高三物理閉合電路歐姆定律題型歸類分析

1、閉合電路歐姆定律”題型歸類分析閉合電路歐姆定律是高中電學(xué)的核心內(nèi)容，是進(jìn)行電路分析和計(jì)算的主要依據(jù)，也是 歷年高考的熱點(diǎn).下面通過(guò)例題對(duì)閉合電路歐姆定律的題型進(jìn)行歸類分析，希望對(duì)同學(xué)們有 所啟發(fā).、電路的動(dòng)態(tài)分析一個(gè)閉合電路就是一個(gè)整體，當(dāng)某一局部電路發(fā)生變化時(shí)，會(huì)使整個(gè)電路的總電阻發(fā) 生變化，隨之會(huì)引起一系列連鎖反應(yīng)： 干路中的總電流變化一電源的內(nèi)電壓變化一路端電壓 變化一各支路的電壓及電流變化 .這時(shí)，可根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律進(jìn)行分析.例1.如圖1所示，當(dāng)可變電阻 飛的滑動(dòng)片向右移動(dòng)時(shí), 下列判斷正確的是：A .電壓表的讀數(shù)變小B,電流表的讀數(shù)變小C.電壓

2、表的讀數(shù)增大D.電流表的讀數(shù)增大分析與解：由圖可知，當(dāng)滑動(dòng)片 P向右移動(dòng)時(shí)，Ro變大，使整個(gè)外電路的電阻 R變大, 根據(jù)閉合電路歐姆定律 I = E/(R+r)可知電路總電流I減小，路端電壓 U=E- Ir增大，則電壓 表的讀數(shù)變大，選項(xiàng)C正確.根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)， &兩端的電壓U2=U- IRi,因UT、I J,則U2T,通過(guò)電阻R2的電流I2=U/ R2變大.根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，通過(guò)R0的電流I0=I -I2,因I J、I2T ,則Io J ,電流表的讀數(shù)變小，選項(xiàng)B正確.故本題的正確選項(xiàng)為 B、C.點(diǎn)評(píng)：電路動(dòng)態(tài)分析的基本思路是：“部分一整體一部分”，即從某個(gè)電阻的變化入手，由串并聯(lián)規(guī)律

3、先判斷外電路總電阻的變化情況， 然后由閉合電路歐姆定律判斷總電流和 路端電壓的變化情況，最后由部分電路的歐姆定律判斷各支路的電流、電壓變化情況.二、功率計(jì)算R1 和 R2,且 r = vR1R2 .電源的輸出功率：P出=IU = IE-I2rP出=I2R_ E2R I R - o (R r)2E2(R-r)2/R 4r對(duì)于外電路是純電阻的電路，電源的輸出功率:電源的輸出功率隨外電阻的變化關(guān)系如圖2所示，則:E2當(dāng)R=r時(shí)，P出max= 一4r一個(gè)輸出功率(除最大功率外)P對(duì)應(yīng)于兩個(gè)不同的外電阻當(dāng)Rr時(shí)，RT - P出J. FR -.電源的效率： 中父100% =父10陰FR r圖3則RT -

4、當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大，但效率僅為50%.例2 .如圖3所示，已知電源的內(nèi)阻 r=2Q ,定值電阻R1=0.5Q,求:(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器 R2的阻值為多大時(shí)，電阻 R消耗的功率最大？(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器 R2的阻值為多大時(shí)，電源的輸出功率最大？(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器 R2的阻值為多大時(shí)，變阻器消耗的功率最大? 分析與解：(1)因?yàn)镽i是定值電阻，其功率 Pi = Ii2Ri,所以當(dāng)R2=0時(shí)，li最大，則電阻Ri的功率Pi最大.(2)當(dāng)外阻等于內(nèi)阻時(shí)電源的輸出功率最大，即Ri+ R2=r, R2=r-Ri=2-0.5金1.5 Q時(shí),電源的輸出功率最大.(3)將電阻Ri等效到電源內(nèi)部，此時(shí)電源

5、的輸出功率就等于變阻器R2消耗的功率，等效電源的輸出功率最大時(shí)，變阻器消耗的功率也最大.即R2=Ri+r=0.5Q+2 Q=2.5Q時(shí)，變阻器消耗的功率最大.點(diǎn)評(píng)：由R=r時(shí)電源輸出功率最大的理論處理上述問題時(shí)，可將某定值電阻充當(dāng)電源 的內(nèi)阻來(lái)處理.R=2Q, M為直流電動(dòng)機(jī),Uv=2iV,求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變例3.如圖4所示，電源的電動(dòng)勢(shì) E=24V,內(nèi)阻r=iQ,電阻 其電樞電阻rz=i Q,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，其兩端所接電壓表讀數(shù)為 機(jī)械能的功率是多大？分析和解：由閉合電路歐姆定律可得：E=Uv + I(R+r),則：24 - 21A . A A =iA由能量守恒可知電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為:P 機(jī)

