高二物理电路的动态分析
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分压电路的动态分析分压电路是高中阶段学生必须掌握的一种电路,对分压电路的动态分析也就显得很重要了,因此有必要进行详细地讨论。
图1所示的是分压电路的电路图,其中滑动变阻器的总阻值为R ,设滑片左边的部分电阻为x ,则滑片右边的部分电阻为x R -,负载电阻为0R 。
首先,我们讨论外电阻随x 的变化而变化的规律。
由串并联电路知识知:()()00200020002000002R R R x R R x x R R x R R xR R x R R R x x R R x xR R ++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-=-++-=-++-+=-++=外上式中括号内是数学中提到的“对勾函数”,令()0200R x R R x y +++= 则有:()()00200020022R R x R R x R x R R x y =+⋅+≥+++= 当且仅当0200R x R R x +=+时,等号成立,此时有:0=x 。
因此: 当[)+∞∈,0x 时,y 为增函数;当(]0,∞-∈x 时,y 为减函数。
函数图象如图2所示。
在我们要讨论的物理问题中,R x ≤≤0。
因此,y 为增函数,外R 为减函数。
我们把这作图1为一个非常重要的结论。
结论一:当x 增大时,分压电路的外电阻将减小。
由闭合电路欧姆定律可知,干路中的电流将增大。
在电路中0R 和x 是并联关系,因此它们的电流是按电阻的反比来分配的。
负载0R 上的电流xR I R x xI I 0001+=+= x 增大的结果是使上式中的分子I 增大,同时使上式中的分母减小,我们将得到 结论二:当x 增大时,流过负载的电流增大。
由于负载0R 是定值电阻,由IR U =、R I P 2=可知:结论三:当x 增大时,负载两端的电压增大。
结论四:当x 增大时,负载消耗的电功率增大。
另外:由P=EI 、R I P 2=可知:结论五:当x 增大时,电源提供的电功率和电源内阻上消耗的电功率都将增大。
高二物理期末综合复习(特训专题+提升模拟)专题11 闭合电路U -I 图像和功率问题、电路动态分析、电路故障分析一、闭合电路U -I 图像和功率问题1.如图甲所示,电动势为E ,内阻为r 的电源与R =6Ω的定值电阻、滑动变阻器R p 、开关S 组成闭合回路。
已知滑动变阻器消耗的功率P 与其接入电路的有效阻值R p 的关系如图乙所示。
下述说法中正确的是( )A .图乙中R x =15ΩB .电源的电动势E =10V ,内阻r =4ΩC .滑动变阻器消耗功率P 最大时,定值电阻R 也消耗功率最大D .调整滑动变阻器R p 的阻值,可以使电源的输出电流达到1.25A 【答案】B【详解】B .由图乙知,当10ΩP R R r =+=时,滑动变阻器消耗的功率最大,6ΩR =时,则4Ωr =最大功率()22.5W 4E P R r ==+解得10V E =,B 正确; A .滑动变阻器的阻值为5Ω与阻值为R x 时消耗的功率相等,有22()()P x P x E ER R R R r R R r=++++解得20Ωx R =,A 错误;C .当回路中电流最大时,即0P R =时定值电阻R 消耗的功率最大,C 错误;D .当滑动变阻器P R 的阻值为0时,电路中电流最大,最大值为10A=1A 64m E I R r ==++则调整滑动变阻器R p 的阻值,不可能使电源的输出电流达到1.25A ,选项D 错误。
故选B 。
2.如图甲所示的电路中,定值电阻04ΩR =。
可变电阻R 的功率随自身阻值变化的函数关系如图乙所示,由此可知( )A .电源电动势2V E =B .内阻43r =ΩC .增大R ,电源效率增大D .增大R ,电源效率可能增大,也可能减小 【答案】C【详解】AB .将定值电阻0R 与电源看成新的电源,当新的电源内阻与可变电阻R 的阻值相等时,可变电阻R 的功率最大,新的电源的输出功率最大,则有002ΩR rR r R ==+解得4Ωr=由功率的定义可知,此时流过可变电阻的电流为R 1A I =其两端电压为R R 2V U I R ==干路电流为RR 01.5A U I I R =+=根据闭合电路欧姆定律有2V 1.5A 4Ω8V E U Ir =+=+⨯=端,AB 错误;CD .电源效率IU U IE E η==,00ErU E Ir E RR r R R =-=-++增大R ,路端电压增大,电源效率增大,C 正确,D 错误。
