習(xí)題課3閉合電路綜合問(wèn)題學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進(jìn)一步理解閉合電路歐姆定律，并掌握其綜合應(yīng)用2.學(xué)會(huì)應(yīng)用閉合電路歐姆定律，分析用電器功率的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題，掌握電路故障的分析方法，含電容電路問(wèn)題的分析方法閉合電路中功率的動(dòng)態(tài)變化1閉合電路中電阻、電流和電壓的動(dòng)態(tài)變化，必然引起電路中用電器功率的動(dòng)態(tài)變化2閉合電路中滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)，開關(guān)的通斷以及熱敏、光敏元件等往往是發(fā)生動(dòng)態(tài)變化的原因3判斷出用電器電流或電壓的變化，就可以確定功率的變化(多選)如圖1所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略，且R1>r.開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中()圖1A電壓表與電流表的示數(shù)都減小B電壓表與電流表的示數(shù)都增大CR1上消耗的功率增大D電源輸出的功率增大思路點(diǎn)撥：由滑片下滑確定電阻變化，再確定電路總電阻、路端電壓的變化由干路電流的變化確定R1功率的變化由內(nèi)、外電阻關(guān)系及變化情況確定電源輸出功率的變化ACD變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)，變阻器接入電路的電阻減小，則外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I增大，路端電壓U減小，則電壓表示數(shù)減小，并聯(lián)部分電壓U并EI(R1r)，I增大，E、R1、r均不變，則U并減小，故電流表示數(shù)減小，故A正確，B錯(cuò)誤；干路電流I增大，由功率公式PI2R分析得知，R1上消耗的功率增大，故C正確；根據(jù)推論：當(dāng)電源的內(nèi)電阻等于外電阻時(shí)，電源的輸出功率最大，由題意，R1>r，外電路總電阻減小，可知電源輸出的功率增大，故D正確針對(duì)訓(xùn)練1(多選)如圖2所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為E，串聯(lián)的固定電阻為R2，滑動(dòng)變阻器的總電阻為R1，電阻大小關(guān)系為R1R2r，則在滑動(dòng)觸頭從a端移動(dòng)到b端的過(guò)程中，下列描述中正確的是()圖2A電路中的總電流先減小后增大B電路的路端電壓先增大后減小C電源的輸出功率先增大后減小D滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先減小后增大AB當(dāng)滑動(dòng)變阻器從ab移動(dòng)時(shí)，R1左右兩個(gè)部分并聯(lián)電路總電阻先增大后減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：電流是先減小后增大，故A正確；路端電壓UEIr，因?yàn)殡娏飨葴p小后增大，所以路端電壓先增大后減小，故B正確；當(dāng)R外r的時(shí)候電源的輸出功率最大，可知當(dāng)滑片在a端或者b端時(shí)，外電路總電阻R外r，此時(shí)電源的輸出功率最大，所以輸出功率是先減小后增大的，故C錯(cuò)誤；將R2看成電源的內(nèi)阻，等效電源的內(nèi)阻為2r，變阻器為外電路，顯然外電阻小于內(nèi)電阻，外電阻先增大后減小，等效電源的輸出功率，即R1上消耗的功率先增大后減小，故D錯(cuò)誤2. (多選)如圖3所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r恒定不變，滑片P在變阻器正中位置時(shí)，電燈L正常發(fā)光，現(xiàn)將滑片P移到右端，則() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682223】圖3A電壓表的示數(shù)變大B電流表的示數(shù)變大C電燈L消耗的功率變小D電阻R1消耗的功率變小BC將滑片P移到右端，變阻器接入電路中的電阻R變小，總電阻變小，由閉合電路歐姆定律可以判斷電路中總電流變大，電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)B正確由UIR可以判斷內(nèi)電壓變大，則路端電壓變小，電燈L消耗的功率變小，選項(xiàng)C正確流過(guò)R1的電流I1I出IL變大，電阻R1消耗的功率變大，U1變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤電壓表示數(shù)UUU1變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤電路故障的判斷方法1儀器檢測(cè)法(1)斷路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷點(diǎn)(2)短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該電路被短路2假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后，假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理，推理結(jié)果若與題述現(xiàn)象相符，則故障發(fā)生在該部分電路否則，沒發(fā)生在該部分電路用此方法，直到找到