电路工作状态分析 电池组
教学容：
电路工作状态分析电池组
1 闭合电路中量转化
〔1〕电源总功率〔P总〕
单位时间电源提供电：P总＝EI
〔2〕电源输出功率〔P出〕
电源外电路输送功率：P出＝UI
〔3〕电源损耗功率〔P〕
电源阻消耗热功率：P＝I2r
〔4〕闭合电路中转化守恒
〔6〕电源输出功率外电阻关系
②图图
2 串联电池组特点
〔1〕电动势等电池电动势
〔2〕阻等电池阻
3 电容器电路中作
稳恒电流电路中电路稳定时电容器作相断路时电容器两极板电势差跨接处电势差相等分析电路结构时认存电容器电路结构发生变化电容器两端电势差变化时电容器充电者放电时电容器支路变化电流流直电路重新稳定电容器两端电势差次应跨接点电势差相等止程中通电容器支路电量数值等电容器极板电荷变化量
典型例题
例1 图电路中电源电动势E＝60V电阻r＝10Ω电阻R＝050ΩR0值45Ω求：
〔1〕变阻器阻值R0＝45Ω时电源释放电功率输出电功率
〔2〕变阻器阻值R0时电源输出功率8W
〔3〕变阻器阻值R0时电源输出功率输出功率少
〔4〕变电阻R0消耗热功率条件热功率
〔5〕电池电阻r固定电阻R消耗热功率
分析：道考查闭合电路欧姆定律电功率计算运数学求功率极值问题〔4〕〔5〕两问首先应写出功率表达式然数学方法求极值
解：〔1〕R＝45Ω时回路电流
数代入：
注：先求出电流求R0更方便电源输出功率：
〔4〕变电阻R0消耗热功率：
注：程〔R+r〕等效电路阻r＇R0做外电阻利外电
析
例2 图直线OAC某直流电源总功率P总电流I变化图线抛物线OBC直流电源部热功率Pr电流I变化图线假设AB应横坐标2A线段AB表示功率I＝2A应外电阻〔 〕
A 2W2Ω B 4W2Ω
C 2W1Ω D 6W2Ω
分析：电学道图象题注意图象函数表达式应该致电源总功率P总＝E×I斜率电动势E电源部热功率P＝I2r函数图象抛物线
解：C点代入P总＝E×IE＝3V
电源言IR外变化Er变
∴题选A
例3 图电路中电池电动势30V阻1Ω灯泡L额定值6V12W〞电动机线圈电阻RM＝2Ω灯泡恰正常发光求电动机输出功率
分析：非纯电阻电路问题弄清电路中量转化关系
解：
例4 图E＝10VR＝4ΩR2＝6ΩC＝30μF电源阻忽略求：〔1〕闭合开关S稳定通R1电流〔2〕开关S断开求R1总电量
分析：S闭合达稳定电容器隔直相断路电路结构R1R2串联时种状态电容器两端电压电阻R2两端电路S断开电路次达稳定时R1没电流通时相电容器C直接电池两端相连
电容器先两次达稳定状态时带电荷量〔极板带电极性变〕通R1进行充电新补充电荷量流R1总电荷量〞
解：
〔2〕S闭合电容器电压IR2储存电量q1＝CIR2断开S稳定电容器电压E储存电量q2＝CE流R1总电量Δq＝C(E－IR2)＝12×104C
结：解题时学生认开关S断开电路稳定电阻R1R2中均电流认断路错误电容器两端电压作零出Δq＝0－CIR2＝－18×104C错误结果造成错误原：电容器充放电程缺乏清晰认识断开S前电容器处充电状态电容器两端电压IR2＝6V断开S瞬间R2已断路存放电回路电源电压高电容器原电压电源继续电容器充电〔充电程瞬间完成〕电路稳定视R1短路视断路电容器C电压E零
模拟试题
1 说法中正确选项〔 〕
A 闭合电路中外电阻越电源输出功率越
B 闭合电路中电流越电源输出功率越
C 闭合电路中电源输出功率越电源效率越高
D 闭合电路中外电阻越电源效率越高
2 电动势6V电池电路输出电流1A断定〔 〕
A 外电阻6Ω
B 外电阻6Ω
C 电源提供功率6W
D 电源输出功率6W
3 图1示电源电动势30V阻1Ω6V12W〞白炽灯绕线电阻2Ω电动机串联电路中电灯正常发光电动机输出功率〔 〕
图1