2014年东莞市中学物理“微课”教学设计
学校:东莞第十高级中学设计者:饶文媛时间:2014年5月10日
基本信息微课名称
动态电路的分析之“串反并同”法学科类型与教学对象
高二物理选修3-1
时间长度
8-9分钟
教学目标:(1)掌握动态电路的分析之“串反并同”法及其应用步骤;
(2)培养学生分析,归纳和总结等思维能力。
教学资源与环境:PPT课件、录屏软件。
教学过程:
1.知识铺垫:介绍电阻的连接方式和动态电路
2.讲解动态电路的分析方法——“串反并同”法及其应用步骤
3.“串反并同”法的应用:举例分析两种类型的动态电路
设计理念与特色:动态电路的分析是高考的考点之一,题目不难,但得分率偏低。
究其原因是动态电路的传统解法——程序法的应用步骤较繁琐,学生对一般的串并联规律和闭合电路欧姆定律掌握不透,很容易出错,本微课介绍了一种简便易学的方法,以培养学生的学习兴趣,提高解题能力。
呈现方式:微视频:动态电路的分析之“串反并同”法.mp4
微课件: 动态电路的分析之“串反并同法”.ppt。
分压电路的动态分析分压电路是高中阶段学生必须掌握的一种电路,对分压电路的动态分析也就显得很重要了,因此有必要进行详细地讨论。
图1所示的是分压电路的电路图,其中滑动变阻器的总阻值为R,设滑片左边的部分电阻为x,则滑片右边的部分电阻为,负载电阻为。
首先,我们讨论外电阻随x的变化而变化的规律。
由串并联电路知识知:上式中括号内是数学中提到的“对勾函数”,令则有:当且仅当时,等号成立,此时有:。
因此:当时,为增函数;当时,为减函数。
函数图象如图2所示。
在我们要讨论的物理问题中,。
因此,y为增函数,为减函数。
我们把这作为一个非常重要的结论。
结论一:当x增大时,分压电路的外电阻将减小。
由闭合电路欧姆定律可知,干路中的电流将增大。
在电路中和x是并联关系,因此它们的电流是按电阻的反比来分配的。
负载上的电流x增大的结果是使上式中的分子I增大,同时使上式中的分母减小,我们将得到结论二:当x增大时,流过负载的电流增大。
由于负载是定值电阻,由、可知:结论三:当x增大时,负载两端的电压增大。
结论四:当x增大时,负载消耗的电功率增大。
另外:由P=EI、可知:结论五:当x增大时,电源提供的电功率和电源内阻上消耗的电功率都将增大。
由和结论一可知:结论六:当x增大时,电源的效率降低。
总之,我们可以说,当x增大时,负载上的电流、电压、电功率都是增大的,电源提供的总功率也增大,但电源的效率下降了。
下面的一道习题作为练习:练习题:电路如图所示,定值电阻、,电源电动势为E=6V,内阻为,滑动变阻器总阻值为,当滑动触头P从最左端向右滑动过程中,则下更判断错误的是()A.电源消耗的功率一直减小B.消耗的功率一直减小C.消耗的功率一直减小D.电源内阻r消耗的功率先减小后增大参考答案:D[参考文献]杜占英河北安国中学《2011-2012学年第一学期期中考试高二物理试题》二零一一年十月底到十一月初。
课时作业 高二物理学科(A 层) 编号:35 命题人:胡明会_____班 _____组 姓名______高考物理必考知识之动态电路分析(一)、串联电路一、滑动变阻器滑片P 的位置变化引电路中电学物理量的变化分析方法:1.分析电路串并联情况 2.分析电表的测量对象 3.根据电阻变化结合相关电学知识解题【例1】如图,电源电动势和电源内阻不变,当滑片P 向左移动时,请你判断 A 表和 V 表的变化?【变式训练】图中R 1为定值电阻,电源电动势和电源内阻不变R 2为滑变阻器,滑片向右移动( )A .V 1与A 读数之比等于R 1B .V 2与A 读数之比等于R 1C .V 1读数的变化量与A 读数的变化量之比的绝对值等于R 1D .V 2读数的变化量与A 读数的变化量之比的绝对值等于R 1 【变式训练】电源电动势和电源内阻不变,如图当P 向下滑动时,四个电表的示数分别用I 、U 1、U 2和U 3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示,( )A .U 1/I 不变,ΔU 1/ΔI 不变B .U 2/I 变大,ΔU 2/ΔI 变大C .U 3/I 变大,ΔU 3/ΔI 不变(二)、并联电路中的动态分析【例2】如图,电源电动势和电源内阻不变, 当滑片P 向右移动时,A 1 表、 A 2 表和 V 表将如何变化?【例3】如图:电源电动势和电源内阻不变,滑阻滑片向右移动时,各表示数如何变化。
【变式训练】右图所示电路,电源电动势和电源内阻不变,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器。
