人教版高中物理必修第三册第十二章素养提升课(四)闭合电路动态分析问题及功率问题课件

素养提升课(四)闭合电路动态分析问题及功率问题第十二章电能能量守恒定律学习任务1．能够应用闭合电路欧姆定律与串、并联电路的特点对闭合电路进行动态分析。2．能熟练进行闭合电路有关功率、效率的计算。探究重构·关键能力达成探究1

闭合电路的动态分析1．引起电路特性发生变化的两种情况(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化。(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化。

(2)结论法——“串反并同”“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。【典例1】电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。电流表和电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，下列说法正确的是(

)A．电压表和电流表示数都增大B．电压表和电流表示数都减小C．电压表示数增大，电流表A1示数减小，A2读数增大D．电压表示数减小，电流表A1示数增大，A2读数减小√

[针对训练]1．(多选)如图所示，用两节干电池点亮几盏小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法正确的是(

)A．灯泡少时各灯泡较亮，灯泡多时各灯泡较暗B．灯泡多时各灯泡两端的电压较低C．灯泡多时通过电池的电流较大D．灯泡多时通过各个灯泡的电流较大√√√ABC

[由于灯泡并联在电路中，所以接入电路的灯泡越多，总电阻越小，电路的总电流越大，电源的内电压越大，路端电压越低，流过每个灯泡的电流越小，每个灯泡越暗，选项A、B、C正确，D错误。]

√√√

【典例2】如图所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω。(1)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大功率为多大？(2)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，滑动变阻器上消耗的功率最大？最大功率为多大？(3)滑动变阻器接入电路的阻值R为多大时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多大？

[针对训练]3．

将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗的功率P随电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(

)A．电源最大输出功率可能大于45WB．电源内阻一定等于5ΩC．电源电动势为45VD．电阻箱所消耗的功率P最大时，电源效率大于50%√

4．如图所示，直线A为电源的U-I

图线，曲线B为灯泡电阻的U-I图线。用该电源和小灯泡组成闭合电路时(

)A．电源的输出功率为4W，电路的总功率为18WB．电源的输出功率为4W，电源内阻为1ΩC．电源的输出功率为4W，电源的效率约为33%D．电源的输出功率为4W，电源的效率约为67%√

1．如图所示是研究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置，电池的两极A、B与电压传感器2相连，位于两个电极内侧的探针a、b与电压传感器1相连，R是滑动变阻器。则(

)A．电压传感器1测得的是外电压B．电压传感器2测得的是电动势C．移动挡板，减小内阻，传感器1的读数增大D．滑动变阻器R阻值增大时传感器2的读数增大1题号23456789√101112素养提升练(四)闭合电路动态分析问题及功率问题D

[由题图可知，电压传感器1测得的是内电压，A错误；电压传感器2测得的是路端电压，B错误；移动挡板，减小内阻，则内电压减小，即传感器1的读数减小，C错误；滑动变阻器R阻值增大时外电阻增大，路端电压增大即传感器2的读数增大，D正确。]1题号234567891011122．如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，接有灯L1和L2。闭合开关S后，把滑动变阻器R的滑动触头从a端向b端移动过程中，则(

)A．灯L1和灯L2都变亮B．灯L1和灯L2都变暗C．灯L1变暗，灯L2变亮D．灯L1变亮，灯L2变暗√1题号23456789101112D

[由题可知，当把滑动变阻器R的滑动触头从a端向b端移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路干路的电流增大，故灯泡L1变亮，灯泡L2与滑动变阻器组成的并联电路阻值减小，分压减小，故灯泡L2变暗。故选D。]1题号234567891011123．在如图所示的电路中，R2、R3均为定值电阻，R1为滑动变阻器，A为理想电流表。接通开关S，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列说法正确的是(

)A．路端电压减小B．电流表的示数增大C．通过电源的电流减小D．电路的总电阻增大√1题号23456789101112A

[滑动变阻器的滑片由a端滑向b端的过程中，电路的总电阻减小，干路电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，A正确，C、D错误；定值电阻R3两端电压降低，电流表示数减小，B错误。]1题号234567891011124．(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(

)A．车灯的电流变小B．路端电压变小C．电路的总电流变小D．电源的总功率变大√1题号23456789101112√√ABD

[汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B正确，C错误；由P＝IE知电源的总功率变大，故D正确。]1题号23456789101112

√1题号23456789101112

1题号234567891011126．(多选)如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法正确的是(

)A．当R2＝R1＋r时，R2获得最大功率B．当R1＝R2＋r时，R1获得最大功率C．当R2＝0时，R1获得最大功率D．当R2＝0时，电源的输出功率最大√1题号23456789101112√AC

[在讨论R2的电功率时，可将R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为R1＋r的电源(等效电源)连成的闭合电路，如图所示，R2的电功率是等效电源的输出功率，显然当R2＝R1＋r时，R2的电功率最大，故A正确；讨论R1的电功率时，由于R1为定值电阻，根据P＝I2R可知电路中电流越大，R1上的电功率就越大，即P1＝I2R1，所以当R2＝0时，R1的电功率最大，故B错误，C正确；讨论电源的输出功率时，R1＋R2为外电阻，内电阻r恒定，由于题目没有给出R1和r的具体数值，所以当R2＝0时，电源的输出功率不一定最大，故D错误。1题号23456789101112]7．有两位同学用同一组电学元件分别连接成图甲和图乙的调光电路。在闭合开关后，使滑动变阻器的滑片由最左端开始向右滑动，直到灯泡正常发光。则灯泡正常发光时电源总功率和整个过程中灯泡的亮度变化情况是(

)A．甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围大B．甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围小C．乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围大D．乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围小√1题号23456789101112B

[题图乙是分压式控制电路，电压电流可以从0开始调节，则小灯泡的亮度变化范围较大，题图甲是限流式控制电路，电压电流不能从0开始，则小灯泡的亮度变化范围较小。甲电路中的电源总功率为P＝EI灯，乙电路中的电源总功率为P＝E(I灯＋I滑)，则甲电路中的电源总功率较小。故选B。]1题号234567891011128．(多选)如图所示，甲图中直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某电阻R的U-I图像。现用此电源与电阻R连接成如图乙所示闭合电路。下列说法正确的是(

)A．电阻R的阻值为1ΩB．电源的内阻为0.5ΩC．乙图所示电路中，电阻R的热功率为4WD．乙图所示电路中，电源的工作效率为60%√1题号23456789101112√√

1题号234567891011129．如图所示，电路中c点接地。若不考虑电流表和电压表对电路的影响，将滑动变阻器的滑片向a点移动，则(

)A．a点电势升高B．电源的输出功率增加C．电压表读数减小D．电源的效率变小√1题号23456789101112

1题号2345678910111210．(多选)如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻r<R，c为滑动变阻器的中点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是(

)A．R2消耗的功率变小B．R3消耗的功率变大C．电源输出的功率变大D．电源内阻消耗的功率变大√1题号23456789101112√

1题号23456789101112

1题号23456789101112]11．如图所示，A为某电源的U-I图线，B为某电阻的U-I图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出；(2)电源内部消耗的电功率；(3)电源的效率η。1题号23456789101112

1题号23456789101112[答案]

(1)4W

(2)2W

(3)66.7%12．如图所示的电路中