人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律课文配套课件ppt

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2．闭合电路的欧姆定律
第2课时　闭合电路欧姆定律的应用
【课程标准】1．掌握闭合电路动态分析的三种方法；2．会分析闭合电路中的功率问题；3．掌握含电容器电路的分析方法。
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：
闭合电路的动态分析方法
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”，
(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。
　　　　　如图所示电路，当R2的滑动片向右移动时，各表的变化情况是(　　)A．A1、A2读数均变大， V1、 V2读数均变小B．A1读数变大，A2读数变小， V1读数变大， V2读数变小
C．A1读数变大，A2读数变小， V1读数变小， V2读数变大D．A1、A2读数均变小， V1、V2读数均变大
思路引导：本题可用多种方法推论各表的变化情况。用“结论法”解题快捷，但一定要理清各用电器的串、并联关系。解析：方法Ⅰ，程序法：当R2的滑动片向右移动时，变阻器有效电阻减小，则总电阻减小，总电流增大，故A1读数变大； V2测R3两端电压，因为电流增大，所以R3两端电压也增大，即 V2读数变大；电流增大，会使内电压增大，所以路端电压减小，即 V1读数变小；路端电压减小，而 V2增大，则R1和R2的并联电压减小，故通过R1的电流减小，即A2读数变小，所以选项C正确。
方法Ⅱ，结论法：①“并同”：变阻器R2减小，与R2有并联关系的 V1、A2示数变小，②“串反”：变阻器R2减小，与R2有串联关系的 V2、A1示数变大，所以选项C正确。
1．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，当滑动变阻器的滑片由中点滑向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
在闭合电路中，内外电路都有电阻，当电流通过内外电路时都要做功。请问：外电路的电阻越大，外电路消耗的功率就越大吗？提示：不一定。
1．各部分功率关系分析
(1)当电源输出功率最大时，机械效率η＝50%。当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义。(2)对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率根据P＝I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同。
　　　　　在如图所示的电路中，已知电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，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？(2)当R多大时，R1消耗的功率最大？最大功率为多少？(3)当R为多大时，电源的输出功率最大？最大为多少？
思路引导：求解本题应把握以下三点：(1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大。(2)求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻。(3)结合P出与外电阻间的函数关系分析，求解。
(3)当r＝R外时，电源的输出功率最大，但在本题中外电阻最小为2 Ω，不能满足以上条件，所以当外电阻和内电阻越接近时越大，即R＝0时电源的输出功率最大答案：(1)0.75 W　(2)2 W　(3)2 W
2．(2022·浙江省名校协作体高二上学期联考)如图所示的电路，电源电动势为12 V，内阻恒定且不可忽略。初始时刻，电路中的电流等于I0，且观察到电动机正常转动。现在调节滑动变阻器使电路中的电流减小为I0的一半，观察到电动机仍在转动。不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是(　　)A．电源的热功率减为初始时的一半B．电源的总功率减为初始时的一半C．电动机的热功率减为初始时的一半D．变阻器的功率减为初始时的四分之一
电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有电流。一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个电阻无穷大的元件，电容器所在支路可视为断路，简化电路时可去掉。分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断并求出电容器两端的电压，其具体方法是：
(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压。如图所示，UAD＝UAB＋UBD＝UC＋IR，由于I＝0，则UC＝UAD＝U。画等效电路时可将电容器所在支路去掉，需要求电容器所带电荷量时再加回来。
(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联的电阻两端的电压相等。(3)在计算电容器所带电荷量的变化时，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板所带电荷的电性相反，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。(4)电势高的极板带正电。