闭合开关S 后,在滑动变阻器滑片P 向右滑动的过程中,下列说法正确的是( ) A .电流表A 1的示数变小B .电流表A 2的示数变大C .电压表V 的示数不变D .小灯泡L 的亮度变暗(三)、开关的断开与闭合电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化【例4电键K 闭合,则电流表的示数将 ,电压表的示数将 。
专题九恒定电流必刷35闭合电路欧姆定律及电路的动态分析1.(2020·山东省邹城市第一中学月考)如图所示直线OAC为某一直流电源的总功率P随总电流I变化的图线;抛物线OBC为同一电源内部消耗的功率P r随总电流I变化的图线,则当通过电源的电流为1A时,该电源的输出功率为()A.1W B.3W C.2W D.2.5W2.(2020·峨山彝族自治县第一中学开学考试)如图所示,已知R1=R2=R3=1Ω,当开关S闭合后,电压表的读数为1V;当开关S断开后,电压表的读数为0.8V,则电池的电动势等于()A.1V B.1.2V C.2V D.4V3.(2020·东海县第二中学高二月考)如图所示的电路中,电阻R=2Ω.断开S后,电压表的读数为3V;闭合S后,电压表的读数为2V,则电源的内阻r为A.1ΩB.2ΩC.3ΩD.4Ω4.(2020·安徽省天长中学高二期末)如图所示,图线a是某一电源的U-I曲线,图线b是一定值电阻的U -I曲线.若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(已知该电源的内阻r=2.0Ω),则说法错误的是()A.该定值电阻为6ΩB.该电源的电动势为20VC.将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大D.将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大5.(2020·全国高二期末)一电池外电路断开时的路端电压为3V,接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V,则可以判定电池的电动势E和内电阻r为()A.E=2.4V,r=1ΩB.E=3V,r=2ΩC.E=2.4V,r=2ΩD.E=3V,r=1Ω6.(2020·浙江高一期中)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列不正确的是()A.电源的电动势为6.0VB.电源的内阻为2ΩC.电源的短路电流为0.5AD.电流为0.3 A时的外电阻是18Ω7.(2020·河南洛阳·高三三模)如图(a)所示电路中,当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图(b)所示。
高中物理电路图简化、电路动态分析、故障分析专题编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(高中物理电路图简化、电路动态分析、故障分析专题)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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教案纸叉地依次流过的电阻均为并联.例1:试判断图1中三灯的连接方式。
2.等电势法:将已知电路中各节点(电路中三条或三条以上支路的交叉点,称为节点)编号,按电势由高到低的顺序依次用1、2、3……数码标出来(接于电源正极的节点电势最高,接于电源负极的节点电势最低,等电势的节点用同一数码).然后按电势的高低将各节点重新排布,再将各元件跨接到相对应的两节点之间,即可画出等效电路。
例2:判断图2各电阻的连接方式。
【解析】(1)将节点标号,四个节点分别标上1、2。
(2)将各个节点沿电流的流向依次排在一条直线上。
(3)将各个电路元件对号入座,画出规范的等效电路图,如图3所示。
(4)从等效电路图可判断,四个电阻是并联关系。
【题后小结】等电势法,关键是找各等势点。
在解复杂电路问题时,需综合以上两法的优点.二、综合法:支路电流法与等电势法的综合.注意点:(1)给相同的节点编号。
(2)电流的流向:由高电势点流向低电势点(等势点间无电流),每个节点流入电流之和等于流出电流之和。
例3:由5个1Ω电阻连成的如图4所示的电路,导线的电阻不计,则A、B间的等效电阻为_______Ω。
