2019高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 习题课3 闭合电路综合问题学案 沪科版选修3-1.doc

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1、- 1 -习题课习题课 3 3 闭合电路综合问题闭合电路综合问题学习目标 1.进一步理解闭合电路欧姆定律，并掌握其综合应用 2.学会应用闭合电路欧姆定律，分析用电器功率的动态变化问题，掌握电路故障的分析方法，含电容电路问题的分析方法闭合电路中功率的动态变化1闭合电路中电阻、电流和电压的动态变化，必然引起电路中用电器功率的动态变化2闭合电路中滑动变阻器滑片的滑动，开关的通断以及热敏、光敏元件等往往是发生动态变化的原因3判断出用电器电流或电压的变化，就可以确定功率的变化(多选)如图 1 所示电路，电源内阻不可忽略，且R1r.开关 S 闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )图 1A电压表

2、与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大CR1上消耗的功率增大D电源输出的功率增大思路点拨：由滑片下滑确定电阻变化，再确定电路总电阻、路端电压的变化由干路电流的变化确定R1功率的变化由内、外电阻关系及变化情况确定电源输出功率的变化ACDACD 变阻器R0的滑片向下滑动，变阻器接入电路的电阻减小，则外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电压表示数减小，并联部分电压U并EI(R1r)，I增大，E、R1、r均不变，则U并减小，故电流表示数减小，故 A 正确，B 错误；干路电流I增大，由功率公式PI2R分析得知，R1上消耗的功率增大，故 C 正确；根据推

3、论：当电源的内电阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，由题意，R1r，外电路总电阻减小，可知电源输出的功率增大，故 D 正确针对训练- 2 -1(多选)如图 2 所示电路，电源电动势为E，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1R2r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是( )图 2A电路中的总电流先减小后增大B电路的路端电压先增大后减小C电源的输出功率先增大后减小D滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大ABAB 当滑动变阻器从ab移动时，R1左右两个部分并联电路总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知：电流是先减小后增大，故 A 正确；路端电压

4、UEIr，因为电流先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，故 B 正确；当R外r的时候电源的输出功率最大，可知当滑片在a端或者b端时，外电路总电阻R外r，此时电源的输出功率最大，所以输出功率是先减小后增大的，故 C 错误；将R2看成电源的内阻，等效电源的内阻为 2r，变阻器为外电路，显然外电阻小于内电阻，外电阻先增大后减小，等效电源的输出功率，即R1上消耗的功率先增大后减小，故 D 错误2. (多选)如图 3 所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定不变，滑片P在变阻器正中位置时，电灯 L 正常发光，现将滑片P移到右端，则( ) 【导学号：69682223】图 3A电压表的示数变大B电流表的示

5、数变大C电灯 L 消耗的功率变小D电阻R1消耗的功率变小BCBC 将滑片P移到右端，变阻器接入电路中的电阻R变小，总电阻变小，由闭合电路欧姆定律可以判断电路中总电流变大，电流表示数变大，选项 B 正确由UIR可以判断内电压变大，则路端电压变小，电灯 L 消耗的功率变小，选项 C 正确流过R1的电流I1I出IL变大，- 3 -电阻R1消耗的功率变大，U1变大，选项 D 错误电压表示数UUU1变小，选项 A 错误电路故障的判断方法1仪器检测法(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，

6、再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路2假设法已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后，假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路否则，没发生在该部分电路用此方法，直到找到故障为止如图 4 所示的电路中，开关闭合时，灯 L1、L2正常发光由于电路出现故障，灯L1突然变亮，灯 L2变暗，电流表的读数变小则发生的故障可能是( )图 4AR1断路 BR2断路CR3断路DR4断路思路点拨：分析R1、R2、R3、R4断路电路中的变化由 L1变亮、L2变暗、电流表示数变小判断出电路故障A A 由题图知，