故障為止如圖4所示的電路中，開關(guān)閉合時(shí)，燈L1、L2正常發(fā)光由于電路出現(xiàn)故障，燈L1突然變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小則發(fā)生的故障可能是()圖4AR1斷路BR2斷路CR3斷路DR4斷路思路點(diǎn)撥：分析R1、R2、R3、R4斷路電路中的變化由L1變亮、L2變暗、電流表示數(shù)變小判斷出電路故障A由題圖知，R1與燈L1并聯(lián)，若R1斷路則電路的總電阻增大，由閉合電路的歐姆定律I總，知電路的總電流減小，則并聯(lián)電路R3、R4的總電流減小，并聯(lián)電路兩端的總電壓減小，由歐姆定律可知電流表的讀數(shù)變小，流過(guò)燈L2電流變小，燈L2變暗，同理R2兩端的電壓也減小，由路端電壓增大，得到燈L1兩端的電壓增大，燈L1的功率增大，燈L1變亮，A對(duì)；若R2斷路，則電路斷開，兩燈不亮，電流表沒有讀數(shù)，B錯(cuò)；若R3斷路則燈L2不亮，C錯(cuò)；若R4斷路則電流表沒有讀數(shù)，D錯(cuò)針對(duì)訓(xùn)練3已知如圖5所示的電路中有一處發(fā)生了斷路，現(xiàn)用多用電表的電壓擋對(duì)電路進(jìn)行故障檢查，當(dāng)兩表筆接a、d和a、b時(shí)電表顯示的示數(shù)均為5 V，接c、d和b、c時(shí)均無(wú)示數(shù)，則發(fā)生斷路的是()圖5ALBRCRDSB由題意可知，測(cè)得Uad5.0 V，測(cè)量的是電源，測(cè)得Ucd0 V，Ubc0 V，說(shuō)明在bRcLd之外有斷路現(xiàn)象；測(cè)得Uab5.0 V，說(shuō)明a、b之間有斷路之處，所以斷路是在電阻R上，故選B.4.在如圖6所示的電路中，開關(guān)S閉合后，由于電阻發(fā)生短路或斷路故障，電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，則肯定出現(xiàn)了下列哪種故障() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682224】圖6AR1短路BR2短路CR3短路DR1斷路A因?yàn)殡娏鞅鞟有示數(shù)，因此R3不會(huì)斷路，R3的電壓增大，說(shuō)明流過(guò)R3的電流增大，且R3不會(huì)短路，因?yàn)槿鬜3短路，電壓表無(wú)示數(shù)，電路中總電阻減小，故障為電阻R1或R2短路經(jīng)分析：若R2短路，R1中無(wú)電流，A無(wú)示數(shù)所以故障原因是R1短路含電容電路問(wèn)題1電路的簡(jiǎn)化不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí)，把電容器所處的支路視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上2電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法電容器所在的支路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不降低電壓，是等勢(shì)體電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的支路兩端的電壓3電容器所帶電荷量及其變化的計(jì)算(1)利用QUC計(jì)算電容器所帶的電荷量(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和如圖7所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d40 cm.電路電壓恒為U24 V，電阻R16 .閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v04 m/s豎直向上射入板間若小球帶電荷量為q1102 C，質(zhì)量為m2102 kg，不考慮空氣阻力求：圖7(1)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大時(shí)，小球恰能到達(dá)A板？(2)此時(shí)滑動(dòng)變阻器消耗功率是多大？(g取10 m/s2)思路點(diǎn)撥：小球在板間受重力、電場(chǎng)力作用，根據(jù)臨界條件和動(dòng)能定理可求出板間電壓根據(jù)閉合電路歐姆定律求解滑動(dòng)變阻器電阻，進(jìn)而求出其功率【解析】(1)小球進(jìn)入板間后，受重力和電場(chǎng)力作用，且到A板時(shí)速度為零設(shè)兩板間電壓為UAB，由動(dòng)能定理得：mgdqUAB0mv所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓U滑UAB8 V設(shè)通過(guò)滑動(dòng)變阻器電流為I，由歐姆定律得：I1 A滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R滑8 .(2)滑動(dòng)變阻器消耗功率P滑I2R滑8 W.