【策略】采用综合法,设A点接电源正极,B点接电源负极,将图示电路中的节点找出,凡是用导线相连的节点可认为是同一节点,然后按电流从A端流入,从B端流出的原则来分析电流经过电路时的各电阻连接形式就表现出来了。
对高二学生的物理学习状态分析及反思作者:陈素洲来源:《学校教育研究》2015年第17期高二学生已经经历了一年的高中物理的学习,文理分科时都对自己的情况进行了较为综合全面的考虑,选择理科的绝大部分学生对于自己高一物理(必修1、2)的信心比较足,因此高二新学期刚开始的时候,学生的学习积极性较强,这是一个好的开始。
但是由于选修3-1的难度大,经过一段时间的学习之后,部分学生的学习积极性就因遭受到较为残酷的打击进而减退了学习的热情,甚至有学生会失去学习的信心。
那么,为什么高二物理这么“折腾”人呢?本人经过教学、反思、学生学习情况调查等手段发现了学生中存在一些困惑并寻找了一些解决的方法。
一、教学内容的特点1.文字叙述比较严谨学生有时能读通文字,但看完题目以后,并不理解其含义,头脑中一片空白,从而对问题的理解产生困难甚至无从下手。
在选修3-1中的《电场》和《磁场》部分,接触的新概念多、出现的频率高,一系列的新的且容易混淆的新的名词和物理规律,同时还要求学生能与图像相结合,并要求有一定的空间想象能力才能解决一些实际问题。
学生在短时间内要消化那么多新的知识并学会运用,的确不容易。
当学生看到相关的题目时,头脑稍微不清晰,就会被这些概念和规律弄得满头雾水,看完题目以后头脑里面什么也没有留下,加上学生对自己都有较高的要求,就很容易产生急躁、消极的情绪,甚至对自己进行全盘否定,认为自己什么都不懂,学习不下去了,部分学生会怀疑自己的学习能力,觉得高一自己物理都还不错为什么到了高二就不行了呢,困惑和抱怨越来越多,极大地影响了学习的效率。
2.探究物理问题时,不仅要从实验出发,还要学会一些类比推理的方法来探究学生的学习程序也未必都遵循从感性到理性的过程,这些探究的方法,学生开始学习时很不习惯,自然感到物理难学。
《电场》部分的知识除了新概念多,类比理论的推理也多,且本章知识的实验很难操作成功,要求学生通过想象实验进行推理探究,对学生的要求比较高。
积盾市安家阳光实验学校狂刷11 电路的动态分析和故障分析1.(2017·中学高一开学考试)如图所示的电路中,当开关S2闭合时,下列说法正确的是A.电流表示数不变,电压表无示数B.电流表示数增大,电压表有示数C.电流表示数减小,电压表有示数D.电流表示数增大,电压表无示数【答案】B【点睛】本题考查了电路的动态分析,要注意开关S2闭合前后通过R1的电流不变,是一道较为简单的用题。
2.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,A为灯泡,D为理想电压表。
在变阻器的滑片P由B端向C端滑动的过程中A.A灯变亮,D示数变大B.A灯变亮,D示数变小C.A灯变暗,D示数变大D.A灯变暗,D示数变小【答案】D 3.(2017·陕中学高三第一次考试)电路如图所示,电源的电动势为E、内阻为r,与值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接,当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是A.电压表读数增大、电流表读数减小B.电压表读数减小、电流表读数增大C.R1的电功率减小D.电源的输出功率增大【答案】C【解析】电流减小则内电压减小,由U=E–Ir可知路端电压增大,即电压表示数增大;因路端电压增大,R1两端的电压减小,故并联电压增大,由欧姆律可知电流表示数增大,选项AB错误;当滑片向b滑动时,R接入电阻增大,总电阻增大,由闭合电路的欧姆律可知电路中总电流减小,所以值电阻R1的电功率减小,选项C正确;因不知内外电阻的大小,所以不能确电源的输出功率如何变化,选项D错误。
【点睛】本题中R1也可直接作为内电阻处理,可直接由闭合电路欧姆律得出并联的电压增大,流过R2的电流增大。
4.如图所示,C为电容器,D为理想二极管(具有单向导电作用),电流表、电压表均为理想表。
闭合开关S至电路稳后,调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离,结果发现电压表V1的示数改变量大小为∆U1,电压表V2的示数改变量大小为∆U2,电流表A的示数改变量大小为∆I,则下列判断正确的有A.1UI∆∆的值变大B.1UI的值变大C .2U I∆∆的值不变,且始终于电源内阻 r D .滑片向左移动的过程中,电容器所带的电荷量要不断减少 【答案】BC值不变,故C 正确;滑片向左移动的过程中,由于理想二极管具有单向导通作用,只会充电,不会放电,所以电容器所带的电荷量不变,故D 错误。
