28 W，故选项B、C正确，选项A、D错误.
[基础训练]
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A. 触点P向上滑动
B. 电路中的电流变小
C. R'两端电压增大
D. 整个电路消耗的功率减小
解析：当汽车加油时油箱内油面上升，则浮球上升，则触点P向下滑动，电阻R接入 电路的阻值减小，则回路电流变大，R'两端电压增大，根据P＝IE可知，整个电路消 耗的功率变大.故选C.
C
A. L变暗，Q增大 B. L变暗，Q减小
C. L变亮，Q增大 D. L变亮，Q减小
解析：当滑动变阻器的滑片向下移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总 电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大，电源的内电压增大，路端电压 减小，灯L变暗，通过灯L的电流减小，而干路电流增大，则通过R1的电流增大，R1两 端的电压增大，则滑动变阻器R2两端的电压减小，电容器两极板间电压减小，电容器 所带电荷量Q减小，故B正确.
B
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A. 电动机的额定电压为IR
B. 电动机的输出功率为IE－I2R
C. 电源的输出功率为IE－I2r
D. 整个电路的热功率为I2（R0＋R）
解析：电动机不是纯电阻，不能满足欧姆定律；电动机的电压为UM＝E－I（R0＋ r），电动机的输出功率为P出＝UMI－I2R＝[E－I（R0＋r）]I－I2R＝EI－I2（r＋R0＋ R），故A、B错误；电源的输出功率为P＝IE－I2r，故C正确；整个电路的热功率为P 热＝I2（R0＋R＋r），故D错误.故选C.
C
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A. 电压表与电流表的示数都减小
B. 电压表与电流表的示数都增大
C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小
D. 电压表的示数减小，电流表的示数增大
解析：当滑片下移时，滑动变阻器接入电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电 流增大，电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故 电压表示数减小；由欧姆定律可知，R1上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分 的电压减小，则通过R2的电流减小.故选A.
A
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A. 该电源的电动势为6V，内阻是2Ω
B. 固定电阻R的阻值为1Ω
C. 该电源的最大输出功率为8 W
D. 当该电源只向电阻R供电时，其效率约为66.7％
D
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6. 如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3为滑 动变阻器，最大阻值为300Ω.当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电 源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端 点得到的.求：
（1）由图乙求电源的电动势和内阻；
解析：（1）题中图乙中AB延长线，交U轴 于20V处，交I轴于1.0 A处，所以电源的电 动势为E＝20V，内阻r＝20Ω.
答案：（1）20V　20Ω
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（2）定值电阻R2的阻值；
答案：（2）5Ω
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（3）滑片P从左端滑至右端过程中，电源输出功率的最大值.
答案：（3）5 W
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[能力提升]
A. 电流表A的示数变大
B. 电压表V的示数变大
C. 电压表V1的示数变大
D. 电压表V2的示数变大
解析：将R2的滑片P向右滑动的过程中，电路总电阻增大，则电流减小，所以电流表 A的示数变小，R1两端电压变小，所以电压表V1的示数变小，且内阻分得的电压减 小，故电压表V1和V2的示数变大，选项B、D正确，A、C错误.
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A. 电源最大输出功率可能大于45 W
B. 电源内阻一定等于5Ω
C. 电源电动势为45V
D. 电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率大于50％
B
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A. 电压表的示数变小
B. 小灯泡消耗的功率变小
C. 通过R2的电流变小
D. 电源两极间的电压变小
AB
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解析：光敏电阻光照减弱，光敏电阻的阻值增大，电路中的总电阻增大；由闭合电路 欧姆定律可得，电路中电流减小，所以R1两端的电压减小，电压表示数减小，故A正 确；因电路中电流减小，所以内压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故 并联电路部分电压增大，则流过R2的电流增大；因电路中总电流减小，流过灯泡的电 流一定减小，由P＝I2R可知，小灯泡消耗的功率变小，故B正确，C错误；电源两端 的电压为路端电压，因电路中电流减小，所以内压减小，路端电压增大，所以电源两 端的电压变大，故D错误.故选AB.
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10. 如图所示电路中，电源电动势为E＝10V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝3Ω，R2＝ 6Ω，R3＝6Ω，电流表为理想电表，电容器电容为C＝1×10－4 F，开关S闭合.求：
（1）电流表的读数是多少？
答案：（1）0.625 A
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（2）电容器的带电量为多少？
解析：（2）R1两端电压U1＝IR1＝3.75V
电容器的带电量Q1＝U1C＝3.75×10－4 C.
答案：（2）3.75×10－4 C
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（3）开关S断开，流过电阻R2的电量为多少（结果保留三位有效数字）？
答案：（3）4.43×10－4 C
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