高中物理章末素养培优2第二章电路及其应用学案教科版必修第三册

章末素养培优2核心素养(一)——科学思维一、闭合电路的动态分析基本步骤(1)明确各部分电路的串、并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压．(2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化．(3)根据闭合电路的欧姆定律I＝ER+r(4)根据U内＝Ir，判断电源的内电压如何变化．(5)根据U外＝E－Ir，判断电源的外电压(路端电压)如何变化．(6)根据串、并联电路的特点，判断各部分电路的电流、电压、电功率、电功如何变化．例1如图所示的电路中，电池电动势为E，内阻为r.闭合开关，当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是()A．U1变大，U2变小B．U1变大，U2变大C．U1变小，U2变小D．U1变小，U2变大例2在如图所示的电路中，闭合开关，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为()A．A灯和B灯都变亮B．A灯和B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗D．A灯变暗，B灯变亮二、闭合电路的功率和效率1．各部分功率关系分析由EIt＝I2Rt＋I2rt知EI＝I2R＋I2rP2．电源的输出功率当外电路为纯电阻电路时讨论如下：(1)电源的输出功率P出＝I2R＝E2R+r2R＝由此可知当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝E2(2)P出与外电阻R的函数关系图像，如图所示．(3)电源的效率η＝P出P＝IU外IE＝U外E＝IRI例3如图所示，电路中电池的电动势E＝5V，内阻r＝10Ω，固定电阻R＝90Ω，R0是可变电阻，闭合开关，在R0从零增加到400Ω的过程中，求：(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率；(2)电池的内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和；(3)R0调到多少时R上消耗的功率最大，最大功率是多少？例4如图所示电路中，定值电阻R2＝r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1且R1≫R2＋r，闭合开关，在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是()A.电源的输出功率变小B．R2消耗的功率先变大后变小C．滑动变阻器消耗的功率先变大后变小D．以上说法都不对三、含容电路的分析和计算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：(1)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，在电容器处的电路看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉．(2)若要求解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Q＝CU计算．(3)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．(4)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．(5)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，反之，电容器将放电．通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电荷量的变化量．例5(多选)在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是()A．灯泡L变亮B．电源的输出功率变小C．电容器C上电荷量减小D．电流表读数变小，电压表读数变大例6(多选)在如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝6Ω，R2＝5Ω，R3＝3Ω，电容器的电容C＝2×10－5F．若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q.则()A．I＝0.75AB．I＝0.5AC．q＝2×10－5CD．q＝1×10－5C核心素养(二)——科学态度与责任例7当李老师最后离开计算机机房要去关闭总电闸时，发现电能表(如图所示)的转盘仍在缓慢地转动．他用手表粗略地估测了一下.1min转盘转动了5r．经检查发现，原来机房内还有20台电脑显示器处于待机状态．请你算算1台电脑显示器的待机功率约为多大？并就此问题联系实际谈谈在日常生活中如何节约用电？章末素养培优核心素养(一)例1解析：滑片P向b移动时，电路总电阻变大，干路中I＝ER+r变小．路端电压U＝E－Ir增大，即V1表读数U1变大，V2表读数U2＝IR变小，所以A答案：A例2解析：当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值变小，电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，则A灯变暗；同时A灯上电流减小，则通往左路的电流增大，定值电阻两端的电压增大，B灯两端电压减小，B灯变暗．答案：B例3解析：(1)可变电阻R0上消耗的热功率：P0＝I2R0＝25R0－100Ω＝0时，P0最大，其最大值：P大＝25400W＝1(2)当电流最小时，内阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400Ω，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为P小＝ER0+R+r2(R＋(3)R0＝0时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时R上有最大功率即PR＝ER+r2R＝5290+10答案：(1)R0＝100Ω时R0消耗功率最大116(2)0.01W(3)00.225W例4解析：滑片向右移动，滑动变阻器接入电路部分电阻变小，电路中的电流变大，R2是定值电阻，由P2＝I2R2可判断P2增大，故B错误．电源的输出功率随外电阻变化的关系曲线如图所示，因为外电阻始终不小于内阻，故可判断电源输出功率增大，故A错误．考虑滑动变阻器上的功率消耗时可以把R2看成电源的一部分，当滑动变阻器的阻值等于2r时，消耗的功率最大，故滑动变阻器连入电路部分的阻值由R1减小为2r时，消耗的功率变大，由2r变为0时，消耗的功率减小，故C正确，D错误．答案：C例5解析：将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，R接入电路的阻值变大，电路中电流变小，灯泡L变暗，A错误；电路中电流变小，即电流表读数变小，路端电压变大，即电压表读数变大，因灯泡L两端电压变小，则电阻R两端电压变大，电容器C两端电压变大，电容器C上电荷量增加，C错误，D正确；当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，则当P向左移动一段距离后，外电路电阻比电源的内阻r大得更多，电源的输出功率变小，B正确．答案：BD例6解析：开关S闭合时，I＝Er+R并+R2＝0.75A，选项A对，B错；开关S闭合时UC＝UR并＝1.5V，QC＝C·UC＝3×10－5C，若将开关断开，则电容器上所带的电荷量通过R1、R3放掉，因I1∶I3＝R3∶R1＝1∶2，根据q＝It可知，通过R1的电荷量q＝13QC＝1×10－答案：AD