【答案】(1)8 (2)8 W含有電容器電路的解題步驟在直流電路中，電容器相當(dāng)于電阻為無(wú)窮大的電路元件，此電路是斷路解題步驟如下：(1)先將含電容器的支路去掉(包括與它串在同一支路上的電阻)，計(jì)算各部分的電流、電壓值(2)電容器兩極板的電壓，等于它所在支路兩端點(diǎn)間的電壓(3)利用QCU、QCU可以求出電容器的帶電量或帶電量的變化量(4)通過(guò)電容器的電壓和平行板間距離可求出兩板間電場(chǎng)強(qiáng)度，再分析電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)針對(duì)訓(xùn)練5. (多選)在如圖8所示的電路中，開關(guān)閉合后，燈泡L能正常發(fā)光當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682225】圖8A滑動(dòng)變阻器R連入電路中的阻值變小B燈泡L變暗C電源消耗的功率增大D電容器C所帶電荷量增加BD當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器R的阻值增大，故A錯(cuò)誤；R增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電路中電流減小，燈泡L將變暗，故B正確；電源消耗的總功率PEI，電流減小，P減小，故C錯(cuò)誤；路端電壓UEIr增大，則電容器電量QCU增大，故D正確6. (多選)在如圖9所示的電路中，R1、R2、R3均為可變電阻當(dāng)開關(guān)S閉合后，兩平行金屬板M、N中有一帶電液滴正好處于靜止?fàn)顟B(tài)為使帶電液滴向上加速運(yùn)動(dòng)，可采取的措施是()圖9A增大R1B減小R2C減小R3D減小平行板兩極板M、N間距BD據(jù)題意，對(duì)帶電液滴受力分析，受到重力和電場(chǎng)力，且mgqEq，要使帶電液滴向上加速運(yùn)動(dòng)，需要使電場(chǎng)力大于重力，如果增大R1，對(duì)電容器電壓沒有影響，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；如果減小R2，據(jù)結(jié)論“串反并同”可得R3電壓變大，則電容器電壓變大，可以使帶電液滴加速上升，B選項(xiàng)正確；如果減小R3，同理可以判斷R2上的電壓變大，電源內(nèi)電壓變大，則據(jù)EU2UrU3可知R3上的電壓變小，電容器電壓變小，液滴向下加速運(yùn)動(dòng)，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；如果減小兩極板間的距離，電場(chǎng)力增加，液滴將加速向上運(yùn)動(dòng)，D選項(xiàng)正確當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基1.如圖10所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r.開關(guān)S閉合后，電燈L1、L2均能發(fā)光現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R的滑片P稍向上移動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682226】圖10A電燈L1、L2均變亮B電燈L1變亮，L2變暗C電流表的示數(shù)變小D電源的總功率變小B將滑動(dòng)變阻器R的滑片P稍向上移動(dòng)，電流表的示數(shù)變大，電燈L1變亮，L2變暗，電源的總功率變大，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤2(多選)如圖11所示，閉合回路中RT為熱敏電阻(電阻值隨溫度升高明顯變小)，R為一定值電阻，已知當(dāng)環(huán)境溫度為t0時(shí)RTR，E為電源，內(nèi)阻忽略不計(jì)，電表均為理想電表，當(dāng)環(huán)境溫度從t0開始升高時(shí)下列判斷正確的是()圖11A電流表示數(shù)變大B電壓表示數(shù)變大CRT消耗的功率變大DR消耗的功率變大AD當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律知總電流變大，所以電流表示數(shù)變大，A正確；根據(jù)歐姆定律，定值電阻R兩端的電壓增大，因?yàn)閮?nèi)阻不計(jì)，所以熱敏電阻兩端的電壓減小，所以電壓表示數(shù)變小，B錯(cuò)誤；將定值電阻R等效為電源的內(nèi)阻，當(dāng)RTR時(shí)，熱敏電阻消耗的功率最大，隨著溫度的升高，RT阻值減小，RT消耗的功率變小，C錯(cuò)誤；根據(jù)PI2R，因?yàn)殡娏髯兇?，R消耗的功率變大，故D正確3如圖12所示的電路中，閉合開關(guān)S后，燈L1和L2都正常發(fā)光，后來(lái)由于某種故障使燈L2突然變亮，電壓表讀數(shù)增加，由此推斷，這故障可能是()圖12A燈L1燈絲燒斷B電阻R2斷路C電阻R2短路D電容器被擊穿短路BV增大，外電阻增大，不可能電容器被擊穿短路，選項(xiàng)D錯(cuò)若R2短路，L2熄滅；L1斷路，L2分壓減小，L2變暗，選項(xiàng)A、C錯(cuò)R2斷路，L2分壓增大，L2變亮，選項(xiàng)B對(duì)4如圖13所示，電源電動(dòng)勢(shì)E6 V，內(nèi)阻r1 ，電流表內(nèi)阻RA3 ，三個(gè)定值電阻的阻值分別為R15 ，R210 ，R315 ，電容器電容C1.01010 F，問(wèn)：圖13(1)閉合開關(guān)S待電路穩(wěn)定后，電流表的示數(shù)是多少？(2)閉合開關(guān)S待電路穩(wěn)定后，電容器的帶電量是多少？(3)再次斷開開關(guān)S待電路穩(wěn)定，通過(guò)R2的電量是多少？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：69682227】【解析】(1)根據(jù)串、并聯(lián)電路中電阻之間的關(guān)系，有R總rRA10 電流表示數(shù)I0.6 A.(2)電容器兩端電壓UEI(rRA)3.6 V電容器帶電量QCU3.61010 C.(3)電容器通過(guò)R2和R3放電，放電電流跟電阻成反比，因此電量也跟電阻成反比，則通過(guò)R2的電量為：QR2Q2.161010 C.【答案】(1)0.6 A(2)3.61010 C (3)2.161010 C