【创新设计】2013-2014学年高中物理(粤教版)选修3-1：专题突破2-1电路的分析与计算

专题突破滚动检测电路的分析与计算一、动态分析电路中局部的变化会引起整个电路电流、电压、电功率的变化，“牵一发而动全局”是电路问题的一个特点．专题突破滚动检测1．电路动态分析的基本方法(1)分析电路，弄清电路的连接关系，各电表所测的对象．明确变阻器阻值的变化情况；(2)先整体，后局部，注意内外电路的联系．首先判断外电阻R的变化情况，再根据闭合电路欧姆定律I＝ER＋r判断干路电流的变化，进而明确路端电压的变化情况；(3)分清变和不变的量及它们之间的关系，先研究不变的量，再研究变化的量的变化情况．专题突破滚动检测2．电路动态分析的一般步骤(1)确定电路的外电阻，外电阻R外总如何变化．(2)根据闭合电路欧姆定律I总＝ER外总＋r，确定电路的总电流如何变化．(3)由U内＝I内·r确定电源的内电压如何变化．(4)由U外＝E－U内，确定电源的外电压(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端的电压如何变化．(6)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化．专题突破滚动检测3．其他方法(1)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．(2)特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论．专题突破滚动检测【典例1】在如图1所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值不正确的是()．图1A.U1I不变，ΔU1ΔI不变B.U2I变大，ΔU2ΔI变大C.U2I变大，ΔU2ΔI不变D.U2I变大，ΔU3ΔI不变专题突破滚动检测解析因为U1I＝R1，R1不变，所以U1I不变，ΔU1ΔI也不变，A正确．而U2I＝R2，R2变大，所以U2I变大．把电源和R1看成等效电源，则U2为其路端电压，I为其总电流，所以ΔU2ΔI是等效电源的内阻R1＋r，故ΔU2ΔI不变，B错、C对．又U3I＝R1＋R2，所以U3I变大，而ΔU3ΔI＝r，故D对．所以选B.答案B专题突破滚动检测借题发挥对于定值电阻，有UI＝R且ΔUΔI＝R；对于可变电阻，UI＝R成立，而ΔUΔI＝R不成立；在分析ΔU2ΔI时，要注意到等效电源，否则难以分析．专题突破滚动检测在直流电路中，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(只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件，在电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它．分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：二、含电容器电路的分析与计算方法专题突破滚动检测(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．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．专题突破滚动检测【典例2】如图2所示电路中，电源电动势E＝9V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝6Ω，R2＝10Ω，R3＝6Ω，电容器的电容C＝10μF.(1)保持开关S1、S2闭合，求电容器所带的电荷量；(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量．图2专题突破滚动检测解析(1)保持开关S1、S2闭合，则电容器上的电压Uc＝UR1＝ER1＋R2＋rR1＝96＋10＋2×6V＝3V.电容器所带的电荷量为Q＝CUC＝10×10－6×3C＝3×10－5C.(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器上的电压等于电源电动势，此时电容器上的电荷量Q′＝CE＝10×10－6×9C＝9×10－5C，而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量QR2＝ΔQ＝Q′－Q＝9×10－5C－3×10－5C＝6×10－5C.专题突破滚动检测答案(1)3×10－5C(2)6×10－5C借题发挥(1)首先确定电路的连接关系及电容器和哪部分电路并联．(2)根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压．(3)最后根据公式Q＝CU或ΔQ＝C·ΔU，求电荷量及其变化量．专题突破滚动检测三、电路的故障分析与判断1．故障的特点(1)断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为0而电流为0.若外电路中无用电器的任意两点间电压不为0，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点．(2)短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零．专题突破滚动检测2．故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密地推理，找出故障的原因．具体分为两种方法：(1)仪器检测法①断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表的指针偏转，则该段电路中有断点．②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若电压表有示数，再逐段与电路并联．若电压表的示数为0，则该段电路被短路；若电压表的示数不为0，则该段电路没有被短路或不完全被短路．专题突破滚动检测(2)假设法已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，若推理结果与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路．若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路．用此方法，直到找出发生故障的全部可能为止．专题突破滚动检测【典例3】如图3所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都能发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是()．A．电阻R1断路B．电阻R2短路C．灯L1上两接线柱间短路D．电阻R2断路图3专题突破滚动检测解析根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮，二是电压表的读数增大，只有符合这两个条件的故障才是可能的故障．因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大．若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小，致使灯L2变暗，故选项A错．若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B错．若灯L1上两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表读数减小，不符合题意，选项C也错．专题突破滚动检测若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，符合题意．而总电流减小导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮，故选项D正确．答案D借题发挥电路故障一般有两类：一类短路故障，一类断路故障．短路时电阻为零，其串联支路电阻减小，并联支路被断路；断路时，串联支路电流为零，并联支路的电压加在断点两侧．专题突破滚动检测单击此处进入滚动检测四