高中物理人教专题50 闭合电路的功率问题、电路动态分析、含容电路、故障分析（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题50 闭合电路的功率问题、电路动态分析、含容电路、故障分析
导练目标
导练内容
目标1
闭合电路的功率问题
目标2
电路动态分析
目标3
含容电路
目标4
故障分析
【知识导学与典例导练】
闭合电路的功率问题
1．闭合电路的功率和效率
电源总功率
任意电路：P总＝EI＝P出＋P内
纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝
电源内部
消耗的功率
P内＝I2r＝P总－P出
电源的
输出功率
任意电路：P出＝UI＝P总－P内
纯电阻电路：P出＝I2R＝
P出与外电阻
R的关系
电源的效率
任意电路：η＝×100%＝×100%
纯电阻电路：η＝×100%
2．输出功率与外电阻的关系
由P出与外电阻R的关系图像可知：
(1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝。
(2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。
(3)当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大。
(4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。
【例1】图甲所示的电路中，所用电源内电阻r=0.5Ω，定值电阻R2=4Ω。实验时调节电阻R1，的阻值，得到多组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点，并做出U-I图如图乙所示。将R1连入电路的阻值调至最大时，对应图乙中的A点。下列说法正确的是（　　）
A．A点对应外电路的总电阻为20Ω
B．电源电动势E=3V
C．B点对应外电路的总功率为0.3W
D．R1=5Ω时，R1消耗的功率最大
【答案】D
【详解】A．由闭合电路欧姆定律可得电路中电压表示数R1两端电压，
RA是电流表内阻，带入数据可得电源工作状态是A点时，由
外电路总电阻为R1+R2+rA=24.5Ω，故A错误；
B．由将A点数据，带入可得E=2.5V故B错误；
C．B点时，此时外电路总功率故C错误；
D．由 知当电路外电阻等于电源内阻 ，输出功率有最大值；将R2、电流表都等效串联到电源内部，则R1成了等效后的外电阻，当R1==5Ω时，R1消耗的功率最大，故D正确。
故选D。
电路动态分析
常规电路动态分析的三种方法
1．程序法
2．结论法
用口诀表述为“串反并同”：
(1)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、消耗的电功率都将减小，反之则增大。
(2)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、消耗的电功率都将增大，反之则减小。
3．极限法
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片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零进行讨论。
【例2】如图所示的电路，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略，R1、R2、R3为定值电阻，R4为滑动变阻器，A1、A2为理想电流表，V1、V2、V3为理想电压表。闭合开关后，I1、I2分别表示两个电流表的示数，U1、U2、U3分别表示三个电压表的示数。现将滑动变阻器R4的滑片稍向上滑动一些，ΔI1、ΔI2分别表示两个电流表示数变化的大小，ΔU1、ΔU2、ΔU3分别表示三个电压表示数变化的大小。下列说法正确的是（  ）
A．U2变小 B．变小
C．ΔU2小于ΔU3 D．大于
【答案】C
【详解】A．滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器R4接入电路的电阻变大，总电阻变大，总电流减小，内阻和R1上的电压减小，则U2变大，选项A错误。
B．由欧姆定律可知=R3+R4，R4接入电路的阻值变大，所以变大，选项B错误。
C．电压表V2的示数等于电阻R3和R4两端的电压之和，R4接入电路阻值变大，电压表V2的示数变大，由于总电流变小，但是流过R2的电流变大，所以流过电阻R3的电流变小，电阻R3两端的电压变小，所以ΔU3大于ΔU2，选项C正确。
D．由闭合电路欧姆定律分析可知U1=E-I1r则=r；U2=E-I2(r+R1)；=r+R1所以小于，选项D错误。故选C。
含容电路
含电容器电路的分析是一个难点,电路中出现电容器，学生往往难以确定电容器与电路的串、并联关系及电压关系等，给分析解决问题带来很大的障碍。
1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。
2.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，电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。
3.电压变化带来的电容器变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若