2017-2018学年高中物理人教版选修3-1教学案:第二章 第7节 闭合电路的欧姆定律 Word版含解析正式版 下载本文

1. (多选)如图2-7-12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( )

图2-7-12

A.A灯变亮 C.B灯变暗

B.B灯变亮 D.C灯变亮

解析:选ACD 将变阻器滑片P向下移动时,接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据全电路欧姆定律得知,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=I-IB,I增大,IB减小,则IC增大,C灯变亮,故A、C、D正确。

2.如图2-7-13所示是一实验电路图。在滑动触头由a端滑向b端的过程中,下列表述正确的是( )

图2-7-13

A.路端电压变小 B.电流表的示数变大 C.电源内阻消耗的功率变小 D.电路的总电阻变大

解析:选A 当滑片向b端滑动时,其接入电路中的电阻减小,使得外电路总电阻减E小,故D错误。根据I=,可知总电流在增加,根据闭合电路中的欧姆定律有E=Ir

R+r+U外,可知路端电压U外在减小,故A正确。流过电流表的示数为I=

U外

,可知电流在减R3

小,故B错误。根据P=I2r,可知内阻消耗的功率在增大,故C错误。

3.如图2-7-14所示的电路中,灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是( )

图2-7-14

A.R3断路 C.R2断路

B.R1短路

D.R1、R2同时短路

解析:选C 灯泡A比原来暗了些,说明灯泡A的电流和电压变小;灯泡B比原来亮了些,说明灯泡B的电压和电流变大。采取代入排除法,将选项逐个代入分析:R3断路→R

增大→R总变大→I减小→U变大,由此可知两灯均变亮,故A错误;R1短路→R外减小→R减小→I增大,通过灯泡A和B的电流变大,两灯变亮,B错误;同理分析可知C选项正

确,D选项错误。

含容电路的分析与计算

[典例] 如图2-7-15所示,E=10 V,r=1 Ω,R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω,C=100 μF。当S断开时,电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求:

图2-7-15

(1)S闭合后,带电粒子加速度的大小和方向; (2)S闭合后流过R3的总电荷量。 [思路点拨]

判断S闭合前后求电容器两端电分析粒子受力

??电路的连接特点压及电场强度求出加速度 ?

由电荷量变化求出求出两种情况

流过R3的电荷量?下的电荷量

[解析]开始带电粒子恰好处于静止状态,必有qE=mg且qE竖直向上。S闭合后,qE=mg的平衡关系被打破。S断开,带电粒子恰好处于静止状态,设电容器两极板间距离为

R2qUC

d,有UC=E=4 V,=mg。

dR1+R2+r

S闭合后,UC′=

R2

E=8 V R2+r

设带电粒子加速度为a, 则

qUC′

d-mg=ma,解得a=g,方向竖直向上。

(2)S闭合后,流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量,所以ΔQ=C(UC′-UC)=4×104 C。

[答案](1)g 方向竖直向上 (2)4×104 C

对含容电路问题的五点提醒

(1)电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,在电容器处的电路看作是断路,画等效电路时,可以先把它去掉。

(2)若要求解电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上,求出电容器两端的电压,根据Q=CU计算。

(3)电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压,该电阻相当于导线。

(4)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。 (5)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,电容器将放电。通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化量。

1. (多选)在如图2-7-16所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r,C为电容器,R0

为定值电阻,R为滑动变阻器。开关闭合后,灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是( )

图2-7-16

A.灯泡L将变暗 C.电容器C的电量将减小

B.灯泡L将变亮

D.电容器C的电量将增大

E解析:选AD 由题意,可知R增大,电流I=减小,灯泡L将变暗。故A

R+RL+r正确,B错误。路端电压U=E-Ir增大,则电容器电量Q=CU增大。故C错误,D正确。

2.如图2-7-17所示的电路中,电源提供的电压为U=10 V保持不变,已知R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF。

图2-7-17

(1)闭合开关S,求电路稳定后通过R1的电流。 (2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的电荷量。

解析:(1)闭合S,电路达到稳定后电容器相当于断路。由欧姆定律得通过R1的电流为U10I== A=1 A。 R1+R24+6

(2)S断开前,电容器两极板间的电压等于R2两端的电压,即有UC=U2=IR2=1×6 V=6 V

电容器所带电荷量为

Q=CUC=30×106×6 C=1.8×104 C

S断开且电路稳定时,电容器两极板间的电压等于电源提供的电压U,电容器所带电荷量为

Q′=CU=30×106×10 C=3×104 C

流过R1的电荷量等于电容器所带电荷量的增加量,即 ΔQ=Q′-Q=3×104 C-1.8×104 C=1.2×104 C。

答案:(1)1 A (2)1.2×104 C

1.一个闭合电路,是由电池供电的,外电路是纯电阻时,以下说法正确的是( ) A.当外电阻增大时,路端电压增大 B.当外电阻减小时,路端电压增大 C.当外电阻减小时,电路中的电流减小

D.电池的内阻越小,外电阻变化时,路端电压的变化越大

解析:选A 根据U=E-Ir,当外电阻增大时,I减小,U增大,A正确,B错误。根据I=

E

,C错误,再根据U=E-Ir,ΔU=ΔIr,故D错误。 R+r

2.有两个相同的电阻R,串联起来接在电动势为E的电源上,电路中的电流为I;将4I

它们并联起来接在同一电源上,此时流过电源的电流为,则电源的内阻为( )

3

A.R

R B.

2