高中物理 第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路章末分层突破学案 3-1

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGEPAGE1学必求其心得，业必贵于专精第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路章末分层突破［自我校对］①eq\f（E，R＋r)②U＋Ir③EI④UI⑤I2R⑥I2r⑦串联⑧并联____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________动态电路问题的分析方法1.常规思维过程：（1)对电路进行分析，从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断电路总电阻变化情况（若只有有效工作的一个电阻阻值变化，则不管它处于哪一支路，电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变)．（2）由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压变化情况．（3）再根据电路特点和电路中电压、电流分配原则判断各部分电流、电压、电功率的变化情况．2.滑动变阻器常见三种接法的特点：(1)如图4。1所示的限流式接法．RAB随P、b间的电阻增大而增大．图4。1（2)如图4.2所示分压电路．电路总电阻RAB等于AP段电阻RaP和R1并联后的电阻与PB段电阻RbP的串联值．当P由a滑至b时，虽然RaP与RbP变化相反，但电路的总电阻RAB持续减小；若P点反向移动,则RAB持续增大．图4.2(3）如图4。3所示并联式电路．由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小;随两支路阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值．图4.3如图4。4所示是一实验电路图，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是(）图4­4A．路端电压变小B．电流表的示数变大C．电源内阻消耗的功率变小D．电路的总电阻变大【解析】当滑片向b端滑动时，接入电路中的电阻减小,使总电阻减小，D错；根据I＝eq\f（E,R）可知总电流增大，又由U＝E－Ir知路端电压减小，A对；流过电流表的示数为I1＝eq\f（U，R3）可知电流表示数减小,B错；由P内＝I2r知内阻消耗的功率增大,C错．【答案】A(多选)在如图4。5所示电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝3Ω，滑动变阻器总电阻R＝20Ω,闭合开关S，在滑片P从a滑到b的过程中，若电流表内阻忽略,正确的是（)图4­5A．电流表的示数先减小后增大B．电流表的示数先增大后减小C．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小D．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小,再增大再减小【解析】此电路是滑动变阻器的上部分与下部分并联后，再与R0串联．当滑片P从a滑到b的过程中，并联电路的电阻先增大后减小，所以总电流先减小后增大，A正确．当滑动变阻器的并联总电阻等于R0＋r时,滑动变阻器消耗的功率最大，在滑片P从a滑到b的过程中，并联电阻有两次达到该值，故选项D正确．【答案】AD电路故障的分析方法这类题目要从已知条件出发,进行严密推理，找出故障的原因．具体方法如下：1．仪器检测法（1)用电压表对断路故障判断:用电压表与电源并联，若有电压,再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点．(2)用电压表对短路故障判断：用电压表与电源并联,若有电压，再逐段与电路并联,若电压表示数为零，则该段电路短路．(3）用欧姆表检测：在使用欧姆表检测电路故障时，一定要注意将待测部分与电路断开．若测得某段电路的电阻是零，说明该部分短路;若测得某段电路的电阻是无穷大，说明该部分断路．2．假设法：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，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路．否则,故障没发生在该部分电路．用此方法,直到找到故障为止．如图4.6所示的电路中，闭合开关S后,灯L1、L2都能发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大,由此可推断,这故障可能是(）图4.6A．电阻R1断路B．电阻R2短路C．灯L1上两接线柱间短路D．电阻R2断路【解析】根据题设条件,电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮，二是电压表的读数增大，只有符合这两个条件的故障才是可能的故障．因为电压表的读数增大，所以路端电压增大,电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大．若电阻R1断路,会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小,致使灯L2暗,故选项A不符合题意．若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B不符合题意．若灯L1上两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表读数减小，选项C不符合题意．若电阻R2断路,电路的总电阻增大,总电流减小，电压表的读数增大,符合题意．而总电流减小导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小,灯L2端电压增大，灯L2变亮，故选项D符合题意．【答案】D故障部分电路的特点(1)断路的特点：电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源两端的电压不为零；若外电路中某两点之间的电压不为零，则表示这两点之间出现了断路，同时也说明这两点与电源之间的相连部分无断路．(2）短路的特点：电路发生短路时，表现为有电流通过短路电路，即电流表是有一定示数的，但用电压表测该支路两端的电压时,电压表示数为零．1.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图所示电路．开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为(）图4­7A.eq\f(2,5) B.eq\f（1,2)C。eq\f(3,5) D.eq\f(2,3）【解析】断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示．甲乙根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝eq\f(1，5)E，U2＝eq\f(1,3）E，C所带的电荷量Q＝CU,则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确．【答案】C2．(多选）如图4­8所示的电路中，电源电动势为12V,内阻为2Ω,四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S，下列说法正确的有(）图4.8A．路端电压为10VB．电源的总功率为10WC．a、b间电压的大小为5VD．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A【解析】根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为10Ω，根据闭合电路欧姆定律得通过电源的电流为I＝eq\f(12，2＋10）A＝1A，则路端电压为U＝IR外＝10V，选项A正确；电源的总功率P＝EI＝12W,选项B错误;若取电源负极的电势为0,则a点电势为φa＝2。5V,b点电势为φb＝7。5V，a、b间电压的大小为5V，选项C正确；若a、b间用导线连接起来，根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为7。5Ω,根据闭合电路欧姆定律得电路的总电流为I＝eq\f(12,2＋7.5)A≈1。26A，选项D错误．【答案】AC3．如图4。9甲所示的电路中，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U。I关系图线．甲乙图4.9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,R1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，RL＝0，定值电阻R被短路，电流表示数即为干路电流，由U。I图象，当U＝0时，I0＝I＝1。0A。(3)由U­I图象得解析式U＝－20I＋20,根据P＝UI得：P＝－20I2＋20I，则当I＝0。5A时，P有最大值,Pmax＝5W【答案】(1)减小（2）1。00（0.98、0.99、1。00均正确）（3）54．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统,要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有:热敏电阻，报警器（内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警），电阻箱（最大阻值为999。9Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计）,滑动变阻器R1(最大阻值为1000Ω)，滑动变阻器R2（最大阻值为2000Ω)，单刀双掷开关一个,导线若干．在室温下对系统进行调节．已知U约为18V，Ic约为10mA；流过报警器的电流超过20mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小,在60℃时阻值为650.0Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)电路中应选用滑动变阻器________（填“R1”或“R2(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________________________。②将开关向________(填“c”或“d")端闭合,缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变,将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．【解析】（1）电路图连接如图．（2)报警器开始报警时，对整个回路有U＝Ic（R滑＋R热)代入数据可得R滑＝1150。0Ω,因此滑动变阻器应选择R2。(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值,即为650。0Ω。滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝eq\f（18，650.0)A≈27。7mA，超过报警器最大电流20mA，报警器可能损坏．②开