1、第十二章-电能-能量守恒定律章末复习课巩巩固固识识整整层层知知专题一电路的动态变化分析电路动态分析的步骤:(1)确定电路的外电阻如何变化。(2)根据全电路欧姆定律,确定电路的总电流如何变化。(3)由U内=Ir确定内电压的变化,从而判定外电压如何变化。(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、功率如何变化。(5)由定值电阻的情况确定支路两端电压、各支路的电流、功率如何变化。例1在如图所示电路中,当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时,下列说法正确的是()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
2、变小解析:当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时,总电阻变小,总电流变大,R2上的电流减小,所以电流表示数变大,电源输出电流增大,内电压Ir变大,所以电压表示数变小,选项B正确,选项A、C、D错误。答案:B规律方法 电路动态分析的三种常用方法(1)程序法(2)“串反并同”结论法所谓“串反”,即某一电阻增大时,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,反之则增大。所谓“并同”,即某一电阻增大时,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,反之则减小。(3)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零去讨论。变式训
3、练1如图所示电路中,电源电动势、内阻一定,R1、R2为定值电阻,当滑动变阻器R3的滑片P向上端a滑动时,电流表A1、A2及电压表V的示数的变化情况是()A.A1示数增大,A2示数减小,V示数减小B.A1示数减小,A2示数增大,V示数减小C.A1示数增大,A2示数增大,V示数增大D.A1示数减小,A2示数减小,V示数增大解析:滑片P向上端a滑动时,滑动变阻器连入电路的有效电阻减小,整个电路的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律可知干路电流I增大,即A2的读数增大,因U=E-I(R2+r),I增大,U减小,即电压表V的读数减小,通过电流表A1的电流I1=减小,选项B正确,A、C、D错误。答案:B专题
4、二含电容电路的计算含电容电路的计算方法1.分析含电容器的电路时应注意电容器两极板分别与电路中哪两点等势,从而可确定电容器两极电势差和电荷量的正负。2.当电路发生变化时,注意分析电容器两极板电势的变化,计算电容器电荷量变化量时,要注意极板电荷电性的变化。若某一极板原来带正电Q1,后来变为带正电Q2,则电荷量变化量大小Q=|Q1-Q2|;若该极板由原来带正电Q1变为后来带负电-Q2,则Q=Q1+Q2。例2如图所示,已知路端电压U=18 V,电容器C1=6 F、C2=3 F,电阻R1=6、R2=3。当开关S断开时,A、B两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?解析:在电
5、路中电容器C1、C2相当于断路。当S断开时,电路中无电流,B、C等势,A、D等势,因此UAB=UAC=UCD=18 V。当S闭合时,R1和R2串联,C1两端的电压等于R1两端电压,C2两端的电压为R2两端电压,C1电荷量变化的计算首先从电压变化入手。当S断开时,UAB=UAC=UDB=18 V,电容器C1带的电荷量为Q1=C1UAC=C1UDC=610-618 C=1.0810-4 C。当S闭合时,电路R1、R2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此时电容器C1带的电荷量为Q=C1UAC=610-612 C=7.210-5 C电容器C1带的电荷量的变化量为
6、Q=Q-Q1=-3.610-5 C负号表示减少,即C1带的电荷量减少了3.610-5 C。答案:18 V电荷量减少了3.610-5 C规律方法 电路稳定时电容器的处理方法电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,与电容器串联的电阻视为等势体,电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。变式训练2在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器,A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是()A.电压表示数变小B.电流表示数变小C.电
7、容器C所带电荷量增多D.a点的电势降低解析:在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大。电阻R2两端的电压U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,电容器两板间电压变小,其带电荷量减小。根据外电路中顺着电流方向,电势降低,可知a点的电势大于零。a点的电势等于R2两端的电压,U2变小,则a点的电势降低,通过R2的电流I2减小,通过电流表的电流IA=I-I2,I增大,I2减小,则IA增大,即电流表示数变大,A、B、C错误,D正确。答案:D专题三闭合电路的功率的计算与分析1.电源的总功率PE=E
8、I=P出+Pr。2.电源的输出功率P出=UI。当Rr时,随着R的增大,输出功率减小;当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小。当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大。当P出Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2。P出与R的关系如图所示。特别提醒 在纯电阻电路中R越大,越大;当R=r时,电源有最大输出功率,效率仅为50%。当电源的输出功率最大时,效率并不是最大,只有50%;当R时,100%,但此时P出0,无实际意义。变式训练3如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=3,R0=1,直流电动机内阻R0=1。当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路的输出功率最大;调节R2时可使图乙
9、中电路的输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2 W),则R1和R2连入电路中的阻值分别为()A.2、2 B.2、1.5 C.1.5、1.5 D.1.5、2 解析:因为题图甲电路是纯电阻电路,当外电阻与电源内阻相等时,电源的输出功率最大,所以R1接入电路中的阻值为2;而题图乙电路是含电动机的电路,欧姆定律不适用,电路的输出功率P=IU=I(E-Ir),所以当I=2 A时,输出功率P有最大值,此时电动机的输出功率为2 W,发热功率为4 W,所以电动机的输入功率为6 W,电动机两端的电压为3 V,电阻R2两端的电压为3 V,所以R2接入电路中的阻值为1.5,B正确。答案:B专
10、题四纯电阻电路与非纯电阻电路1.两种电路的对比2.非纯电阻电路的分析思路处理非纯电阻电路问题时,要善于从能量转化的角度出发,围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”分析、求解。例4一台电风扇,内阻为20,接上220 V电压后正常工作,消耗功率66 W,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,电风扇的扇叶被卡住,不能转动,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)电风扇正常工作时转化为内能的功率为P内=I2R=0.3220 W=1.8 W电风扇
