【学案导学设计】2014-2015学年高中物理第二章电路闭合电路欧姆定律的应用电功率课件粤教版选修3-1精要.doc

学案9　习题课：闭合电路欧姆定律的应用　电功率 1．闭合电路欧姆定律有三种表达形式，其表达式和适用范围分别为： (1)I＝(外电路为纯电阻电路) (2)E＝IR＋Ir(外电路为纯电阻电路) (3)E＝U外＋U内(任何电路) 2．电流通过一段导体时，电流做功的计算公式为W＝UIt，电功率的计算公式为P＝UI. 3．电流通过电阻元件时产生热量的计算公式为Q＝I2Rt，热功率的计算公式为P＝I2R. 4．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的内能．W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t；P＝P热＝UI＝I2R＝. 5．非纯电阻电路：含有电动机或电解槽的电路称为非纯电阻电路．W＝UItQ＝I2Rt；P＝UIP热＝I2R. 6．闭合电路的能量转化关系：EI＝U外I＋U内I.一、闭合电路的动态分析 1．特点：断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动，使闭合电路的总电阻增大或减小，引起闭合电路的电流发生变化，致使外电压、部分电路的电压和部分电路的电流、功率等发生变化．是一系列的“牵一发而动全身”的连锁反应． 2．思维流程： 例1　(单选)在如图1所示的电路中，R1、R2和R3皆为定值电阻，R4为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R4的滑动触头向图中a端移动时(　　)  图1 A．I变大，U变小B．I变大，U变大 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小 解析　当R4的滑动触头向a端移动时，R4接入电路的电阻变小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小，即电压表的读数U变小；由于总电流变大，使得R1、R3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R2和R4并联两端电压变小，则电流表的读数I变小，故选D. 答案　D 针对训练1　(单选)如图2所示的电路，闭合电键S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值．则(　　) 图2 A．电流表的示数减小 B．电压表的示数减小 C．电阻R2两端的电压减小 D．路端电压增大 答案　B 解析　题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故R↓→R总↓→I干↑→U内↑→U外↓.R2两端电压U2＝I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小，读数减小，A、C、D错误，B项正确． 二、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P出＝I2R＝[E/(R＋r)]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3所示． 图3 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＝P出/P总＝IU/IE＝U/E. 对于纯电阻电路，电源的效率η＝＝＝1/(1＋) ，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2　如图4所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，变阻器R的最大阻值为10 Ω. 图4 (1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？ (2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？ 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＝2 Ω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达为：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＝×1.5 W＝ W. 答案　(1)2 Ω　W　(2)0　 W 三、含电容器电路的分析与计算方法 在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流．一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它．分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点： 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低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压． 2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等． 3．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电． 例3　如图5所示，电源电动势E＝10 V，内阻可忽略，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，求： 图5 (1)S闭合后，稳定时通过R1的电流； (2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量． 解析　(1)电路稳定时，R1、R2串联，易求I＝＝1 A. (2)S闭合时，电容器两端