XX届高考物理第一轮基础知识串、并联电路复习教案(2)

2019-04-09 08:49

成并联电路的实际电流强度;改装后的电压表读数是指表头与分压大电阻所组成串联电路两端的实际电压.

电流表指针的偏转角度与通过电流表的实际电流成正比.

非理想电流表接入电路后起分压作用,故测量值偏小;非理想电压表接入电路后起分流作用,故测量值偏小. 考虑电表对电路影响时,把电流表和电压表当成普通的电阻,只是其读数反映了流过电流表的电流强度或是电压表两端的电压. 典例精析

.含电容器的电路的分析与计算

【例1】在如图所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为c.当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定

A.电源的电动势E一定小于击穿电压U B.电容器所带的最大电荷量一定为cE

c.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大 D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等

【解析】电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U时,闪光灯被

击穿,电容器放电,放电后闪光灯两端电压小于U,断路,电源再次给电容器充电,达到电压U时,闪光灯又被击穿,电容器放电,如此周期性充、放电,使得闪光灯周期性短暂闪光.要使得充电后达到电压U,则电源电动势一定大于或等于U,A项错误;电容器两端的最大电压为U,故电容器所带的最大电荷量为cU,B项错误;闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减少,c项错误;充电时电荷通过R,通过闪光灯放电,故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,D项正确. 【答案】D

【思维提升】理解此电路的工作过程是解决本题的关键.找出题意中的内涵,就是我们的突破口.

【拓展1】如图所示的电路中,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=3Ω,R2=6Ω,电容器的电容c=3.6μF,二极管D具有单向导电性,开始时,开关S1闭合,S2断开.

合上S2,待电路稳定以后,求电容器上电荷量变化了多少?

合上S2,待电路稳定以后再断开S1,求断开S1后流过R1的电荷量是多少?

【解析】设开关S1闭合,S2断开时,电容两端的电压为U1,干路电流为I1,根据闭合电路欧姆定律有

I1==1.5A ①

U1=I1×R1=4.5V ②

合上开关S2后,电容电压为U2,干路电流为I2.根据闭合电路的欧姆定律有 I2==2A ③

U2=I2•=4V ④

所以电容器上电荷量变化了 ΔQ=c=-1.8×10-6c ⑤

或电容器上电荷量减少了 ΔQ=c=1.8×10-6c

合上S2后,电容上的电荷量为Q=cU2=1.44×10-5c ⑥

断开S1后,R1和R2的电流与阻值成反比,故流过电阻的电荷量与阻值成反比,故流过电阻R1的电荷量为Q1=Q=9.6×10-6c ⑦

【拓展2】如图所示的电路中,4个电阻的阻值均为R,

E为直流电源,其内阻可以不计,没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m、电荷量为q的带电小球.当电键k闭合时,带电小球静止在两极板间的中点o上.现把电键打开,带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动,并与此极板碰撞,设在碰撞时没有机械能损失,但带电小球的电荷量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷,而且所带的电荷量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷量. 【解析】由电路图可以看出,因R4支路上无电流,电容器两极板间电压,无论k是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3,当k闭合时,设此两极板间电压为U,电源的电动势为E,由分压关系可得U=U3=23E ①

小球处于静止,由平衡条件得qUd=mg ②

当k断开,由R1和R3串联可得电容两极板间电压为U′= ③

由①③式得U′=34U ④

U′<U表明k断开后小球将向下极板运动,重力对小球

做正功,电场力对小球做负功,表明小球所带电荷与下极板的极性相同,由功能关系可知 mg=12mv2-0 ⑤

因小球与下极板碰撞时无机械能损失,设小球碰后电荷量变为q′,由功能关系得 q′U′-mgd=0-12mv2 ⑥

联立上述各式解得q′=76q

即小球与下极板碰后电荷符号未变,电荷量变为原来的76.

2.电路中能量的转化与守恒

【例2】微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3V的电压时,通过的电流为0.3A,此时电动机不转,当加在电动机两端的电压为2.0V时,电流为0.8A,这时电动机正常工作,则吸尘器的效率为多少?

【解析】当加0.3V电压时,电动机不转,说明电动机无机械能输出,它消耗的电能全部转化为内能,此时电动机也可视为纯电阻,则r=U1/I1=1Ω,当加2.0V电压,电流为0.8A时,电动机正常工作,有机械能输出,此时的电动机为非纯电阻用电器,消耗的电能等于转化机械能和热能之和.转化的热功率由P=I22r=0.82×1w=0.64w计算,总功


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