直流电路的动态分析一般思路为:(1)确定电路的外电阻R 外总如何变化;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 若电键的闭合使串联的用电器增多,总电阻增大;若电键的闭合使并联的支路增多,总电阻减小。
(2)根据闭合电路欧姆定律r R E I +=外总总确定电路的总电流如何变化;(3)由U 内=I 总r 确定电源内电压如何变化;(4)由U 外=E -U 内确定电源的外电压如何(路端电压)如何变化);(5)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化;(6)确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化(可利用串联电路的电压关系、并联电路的电流关系)。
基本方法一、“先总后分”。
即先判断总电阻和总电流如何变化:例1、如图,当R 3变小时,R 1 、R 2上的电流、电压及灯泡的亮度如何变化? 本题中,引起变化的是电阻R 3,当光照强度增强时,其阻值变小。
根据串并联电路的电阻关系可知,电路的总电阻变小。
这类题还有个特点,就是电源电动势恒定的,所以根据闭合电路欧姆定律可得:总总R E I =,总电阻变小则总电流增大。
二、“先干后支”。
即先分析干路部分,再分析支路部分:分析时要注意电源内阻必须考虑,且电源内阻是在干路上,根据部分电路欧姆定律有:r I U 总内=,总电流增大,则内阻上电压增大。
同理有:11R I U R 总=,则R1两端的电压增大,即电压表读数增大。
最后由外内U U E +=和并外U U U R +=1可判断并联部分的电压是减小的。
三、“先定后变”。
即先分析定值电阻所在支路,再分析阻值变化的支路: 并联部分有两个支路,其中R 2是定值电阻,那么,通过R 2的电流I 2为:22R U I 并=,并联部分电压变小,则I 2变小。
电阻R 3和灯泡所在的支路阻值是变化的,故不能直接由电压的变化判断其电流的变化。
需根据并联电路电流关系来判断,即由32I I I +=总得23I I I -=总,再由前面的分析可知,I 3是增大的,因此灯泡会变亮。
动态电路的分析与计算动态电路是指根据电压和电流的变化情况,进行分析和计算的电路。
在动态电路中,电压和电流是随时间变化的,因此需要进行动态分析,即考虑电路中的时间响应。
动态电路有许多应用,如信号处理、通信系统、数据传输以及计算机等。
动态电路的分析方法主要有微分方程法和拉普拉斯变换法。
微分方程法以电路中的基本元件为基础,根据基尔霍夫定律和基本电路方程建立微分方程组,通过求解微分方程组来获得电路的时间响应。
拉普拉斯变换法则是将时间域的电路方程转化为复频域的代数方程,通过频域分析来求解电路的输出响应,最后再进行反变换得到时间响应。
对于动态电路的计算,通常需要计算电路的传输函数、单位冲激响应或者零输入响应等。
电路的传输函数是指输出与输入之间的关系,可以用于计算输出的频率响应和稳态响应。
单位冲激响应是指当输入是单位冲激信号时,电路的输出响应。
零输入响应是指当输入为零时,电路的输出响应。
在进行动态电路分析和计算时,需要考虑电路中的各种元器件的动态特性和非线性特性。
例如,电容和电感有时会引起频率依赖的阻抗,这需要在计算中进行考虑。
此外,对于非线性元件,可以使用小信号模型或者通过数值方法进行求解。
动态电路的分析和计算通常使用电路模拟软件或者数值分析软件进行。
这些软件可以提供丰富的模型和工具,使得电路的分析和计算更加方便和准确。
例如,SPICE软件可以模拟电路的动态响应,并给出电路的各种性能参数和波形图。
总的来说,动态电路的分析和计算是电路理论和实验的重要组成部分。
通过合理使用分析方法和计算工具,可以获得电路的时间响应和频率响应等信息,为电路设计和优化提供依据。
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恒定电流、电磁感应和交变流电(二)典型问题一、 电路的计算问题 1.电功和电热的计算: 方法:(1)判断电路是纯电阻电路,还是非纯电阻电路 (2)若是非纯电阻电路,电能转化为热能和其他形式的能量。
