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(共49張PPT)
第4章　閉合電路歐姆定律與科學用電
微專題（四）：閉合電路的分析與計算
核心素養(yǎng)：1.學會用程序法分析閉合電路動態(tài)變化問題. 2.學會分析閉合電路含電容 問題的分析方法. 3.會用閉合電路歐姆定律分析路端電壓與外電阻的關(guān)系，并能進行 相關(guān)的電路分析和計算. 4.認識電容器對生產(chǎn)、生活的作用，堅持實事求是的觀點.
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研習任務一　閉合電路的動態(tài)分析
核心　歸納
1. 閉合電路動態(tài)分析的思路
閉合電路中由于局部電阻變化（或開關(guān)的通斷）引起各部分電壓、電流（或燈泡明 暗）發(fā)生變化，分析這類問題的基本思路是：
2. 閉合電路動態(tài)分析的三種方法
（1）程序法：基本思路是“部分→整體→部分”，即：
（2）結(jié)論法——“并同串反”
“并同”：指某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電 功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、 電功率都將減小.
“串反”：指某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電 功率都將減小；某一電阻減小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、 電功率都將增大.
（3）特殊值法與極限法：指因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動 變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論.一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有 電流時的討論.
特別提醒：（1）在閉合電路中，任何一個電阻的增大（或減小），都將引起電路總 電阻的增大（或減小），該電阻兩端的電壓一定會增大（或減小）.
（2）理想電壓表可認為是斷路，理想電流表可認為是短路.
研習　經(jīng)典
C
A. 電壓表和電流表示數(shù)都增大
B. 電壓表和電流表示數(shù)都減小
C. 電壓表示數(shù)增大，電流表A1示數(shù)減小，A2讀數(shù)增大
D. 電壓表示數(shù)減小，電流表A1示數(shù)增大，A2讀數(shù)減小
BD
A. 燈泡亮度變暗
B. 電壓表V1示數(shù)變大、電壓表V2示數(shù)變小
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研習任務二　含容電路的分析
核心　歸納
1. 電容器充放電過程：電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電.若電 容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放 電.可由ΔQ＝C·ΔU計算電容器上電荷量的變化.
2. 電容器接入電路中，電流穩(wěn)定后
（1）把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置 補上.
（2）與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線，即電阻不起降壓 的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差.
（3）如果電容器與電源并聯(lián)，且電路中有電流通過，則電容器兩端的電壓不是電源 電動勢E，而是路端電壓U.
3. 電路連接方式改變時：如果變化前、后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線 的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器帶電荷量之差；如果變化前、后極板帶電的電性改 變，那么通過每根引線的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器帶電荷量之和.
A. CE
C
C
　
甲　 乙
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研習任務三　電源的功率和效率
核心　歸納
1. 電源的有關(guān)功率和電源的效率
（1）電源的總功率：P總＝IE＝I（U內(nèi)＋U外）.
（2）電源的輸出功率：P出＝IU外.
（3）電源內(nèi)部的發(fā)熱功率：P'＝I2r.
2. 輸出功率和外電阻的關(guān)系
（2）當R＞r時，隨著R增大，P減小.
（3）當R＜r時，隨著R增大，P增大.
研習　經(jīng)典
[典例3]　在如圖所示的電路中，已知電源電動勢E＝3V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R1＝2Ω， 滑動變阻器R的阻值可連續(xù)增大，問：
（1）當R多大時，R消耗的功率最大？最大功率為多少？
[答案]（1）3Ω　
（2）當R多大時，R1消耗的功率最大？最大功率為多少？
（3）當R多大時，電源的輸出功率最大？最大功率為多少？
[答案] （3）0　2 W
[答案] （2）0　2 W
[訓練3]　如圖所示，線段A為某電源的U－I圖線，線段B為某電阻的U－I圖線，當上 述電源和電阻組成閉合電路時，求：
（1）電源的輸出功率P出多大？
答案：（1）4 W
（2）電源內(nèi)部損耗的電功率是多少？
解析：（2）電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)＝I2r＝2 W.
答案：（2）2 W
（3）電源的效率η多大？
答案：（3）66.7％
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課后提素養(yǎng)
A. V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變小
B. V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大
C. V的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變小
D. V的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變大
解析：將S斷開，則電路的總電阻變大，總電流變小，由U＝E－Ir知，路端電壓變 大，故電壓表的讀數(shù)變大；總電流變小，則R1兩端的電壓IR1變小，故R3兩端的電壓 變大，流過R3的電流變大，電流表的讀數(shù)變大，選項B正確.
B
A. 電流表的示數(shù)變大
B. 滑動變阻器消耗的功率一直變大
C. 電源內(nèi)部消耗的功率變小
D. 電源的最大效率約為91.7％
C
A. 電動車可連續(xù)騎行時間為1.5 h
B. 電動機輸出的機械功率約為191.4 W
C. 電源消耗的總功率為320 W
D. 電池的效率為63.8％
B
A. 電阻B的阻值為10Ω
B. 電源A的內(nèi)阻為2Ω
C. 電源A與電阻B串聯(lián)后，路端電壓為6.4V
D. 電源A與電阻B串聯(lián)后，電源A內(nèi)部熱功率為1.6 W
BC
解析：電源的總功率P＝EI，當I＝4 A時P＝32 W，則電源的電動勢E＝8V，由題圖看 出，當I＝4 A時，外電路短路，電源內(nèi)部熱功率等于電源的總功率，則有P＝I2r，代 入解得r＝2Ω，該電源與電阻B串聯(lián)后，電路中的電流為0.8 A，根據(jù)閉合電路的歐姆 定律得E＝I（R＋r），則R＝8Ω，路端電壓U＝IR＝6.4V，此時電源內(nèi)部熱功率P＝ I2r＝1.28 W，故選項B、C正確，選項A、D錯誤.
