2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理必修3 第4章闭合电路本章整合课件

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第四章内容索引知识网络 体系构建重点题型 归纳整合知识网络 体系构建闭合电路 导电 交流直流　直流　交流电能初、末位置qφ 垂直Ed 重点题型 归纳整合一、闭合电路的动态分析1.特点电路中局部的变化会引起整个电路电阻、电流、电压的变化,“牵一发”而动全局.2.基本方法(1)分析电路,弄清电路的串、并联关系,各电表所测的对象,明确变阻器阻值的变化情况.(2)先整体,后局部,注意内外电路的联系.首先判断外电阻R的变化情况,再根据闭合电路欧姆定律 判断干路电流的变化,进而明确路端电压的变化情况.(3)分清变和不变的量及它们之间的关系,先研究不变的量,再研究变化的量的变化情况.3.分析步骤(1)确定电路的外电阻R如何变化.(2)根据闭合电路欧姆定律 确定电路的总电流如何变化.(3)由U外=E-Ir,确定电源的外电压(路端电压)如何变化.(4)由部分电路欧姆定律,确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化.(5)确定支路电压及通过各支路的电流如何变化.例1在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,电压表V1的示数为U1,电压表V2的读数为U2,在R5的滑片向a端移动过程中,电流表A1的读数变化量大小为ΔI1,电流表A2的读数变化量大小ΔI2,电压表V1的读数变化量大小为ΔU1,电压表V2的读数变化量大小为ΔU2,则(　　)解析 当R5的滑片向图中a端移动时,R5变小,外电路总电阻变小,由闭合电路欧姆定律知,总电流I1变大,路端电压变小,U1变小.根据闭合电路欧姆定律知U2=E-I1(r+R1+R3),I1增大,则U2变小,因此I2变小;而U1变小、U2变小、R1+R3的总电压增大,则知ΔU1<ΔU2.由闭合电路欧姆定律知U1=E-Ir,则答案 D变式训练 1在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内电阻为r,R1、R2为两个阻值固定的电阻,当可变电阻R的滑片向下移动时,电流表的示数I和电压表的示数U将(　　)A.I变大,U变大 B.I变大,U变小C.I变小,U变大 D.I变小,U变小解析 当R的滑片向下移动时,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分析得知总电流I增大,电压表测量路端电压U,而U=E-Ir,I增大,E、r不变,则U变小;R1两端电压变大,R2两端电压变小,通过R2的电流减小,总电流变大,则通过电流表A的电流变大,故B正确.答案 B二、含有电容器的直流电路的分析与计算1.电容器在直流电路中的特点在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无穷大(在电容器理想、不漏电的情况下)的元件,有电容器的电路可看作是断路,简化电路时可去掉它.简化后若要求电容器所带的电荷量,可在相应的位置补上.2.静态分析与动态分析(1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,电容器两极间存在电势差,电容器容纳一定的电荷量,并满足Q=CU.(2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路时,电容器带的电荷量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足ΔQ=CΔU.3.含有电容器电路的解题步骤(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压值.(2)电容器两极板的电压等于它所在支路两端点间的电压.(3)利用Q=CU、ΔQ=CΔU可以求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量.(4)通过电容器的电压和平行板间距离可以求出两板间的电场强度,再分析电场中带电粒子的运动.例2如图所示的电路中,电源电动势E=3 V,内阻r=2 Ω,定值电阻R1=1 Ω,滑动变阻器M的最大电阻R2=5 Ω,滑动变阻器N的最大电阻R3=9 Ω,电容器的电容C=1 μF.(1)闭合开关S,调节滑动变阻器M、N的阻值,电流表的最小示数为多少?(2)闭合开关S,调节滑动变阻器M、N的阻值,当电流表示数为0.3 A时,再断开开关S,则流过电流表的电荷量为多少?答案 (1)0.25 A　(2)2.1×10-6 C 变式训练 2电动势为E、内阻为r的电源和一个水平放置的电容为C的平行板电容器及三个阻值分别为R1、R2、R3的电阻组成如图所示的电路.当开关S闭合后,电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态,现将开关S断开,则以下判断正确的是(　　)A.液滴带正电B.液滴将向下运动答案 C 三、分析闭合电路中的图像问题图像既能反映物理量之间的规律关系,又是分析和解决物理问题的一种工具,因此我们把物理量间的关系或物理过程绘制成图像,既可以帮助分析推理,又可根据图像直接求解.直流电路中各物理量间的变化关系大都可以用有关图像表示.只要明确各种图像中点、线、面积、斜率及截距等的含义并正确使用图像,直流电路问题的求解就会既快捷正确又方便灵活.直流电路中常见的图像有例3如图甲所示的电路,在滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中两电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙中的A、B两直线所示,不考虑电表对电路的影响.(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像分别为U-I图像中的哪一条直线?(2)定值电阻R0、总变阻器的总电阻分别为多少?(3)求该电源的电动势和内阻.解析 (1)电压表V1的示数随电流表示数的变化图像为B,电压表V2的示数随电流表示数的变化图像为A.(2)电阻R0的值等于图线A的斜率,当R全部接入电路时,电路中电流最小,为0.5 A.则 Ω=R+R0,R=15 Ω-3 Ω=12 Ω.(3)当电流为0.5 A时,由图线B,根据闭合电路的欧姆定律有E=7.5 V+r·0.5 A当电流为2 A时,由图线B,根据闭合电路的欧姆定律有E=6 V+r·2 A联立解得E=8 V,r=1 Ω.答案 (1)B　A　(2)3 Ω　12 Ω　(3)8 V　1 Ω变式训练 3(多选)用如图所示的电路来测量电池的电动势和内阻,根据测得的数据作出了如图所示的U-I图线,由图可知(　　)A.电池电动势的测量值为1.40 VB.电池内阻的测量值为3.50 ΩC.外电路发生短路时的电流为0.40 AD.电压表的示数为1.20 V时,电流表的示数I'=0.20 A答案 AD