7、R1与灯 L1并联，若R1断路则电路的总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律I总，知电路的总电流减小，则并联电路R3、R4的总电流减小，并联电路两端的总电压减小，E R总由欧姆定律可知电流表的读数变小，流过灯 L2电流变小，灯 L2变暗，同理R2两端的电压也减小，由路端电压增大，得到灯 L1两端的电压增大，灯 L1的功率增大，灯 L1变亮，A 对；若R2断路，则电路断开，两灯不亮，电流表没有读数，B 错；若R3断路则灯 L2不亮，C 错；若R4断路则电流表没有读数，D 错针对训练3已知如图 5 所示的电路中有一处发生了断路，现用多用电表的电压挡对电路进行故障检查，当两表笔接a、d和a、b时电表显示的

8、示数均为 5 V，接c、d和b、c时均无示数，则发生- 4 -断路的是( )图 5ALBRCRDSB B 由题意可知，测得Uad5.0 V，测量的是电源，测得Ucd0 V，Ubc0 V，说明在bRcLd之外有断路现象；测得Uab5.0 V，说明a、b之间有断路之处，所以断路是在电阻R上，故选 B.4.在如图 6 所示的电路中，开关 S 闭合后，由于电阻发生短路或断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则肯定出现了下列哪种故障( ) 【导学号：69682224】图 6AR1短路BR2短路CR3短路DR1断路A A 因为电流表 A 有示数，因此R3不会断路，R3的电压增大，说明流过R3的电流增大，且

9、R3不会短路，因为若R3短路，电压表无示数，电路中总电阻减小，故障为电阻R1或R2短路经分析：若R2短路，R1中无电流，A 无示数所以故障原因是R1短路含电容电路问题1电路的简化不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上2电路稳定时电容器的处理方法电容器所在的支路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不降低电压，是等势体电容器两端的电压等于与之并联的支路两端的电压3电容器所带电荷量及其变化的计算(1)利用QUC计算电容器所带的电荷量(2)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器- 5 -所带电

10、荷量之差(3)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和如图 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d40 cm.电路电压恒为U24 V，电阻R16 .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v04 m/s 竖直向上射入板间若小球带电荷量为q1102 C，质量为m2102 kg，不考虑空气阻力求：图 7(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？(2)此时滑动变阻器消耗功率是多大？(g取 10 m/s2)思路点拨：小球在板间受重力、电场力作用，根据临界条件和动能定理可求出板间电压根据闭合电路

11、欧姆定律求解滑动变阻器电阻，进而求出其功率【解析】 (1)小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到A板时速度为零设两板间电压为UAB，由动能定理得：mgdqUAB0mv1 22 0所以滑动变阻器两端电压U滑UAB8 V设通过滑动变阻器电流为I，由欧姆定律得：I1 AEU滑 R滑动变阻器接入电路的电阻R滑8 .U滑 I(2)滑动变阻器消耗功率P滑I2R滑8 W.【答案】 (1)8 (2)8 W含有电容器电路的解题步骤在直流电路中，电容器相当于电阻为无穷大的电路元件，此电路是断路解题步骤如下：(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串在同一支路上的电阻)，计算各部分的电流、电压值(2)电容器两极板的

12、电压，等于它所在支路两端点间的电压(3)利用QCU、QCU可以求出电容器的带电量或带电量的变化量(4)通过电容器的电压和平行板间距离可求出两板间电场强度，再分析电场中带电粒子的运- 6 -动针对训练5. (多选)在如图 8 所示的电路中，开关闭合后，灯泡 L 能正常发光当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是( )【导学号：69682225】图 8A滑动变阻器R连入电路中的阻值变小B灯泡 L 变暗C电源消耗的功率增大D电容器C所带电荷量增加BDBD 当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器R的阻值增大，故 A 错误；R增大，根据闭合电路欧姆定律可知电路中电流减小，灯泡 L 将变暗，故 B