[基礎(chǔ)訓練]
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A. 觸點P向上滑動
B. 電路中的電流變小
C. R'兩端電壓增大
D. 整個電路消耗的功率減小
解析：當汽車加油時油箱內(nèi)油面上升，則浮球上升，則觸點P向下滑動，電阻R接入 電路的阻值減小，則回路電流變大，R'兩端電壓增大，根據(jù)P＝IE可知，整個電路消 耗的功率變大.故選C.
C
A. L變暗，Q增大 B. L變暗，Q減小
C. L變亮，Q增大 D. L變亮，Q減小
解析：當滑動變阻器的滑片向下移動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，外電路總 電阻減小，由閉合電路歐姆定律得知，干路電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓 減小，燈L變暗，通過燈L的電流減小，而干路電流增大，則通過R1的電流增大，R1兩 端的電壓增大，則滑動變阻器R2兩端的電壓減小，電容器兩極板間電壓減小，電容器 所帶電荷量Q減小，故B正確.
B
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A. 電動機的額定電壓為IR
B. 電動機的輸出功率為IE－I2R
C. 電源的輸出功率為IE－I2r
D. 整個電路的熱功率為I2（R0＋R）
解析：電動機不是純電阻，不能滿足歐姆定律；電動機的電壓為UM＝E－I（R0＋ r），電動機的輸出功率為P出＝UMI－I2R＝[E－I（R0＋r）]I－I2R＝EI－I2（r＋R0＋ R），故A、B錯誤；電源的輸出功率為P＝IE－I2r，故C正確；整個電路的熱功率為P 熱＝I2（R0＋R＋r），故D錯誤.故選C.
C
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A. 電壓表與電流表的示數(shù)都減小
B. 電壓表與電流表的示數(shù)都增大
C. 電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小
D. 電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大
解析：當滑片下移時，滑動變阻器接入電阻減小，則外電路總電阻減小，電路中總電 流增大，電源的內(nèi)電壓增大，則由閉合電路歐姆定律可知，電路的路端電壓減小，故 電壓表示數(shù)減小；由歐姆定律可知，R1上的分壓增大，而路端電壓減小，故并聯(lián)部分 的電壓減小，則通過R2的電流減小.故選A.
A
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A. 該電源的電動勢為6V，內(nèi)阻是2Ω
B. 固定電阻R的阻值為1Ω
C. 該電源的最大輸出功率為8 W
D. 當該電源只向電阻R供電時，其效率約為66.7％
D
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6. 如圖甲所示的電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3為滑 動變阻器，最大阻值為300Ω.當其滑片P從左端滑至右端時，測得電源的路端電壓隨電 源中流過的電流變化圖線如圖乙所示，其中A、B兩點是滑片P在變阻器的兩個不同端 點得到的.求：
（1）由圖乙求電源的電動勢和內(nèi)阻；
解析：（1）題中圖乙中AB延長線，交U軸 于20V處，交I軸于1.0 A處，所以電源的電 動勢為E＝20V，內(nèi)阻r＝20Ω.
答案：（1）20V　20Ω
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（2）定值電阻R2的阻值；
答案：（2）5Ω
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（3）滑片P從左端滑至右端過程中，電源輸出功率的最大值.
答案：（3）5 W
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[能力提升]
A. 電流表A的示數(shù)變大
B. 電壓表V的示數(shù)變大
C. 電壓表V1的示數(shù)變大
D. 電壓表V2的示數(shù)變大
解析：將R2的滑片P向右滑動的過程中，電路總電阻增大，則電流減小，所以電流表 A的示數(shù)變小，R1兩端電壓變小，所以電壓表V1的示數(shù)變小，且內(nèi)阻分得的電壓減 小，故電壓表V1和V2的示數(shù)變大，選項B、D正確，A、C錯誤.
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A. 電源最大輸出功率可能大于45 W
B. 電源內(nèi)阻一定等于5Ω
C. 電源電動勢為45V
D. 電阻箱所消耗的功率P最大時，電源效率大于50％
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A. 電壓表的示數(shù)變小
B. 小燈泡消耗的功率變小
C. 通過R2的電流變小
D. 電源兩極間的電壓變小
AB
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解析：光敏電阻光照減弱，光敏電阻的阻值增大，電路中的總電阻增大；由閉合電路 歐姆定律可得，電路中電流減小，所以R1兩端的電壓減小，電壓表示數(shù)減小，故A正 確；因電路中電流減小，所以內(nèi)壓減小，路端電壓增大，同時R1兩端的電壓減小，故 并聯(lián)電路部分電壓增大，則流過R2的電流增大；因電路中總電流減小，流過燈泡的電 流一定減小，由P＝I2R可知，小燈泡消耗的功率變小，故B正確，C錯誤；電源兩端 的電壓為路端電壓，因電路中電流減小，所以內(nèi)壓減小，路端電壓增大，所以電源兩 端的電壓變大，故D錯誤.故選AB.
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10. 如圖所示電路中，電源電動勢為E＝10V，內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R1＝3Ω，R2＝ 6Ω，R3＝6Ω，電流表為理想電表，電容器電容為C＝1×10－4 F，開關(guān)S閉合.求：
（1）電流表的讀數(shù)是多少？
答案：（1）0.625 A
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（2）電容器的帶電量為多少？
解析：（2）R1兩端電壓U1＝IR1＝3.75V
電容器的帶電量Q1＝U1C＝3.75×10－4 C.
答案：（2）3.75×10－4 C
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（3）開關(guān)S斷開，流過電阻R2的電量為多少（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）？
答案：（3）4.43×10－4 C
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