1、第 4章 探究闭合电路欧姆定律章末分层突破W非qER r U Ir E Ir UIt I2Rt内电阻关于闭合电路的动态分析问题电路中局部的变化会引起整个电路电流、电压、电功率的变化， “牵一发而动全局”是电路问题的一个特点电路动态分析的基本方法：1分析电路的连接关系，各电表所测的对象，明确变阻器阻值的变化情况2先整体，后局部，注意内、外电路的联系首先判断外电阻 R的变化情况，再根据闭合电路欧姆定律 I 判断干路电流的变化，进而明确路端电压的变化情况ER r3由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化，并且遵循“先分析串联电路后分析并联电路，先分析定值电阻后(间接)分析可变电阻
2、”的原则如图 41所示，电路中 R1、 R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器 C的极板水平放置闭合电键 S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )图 41A增大 R1的阻值B增大 R2的阻值C增大两板间的距离D断开电键 S【解析】 为了保证带电油滴悬浮在两板之间静止不动，就要使电容器两板之间的场强 E不变，电路稳定后，和电容器相串联的电阻对电容器两端的电压不产生影响，而增大R1的阻值将使电容器两端的电压增大，根据 E 可知， E增大，故 A错误；增大 R2的阻值，Ud电容器两端的电压不变， E不变，故 B正确；增大两板间的
3、距离， E减小，故 C错误；断开电键 S，电容器两端的电压发生改变，D 错误【答案】 B在如图 42所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，则( )图 42AA 灯变亮，B 灯变暗BA 灯和 B灯都变亮C电源的输出功率减小D电源的工作效率降低【解析】 当滑动触头向下滑动时， R 总 变大，由 I 总 ， UA E I 总 R1知 UA增大，ER总故 A灯变亮， I 总 IA IB IR2， I 总 减小，而 IA、 IR2均增加，故 IB减小，B 灯变暗，A 正确，B 错误 P 输 ( )2R 总 ，当 R 总 增加时，因 R 总 与 r大小关系ER总 r E2 R总
4、r 2R总 4r未知，不能判断 P 输 具体如何变化，故 C错误， 100% 100%，当 R 总 增U外 IEI R总R总 r加时， 增加，故 D错误【答案】 A纯电阻电路和非纯电阻电路1.对于纯电阻电路(如白炽灯、电炉丝等构成的电路)，电流做功将电能全部转化为内能， W Q UIt t Pt.U2R2对于非纯电阻电路(如含有电动机、电解槽等的电路)，电功大于电热在这种情况下，不能用 I2Rt或 t来计算电功，电功用 W UIt来计算，电热用 Q I2Rt计算U2R如图 43所示，电解槽 A和电炉 B并联后接到电源上，电源内阻 r1 ，电炉电阻 R19 ，电解槽电阻 r0.5 .当 S1闭合
5、、 S2断开时，电炉消耗功率为 684 W；S 1、S 2都闭合时电炉消耗功率为 475 W(电炉电阻可看作不变)试求： 【导学号：】图 43(1)电源的电动势；(2)S1、S 2都闭合时，流过电解槽的电流大小；(3)S1、S 2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率【解析】 (1)设 S1闭合、S 2断开时电炉功率为 P1，电炉中电流 I A6 P1R 68419A，电源电动势 E I(R r)120 V.(2)设 S1、S 2都闭合时电炉功率为 P2，电炉中电流为I A5 A，P2R 47519电源路端电压为 U I R519 V95 V，流经电源的电流为 I1 E Ur 120 951
6、A25 A，流过电解槽的电流为 IA I1 I20 A.(3)电解槽消耗的电功率PA IAU2095 W1 900 W，电解槽内热损耗功率P 热 I r20 20.5 W200 W，2A电解槽中电能转化成化学能的功率为P 化 PA P 热 1 700 W.【答案】 (1)120 V (2)20 A (3)1 700 W1电炉为纯电阻用电器，其消耗的电能全部转化为电热2电解槽为非纯电阻用电器，其消耗的电能转化为电热和化学能两部分含电容器电路的分析与计算在直流电路中，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
7、况)的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它简化后若要求电容器所带电荷量时，可接在相应的位置上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，因此电容器两极板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，电容器两极板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如图 44所示， E10 V， r1 ， R1 R35 ， R24 ， C100 F.当 S断
8、开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态求：图 44(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过 R3的总电荷量. 【导学号：】【解析】 开始带电粒子恰好处于静止状态，必有 qE mg且 qE竖直向上S 闭合后，qE mg的平衡关系被打破S 断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为 d，有 UC E4 V， mg.R2R1 R2 r qUCdS闭合后， UC E8 VR2R2 r设带电粒子加速度为 a，则 mg ma，解得 a g，方向竖直向上qUCd(2)S闭合后，流过 R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以 Q C(UC UC)410 4 C.【答案】