13、 正确；电源消耗的总功率PEI，电流减小，P减小，故 C 错误；路端电压UEIr增大，则电容器电量QCU增大，故D 正确6. (多选)在如图 9 所示的电路中，R1、R2、R3均为可变电阻当开关 S 闭合后，两平行金属板M、N中有一带电液滴正好处于静止状态为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是( )图 9A增大R1 B减小R2C减小R3D减小平行板两极板M、N间距BDBD 据题意，对带电液滴受力分析，受到重力和电场力，且mgqEq，要使带电液滴向U d上加速运动，需要使电场力大于重力，如果增大R1，对电容器电压没有影响，A 选项错误；如果减小R2，据结论“串反并同”可得R3电压变大，则电容器

14、电压变大，可以使带电液滴加速上升，B 选项正确；如果减小R3，同理可以判断R2上的电压变大，电源内电压变大，则据EU2UrU3可知R3上的电压变小，电容器电压变小，液滴向下加速运动，故 C 选项错误；如- 7 -果减小两极板间的距离，电场力增加，液滴将加速向上运动，D 选项正确当 堂 达 标固 双 基1.如图 10 所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r.开关 S 闭合后，电灯 L1、L2均能发光现将滑动变阻器R的滑片P稍向上移动，下列说法正确的是( )【导学号：69682226】图 10A电灯 L1、L2均变亮 B电灯 L1变亮，L2变暗C电流表的示数变小D电源的总功率变小B B 将滑动变

15、阻器R的滑片P稍向上移动，电流表的示数变大，电灯 L1变亮，L2变暗，电源的总功率变大，选项 B 正确，A、C、D 错误2(多选)如图 11 所示，闭合回路中RT为热敏电阻(电阻值随温度升高明显变小)，R为一定值电阻，已知当环境温度为t0时RTR，E为电源，内阻忽略不计，电表均为理想电表，当环境温度从t0开始升高时下列判断正确的是( )图 11A电流表示数变大B电压表示数变大CRT消耗的功率变大DR消耗的功率变大ADAD 当环境温度升高时，热敏电阻的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律知总电流变大，所以电流表示数变大，A 正确；根据欧姆定律，定值电阻R两端的电压增大，因为内阻不计，所以热敏电阻两端的

16、电压减小，所以电压表示数变小，B 错误；将定值电阻R等效为电源的内阻，当RTR时，热敏电阻消耗的功率最大，随着温度的升高，RT阻值减小，RT消耗的功率变小，C 错误；根据PI2R，因为电流变大，R消耗的功率变大，故 D 正确3如图 12 所示的电路中，闭合开关 S 后，灯 L1和 L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是( )- 8 -图 12A灯 L1灯丝烧断B电阻R2断路C电阻R2短路D电容器被击穿短路B B V 增大，外电阻增大，不可能电容器被击穿短路，选项 D 错若R2短路，L2熄灭；L1断路，L2分压减小，L2变暗，选项 A、C 错R2

17、断路，L2分压增大，L2变亮，选项 B 对4如图 13 所示，电源电动势E6 V，内阻r1 ，电流表内阻RA3 ，三个定值电阻的阻值分别为R15 ，R210 ，R315 ，电容器电容C1.01010 F，问：图 13(1)闭合开关 S 待电路稳定后，电流表的示数是多少？(2)闭合开关 S 待电路稳定后，电容器的带电量是多少？(3)再次断开开关 S 待电路稳定，通过R2的电量是多少？【导学号：69682227】【解析】 (1)根据串、并联电路中电阻之间的关系，有R总rRA10 R2R3 R2R3电流表示数I0.6 A.E R总(2)电容器两端电压UEI(rRA)3.6 V电容器带电量QCU3.61010 C.(3)电容器通过R2和R3放电，放电电流跟电阻成反比，因此电量也跟电阻成反比，则通过R2的电量为：QR2Q2.161010 C.R3 R2R3- 9 -【答案】 (1)0.6 A (2)3.61010 C (3)2.161010 C