非纯电阻部分,欧姆定律I=U/R 不再适应,此时用I=P/U 求电流,纯电阻部分,欧姆定律I=U/R 可以使用例1:如图所示,电源的电动势E=42V ,内阻r =1Ω,R=20Ω,M 为直流电动机,其电枢电阻r =1Ω,电动机正常工作时,理想电压表读数为21V ,求: (1)电动机M 中的电流(2)电动机转变为机械能的功率(3)电动机的输入功率 (4)电路的发热功率 (5)电源的总功率 (6)电源的输出功率例2:一台电风扇,内阻为20Ω,额定电压为220V ,额定功率为66W ,求: (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少?(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机的效率是多少?(3)如果接上电源后,电风扇的风叶被卡住,这时通过电动机的电流,以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少?2.闭合电路中电源输出功率的极值和效率问题: 方法:(1)当R 外=r 时,电源的输出功率最大,明确R 外的变化范围,从而判定电源的输出功率如何变化(2)当R 滑=r+R 其他时,滑动变阻器消耗的功率最大,可以把除滑动变阻器之外的电阻看作新的电源内阻。
例1:如图所示,R 为电阻箱,V 为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2Ω时,电压表读数为U1=4V ;当电阻箱读数为R2=5Ω时,电压表读数为U2=5V .求:(1)电源的电动势E 和内阻r.(2)当电阻箱R 读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值P m 为多少?例2:如图所示电路中,电源电动势为E ,电源内阻为r ,串联的固定电阻为R 2,滑动变阻器的总阻值是R 1,电阻大小关系为R 1=R 2=r ,则在滑动触头从a 端滑到b 端过程中,下列描述正确的是( ) A .电路的总电流先减小后增大 B .电路的路端电压先增大后减小C .电源的输出功率先增大后减小D .滑动变阻器R 1上消耗的功率先减小后增大 3. 含容电路的分析方法(1)电路中的电容器看作断路,电容器两极间的电压与其并联电路两端电压相等; (1) 电容器所在支路电流为0,与电容器串联的电阻两端电压为0,看作一根导线,该电阻阻值改变不影响电容器两端电压(2) 电容器两端电压变化会引起电容器充放电,这些电量也会通过与电容器串联的电阻即:ΔQ=C ΔU:例1:一平行板电容器C ,极板是水平放置的,它和三个可变电阻及电源连接成如图所示的电路。
高二物理教材中难点知识点总结高二物理教材是建立在必修1、2知识基础上的深化和拓展,既是重点又是难点,难点知识点内容非常多,总体来说就是对电磁学的理解。
其中在静电场章节以带点粒子的运动为章节难点。
恒定电流章节以电学实验为章节难点。
磁场章节以带点粒子在磁场运动为章节难点。
具体分析如下:第一章静电场1 电荷及其守恒定律难点:利用电荷守恒定律分析解决相关问题:摩擦起电和感应起电的相关问题。
2 库伦定律难点:库仑定律的实际应用3 电场强度难点:电场强度的叠加4 电势能和电势难点:掌握电势能与做功的关系,并能用此解决相关问题。
5 电势差难点:根据电势差的定义式进行有关计算6 电势差与电场强度的关系难点:电势差与电场强度的关系在实际问题中应用7 静电现象的应用难点:空腔导体静电平衡时空腔内的场强处处为零,电荷只分布在导体的外表面上。
8 电容器的电容难点:电容器充、放电过程;电容概念的理解;平行板电容器电容影响因素的实验演示。
9 带电粒子在电场中的运动难点:运用电学知识和力学知识综合处理偏转问题第二章恒定电流第一节电源和电流难点:1.对导线中形成电场的理解2.恒定电流的定义及微观表达式理解第二节电动势难点:(1)电源电动势的大小等于没有接入电路时两板间的电压.(电动势的大小可用内阻极大的伏特表粗略测出)(2)电动势的符号为E,国际单位为伏特,是一个标量,但有方向,在内部由负极指向正极.(3)电动势的物理意义:表征电源把其他形式的能转化为电能的本领.电动势是由电源本身的性质决定的,电动势在数值上等于非静电力把1C正电荷从电源负极移到正极的过程中,使1C正电荷增加的电势能的数值.第三节欧姆定律难点:(1)欧姆定律的内容及公式I=U/R适用条件:金属导电和电解液导电,不适用于气体导电和某些电器元件.(2)“ I=U/R”与“ I=q/t”两者的不同点.第四节串联电路和并联电路难点:(1)混联电路的分析。
第五节焦耳定律难点:(1)纯电阻电路和非纯电阻电路中的电功与电热问题。
直流电路的动态分
析
一般思路为:
(1)确定电路的外电阻R 外总如何变化;
