第十二章 电能 能量守恒定律 专题三 闭合电路的欧姆定律的应用-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册作业与测评word（人教版2019）

专题三　闭合电路的欧姆定律的应用 1．闭合电路动态问题的分析方法 (1)程序法：在闭合电路中，由于局部电阻的变化(或开关的通、断)，引起各部分电压、电流(或灯泡明、暗)发生变化，分析此类问题的基本思路是“局部→整体→局部”，详情如下。 (2)结论法——“串反并同” “串反”：某一电阻增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。 “并同”：某一电阻增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)。 (3)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。 2．闭合电路中的功率和效率 (1)电源的总功率：P总＝IE；电源内部消耗的功率P内＝IU内＝I2r；电源输出功率P出＝IU外。 (2)纯电阻电路的功率曲线：对于纯电阻电路，电源的输出功率P出＝I2R＝()2R＝，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pmax＝。电源输出功率随外电阻的变化曲线如图所示。 (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＝＝＝。对于纯电阻电路，电源的效率η＝＝＝，所以当R增大时，电源的效率提高。 3．闭合电路中的电容器 (1)稳定电路中的电容器 ①当电容器与电阻串联时，电路稳定后由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电势降落，此时的电阻相当于一根理想导线，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。 ②当电容器和电阻并联时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。 (2)动态电路中的电容器 电路电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。电容器上电荷的变化量ΔQ＝CΔU。 典型考点一　闭合电路的动态分析 1．(多选)如图甲所示，某地新装了一批节能路灯，该灯可通过光控开关实现自动控制，灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。其内部电路简化原理图如图乙所示，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)，现增加光照强度，灯泡电阻不变，则下列判断正确的是(　　) A．A灯变暗 B．R0两端的电压减小 C．B灯变亮 D．B灯变暗 答案　AD 解析　光照强度增大，光敏电阻阻值减小，电路总电阻减小，故电路总电流增大，内阻上的电压增大，路端电压减小，A灯变暗，故A正确；由于通过A的电流减小，电路总电流增大，故通过R0的电流增大，R0两端的电压增大，故B错误；路端电压减小，R0两端的电压增大，则B灯两端的电压减小，B灯变暗，故C错误，D正确。 [名师点拨]　动态电路总电阻变化的判断 (1)根据电阻的串联和并联知识可知，当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。 (2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。 (3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。 2.如图所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流，R为定值电阻，RL为滑动变阻器，电流表、电压表均可视为理想电表，不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器RL的滑片P向上移动过程中，下列说法正确的是(　　) A．电路中总电阻减小 B．电流表的示数减小 C．电压表的示数减小 D．恒流源输出功率减小 答案　B 解析　滑片P向上移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据并联电路的特征，电路中总电阻增大，A错误；恒流源流出的总电流不变，则并联部分两端电压增大，即电压表的示数增大，则流过R的电流增大，由于总电流不变，则流过RL的电流减小，即电流表示数减小，B正确，C错误；根据P＝I2R总，由于恒流源输出的电流大小不变，总电阻变大，所以恒流源输出功率增大，D错误。 3.在如图所示电路中，电源电动势为E、内电阻为r，R1、R2均为定值电阻。闭合S后，将R的滑片向左移动，电压表的示数变化量的绝对值为ΔU，电阻R2两端的电压变化量的绝对值为ΔU′，电源中电流变化量的绝对值为ΔI，下列说法中不正确的是(　　) A．通过R1的电流增大，增大量等于 B．通过R2的电流减小，减小量ΔI大于 C．ΔU′与ΔI的比值保持不变 D．ΔU与ΔI的比值保持不变 答案　B 解析　闭合开关后，将R的滑片向左移动，R接入电路的阻值增大，电路中的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流即电源中的电流减小，电源内电压减小，R2分压减小，所以R与R1构成的并联电路部分分压增大，根据欧姆定律可知，通过R1的电流增大，且增大量等于，故A正确；根据闭合电路欧姆定律可知E＝U＋U′＋I