第4章 闭合电路 章末综合提升-2021-2022学年新教材高中物理必修第三册【名师导航】同步Word教参(粤教版)

[巩固层·知识整合] [提升层·能力强化] 闭合电路的动态问题分析 1.特点 电路中局部的变化会引起整个电路电阻、电流、电压、电功率的变化，牵一“发”而动全局。 2．基本方法 (1)分析电路，弄清电路的串、并联关系，各电表所测的对象，明确变阻器阻值的变化情况。 (2)先整体，后局部，注意内外电路的联系。首先判断外电阻R的变化情况，再根据闭合电路欧姆定律I＝判断干路电流的变化，进而明确路端电压的变化情况。 (3)分清变和不变的量及它们之间的关系，先研究不变的量，再研究变化的量的变化情况。 3．分析步骤 (1)确定电路的外电阻R外如何变化。 (2)根据闭合电路欧姆定律I＝确定电路的总电流如何变化。 (3)由U外＝E－Ir，确定电源的外电压(路端电压)如何变化。 (4)由部分电路欧姆定律，确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。 (5)确定支路电压及通过各支路的电流如何变化。 【例1】　在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，电压表V1的示数为U1，电压表V2的读数为U2，当R5的滑片向a端移动过程中，电流表A1的读数变化量大小为ΔI1，电流表A2的读数变化量大小ΔI2，电压表V1的读数变化量大小为ΔU1，电压表V2的读数变化量大小为ΔU2，则(　　) A．I1变大，ΔU1>ΔU2，不变 B．I1变大，ΔU1<ΔU2，变小 C．I1变小，I2变小，变小 D．U1变小，U2变小，不变 D　[当R5的滑片向图中a端移动时，R5变小，外电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，总电流I1变大，路端电压变小，U1变小。根据闭合电路欧姆定律知U2＝E－I1(r＋R1＋R3)，I1增大，则U2变小，因此I2变小；而U1变小、U2变小、R1＋R3的总电压增大，则知ΔU1<ΔU2。由闭合电路欧姆定律知：U1＝E－Ir，则不变，故C错误，D正确。]等于电阻R2与电阻R4之和，可知＝r，不变。故A、B错误；同理， [一语通关] 解答本题的关键是清楚＝R2＋R4。的物理含义：＝r，＝r＋R1＋R3，而、、 含有电容器的直流电路的分析与计算 1.电容器在直流电路中的特点 在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无穷大(在电容器理想、不漏电的情况下)的元件，有电容器的电路可看作是断路，简化电路时可去掉它。简化后若要求电容器所带的电荷量时，可在相应的位置补上。 2．静态分析与动态分析 (1)静态分析：稳定状态下，电容器在直流电路中起阻断电流的作用，电容器两极间存在电势差，电容器容纳一定的电荷量，并满足Q＝CU。 (2)动态分析：当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路两端时，电容器带的电荷量将随之改变(在耐压范围内)，即电容器发生充、放电现象，并满足ΔQ＝CΔU。 3．含有电容器电路的解题步骤 在直流电路中，电容器相当于电阻为无穷大的电路元件，此电路是断路。解题步骤如下： (1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻)，计算各部分的电流、电压值。 (2)电容器两极板的电压等于它所在支路两端点间的电压。 (3)利用Q＝CU、ΔQ＝CΔU可以求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量。 (4)通过电容器的电压和平行板间距离可以求出两板间的电场强度，再分析电场中带电粒子的运动。 【例2】　如图所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝1 Ω，变阻器M的最大电阻R2＝5 Ω，变阻器N的最大电阻R3＝9 Ω，电容器的电容C＝1 μF。 (1)闭合开关S，调节变阻器M、N的阻值，电流表的最小示数为多少？ (2)闭合开关S，调节变阻器M、N的阻值，当电流表示数为0.3 A时，再断开开关S，则流过电流表的电量为多少？ [解析]　(1)闭合开关S，调节变阻器N的阻值为最大时，电流表的示数最小。根据闭合电路欧姆定律得电流的最小值I＝ A＝0.25 A(与R2大小无关)。＝ (2)由I′＝，得R3″＝7 Ω，电容器的带电量Q＝CU＝CI′R3″＝2.1×10－6C，则再断开开关S，流过电流表的电量是2.1×10－6 C。 [答案]　(1)0.25 A　(2)2.1×10－6 C [一语通关] 电容器的带电量多少及电容器放电时放出的电量多少与含电容器支路串联的电阻值大小无关。 电阻的测量 测电阻的方法较多，下面是常考查的几种方法。 1．多用电表法(粗测) 选用多用电表的欧姆挡直接测量即可。 2．伏安法 特点：大内偏大，小外偏小(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量)。 3．替代法 利用“替代法”测量电阻的电路图如图所示。图中R1为滑动变阻