A 36W B 44W C 48W D 60W
4 行板电容器极板水放置三变电阻电源连成图2示电路质量m带电液滴悬浮两板间静止液滴升行〔 〕
图2
A 仅增R1 B 仅增R2
C 仅减R2 D 仅增R3
5 身听耳机说成定阻电源耳机该电源负载电阻阻值约8~32Ω间品牌型号达输出功率品牌产品身听耳机搭配假设换副耳机发现声音变轻原〔 〕
A 换耳机电阻偏
B 换耳机电阻偏
C 换耳机电阻原配耳机样转声效率较低
D 答案正确
6 图3示电路中电源电动势恒定想灯泡变暗〔 〕
图3
A 增R1 B 减R1 C 增R2 D 减R2
7 图4示电路电容器C极板带正电该极板带正电电量增方法中采〔 〕
图4
A 增R1变
B 增R2变
C 增R3变
D 增R4变
8 图5示电路中电源电动势E阻计电容器电容C电阻开关S断开S闭合S闭合电路稳定程中通R3电量〔 〕
图5
A EC5 B 2EC5 C 3EC5 D EC
9 图6示电路中电阻C电容四电阻中发生断路时发现P点电流通断路电阻〔 〕
图6
10 直流电源电动势E电阻r直流电动机供电工作电动机线圈电阻R电动机两端电压U通电动机电流强度I导线电阻计假设时间t〔 〕
A 电流整电路中做功等
B 电流整电路中做功等
C 电动机输出机械等
D 电动机输出机械等
11 图7示两节干电池点亮灯泡逐闭合开关接入灯泡增时说法正确选项〔 〕
图7
A 灯少时灯较亮灯时灯较暗
B 灯两端电压灯时较低
C 通电池电流灯时较
D 电池输出功率灯时较
12 图8示直线A电源路端电压U电流I关系图直线B电阻R两端电压U电流I关系图该电源电阻R组成闭合电路电阻R＝___________电源阻r＝___________电源输出功率____________
图8
13 电动势30V阻1Ω电源盏额定电压6V额定功率12W灯泡台线圈电阻2Ω电动机串联成闭合电路灯泡刚正常发光工作时
〔1〕通电动机电流强度少？
〔2〕电动机消耗总功率输出功率少？
14 利电动机通图9示电路提升重物电源电动势E6V电源阻r1Ω电阻R3Ω重物质量m010kg重物固定时电压表示数5V重物固定电动机稳定速度匀速提升重物时电压表示数55V求重物匀速升时速度〔计摩擦g取10ms2〕
图9
15 图10示电源电动势E10V阻r2Ω电阻R128ΩR230ΩR360Ω电容C求：
图10
〔1〕开关S断开闭合时电容器带电量
〔2〕开关S闭合通R3电量
16 图11示电路中变电阻R2阻值调2Ω处电阻R16Ω电源阻r1Ω开关S闭合时电源消耗总功率P016W电源输出功率P112W时灯L正常发光灯L额定功率P2_________W开关S断开时灯正常发光R2阻值应调____________Ω〔设S断开时灯L会损坏〕
图11
17 图12示两电池电动势均E阻r行板电容器C两板水放置电阻＝r电容器两板间液滴质量m电量q开关S闭合时液滴恰处静止求：
图12
〔1〕S闭合电容器极板带电量极板带正电荷？
〔2〕S断开电路达稳定带电液滴加速度？
18 图13示电路电源电动势E6V阻计电容器电容现电路处稳定状态求R2突然断路电路重新达稳定状态程中通R1电荷量假设时断路电路重新达稳定状态程中求通R3电荷量
图13
试题答案
1 D 2 BC 3 A 4 CD
5 D 6 AD 7 BC
8 D
提示：k断开时CR2联正负k闭合C联负正∴
9 BC
提示：电阻未断开时产生电势降落分两倍电容器两端电压视两端电压极板电势高极板电势某电阻断路时P点电流通电容器继续充电两端电压必增电阻断路时
10 BD
11 ABC
逐闭合开关接入灯泡增时外电阻减总电阻减知总电流I增C项正确知灯时灯两端电压变灯较暗应选AB正确D选项电源输出功率关键电阻电阻相等时电源输出功率灯时电源输出功率较灯少时D选项