9、(1) g 方向竖直向上 (2)410 4 C1用如图 45所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源(电动势约 3 V，内阻约 2 )，保护电阻 R1(阻值 10 )和 R2(阻值 5 )，滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关 S，导线若干图 45实验主要步骤：()将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；()逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U和相应电流表的示数I；()以 U为纵坐标， I为横坐标，作 UI图线( U、 I都用国际单位)；()求出 UI图线斜率的绝对值 k和在横轴上的截距 a.回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最好选用_A电压表
10、(03 V，内阻约 15 k)B电压表(03 V，内阻约 3 k)C电流表(0200 mA，内阻约 2 )D电流表(030 mA，内阻约 2 )(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用 k、 a、 R1和 R2表示待测电源的电动势 E和内阻 r的表达式，E_， r_，代入数值可得 E和 r的测量值【解析】 (1)由
11、于待测电源的电动势为 3 V，故电压表应选 03 V量程，而该电路中电压表分流越小，实验误差越小，故选大内阻的电压表，故电压表选 A.回路中电流的最大值 Imax 158 mA，故电流表选 C.ER1 R2 r rA(2)当电压表示数变大时，说明外电路电阻变大，即滑片从左向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，对于 A、B 两选项，在滑片移动的过程中回路电阻不变，选项 C中滑片向右移动时回路电阻变大，选项 D中，滑片向右移动时回路电阻变小，故选项 C正确(3)根据闭合电路欧姆定律，得 E U I(R2 r)，即 U E I(R2 r)，所以k R2 r，所以 r k R2，横截距为 U0 时
12、， I a，即 0 E ak，所以 E ak.【答案】 (1)A C (2)C (3) ak k R22下列说法正确的是( )A电流通过导体的热功率与电流大小成正比B力对物体所做的功与力的作用时间成正比C电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比D弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比【解析】 在导体电阻一定的条件下，由 P I2R知热功率与电流的二次方成正比，选项 A错误根据功的公式可知其大小与力的作用时间无关，选项 B错误由电容的定义式可得 Q CU，即电荷量与两极间的电势差成正比，选项 C正确弹簧的劲度系数只跟弹簧本身有关，与弹簧伸长量无关，选项 D错误【答案】 C3如图 46甲所示的
13、电路中，恒流源可为电路提供恒定电流 I0， R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表某同学利用该电路研究滑动变阻器 RL消耗的电功率改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的 UI关系图线甲 乙图 46回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数_(填“增大”或“减小”)(2)I0 _A.(3)RL消耗的最大功率为_W(保留一位有效数字)【解析】 (1)滑动触头向下移动， RL变小， RL与 R并联后的总电阻 R 总 变小，由于电路连接恒流源，根据 U IR 总 可得电压表示数减小(2)若滑动触头滑至最下端， RL0，定值电阻 R被短路，电流表示数即为干路电流，由 U
14、I图像，当 U0 时， I0 I1.0 A.(3)由 UI图像得解析式 U20 I20，根据 P UI得： P20 I220 I，则当I0.5 A 时， P有最大值， Pmax5 W.【答案】 (1)减小 (2)1.00(0.98、0.99、1.01 均正确) (3)54用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约 4.5 V，内电阻约 1 )的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A电流表：量程 0.6 A，内电阻约 1 B电流表：量程 3 A，内电阻约 0.2 C电压表：量程 3 V，内电阻约 30 kD电压表：量程 6 V，内电阻约 60 kE滑动
15、变阻器：01 000 ，额定电流 0.5 AF滑动变阻器：020 ，额定电流 2 A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均填仪器的字母代号)(2)图 47为正确选择仪器后，连好的部分电路为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连(均填仪器上接线柱的字母代号)图 47(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验实验中读出几组电阻箱的阻值 R和对应电压表的示数 U.用图像法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线，则可以_为纵坐标，
16、以_为横坐标【解析】 (1)为了使测量更准确，电流表选量程为 0.6 A的电流表 A，电池组的电动势约 4.5V，故电压表选 D，为了便于调节滑动变阻器应选 F.(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图(1)所示，因此将 a、 d相连， c、 g相连， f、 h相连图(1) 图(2)(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图(2)所示，根据闭合电路欧姆定律，得 E U r，所以 Error!Error!，因此可作出 UR 1U 1E rE 1R 1U 1R图像处理数据(或 UUR或 RU R)【答案】 (1)A D F (2) a d c g f h(3) (或 U 或 R)(横纵坐标互换亦可)1U 1R UR RU
