高中物理 第2章 专题 闭合电路欧姆定律的综合应用课件 新人教版选修3-1

1、专题闭合电路欧姆定律的综合应用专题闭合电路欧姆定律的综合应用1会分析闭合电路中含有电容器的问题会分析闭合电路中含有电容器的问题2能区分两个能区分两个UI图象图象3会分析电路中的故障会分析电路中的故障要点一含有电容器电路的分析与计算要点一含有电容器电路的分析与计算1分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握以下五个方面：以下五个方面：(1)电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看做是断路，画等效电路限大的元件，在电容器处电路看做是断路，画等效电路时，可以先把它去掉时，可以先把它去掉(

2、2)若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，求出电容器两端的电压，根据上，求出电容器两端的电压，根据QCU计算计算(3)电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压，电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压，该电阻相当于导线该电阻相当于导线(4)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等的电压与并联电阻两端的电压相等(5)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，反充放电，如果电容器两端的电

3、压升高，电容器将充电，反之电容器放电通过与电容器串联的电阻的电量等于电容之电容器放电通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化量器带电量的变化量2含电容器电路问题的分析方法含电容器电路问题的分析方法(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况压及其变化情况(2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解根据平行板电容器的相关知识进行分析求解(1)通过电容器这个桥梁可以把电学知识与力学知识通过电容器这个桥梁可以把电学知识与力学知识有机地结合起来有机地结合起来(2)与电源相连的电容器，其极板间电压不变与电源相连的电容器，其极板间电压不

4、变(3)与电源断开的电容器其所带电量不变与电源断开的电容器其所带电量不变(4)当电容器的两极板间电压变化时，有当电容器的两极板间电压变化时，有QCU.要点二电路故障的分析与判断要点二电路故障的分析与判断(1)故障特点故障特点断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流为零，若外电路中无用电器的任意两点间电压不零而电流为零，若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点点短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电流通短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电

5、流通过电路而电压为零过电路而电压为零(2)故障的分析方法故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密地推理，找出这类题目要从已知条件出发，进行严密地推理，找出故障的原因具体分为两种方法：故障的原因具体分为两种方法：仪器检测法：仪器检测法：A断路故障的判断：用电压表与电断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点转，则该段电路中有断点B短路故障的判断：用电压短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，

6、则该电路被短路若电压表示数不为零，则该示数为零，则该电路被短路若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短路电路没有被短路或不完全被短路假设法：假设法： 已知电路发生某种故障，寻求故障发生已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在路若推理结果与题述物理现象符

7、合，则故障可能发生在这部分电路用此方法，直到找出发生故障的全部可能为这部分电路用此方法，直到找出发生故障的全部可能为止止如图所示，线段如图所示，线段A为某电源的为某电源的UI图线，线图线，线段段B为某电阻的为某电阻的UI图线，当上述电源和电阻组成闭合电图线，当上述电源和电阻组成闭合电路时，求：路时，求：(1)电源的输出功率电源的输出功率P出出多大？多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率电源的效率多大？多大？ 题题 型型 1 1两种两种U UI I图线的综合应用图线的综合应用 【答案】【答案】(1)4 W(2)2 W(3)66.7%【方法总结方法总结

8、】电源的电源的UI图线与电阻的图线与电阻的UI图线的物理意义不同，前图线的物理意义不同，前者是路端电压与电路电流的函数关系；后者是加在电阻两者是路端电压与电路电流的函数关系；后者是加在电阻两端的电压与通过的电流的函数关系从图象中能知道哪些端的电压与通过的电流的函数关系从图象中能知道哪些物理量及从两个图象能求出哪些物理量是解题的关键物理量及从两个图象能求出哪些物理量是解题的关键(2014南阳一模南阳一模)已知两电源已知两电源的电动势分别为的电动势分别为E1、E2(E1E2)，内阻分别为，内阻分别为r1、r2.当两当两电源分别与阻值为电源分别与阻值为R的电阻连接时，外电路消耗的功率正的电阻连接时，

9、外电路消耗的功率正好相等若电阻值好相等若电阻值R减小一些，再与减小一些，再与E1、E2分别连接时，分别连接时，对应的外电路消耗的功率分别是对应的外电路消耗的功率分别是P1、P2则则()Ar1r2，P1P2Br1r2，P1P2Cr1r2，P1P2Dr1r2，P1P2变式训练变式训练 11解析：解析：在同一图象中做出电源的外特征曲线和电阻的在同一图象中做出电源的外特征曲线和电阻的伏安特性曲线，如图所示：伏安特性曲线，如图所示：电源的外特征曲线斜率的绝对值等于内阻，由图可知电源的外特征曲线斜率的绝对值等于内阻，由图可知r1r2，电源的外特征曲线与电阻的，电源的外特征曲线与电阻的UI图线的交点就表示图

10、线的交点就表示了电阻的工作电压和电流，此交点的横、纵坐标的乘积为了电阻的工作电压和电流，此交点的横、纵坐标的乘积为外电路消耗的功率，由图得知，若将外电路消耗的功率，由图得知，若将R减少为减少为R，电源的，电源的输出功率减小，即输出功率减小，即P1P2.D选项正确选项正确答案：答案：D如图所示，电源电动势如图所示，电源电动势E10 V，r1 ，电容器电容电容器电容C40 F，电阻，电阻R1R24 ，R35 .接通接通电键电键S，电路稳定后，求：，电路稳定后，求：(1)理想电压表理想电压表V的读数；的读数；(2)电容器的带电量电容器的带电量题题 型型 2 2 含有电容器的电路问题的分析方法含有电容

