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专题强化:闭合电路的动态分析:含容电路 学案-2021年粤教版(新教材)物理必修第三册

1、 学习目标 1.掌握闭合电路动态问题的分析方法.2.会计算电容器两端的电压和电容器的电荷量 一、闭合电路的动态分析 闭合电路动态问题的分析方法 (1)程序法 分析电路,明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象; 由局部电阻变化判断总电阻的变化; 由 I E Rr判断总电流的变化; 据 UEIr 判断路端电压的变化; 由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化 (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”:

2、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 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 连接成图 1 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( ) 图 1 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电压表读数增大,电流表 A1读数减小,A2读数减小 答案 C 解析 由题图可知滑动变阻器的滑片由中点滑向 b 端时,滑动变阻器连入电路中的阻值增大,则外电路的

3、总阻值 R总增大,干路电流 I E R总r减小,故电流表 A1 读数减小;路端电压 UEIr,因 I 减小,所以 U 增大,即电压表的读数增大;R2两端电压 U2EI(R1r),因 I 减小,所以 U2增大,由 I2U2 R2知,I2增大, 即电流表 A2的读数增大,故选项 C 正确,选项 A、B、D 错误 针对训练 1 如图 2 所示电路中,当开关 S 闭合,滑动变阻器的滑片 P 从 a 端向 b 端滑动时,以下判断正 确的是( ) 图 2 A电压表示数变大,通过灯 L1的电流变大,灯 L2变亮 B电压表示数变小,通过灯 L1的电流变小,灯 L2变暗 C电压表示数变大,通过灯 L2的电流变小

4、,灯 L1变亮 D电压表示数变小,通过灯 L2的电流变大,灯 L1变暗 答案 D 解析 当滑动变阻器的滑片 P 从 a 端向 b 端滑动时, 滑动变阻器接入电路的电阻减小, 外电路总电阻减小, 由 I E R外r知总电流增大,通过 L2 的电流变大,L2变亮;由 U并EI(RL2r)知,滑动变阻器与 L1并联 部分电压减小,电压表示数变小,L1变暗,D 正确 二、含电容器电路的分析与计算 在直流电路中,当电容器充、放电时,电路中有充、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(只考虑电容器是理想的且不漏电的情况)的元件,电容器处电路可看成是断路,简 化电路时可去掉它

5、1电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降低,因此电容器两极 间的电压就等于该支路两端的电压 2当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等 3电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电有 QCU. 如图 3 所示,电源电动势 E10 V,内阻可忽略,R14 ,R26 ,C30 F,求: 图 3 (1)S 闭合后,电路稳定时通过 R1的电流; (2)S 原来闭合,然后断开,这个过程中流过 R1的总电荷量 答案 (1)1 A (2)1.210 4 C 解析 (1)S 闭合后,电路稳定时,R1、R2串联, 电流 I E R1R

6、21 A. (2)S 闭合时,电容器两端电压 UCU2IR26 V,储存的电荷量 QCUC.S 断开至达到稳定后电路中电流 为零,此时 UCE,储存的电荷量 QCUC.电容器上的电荷量增加了 QQQCUCCUC 1.210 4 C电容器上电荷量的增加是在 S 断开以后才发生的,则只有通过 R 1这条电路实现,所以流过 R1的电荷量就是电容器所带电荷量的增加量 针对训练 2 在如图 4 所示的电路中,当滑动变阻器 R2的滑片向下移动时,关于灯 L 的亮度及电容器 C 所 带电荷量 Q 的变化判断正确的是( ) 图 4 AL 变暗,Q 增大 BL 变暗,Q 减小 CL 变亮,Q 增大 DL 变亮,

7、Q 减小 答案 B 解析 当滑动变阻器的滑片向下移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,外电路总电阻减小,由闭合电 路欧姆定律得知,干路电流增大,路端电压减小,故灯 L 变暗,通过灯 L 的电流减小,而干路电流增大, 则通过 R1的电流增大,R1两端的电压增大,则滑动变阻器两端的电压减小,电容器所带电荷量 Q 减小 1(闭合电路的动态分析)用半导体材料制成热敏电阻,在温度升高时,电阻的阻值会迅速减小,如图 5 所 示,将一热敏电阻接入电路中,接通开关后,经过一段时间会观察到( ) 图 5 A电流表示数不变 B电流表示数减小 C电压表示数增大 D电压表示数减小 答案 D 解析 接通开关后, 由于电

8、流的热效应, 热敏电阻的温度升高,阻值减小,电路的总电阻减小,则 I总增大, 电流表示数变大,故 A、B 错误;U 不变,R1支路的电流不变,R2支路的电流 I2增大,UR2增大,又 U UR2U热,则 U热减小,电压表示数减小,故 D 正确,C 错误 2(闭合电路的动态分析)如图 6 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( ) 图 6 AR1两端的电压减小 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 答案 B 解析 当 R2所在位置温度升高时 R2阻值减小,外电路总电阻减小,总电流增大,电流表的示数增

9、大,R1 两端的电压 U1IR1增大,故 A、C 错误;总电流增大,则路端电压 UEIr 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 3(含容电路的动态分析)如图 7 所示的电路,水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状 态,现将滑动变阻器的滑片 P 向左移动,则( ) 图 7 A电容器中的电场强度将增大 B电容器上的电荷量将减少 C电容器的电容将减少 D液滴将向上运动 答案 B 解析 若将滑片 P 向左移动,则滑动变阻器接入电路中的阻值增大,则 R总增大,干路电流减小,R2两端电 压减小,

10、所以电容器两端电压减小,电荷量减少,电场强度减小,液滴将向下运动,故 B 对,A、D 错;由 平行板电容器的电容 C rS 4kd可知,电容器的电容不变,故 C 错 4(含容电路的动态分析)在如图 8 所示的电路中,电表均为理想电表,当开关 S 闭合后,将滑动变阻器的 滑片 P 向下调节,下列说法正确的是( ) 图 8 A电压表和电流表的示数都增大 B灯 L2变暗,电流表的示数减小 C灯 L1变亮,电压表的示数减小 D灯 L2变亮,电容器的带电荷量增加 答案 C 解析 将滑动变阻器的滑片 P 向下调节,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则外电路总电阻减小,根据闭 合电路欧姆定律分析得知,干路电流 I 增大,路端电压 U 减小,则电压表的示数减小,灯 L1变亮,灯 L1 两端电压 U1增大,灯 L2两端的电压 U2UU1,则 U2减小,流过灯 L2的电流 I2减小,灯 L2变暗,则电 容器两端电压减小,电容器的电荷量减小,流过 R 的电流变大,即电流表示数增大,选项 C 正确