人教版高中物理必修3-1讲义资料,复习补习资料:23【提高】闭合电路欧姆定律的应用

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名称 人教版高中物理必修3-1讲义资料,复习补习资料:23【提高】闭合电路欧姆定律的应用
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2019-12-05 04:51:23

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文档简介

闭合电路欧姆定律的应用

【学习目标】
1.进一步加深对闭合电路各量及其关系的理解。   2.熟练地运用闭合电路欧姆定律对电路进行分析与计算。   3.能够综合运用电路有关知识(串、并联电路特点、部分电路欧姆定律等)对闭合电路进行动态分析和计算;如,路端电压、电压的输出功率、电源的效率等随外电阻的变化。   4.能够熟练地运用能的转化和守恒的知识解决非纯电阻电路问题(如电动机电路等)。   5.综合运用电路知识解决闭合电路问题。
6.电路的等效、简化和电路的极值问题   7.电路故障的判断等。
【巩固练习】
一、选择题
  1.(2019 成都模拟)在如图所示的电路中,灯炮L的电阻大于电源的内阻r,闭合电键S,将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是(  )
A.灯泡L变亮
B.电源的输出功率增大
C.电容器C上电荷量减少
D.电流表读数变小,电压表读数变大
2.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器。当R3的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是(  )   A.R1的功率必然减小    B.R2的功率必然减小   C.R3的功率必然增大    D.电源消耗的功率必然减小
3.在如图所示的电路中,E为电源的电动势,r为电源的内阻,R1、R2为可变电阻.在下列操作中,可以使灯泡L的亮度变暗的是(   )
A.仅使R1的阻值增大
B.仅使R1的阻值减小
C.仅使R2的阻值增大
D.仅使R2的阻值减小
4.(2019 漳平市校级模拟)如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,A、B为平行板电容器的两块正对金属板,R1为光敏电阻。当R2的滑动触头P在a端时,闭合开关S,此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是(  )
A.若仅将R2的滑动触头P向b端移动,则I不变,U增大
B.若仅增大A、B板间距离,则电容器所带电荷量减少
C.若仅用更强的光照射R1,则I增大,U增大,电容器所带电荷量增加
D.若仅用更强的光照射R1,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变
5.如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )
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。
6.如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则(  )
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
7.如图所示的电路中,电源的内阻不能忽略。已知定值电阻R1=10,R2=8。当开关接
到位置1时,电压表V的读数为2V。当开关K接到位置2时,电压表V的示数可能为( )
A、2.2V ; B、 1.9V ;
C、 1.6 V ; D、 1.3 V 。
8.(2019 西安校级期末)如图所示的电路中,灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的,现在突然灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是( )
A.R3断路 B.R2断路
C.R1短路 D.R1、R2同时短路
9.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路.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
10.用如图所示(甲)电路来测量电池电动势和内电阻,根据测得的数据作出了(乙)图所示的U-I图象,由图象可知(  )
A.电池内阻的测量值是3.50Ω
B.电池电动势的测量值是1.40V
C.外电路发生短路时的电流为0.4A
D.电压表的示数为1.20V时电流表的示数I′=0.20A
二、填空题
  11.如图所示的电路,外电阻皆为R,电源内阻为。当S断开时,在电容器极板间放一个质量为m,带电荷量为q的电荷恰能静止。当S闭合时,电容器极板间放一个质量仍为m,带电荷量为q'的电荷,恰能静止,则q∶q'=________。                     
12.如图所示电路中R1=12Ω,R2=6Ω,滑动变阻器R3上标有“20Ω 2 A”字样,理想电压表的量程有0~3 V和0~15 V两挡,理想电流表的量程有0~0.6 A和0~3 A两挡。闭合开关S,将滑片P从最左端向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2.5 V和0.3 A;继续向右移动滑片P至另一位置,电压表指针指在满偏的1/3,电流表指针指在满偏的1/4,则此时电流表示数为______A,该电源的电动势为______V。
三、解答题
13.如图所示的电路中,R1=3Ω,R2=6Ω,R3=6Ω,电源电动势E=24V,内阻不计.当电键S1、S2均开启和均闭合时,灯泡L都同样正常发光.
(1)写出两种情况下流经灯泡的电流方向:S1、S2均开启时;S1、S2均闭合时.
(2)求灯泡正常发光时的电阻R和电压U.
14.如图所示电路中,电源电动势E=6V,内电阻不计;电阻R1=R2=6Ω,R3=12Ω,R4=3Ω,R5=0.6Ω。试求通过R5的电流强度。
15.如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内电阻r=1Ω,定值电阻R1=3Ω,R2=2Ω,电容器的电容C=100μF,
(1)闭合开关S,电路稳定后电容器极板a所带电荷量为多少?
(2)先闭合开关S,电路稳定后断开开关S,通过电阻R1的电荷量为多少?
【答案与解析】
一、选择题
  1.【答案】D
【解析】当滑动变阻器滑片P向左移动,其接入电路的电阻增大,电路总电阻增大,电流I减小,灯泡的功率减小,所以灯泡变暗,A错误;当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,灯泡L的电阻大于电源的电阻,当R增大时,电源的输出功率减小,故B错误;变阻器两端电压增大,电容器与变阻器并联,电容器上电压也增大,则其电荷量增大,故C错误;电流表读数变小,电压表读数变大,故D正确,故选D
  2.【答案】 BD
 【解析】P向右移动时,R3增大。因此电路的总电阻R增大,由知,I减小,由U=E-Ir知路端电压U增大。所以由部分电路欧姆定律知,I1增大,则I2减小,因而可得P1增大,P2减小,P减小。
3.【答案】 AD 
【解析】使灯泡L的亮度变暗的方法有两个,一是使R2的阻值减小,则路端电压减小,二是使与灯泡串联的电阻R1增大,则灯泡所在支路的电流减小,所以选AD.
4.【答案】BD
【解析】若仅将R2的滑动触头P向b端移动,电压表与电流表示数都不变,A错;增大A、B板间距离,电容减小,电容器两端电压不变,由Q=CU得电荷量减小,B正确;光照更强,光敏电阻R1变小,根据串联分压,U变小,C错;U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值就等于r,D正确。
5.【答案】A
【解析】变阻器的滑动端向下滑动时,接入电路中的电阻减小,电路中总电阻变小,由可得,电路中总电流增大,内阻上分到的电压变大,路端电压变小,电压表示数减小。总电流增大,电阻分到的电压增大,由于,路端电压减小,电阻分到的电压增大,所以分到的电压减小,电流表的示数减小。综上所述,A项正确,B、C、D项错误。
6.【答案】 B 
【解析】当S断开时,电路的总电阻R总变大,总电流I=变小,内电压U内=Ir变小,路端电压U=E-Ir变大,电压表测量路端电压,读数变大;R1两端电压U1=IR1变小,R3两端电压U3=U-U1变大,通过R3的电流I3=变大,电流表读数变大,B选项正确.
7.【答案】B
【解析】
(1)
(2)
解得U= 当r趋近于零时,U=2V ,当r趋近于无穷大时,U=1.6V 。
故选B 。
8.【答案】B
【解析】由电路图可知,通过灯泡A的电流等于通过灯泡B的电流与通过R2的电流之和。灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,说明通过灯泡B的电流变大,而通过灯泡A的电流变小,因此通过R1的电流变小,所以选B。R3断路或R1短路都会使两灯泡都比原来变亮;R1、R2同时短路会使灯泡A比原来变亮,灯泡B熄灭。
9.【答案】A
【解析】滑动触头由中点向b滑动时,外电路总电阻增大,根据可知,干路电流减小,由U=E-Ir知,路端电压U增大,电压表读数增大;根据部分电路欧姆定律可知,R2一定,U增大,则I'增大,电流表读数增大,所以B、C、D错,A正确。
10.【答案】BD
【解析】由图可知,电源的电动势约为1.40V,故B正确;由图可知,当路端电压为1.00V时,电流为0.4A,故0.4A不是短路电流,故C错误;由可知,,故A错误;当电压表示数为1.20V时,,故D正确;故选BD
二、填空题
11.【答案】9.5∶16   【解析】当S断开时,R外=R,电容器两极板间电压为路端电压,