11、器的电路问题的分析方法 【分析】【分析】解答本题时应把握以下两点：解答本题时应把握以下两点：(1)电容器在电路中可视为断路电容器在电路中可视为断路(2)电容器两极板之间的电压等于与之并联电路两端电容器两极板之间的电压等于与之并联电路两端的电压的电压【解析】【解析】开关合上后，等效电路如图所示，电压表开关合上后，等效电路如图所示，电压表测测R3两端的电压两端的电压U3，电容器两端的电压为，电容器两端的电压为R1两端的电压两端的电压U1.【答案】【答案】(1)5 V(2)1.6104 C【方法总结方法总结】分析含电容器的直流电路时注意的四点：分析含电容器的直流电路时注意的四点：(1)在直流电路中，

12、电容器在电路中就相当于一个阻在直流电路中，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，一旦电路达到稳定状态，在电容器处电值无限大的元件，一旦电路达到稳定状态，在电容器处电路看做是断路路看做是断路(2)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，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，因此电容器两极板间的所以在此支路中的电阻上无电压，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压电压就等于该支路两端的电压(3)当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联用电器两端的电压相等极板间的电压与其并联用电器两端的电

13、压相等(4)电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放放)电如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电，可以根据电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电，可以根据正极板电荷变化情况来判断电流方向正极板电荷变化情况来判断电流方向(2014石家庄一模石家庄一模)在如图所在如图所示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源内阻示的电路中，电压表和电流表均为理想电表，电源内阻不能忽略当闭合开关不能忽略当闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片后，将滑动变阻器的滑片P向下向下调节，则

14、下列叙述正确的是调节，则下列叙述正确的是()变式训练变式训练 21A电压表和电流表的示数都增大电压表和电流表的示数都增大B灯灯L2变暗，电流表的示数减小变暗，电流表的示数减小C灯灯L1变亮，电压表的示数减小变亮，电压表的示数减小D电源的效率增大，电容器电源的效率增大，电容器C的带电量增加的带电量增加解析：解析：分析电路可知，灯泡分析电路可知，灯泡L2和电容器和电容器C、滑动变阻、滑动变阻器器R并联，再和灯泡并联，再和灯泡L1串联，电流表测量流过滑动变阻器串联，电流表测量流过滑动变阻器的电流，电压表测量路端电压；当滑片的电流，电压表测量路端电压；当滑片P向下滑动时，电向下滑动时，电阻变小，总电阻

15、变小，根据欧姆定律可知，干路电流变阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，干路电流变大，内电压变大，路端电压变小，电压表示数变小，灯泡大，内电压变大，路端电压变小，电压表示数变小，灯泡L1两端的电压变大，则灯泡两端的电压变大，则灯泡L1变亮，变亮， 答案：答案：C(2014武汉模拟武汉模拟)小明按如图甲所示的电路小明按如图甲所示的电路进行实验，当开关闭合后，进行实验，当开关闭合后，V1和和V2的指针位置完全一的指针位置完全一样，如图乙所示，造成这一现象的原因是样，如图乙所示，造成这一现象的原因是()题题 型型 3 3 电路故障的分析方法电路故障的分析方法 A可能可能L1开路开路B可能可能L2短路

16、短路C可能可能V1和和V2所选量程不相同，所选量程不相同，L1短路短路D可能可能V1和和V2所选量程不相同，电路各处完好所选量程不相同，电路各处完好【解析】【解析】电压表电压表V1测量两个灯泡两端的电压，电测量两个灯泡两端的电压，电压表压表V2测量灯泡测量灯泡L2两端电压，如果两端电压，如果L1开路，电压表开路，电压表V2没没有示数，有示数，A选项错误；如果选项错误；如果L2短路，电压表短路，电压表V2短接，没有短接，没有示数，示数，B选项错误；如果选项错误；如果L1短路，电压表短路，电压表V1和和V2示数相示数相同，两表所选量程相同，同，两表所选量程相同，C选项错误；综上所述，可能选项错误；

17、综上所述，可能V1和和V2所选量程不相同，电路各处完好，所选量程不相同，电路各处完好，D选项正确选项正确【答案】【答案】D【方法总结方法总结】分析电路故障常用排除法，在明确电路结构的基础分析电路故障常用排除法，在明确电路结构的基础上，从分析比较故障前后电路中电流和电压的变化入手，上，从分析比较故障前后电路中电流和电压的变化入手，确立故障原因，并对电路中的元件逐一分析，排除不可能确立故障原因，并对电路中的元件逐一分析，排除不可能的情况，寻找故障所在的情况，寻找故障所在高温超导限流器由超导部件和高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示，超导部分有一个超导临限流电阻并联组成，如图所示，超

18、导部分有一个超导临界电流界电流IC，当通过限流器的电流，当通过限流器的电流IIC时，将造成超导体时，将造成超导体失超，从超导态失超，从超导态(电阻为零电阻为零)转变为正常态转变为正常态(一个纯电阻一个纯电阻)，以此来限制电力系统的故障电流已知超导部件的正常以此来限制电力系统的故障电流已知超导部件的正常态电阻为态电阻为R13 ，超导临界电流，超导临界电流IC1.2 A，限流电阻，限流电阻R26 ，小灯泡，小灯泡L上标有上标有“6 V6 W”的字样，电源电动的字样，电源电动势势E8 V，内阻，内阻r2 ，原来电路正常工作，现，原来电路正常工作，现L突然发突然发生短路，则生短路，则()变式训练变式训练 31解析：解析：小灯泡小灯泡L上标有上标有“6 V6 W”，该灯泡的电阻，该灯泡的电阻RLU2/P62