发布时间 : 星期二 文章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版含解析正式版更新完毕开始阅读7984decb302b3169a45177232f60ddccda38e6b6
(2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间消耗的最大电功率是多少？
解析：(1)开关S断开时，I1＝
E4
＝ A＝0.4 A
r＋R1＋R21＋3＋6
R2R3＝2 Ω R2＋R3
开关接通时，R2、R3并联的总电阻R23＝I1′＝
E4
＝ A＝0.667 A
r＋R1＋R231＋3＋2
(2)开关接通时，A、B之间的总电阻R23＝2 Ω为定值，所以，只有当R1′＝0时，总电流最大，A、B之间的电功率才最大。
I＝
E44
＝ A＝ A
3r＋R1′＋R231＋0＋2
4?2
PAB＝I2R23＝??3?×2 W＝3.556 W。 答案：(1)0.4 A 0.667 A (2)0 3.556 W
12.如图10所示，电容器C1＝6 μF，C2＝3 μF，电阻R1＝6 Ω，R2＝3 Ω，C、D为两端点，当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB为多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？(已知电压U＝18 V)
图10
解析：在电路中电容器C1、C2的作用是断路，当开关S断开时，电路中无电流，B、C等电势，A、D等电势。
因此UAB＝UAC＝UDC＝18 V
当S断开时，电容器C1所带电荷量为 Q1＝C1UAC＝6×106×18 C＝1.08×104 C
－
－
当S闭合时，电路导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压。由串联电路的电压分配关系得
UAC′＝
R16
U＝×18 V＝12 V R1＋R26＋3
此时电容器C1所带电荷量为
Q1′＝C1UAC′＝6×106×12 C＝0.72×104 C
－
－
电容器C1所带电荷量的变化量为
ΔQ＝Q1′－Q1＝－3.6×105 C，“－”号表示减少。
－
答案：18 V 减少了3.6×105 C
－
闭合电路的综合应用
1.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图1所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb的值分别为( )
图1
31
A.、 4411C.、 22
12 B.、 3321 D.、
33
解析：选D 由U-I图像可知，若电源的电动势为6U0，则a、b两点处对应的路端电UIUU12U21
压分别为4U0、2U0，电源的效率η＝EI＝E，所以ηa＝E＝，ηb＝E＝，正确选项为D。
33
2.如图2所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为( )
图2
A．1 W C．2 W
B．6 W D．2.5 W
解析：选C 由题图知，在C点，电源的总功率等于电源内部的热功率，所以电源的E
电动势为E＝3 V，短路电流为I＝3 A，所以电源的内阻为r＝I＝1 Ω。图像上AB段所表示的功率为PAB＝P总－I2r＝(1×3－12×1)W＝2 W。
3.如图3所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置。闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )
图3
A．增大R1的阻值 C．增大两板间的距离
B．增大R2的阻值 D．断开电键S
解析：选B 在直流电路中，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等U
于R1两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由E＝d可知，电容器两极板间的电场强度增大，因此板间带电油滴受到的电场力增大，会向上运动，A项错误；增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，不改变R1两端的电压，因此电容器中的油滴仍保持静止，B项正确；增大两板间的距离，而电容器的两板间的电压一定，由EU
＝d可知，板间的场强减小，油滴受到的电场力减小，油滴会向下运动，C项错误；断开电键S，电容器会通过R1、R2进行放电，使板间场强减小，油滴受到的电场力减小而向下运动，D项错误。
4.如图4所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q。将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，与P移动前相比( )
图4
A．U变小 C．Q不变
B．I变小 D．Q减小
解析：选B 当滑动变阻器P的滑动触头从图示位置向a端移动时， 其接入电路的电阻值增大，外电路总电阻增大，由闭合电路的欧姆定律可知，干路的电流I减小；变阻器两端的电压U＝E－I(R2＋r)，由I减小，可知U增大，即电容器C两端的电压增大，再据CQ
＝U，得Q＝CU，可判断出电容器的电荷量Q增大，故B正确，A、C、D错误。
5.法国和德国两名科学家先后独立发现了“巨磁电阻”效应，共同获得2007年诺贝尔物理学奖。所谓“巨磁电阻”效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。物理兴趣小组的同学从“巨磁电阻”效应联想到一些应用，他们的探究如下：为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置在强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在。如图5是磁报警装置一部分电路示意图，其中RB是利用“巨磁电阻”效应而制作的磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，a、b接报警器，当传感器RB所在处出现断针时，电流表的电流I、ab两端的电压U将( )
图5
A．I变大，U变大 C．I变大，U变小
B．I变小，U变小 D．I变小，U变大
解析：选C 当RB处出现断针时，RB减小，R总减小，I总增大，I总r增大，Uab＝E－I
总
r将减小；由于I总增大，所以R1分压增大，UR1＋URB＝Uab，可得URB减小，IR3减小，
由IR3＋I＝I总，可得I增大。
6.如图6所示的电路，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6
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
解析：选A 由变阻器R0的滑动端向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小，则R外减E
小，由I＝可知I增大，由U内＝Ir可知U内增大，由E＝U内＋U外可知U外减小，故
R外＋rU2电压表示数减小。由U1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2减小，由I2＝可知电R2流表示数变小，故A正确。
7. (多选)如图7所示的电路中，当滑动变阻器R接入电路的阻值增大时( )
图7
A．A、B两点间的电压U增大 B．A、B两点间的电压U减小 C．通过R的电流I增大 D．通过R的电流I减小
解析：选AD 引入等效电源的概念，把电池组、R1看做一个等效电源，则AB为等效电源的输出端，A、B两点间的电压U为输出电压，可变电阻R和R2为负载，当可变电阻R的阻值增大时，等效电源的路端电压增大，通过负载R的电流减小。
8.如图8所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则( )