第四章 专题提升3 闭合电路欧姆定律的应用-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步全程学习全书word（粤教版）

专题提升3　闭合电路欧姆定律的应用 [素养目标] 1.掌握闭合电路的动态分析问题。 2.进一步掌握含容电路的分析与计算。 类型一　闭合电路的动态分析问题 1.闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化,分析这类问题的基本思路是: 2.闭合电路动态分析的三种方法 (1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”,即: R局增大减小→R总增大减小→I总减小增大→U外增大减小→ (2)结论法——“并同串反”。 “并同”: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。 “串反”: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。 (3)特殊值法与极限法:指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。 3.在闭合电路中,任何一个电阻的增大(或减小),都将引起电路总电阻的增大(或减小),该电阻两端的电压一定会增大(或减小)。 4.理想电压表可认为是断路,理想电流表可认为是短路。 [例1] 如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑片向a端移动时(　D　) A.电压表的读数增大,电流表的读数减小 B.电压表和电流表的读数都增大 C.电压表和电流表的读数都减小 D.电压表的读数减小,电流表的读数增大 解析:由电路图可知,滑动变阻器的滑片向a端移动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,并联电阻减小,外电路总电阻变小,干路电流变大;由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,路端电压减小,即电压表的读数减小;根据公式U1=IR1,可得电阻R1两端电压变大,根据U=U1+U2可知,并联电压U2变小,由欧姆定律可得I2=,则通过电阻R2的电流I2变小,又干路电流变大,所以流过滑动变阻器的电流增大,即电流表读数增大;综上所述可知,D正确,A、B、C错误。 直流电路的动态分析思路 基本思路是“部分→整体→部分”,即从阻值变化入手,由串、并联规律判知R总的变化情况,再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况,最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况。 [对点训练1] (多选)如图所示,闭合开关S并调节滑动变阻器滑片P的位置,使A、B、C三灯亮度相同。若继续将P向下移动,则三灯亮度变化情况为(　ACD　) A.A灯变亮 B.B灯变亮 C.B灯变暗 D.C灯变亮 解析:将滑动变阻器滑片P向下移动时,接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,总电流IA增大,则A灯变亮。并联部分的电压U并=E-IA(RA+r),E、RA、r不变,IA增大,U并减小,B灯变暗。通过C灯的电流IC=IA-IB,IA增大,IB减小,则IC增大,C灯变亮,故A、C、D正确。 类型二　含容电路的分析与计算 1.分析和计算含有电容器的直流电路时,注意把握以下三个方面: (1)电路稳定后,电容器所在支路相当于断路。因此,该支路上的电阻两端无电压,该电阻相当于导线。 (2)当电容器与电阻并联后接入电路时,电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等。 (3)电路中的电流、电压变化时,将会引起电容器的充、放电,如果电容器两端的电压升高,电容器将充电,反之电容器放电。通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电荷量的变化。 2.解答含容电路问题的步骤 (1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况。 (2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解。 [例2] (2021·河北沧州期末)(多选)如图所示的电路中,定值电阻R1=2 Ω、R2=8 Ω、R3=1 Ω、R4=4 Ω,电容器的电容C=2 μF,电源的电动势E=5 V,内阻不计。下列说法正确的是(　BC　) A.若只闭合开关S1,稳定后电阻R1中有恒定的电流 B.若只闭合开关S1,稳定后电容器两端的电压与电阻R3两端的电压相同 C.若只闭合开关S1,稳定后电容器带电荷量为2.0×10-6 C D.若闭合开关S1、S2稳定后电容器两板间的电压不为零 解析:若只闭合开关S1,电阻R1与电容器串联后与R3并联,则稳定后电阻R1中无恒定的电流,电容器两端的电压与电阻R3两端的电压相同,选项A错误,B正确;若只闭合开关S1,稳定后电容器两端的电压UR3=E=1 V,电容器带电荷量为Q=CUR3=2.0×10-6 C,选项C正确;若闭合开关S1、S2稳定后,因满足=,可知a、b两点电势相等,则电容器两板间的电压为零,选项D错误。 [对点训练2] (2021·广东广州期