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 若电键的闭合使串联的用电器增多,总电阻增大;若电键的闭合使并联的支路增多,总电阻减小。
(2)根据闭合电路欧姆定律r
R E I +=
外总总确定电路的总电流如何变化;
(3)由U 内=I 总r 确定电源内电压如何变化;
(4)由U 外=E -U 内确定电源的外电压如何(路端电压)如何变化); (5)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化;
(6)确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化(可利用串联电路的电压关系、并联电路的电流关系)。
基本方法
一、“先总后分”。
即先判断总电阻和总电流如何变化:
例1、如图,当R 3变小时,R 1 、R 2上的电流、电压及灯泡的亮度如何变化
本题中,引起变化的是电阻R 3,当光照强度增强时,其阻值变小。
根据串并联电路的电阻关系可知,电路的总电阻变小。
这类题还有个特点,就是电源电动
势恒定的,所以根据闭合电路欧姆定律可得:总
总R E
I =,总电阻变小则总电流增大。
二、“先干后支”。
即先分析干路部分,再分析支路部分:
分析时要注意电源内阻必须考虑,且电源内阻是在干路上,根据部分电路欧姆定律有:r I U 总内=,总电流增大,则内阻上电压增大。
同理有:11R I U R 总=,则R1两端的电压增大,即电压表读数增大。
最后由外内U U E +=和并外U U U R +=1可判断并联部分的电压是减小的。
三、“先定后变”。
即先分析定值电阻所在支路,再分析阻值变化的支路: 并联部分有两个支路,其中R 2是定值电阻,那么,通过R 2的电流I 2为:
2
2R U I 并=
,并联部分电压变小,则I 2变小。
电阻R 3和灯泡所在的支路阻值是变化
的,故不能直接由电压的变化判断其电流的变化。
需根据并联电路电流关系来判断,即由32I I I +=总得23I I I -=总,再由前面的分析可知,I 3是增大的,因此灯泡会变亮。
四、“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。
电路中R 2上的电流、电压、功率都是变小的。
“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、电功率将增大。
电路中与R 3串联的灯泡上的电流、电压、功率都是增大的。
至此,本题的分析结束。
注意“串反并同”法则的应用条件:单变量电路。
对于多变量引起的电路变化,若各变量对同一对象分别引起的效果相同,则该原则的结果成立;若各变量对同一对象分别引起的效果相反,则“串反并同”法则不适用。
例2.如图2所示,电源的电动势为E ,内电阻为r ,外电路接有定值电阻R 1和滑动变阻器R ,合上开关K ,当滑动变阻器的滑动头P 从R 的最左端移到最右端的过程中
A .电压表读数一定变大
B .电压表读数一定变小
C .R 1消耗的功率一定变小
D .R 消耗的功率一定变小 例3.如图是一火警报警的一部分电路示意图,其中R 2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a 、b 之间接报警器。
当传感器R 2所在处出现火情时,显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是: A .I 变大,U 变大 B .I 变小,U 变小 C .I 变小,U 变大 D .I 变大,U 变小
例4.在如图所示的电路中,E 为电源电动势,r 为电源内阻,R 1和R 3均为定值电阻,R 2为滑动变阻器。
当R 2的滑动触点在a 端时合上开关S ,此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U 。
现将R 2的滑动触点向b 端移动,则三个电表示数的变化情况是
A .I 1增大,I 2不变,U 增大
B .I 1减小,I 2增大,U 减小
C .I 1增大,I 2减小,U 增大
D .I 1减小,I 2不变,U 减小
图2
A R 2
R 1
R 3
B
r
a b
A 1 A 2 V
R 1 R 2 R 3
a b
