（新教材）2020春鲁科版（2019）物理必修第三册（课件+讲义+章末检测）第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电 (共11份打包)

拓展课　闭合电路欧姆定律的应用 核心要点 　闭合电路的动态分析 [要点归纳] 1.解决闭合电路动态变化问题，应按照局部→整体→局部的顺序进行分析。 2.基本思路：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U内的变化→ U外的变化→固定支路→变化支路。 (1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断。 (2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断。 (3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个端点去讨论。 [试题案例] [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。当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是(　　) A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大，电流表A1减小，A2增大 D.电压表读数减小，电流表A1增大，A2减小 解析　由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I＝，因R总增大，所以I减小，故A1示数减小；路端电压U＝E－Ir，因I减小，所以U增大， 即电压表的读数增大；R2两端电压U2＝E－I(R1＋r)，因I减小，所以U2增大，由I2＝知I2增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误。 答案　C 方法总结　动态电路的分析方法 (1)程序法：局部→整体→局部。 (2)“并同串反”法，所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，反之则减小；所谓“串反”，即某一电阻增大时，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，反之则增大。 [针对训练1] 如图所示，R1阻值恒定，R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而增大)，L为小灯泡，当R2所在位置温度升高时(　　) A.R1两端的电压减小 B.小灯泡的亮度变暗 C.电流表的示数减小 D.通过R2的电流减小 解析　当R2所在位置温度升高时，R2阻值减小，总电阻减小，总电流增大，电流表的示数增大，R1两端的电压U1＝IR1增大，故A、C错误；总电流增大，内电压增大，则路端电压U＝E－Ir减小，并联部分的电压减小，所以灯泡L变暗，故B正确；通过L的电流减小，而总电流增大，则通过R2的电流增大，故D错误。 答案　B 核心要点 　闭合电路的功率和效率 [要点归纳]　 1.电源的总功率：P总＝EI；电源内阻消耗功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I。 2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出＝I2R＝。电源输出功率随外电阻的变化曲线如图所示。 ，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为P＝R＝ 3.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝，所以当R增大时，效率η提高。当R＝r(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高。 ＝＝。对于纯电阻电路，电源的效率η＝＝＝ [试题案例] [例2] 如图所示，已知电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。 解析　保护电阻消耗的功率为P0＝ W＝8 W。 ＝，因R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，P0最大，即R＝0时，P0max＝ 答案　8 W 总结提升 (1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大。 (2)求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻。 [变式1] 例题中条件不变，求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。 解析　这时要把保护电阻R0与电源内阻r等效为电源内阻，据以上结论，当R＝R0＋r即R＝(1＋0.5 ) Ω＝1.5 Ω时，PRmax＝ W＝6 W。 ＝ 答案　1.5 Ω　6 W [变式2] 在例题中，若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。 解析　把R0＝5 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6 Ω，而电阻箱R的最大值为3 Ω，小于6 Ω，P＝ W。 R＝，则不能满足R＝r等，当电阻箱R的电阻取3 Ω时，R消耗功率最大，最大值为P＝R＝ 答案　3 Ω　 W [变式3] 例题中条件不变，求电源的最大输出功率。 解析　由电功率公式P出＝ W＝9 W。 ＝，当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时，P出max＝R外＝ 答案　9 W [例3] 如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R为电阻箱。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像，电流表为理想电表，其中电流为I1、I2时对应的外电阻分别为R1、R2，电源的效率分别为η1、η2，输出功率均为P0。下列说法中正确的是(　　)