11、正常工作时转化为机械能的功率为P机=P入-P内=66 W-1.8 W=64.2 W电动机消耗的电功率P=IU=11220 W=2 420 W。电动机的发热功率P内=I2R=11220 W=2 420 W。答案:(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2 420 W2 420 W规律方法(1)判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路的方法:一是根据电路中的元件判断;二是看消耗的电能是否全部转化为内能。(2)在非纯电阻电路中,欧姆定律不再适用,不能用欧姆定律求电流,应用P=UI求电流。(3)纯电阻电路与非纯电阻电路的比较。变式训练4如图所示,电源电动势E=8 V,内电阻为r=0
12、.5,“3 V,3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上,灯泡刚好正常发光,电动机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R0=1.5,下列说法正确的是()A.通过电动机的电流为1.6 AB.电动机的效率是62.5%C.电动机的输入功率为1.5 WD.电动机的输出功率为3 W答案:D 电能电能UItUII2RtI2REIr提提升升力力强强层层能能纯电阻电路和非纯电阻电路纯电阻电路和非纯电阻电路 电源的有关功率和电源的效率电源的有关功率和电源的效率 同同步步练练习习答案:(1)在一段电路中电场力做的功(2)W=qU=UIt(3)电流在一段电路中做的功与通电时间之比(5)电流通过导体产生的热量跟电流的二次方
13、成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比(6)Q=I2Rt(7)电能通过电流做功转化为内能(8)电流通过导体发热的功率(10)闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比(12)纯电阻电路 探究一探究二探究三探究四随堂检测 动态电路分析动态电路分析情景导引如图所示的电路,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,回路的总电流、路端电压如何变化?通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化,它们两端的电压如何变化?要点提示:总电流减小,路端电压增大。R1:电流减小,电压减小;R2:电流增大,电压增大;滑动变阻器:电流减小,电压增大。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳动态电路问题的分析方
14、法1.解决闭合电路动态变化问题,应按照局部整体局部的程序进行分析。(1)对于固定不变的部分,一般按照欧姆定律直接判断。(2)对于变化的部分,一般应根据分压或分流间接判断。(3)涉及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片分别滑至两个极端去讨论。探究一探究二探究三探究四随堂检测 实例引导例1电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时,下列说法正确的是()A.电压表和电流表读数都增大B.电压表和电流表读数都减小C.电压表读数增大,电流表A1读数减小,A2读数增大D.电压表读数减小,电流表A1读数增大,A2读
15、数减小探究一探究二探究三探究四随堂检测答案:C规律方法 动态分析要牢记,“并同串反”无违例。注:“并同”,即某一电阻增大时,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;“串反”,即某一电阻增大时,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,反之则增大。探究一探究二探究三探究四随堂检测变式训练1如图所示,R1阻值恒定,R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而增大),L为小灯泡,当R2所在位置温度升高时()A.R1两端的电压减小B.小灯泡的亮度变暗C.电流表的示数减小D.通过R2的电流减小解析:当R2所在位置温度升高时R2阻值减小,总电阻减小,总电流增大,电流表的示
16、数增大,R1两端的电压U1=IR1增大,故A、C错误;总电流增大,内电压增大,则路端电压U=E-Ir减小,并联部分的电压减小,所以灯泡L变暗,故B正确;通过L的电流减小,而总电流增大,则通过R2的电流增大,故D错误。答案:B探究一探究二探究三探究四随堂检测闭合电路中的功率关系闭合电路中的功率关系情景导引如图所示,电源电动势为E,内阻为r,外电路的电阻为R。试求:(1)电源的总功率;(2)内电路和外电路消耗的电功率;(3)电源的效率。探究一探究二探究三探究四随堂检测知识归纳1.对闭合电路中的功率的理解(1)电源的总功率:P总=EI(普遍适用),P总=I2(R+r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)
17、;(2)电源内电阻消耗的功率:P内=U内I=I2r;(3)电源输出功率:P出=U外I(普遍适用);(4)三个功率的关系:由能量守恒可知P总=P出+P内。探究一探究二探究三探究四随堂检测2.对于纯电阻电路,电源的输出功率随外电阻R的变化规律(2)电源输出功率随外电阻变化曲线如图所示。当Rr时,输出功率P随R的增大而减小;当PE2,它们分别向同一电阻R供电,电阻R消耗的电功率相同。比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率1和2的大小,则有()A.P1P2,12B.P1P2,12C.P12D.P1P2,12答案:B 探究一探究二探究三探究四随堂检测3.如图所示,用多用电表测量直流电
18、压U和电阻R,若红表笔插入多用电表的正(+)插孔,则()A.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表B.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表C.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表D.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:题图中所示是多用电表的示意图,无论是测电压U还是测电阻R,电流都是从红表笔流入多用电表,从黑表笔流出多用电表,选项B正确。答案:B探究一探究二探究三探究四随堂检测4.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将
19、质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关S,小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是()A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小探究一探究二探究三探究四随堂检测解析:当电路接通后,对小球受力分析:小球受重力、电场力和悬线的拉力F三个力的作用,其中重力为恒力。当电路稳定后,R1中没有电流,两端等电势,因此电容器两极板电压等于R0两端电压。当R2不变,R1变化时,电容器两极板电压不变,板间电场强度不变,小球所受电场力不变,F不变,C、D两项错。若保持R1不变,缓慢增大R2,R0两端电压减小,电容器两端电压减小,内部电场强度减弱,小球受到的电场力减小,F变小,故A项错误,B项正确。答案:BThank you for watching!