例5.如右图所示电路中,电源内阻不能忽略,当变阻器R 的滑片P 向下移动时,电路中的电压表V 1、V 2和电流表A 的示数变化情况不正确的是 A .V 1示数变大,V 2示数变小,A 示数变小,R 2 B .V 1示数变小,V 2示数变大,A 示数变小,R 2 C .V 1示数变大,V 2示数变小,A 示数变大,电源消耗的总功率增大 D .V 1示数变小,V 2示数变大,A 示数变大,电源消耗的总功率减小 例6.如图所示电路,电源的电动势为E ,内阻为r ,
R 0为固定电阻,R 为滑动变阻器。
在变阻器的滑片由a 端移向b 端的过程中,电容器C
所带的电量 A .逐渐增加 B .逐渐减小 C .先增加后减小 D .先减小后增加 【跟踪练习】
1. 关于闭合电路,下列说法中正确的是
A.闭合电路中,电流总是从电势高的地方流向电势低的地方
B.闭合电路中,电源的路端电压越大,电源的输出功率就越大
C.闭合电路中,电流越大,电源的路端电压就越大
D.闭合电路中,外电阻越大,电源的路端电压就越大
A
V 2
V 1 E
R
R P R
b
a E r C
R R
2.如图所示,直线A为电源的U—I图线,直线B为电阻R的U—I图线,用该电源和电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电路的总功率分别是 W、8 W W、4 W
W、6 W W、3 W
3.如图所示,电源E的电动势为 V,电阻R的阻值为30 Ω,小灯泡L的额定电压为 V,额定功率为 W,当电键S接位置1时,电压表
的读数为3 V,那么当电键S接到位置2时,小灯泡L
的发光情况是
A.很暗,甚至不亮
B.正常发光
C.比正常发光略亮
D.有可能被烧坏
4.如图所示的电路中,闭合电键S后,灯L1和L2都正常发光,后来由于某种故障使灯L2突然变亮,电压表读数增加,由此推断,这故障可能是
灯灯丝烧断 B.电阻R2断路
C.电阻R2短路
D.电容器被击穿短路
5.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线.抛物线OBC为同一直流电源内部热功率P r随电流I变化的图线.若A、B的横坐标为1 A,那么AB线段表示的功率等于
W W
W W
6.调整如图所示电路的可变电阻R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在这个过程中
A.通过R1的电流增加,增加量一定等于ΔU/R1
两端的电压减小,减少量一定等于ΔU
C.通过R2的电流减小,但减少量一定小于ΔU/R2
D.路端电压增加,增加量一定等于ΔU
7.如图所示的电路中,电池的电动势E= V,内电阻r= Ω,
固定电阻R1= Ω,R2为可变电阻,其阻值在0~10 Ω
范围内调节,问:取R2=______时,R1消耗的电功率最大.
取R2=_______时,R2消耗的电功率最大.
8.如图所示,变阻器R2的最大电阻是10 Ω,R3=5 Ω,
电源的内电阻r=1 Ω,当电键S闭合,变阻器的滑
片在中点位置时,电源的总功率为16 W,电源的输
出功率为12 W.此时电灯R1正常发光,求:
(1)电灯阻值R1是多少(设R1阻值恒定不变)
(2)当电键S断开时,要使电灯正常工作,应使变阻器的电阻改变多少9.如图1—30—11所示的电路中,电源由6个电动势E0= V、内电阻r0= Ω的电池串联而成;定值电阻R1= Ω,R2=6 Ω,R2允许消耗的最大电功率为P m= W,变阻器开始接入电路中的电阻R3=12 Ω,求:
(1)开始时通过电池的电流多大电源的输出功率多大
(2)要使R2实际消耗的功率不超过允许的最大值,可变电阻R3的取值范围是什么
答案:
例2. A C 例 3 B 例4. B 例5. A B D 例6.B
跟踪答案
1.D
从图中可知E =3 V ,图线A 和图线B 的交点是电源和电阻R 构成电路的工作点,因此P 出=UI =4 W ,P 源=EI =6 W.
S 接1时,由E =U +Ir 得r =2 Ω.R L =U 额2
/P 额=2 Ω,故S 接2时,U L =
r
R E
L · R L = V < V ,故灯很暗,此时电路中电流I ′= A ,有可能超过电源的额定电流,使电源烧毁导致灯不亮.
P AB =P A -P B .表示电源的输出功率.C 点表示电源处于短路状态,P 源=P 内.
; Ω.当R L =0时,电路中电流最大,R 1消耗的电功率最大;电源进行等效变换,保持电源电动势E 不变,将固定电阻R 1归并到内电路,等效内电阻r ′=r +R 1,当
R 2=R 1+r 时,电源输出功率最大.
8.(1) Ω;(2) Ω
9.(1)1 A W;(2)0≤R 3≤30 Ω,第(2)问可将R 1归为内电路,利用等效电源进行处理.。