电荷静止,则

当S闭合时,

电容器两极板间电压:     ,
电荷静止
,   所以
q∶q'=U'∶U=5∶16。 12.【答案】 0.15 7.5
【解析】滑片P向右移动的过程中,电流表示数在减小,电压表示数在增加,由此可以确定电流表量程选取的是0~0.6 A,电压表量程选取的是0~15 V,所以电流表的示数为,电压表的示数为×15 V=5 V;当电压表示U1=2.5 V时,电流表示数I1=0.3 A,得…①,当电压表示数U2=5 V时,I2=0.15 A,得…②,联立①②得:E=7.5 V,r≈1.56Ω。
三、解答题
13.【答案】
【解析】画出S1、S2均开启和闭合时的等效电路图(图2),即可判知电流方向.灯泡L能同样正常发光,表示两情况中通过灯泡的电流相同.
(1)S1、S2均开启时,流经灯泡的电流方向从b→a;S1、 S2均闭合时,流经灯泡的电流方向从a→b.其等效电路分别如图2所求.
(2)设灯泡的电阻为R.S1、S2均开启时,由全电路欧姆定律得流过灯泡的电流
S1、S2均闭合时,由全电路欧姆定律和并联分流的关系得流过灯泡的电流
两情况中,灯泡L同样正常发光,表示
I1=I2,

解得
灯泡正常发光时的电压由等效电路图根据串联分压得
14.【答案】
【解析】此题表面上看是一个非平衡电桥电路,要求出R5中流过的电流,超出了中学知识的范围。
但是我们把除R5以外的电路等效为另一个复杂的电源,并且能找到一种形式以计算出这个等效电源的电动势及内电阻,那么就可以求出通过R5的电流了。
解题步骤如下:
第一步把电路的ab间断开,并把它看成是等效电源的两个极、求出ab两点间的电势差就是这个等效电源的电动势,即Uab=E'
第二步,把电路的ab间短路,求出ab间的电流,此电流就是等效电源的短路电流I0,根据恒定电流的特点,I0=I1-I2。I0与等效电源的电动势E',内阻r'的关系为,求出E'和I0后,即可求出r'。
第三步,把R5接在ab间,即R5为等效电路电路的外电阻,根据全电路欧姆定律,,即可求出I5的值。
[解答]
1.求等效电源的电动势
ab间断开时,电路如图2,根据串联分压的特点
以电源正极为零电势点,则Ua=-3V,Ub=-4.8V,Ua>Ub
a端为等效电源的正极,b端为负极
E=Uab=Ua-Ub=-3-(-4.8)=1.8(V)
2.求等效电源的短路电流和等效内阻
ab间短路时,电路如图3
短路电流 I0=I1-I2
[说明]
等效方法是在物理分析中应用得最广泛的方法之一,例如“等效电路”、“合力与分力”、“等效切割长度(电磁感应)”等。它在具体问题中应用的关键是:确定等效的物理量,找出具有这种等效性质的代换形式。
本例采用的是一种等效电源的方法,利用此方法,还可求解不少复杂的电路问题。
15.【答案】(1);(2)
【解析】(1)由闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流为:
R1两端的电压为:
则电容所带电量为:
(2)断开S后,电容器与电源断开,电容器放电,故电量均通过R1,
故通过R1的电量为: