高中物理 第二章 电路 微型专题6 闭合电路欧姆定律的应用学案 粤教版选修3-1-粤教版高中选修3-1物理学案VIP免费

微型专题6闭合电路欧姆定律的应用[学科素养与目标要求]物理观念：1.进一步熟练掌握闭合电路欧姆定律及串、并联电路的特点.2.进一步熟练掌握闭合电路中的功率和相关物理量的关系．科学思维：1.会计算闭合电路的功率，借助于公式和图象，分析求解电源的最大输出功率.2.学会含容电路的分析方法.3.会根据电路中物理量的变化分析闭合电路的故障．一、闭合电路的功率1．电源的总功率P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率图1P出＝I2R＝2R＝，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm＝.电源输出功率随外电阻变化曲线如图1所示．3．电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝×100%＝×100%＝×100%.对于纯电阻电路，电源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%，所以当R增大时，效率η提高．当R＝r(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高．例1如图2所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值为10Ω.(1)变阻器接入电路的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？(2)变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？图2答案(1)2ΩW(2)0W解析(1)此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率．即当R＝r＋R0＝2Ω时，R消耗功率最大为：Pm＝＝W＝W.(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：P＝I2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时，R0上消耗的功率最大：Pm′＝R0＝×1.5W＝W.功率最大值的求解方法1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内阻损耗功率均最大．2．对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大．3．电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大．例2如图3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，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：图3(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率η为多大？答案(1)4W(2)2W(3)66.7%解析(1)根据题意从题图A的图线可读出E＝3V，r＝＝Ω＝0.5Ω，从B图线中可读出外电阻R＝1Ω.由闭合电路欧姆定律可得I＝＝A＝2A，则电源的输出功率P出＝I2R＝4W(2)电源内部消耗的功率P内＝I2r＝2W，(3)电源的总功率P总＝IE＝6W，故电源的效率η＝×100%≈66.7%.1.稳定电路的U－I图象有两种：一是电源的U－I图象(如图4中a)；二是用电器的U－I图象，而用电器的U－I图象又分两类：线性(图中b)和非线性(图中c)．图42．两种图象的交点坐标表示该用电器单独与电源串联的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压)．如图，电源的输出功率分别为Pb＝U1I1，Pc＝U2I2.二、电路的动态分析和故障分析例3(多选)(2018·新余市期末)如图5所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光．在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是()图5A．小灯泡L1、L2均变暗B．小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大D．电流表A的读数变化量与电压表V的读数变化量之比不变答案BCD解析将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，与灯L1并联的电路的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电流表读数变小，L2变暗，根据闭合电路欧姆定律知电源的内电压减小，路端电压增大，电压表V的读数变大，而灯L2两端电压减小，所以灯L1两端的电压增大，灯L1变亮，故B、C正确，A错误．电压表的读数变化量(外电压的变化)与电流表的读数变化量的比值为电源的内阻，电源的内阻不变，故D正确．例4如图6所示，电灯L的规格为“4V1W”，滑动变阻器R的最大阻值为50Ω.闭合开关，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时理想电流表示数为0.45A．由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时理想电流表示数变为0.5A，理想电压表示数为10V．若导线连接完好，电路中各处接触良好．试问：(1)发生的故障是短路还是断路？发生在何处？(2)发生故障前，滑动变阻器接入电...