高中物理恒定电流(拓展)教材.doc

PAGE  第  PAGE \* MERGEFORMAT 27 页 共  NUMPAGES \* MERGEFORMAT 28 页 　电路　闭合电路欧姆定律 考点一　电路的动态分析 1．闭合电路欧姆定律的公式eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(I＝\f(E,R＋r)?只适用于纯电阻电路?,E＝U外＋U内?适用于任何电路?)) 2．路端电压U与电流I的关系 图1 (1)关系式：U＝E－Ir. (2)U－I图象如图1所示． ①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势． ②当外电路短路即U＝0时，横坐标的截距为短路电流． ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻． 3．电路动态分析的方法 (1)程序法：电路结构的变化→R的变化→eq \x(R总的变化)→eq \x(I总的变化)→U端的变化→固定支路eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(并联分流I,串联分压U))→eq \x(变化支路). (2)极限法：即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动端分别滑至两个极端去讨论． 例1　如图2所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，与分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则(　　) 图2 A.的读数变大，的读数变小 B.的读数变大，的读数变大 C.的读数变小，的读数变小 D.的读数变小，的读数变大 答案　B 变式题组 1．[电路的动态分析]如图3所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(　　) 图3 A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大 答案　A 2．[电路的动态分析](2013·江苏单科·4)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图4所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时(　　) 图4 A．RM变大，且R越大，U增大越明显 B．RM变大，且R越小，U增大越明显 C．RM变小，且R越大，U增大越明显 D．RM变小，且R越小，U增大越明显 答案　C 判定总电阻变化情况的规律 (1)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． 考点二　电路中的功率及效率问题 1．电源的总功率 (1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内． (2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝eq \f(E2,R＋r). 2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝IU内＝P总－P出． 3．电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内． (2)纯电阻电路：P出＝I2R＝eq \f(E2R,?R＋r?2)＝eq \f(E2,\f(?R－r?2,R)＋4r). (3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 ①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝eq \f(E2,4r). ②当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小． ③当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大． ④当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2. ⑤P出与R的关系如图5所示． 图5 4．电源的效率 (1)任意电路：η＝eq \f(P出,P总)×100%＝eq \f(U,E)×100%. (2)纯电阻电路：η＝eq \f(R,R＋r)×100%＝eq \f(1,1＋\f(r,R))×100% 因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%. 例2　如图6所示，已知电源电动势E＝5 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10 Ω.求： 图6 (1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？ (2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？ (3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？ 答案　(1)0　2 W　(2)2.5 Ω　2.5 W　(3)1.5 Ω 3．125 W 变式题组 3．[电路中的功率与效率]电源的电动势为E＝30 V，内阻为r＝1 Ω，将它与一只“6 V　12 W”的灯泡和一台电阻为2 Ω的小电动机串联组成闭合电路，当灯泡正常发光时，若不计摩擦，电动机输出机械功率与输入电功率之比为(　　) A．91%