6、=IUv- l2r/=(i X2i jx i)W=20W.電動(dòng)機(jī)在點(diǎn)評(píng)：含電動(dòng)機(jī)的直流電器，已不再是純電阻電路，此時(shí)歐姆定律已不適用正常工作時(shí)，除了少部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能， 這時(shí)電功大于電熱,求機(jī)械功率或其它形式功率要用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律解決三、含有電容器的電路電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件，在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路有充電放 電電流.一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件，在電容 器處電路可看作是斷路.分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)，關(guān)鍵是準(zhǔn)確地判斷和求出電 容器兩端的電壓，其具體方法是：.確定電容器和哪個(gè)電阻并聯(lián)，該電阻兩端的電壓

7、即為電容器兩端的電壓.當(dāng)電容器和某一電阻串聯(lián)后接在某一電路兩端時(shí)，此電路兩端的電壓即為電容器兩端的電壓，而與電容器串聯(lián)的電阻可看成導(dǎo)線Ri R2例4.如圖5所示，E=i0V , Ri=4Q, R2=6Q, C=30 口，電池內(nèi)阻可忽略 on.(i)閉合開關(guān)S,求穩(wěn)定后通過(guò) Ri的電流.E十 TO ，S(2)然后將開關(guān) S斷開，求這以后通過(guò) Ri的電量.1分析：電容器穩(wěn)定后相當(dāng)于斷路，S斷開前電容器相當(dāng)于和 R2并聯(lián)，圖5S斷開后，電容器相當(dāng)于直接接到電源上.S斷開前后通過(guò) Ri的電量即為前后兩狀態(tài)下電容徐r電重之差.E i0解：(i)電容器穩(wěn)定后相當(dāng)于斷路，則： l1 = l =一E =0-A

8、 = iA.Ri R24 6(2)斷開S前，電容器兩端的電壓等于R2兩端的電壓，電壓為IiR2,電容器的帶電量為：Qi=OIiR2 .斷開S穩(wěn)定后總電流為零，電阻Ri不分壓，可看成導(dǎo)線，電容器兩端的電壓就等于電源的電動(dòng)勢(shì)E,電容器的帶電量為：Q2=CE.將開關(guān)S斷開后通過(guò) Ri的電量為：AQ= Q2-Qi.代入已知數(shù)據(jù)得：A Q=1.2 X 10-4C.點(diǎn)評(píng)：對(duì)于與電容器相關(guān)聯(lián)的試題，電容器穩(wěn)定后，在電容器處電路可看作是斷路，與電容器串聯(lián)的電阻不分壓可看成導(dǎo)線.若要計(jì)算電容器中有關(guān)電量等的變化，則要先分析電容器兩端電壓的變化，再利用AQ=CAU來(lái)計(jì)算.例5.如圖6所示的電路中，各個(gè)電鍵均閉合，

9、且 兩極板之間的帶電微粒向下運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)該：k2接a,現(xiàn)要使靜止在平行板電容器A.將 B.將 C.將 D.將ki斷開k2擲在bk2擲在c k3斷開R4j C ,k3Ri aR3圖6分析與解：開始當(dāng)各個(gè)電鍵均閉合且 k2接a時(shí)，由于電阻 &和R與電容器串聯(lián)不分壓, 此時(shí)電容器兩端的電壓等于電阻R2兩端的電壓，微粒在平行板電容器間所受的電場(chǎng)力與重力平衡，處于靜止?fàn)顟B(tài).將ki斷開時(shí)，電容器將通過(guò)電阻 &、Ri和R2放電，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)榱?，微?向下運(yùn)動(dòng)，則選項(xiàng) A正確.將k2擲在b時(shí)，電容器與 Q、Ri和R3串聯(lián)后接在電源兩端，電容器兩端的電壓等于電 源的電動(dòng)勢(shì)，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電場(chǎng)力大于重力，微粒向上運(yùn)動(dòng)，則選項(xiàng)B不正確.將k2擲在c時(shí)，電容器將通過(guò)電阻 R4放電，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)榱?，微粒向下運(yùn)