鲁科版高中物理必修第三册第4章章末综合提升课件+学案+练习含答案
展开主题1 闭合电路的动态分析问题
1．引起电路特性发生变化的三种情况
(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化。
(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化。
(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化。
2．动态分析的常见思路
由部分电路电阻变化推断外电路总电阻R外的变化，再由闭合电路的欧姆定律I总＝讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况。
3．常用三种分析方法
(1)程序法：“部分→整体→部分”
①由局部电阻变化判断总电阻的变化。
②由I＝判断总电流的变化。
③根据U＝E－Ir，判断路端电压的变化。
④由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化。
以上分析可形象表示为
R局→R总→I总→U外⇒
(2)结论法——“并同串反”
“并同”是指：某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
“串反”是指：某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。
(3)极值法
对含有可变电阻的电路，当可变电阻的阻值变化而导致电路出现动态变化时，可将可变电阻的阻值推到极端(0或最大)，然后对电路加以分析从而得出正确结论。
【典例1】 在如图所示的电路中，当变阻器R3的滑片P向B端移动时( )
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表示数变小，电流表示数变大
C．电压表示数变大，电流表示数变大
D．电压表示数变小，电流表示数变小
思路点拨：(1)滑片P向B端移动，R3接入的阻值变小，则总阻值变小。
(2)利用闭合电路欧姆定律及“并同串反”法。
B [方法一：程序法
基本思路：局部→整体→局部，即从阻值变化的电路入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判知I总和U外的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定电路各部分电压和电流的变化情况。
当R3的滑片P向B端移动时，有R3↓→R外↓→R总↓→I总＝↑→U内＝I总r↑→U外＝(E－U内)↓，即电压表示数减小；I总↑→UR1＝I总R1↑→UR2＝(U外－UR1)↓→IR2＝↓→IR3＝(I总－IR2)↑，即电流表示数变大，故选项B正确。
方法二：“并同串反”法
当变阻器R3的滑片P向B端滑动时，R3的有效电阻减小，因电流表与R3串联，电压表与R3“间接并联”，故由“并同串反”法知电流表的示数增大，电压表的示数减小，故选项B正确。]
[一语通关]
在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)，通过该电阻的电流一定会减小(或增大)。
主题2 含电容器电路的分析与计算
电容器是一个储存电能的元件。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限大的元件，在电容器处电路可看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉。
1．分析和计算含有电容器的直流电路的注意点
(1)电路稳定时：电容器所在支路相当于断路。因此，该支路上无电流通过且与电容器串联的电阻两端无电压，该电阻相当于导线。
(2)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。
(3)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，与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电荷量的变化。
2．解答含电容器电路问题的一般步骤
(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况。
(2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解。
【典例2】 (多选)如图所示的电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝6 Ω，R2＝5 Ω，R3＝3 Ω，电容器的电容C＝2×10－5 F。若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q。则( )
A．I＝0.75 A B．I＝0.5 A
C．q＝2×10－5 C D．q＝1×10－5 C
AD [开关S闭合时，I＝＝0.75 A，选项A正确，B错误；此时UC＝UR并＝1.5 V，QC＝CUC＝3×10－5 C，若将开关断开，则电容器上所带的电荷量通过R1、R3放掉，因I1∶I3＝R3∶R1＝1∶2，根据q＝It可知，通过R1的电荷量q＝QC＝1×10－5 C，选项C错误，D正确。]
[一语通关]
(1)充电或放电完毕，电容器所在电路没有电流流过，稳定时按断路处理。
(2)电容器两端电压等于与其并联支路的电压。
(3)分析电容器要注意以下公式：C＝、C＝、E＝。
主题3 测量电源电动势和内阻的方法
测量电源电动势和内电阻的方法有多种，常见方法汇总如下表所示，这些方法所依据的原理均为闭合电路欧姆定律。
主要 仪器 | 原理 | 电路图 | 误差 来源 | 测量 结果 |
电流表、电阻箱 | 电流表 分压 | 电动势无偏差，内电阻偏大 | ||
一只电 压表 (粗测) | U＝ (RV≫r，U≈E) | 电压表 内电阻 并非无 穷大或 电池有 内电阻 | 电动势偏 小，不能 测内电阻 | |
两只电 压表 | 无 | 电动势 无偏差， 不能测 内电阻 | ||
电压表、电流表、滑动变阻器 | 电压表 分流 | 电动势和 内电阻均 偏小 | ||
|
| 电流表 分压 | 电动势无 偏差，内 电阻偏大 | |
电压 表、电 阻箱 | 电压表 分流 | 电动势和 内电阻均 偏小 |
【典例3】 某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻。其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻。
(1)按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线。为了确定哪一条导线内部是断开的，将开关S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开。
(2)排除故障后，该小组顺利完成实验。通过多次改变滑动变阻器滑片位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图像如图所示。由I1I2图像得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________ Ω。
[解析] (1)测a、b′间电压，读数不为零，说明cc′没有断开，若测a、a′间电压，读数不为零，说明bb′没有断开，所以aa′断开，若测a、a′间电压，读数为0，说明aa′没有断开，是bb′断开。
(2)根据闭合电路的欧姆定律得E＝I1(R1＋r1)＋(I1＋I2)(R0＋r)，因为I1≪I2，上式可简化为E＝I1(R1＋r1)＋I2(R0＋r)，读出两点坐标：(60 mA，0.12 mA)和(260 mA，0.05 mA)，代入方程解得电动势E≈1.41 V，内阻r≈0.5 Ω。
[答案] (1)aa′ bb′ (2)1.41(1.36～1.44均可) 0.5(0.4～0.6均可)
[一语通关]
(1)测量电源电动势和内阻的理论依据是闭合电路欧姆定律。
(2)用图像法处理数据更准确，误差小。
(3)有图像时要根据纵坐标和横坐标画出直线方程(因为多数图线都是直线)找斜率、找截距。
