第2章 习题课5 闭合电路欧姆定律的应用-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册教科版（教师用书）

习题课五　闭合电路欧姆定律的应用

[学业要求与核心素养]

1．学会分析闭合电路动态问题的方法。

2．会计算闭合电路的功率，借助公式和图像，分析求解电源的最大输出功率。

3．学会含容电路的分析方法。

题型一　闭合电路的动态分析

闭合电路动态问题的分析方法

1．程序法

基本思路：局部―→整体―→局部。

(1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；

(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化；

(3)由I＝判断总电流的变化；

(4)据U＝E－Ir判断路端电压的变化；

(5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化。

2．极限法

因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。

　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

[变式]　在例题中如图所示，开关S断开。则下列说法正确的是(　　)

A．闭合开关S，A1、A2的示数都变大

B．闭合开关S，V的示数变大

C．若R0的滑片向下移动，A1、A2的示数都变小

D．若R0的滑片向下移动，V的示数变小

答案　D

1.

如图所示，E为内阻不能忽略的电池电动势，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关。初始时S0闭合，S断开，现将S闭合，则(　　)

A．电源的消耗功率减小

B．电压表的读数变小，电流表的读数变小

C．电源的总功率减小

D．电源的输出功率一定减小

解析　现将S闭合后，电阻R2、R3并联，则整个回路中的总电阻R减小，根据闭合电路的欧姆定律有E ＝ IR，由于R减小E不变，则I增大，而电源的消耗功率为P ＝ I2r，则电源的消耗功率增大，A错误；根据闭合电路的欧姆定律有E ＝ Ir ＋ U，E ＝ I(R1 ＋ r) ＋ U并，由选项A可知I增大，则U减小、U并减小，而电压表的示数为U，电流表的示数，I′ ＝ ，则电压表的读数变小，电流表的读数变小，B正确；由选项A知I增大，而电源的总功率P总 ＝ EI，可看出P总增大，C错误；已知当r ＝ R外时电源的输出功率最大，现将S闭合后R外减小但不知R外与r的关系，则无法判断电源的输出功率怎么样，D错误。

答案　B

题型二　含容电路的分析计算

1．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。

2．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。

3．根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。

　如图甲所示，电路中电池的电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.5 Ω，电阻R1＝0.5 Ω，R2＝1 Ω，C1、C2为电容器。

(1)开关S断开，电容器C1、C2上的电压之比；

(2)开关S由断开到闭合后的稳定状态，电容器C1上的电压变化量的绝对值；

(3)开关S闭合后电路中电流表的示数变化如乙图所示，则电容器C1的电容多大？

解析　(1)开关S断开时，C1、C2两端的电压等于电源电动势，即1∶1。

(2)开关S断开时，电容器C1两端电压为U1＝E＝3.0 V

开关S闭合后，R1与R2串联，电容器C1两端电压为U1′＝E＝0.5 V

电容器C1的电压变化了ΔU＝2.5 V。

(3)由i­t图像可知：图像围成的面积就是电容器C1电荷量的变化量

ΔQ＝30Q0＝7.5×10－3 C

则电容器C1的电容为C＝＝3×10－3 F。

答案　(1)1∶1　(2)2.5 V　(3)3×10－3 F