　　　　　(多选)(2022·四川南充高级中学高二上期中)如图所示的电路中，电源电压U＝24 V，内阻不计，电容C＝12 μF，R1＝10 Ω，R2＝110 Ω，R3＝60 Ω，R4＝20 Ω，R5＝40 Ω，则下列说法正确的有(　 　)
A．当电路稳定时电容器所带电荷量为Q0＝7.2×10－5 CB．当电路稳定时电容器所带电荷量为Q0＝3.6×10－5 CC．断开开关后流过R1的电荷量为Q＝6.0×10－5 CD．断开开关后流过R1的电荷量为Q＝2.0×10－5 C
关键点拨：电容器在电路中相当于一个电阻无穷大的元件，在进行电路分析时可看作断路，两极板间的电压等于该支路两端的电压，再利用电容器的定义式求电荷量。
3．(多选)(2022·山东济南历城二中高二上月考改编)如图所示、已知C＝6 μF，R1＝5 Ω，R2＝6 Ω，E＝6 V，r＝1 Ω，开关S原来处于断开状态，电表均为理想电表，下列说法中正确的是(　 　)
A．开关S闭合一段时间后，电流表的读数为0.5 AB．开关S闭合一段时间后，电压表的读数为5 VC．开关S闭合经过一段时间，再将开关S迅速断开，则一段时间后通过R2的电荷量为1.8×10－5 CD．以上说法都不时
对电路故障的分析电路故障，常见的情况是断路和短路，检验的方法有电压表法和电流表法。(1)断路的主要表现：断路最显著的特征是电路中无电流(电流表无示数)，且该支路所有用电器不工作(常见的是灯不亮)，如果发现这种情况，则电路的故障是发生了断路。(2)短路的具体表现：若整个电路短路，电路中电表没有示数，用电器不工作，电源发热等；若串联电路的局部短路，某用电器(发生短路)两端无电压，电路中有电流(电流表有示数)且较原来变大，另一用电器两端电压变大(如一盏电灯更亮等)。
举例：如图所示为一电路的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与6 V的电源连接。a、b间，b、c间，c、d间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为6 V。b、d两点间有电压，说明a、b间电路是通的，b、c间电路不通或c、d间电路不通；a、c两点间有电压，这说明c、d间电路是通的，a、b间电路不通或b、c间电路不通．综合分析可知b、c间电路不通。
　　　　如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压Uab＝6 V，Uad＝0 V，Ucd＝6 V，由此可断定(　　)A．L1和L2的灯丝都断了B．L1的灯丝断了C．L2的灯丝断了D．变阻器R断路
解析：由Uab＝6 V可知，电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路，且在a、b之间。由Ucd＝6 V可知，灯泡L1与变阻器R的电路是通路，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2断路，所以选项C正确。方法点拨：(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若电压表有示数，说明电源正常，电压表再逐段与电路并联，若电压表示数接近电源电压，则该段电路中有断点。(2)短路故障的判断：电流表有示数而用电器不工作则该支路短路，用电压表与该部分并联，若有电压，未短路，若无电压则该两点间可能短路，或被短路。
1．(多选)如图所示的电路，L是小灯泡，C是极板水平放置的平行板电容器，有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动，若滑动变阻器的滑片向下滑动，则(　 　)A．L变亮B．L变暗C．油滴向上运动D．油滴向下运动
解析：滑动变阻器的滑片向下滑动，使得电路的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流I增大，L两端的电压U＝E－Ir减小，L变暗，B正确。电容器两端的电压与L两端电压相等，则油滴受到向上的静电力减小，油滴向下运动，D正确。
2．(2022·山西运城康杰中学高二上月考)如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障灯L2突然变亮，电压表读数增大，由此推断，这种故障可能是(　　)A．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
解析：L1灯丝烧断导致总电阻增大，总电流减小，流过L2的电流减小，L2变暗，不符合题意，故A错误。电阻R2断路导致总电阻增大，总电流减小，L1两端电压减小，而路端电压增大，则L2两端电压增大，L2变亮，故B正确。电阻R2短路，则L2被短路，L2不亮，故C错误。电容器被击穿短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，电压表读数减小，故D错误。
3．如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同，在开关S处于闭合状态下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则(　　)A．电压表的示数变大B．电池内部消耗的功率变大C．电阻R2两端的电压变大D．电池的效率变高