12 3V4W
13 〔1〕2A〔2〕44W36W
提示：〔1〕灯泡正常发光时额定电流：
时通电动机电流2A
〔2〕全电路欧姆定律：
电动机消耗总功率：
量转化守恒定律：
14 15ms
提示：设电动机阻r＇
重物固定时
重物固定时
物体功率
15 〔1〕2〔2〕
16 43
提示：开关S闭合时解流RL电流1A灯L额定功率开关S断开时灯正常发光流L电流1A全部电路欧姆定律计算出Rx应调3Ω
17 〔1〕板带正电〔2〕4g方竖直
提示：〔1〕R1两端电压：
R2两端电压：电容器板带负电板带正电
〔2〕S断开板带正电
方竖直
18 通R1电荷量通R3电荷量
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教学容：
电路工作状态分析电池组
1 闭合电路中量转化
〔1〕电源总功率〔P总〕
单位时间电源提供电：P总＝EI
〔2〕电源输出功率〔P出〕
电源外电路输送功率：P出＝UI
〔3〕电源损耗功率〔P〕
电源阻消耗热功率：P＝I2r
〔4〕闭合电路中转化守恒
〔6〕电源输出功率外电阻关系
②图图
2 串联电池组特点
〔1〕电动势等电池电动势
〔2〕阻等电池阻
3 电容器电路中作
稳恒电流电路中电路稳定时电容器作相断路时电容器两极板电势差跨接处电势差相等分析电路结构时认存电容器电路结构发生变化电容器两端电势差变化时电容器充电者放电时电容器支路变化电流流直电路重新稳定电容器两端电势差次应跨接点电势差相等止程中通电容器支路电量数值等电容器极板电荷变化量
典型例题
例1 图电路中电源电动势E＝60V电阻r＝10Ω电阻R＝050ΩR0值45Ω求：
〔1〕变阻器阻值R0＝45Ω时电源释放电功率输出电功率
〔2〕变阻器阻值R0时电源输出功率8W
〔3〕变阻器阻值R0时电源输出功率输出功率少
〔4〕变电阻R0消耗热功率条件热功率
〔5〕电池电阻r固定电阻R消耗热功率
分析：道考查闭合电路欧姆定律电功率计算运数学求功率极值问题〔4〕〔5〕两问首先应写出功率表达式然数学方法求极值
解：〔1〕R＝45Ω时回路电流
数代入：
注：先求出电流求R0更方便电源输出功率：
〔4〕变电阻R0消耗热功率：
注：程〔R+r〕等效电路阻r＇R0做外电阻利外电
析
例2 图直线OAC某直流电源总功率P总电流I变化图线抛物线OBC直流电源部热功率Pr电流I变化图线假设AB应横坐标2A线段AB表示功率I＝2A应外电阻〔 〕
A 2W2Ω B 4W2Ω
C 2W1Ω D 6W2Ω
分析：电学道图象题注意图象函数表达式应该致电源总功率P总＝E×I斜率电动势E电源部热功率P＝I2r函数图象抛物线
解：C点代入P总＝E×IE＝3V
电源言IR外变化Er变
∴题选A
例3 图电路中电池电动势30V阻1Ω灯泡L额定值6V12W〞电动机线圈电阻RM＝2Ω灯泡恰正常发光求电动机输出功率
分析：非纯电阻电路问题弄清电路中量转化关系
解：
例4 图E＝10VR＝4ΩR2＝6ΩC＝30μF电源阻忽略求：〔1〕闭合开关S稳定通R1电流〔2〕开关S断开求R1总电量
分析：S闭合达稳定电容器隔直相断路电路结构R1R2串联时种状态电容器两端电压电阻R2两端电路S断开电路次达稳定时R1没电流通时相电容器C直接电池两端相连
电容器先两次达稳定状态时带电荷量〔极板带电极性变〕通R1进行充电新补充电荷量流R1总电荷量〞
解：
〔2〕S闭合电容器电压IR2储存电量q1＝CIR2断开S稳定电容器电压E储存电量q2＝CE流R1总电量Δq＝C(E－IR2)＝12×104C
结：解题时学生认开关S断开电路稳定电阻R1R2中均电流认断路错误电容器两端电压作零出Δq＝0－CIR2＝－18×104C错误结果造成错误原：电容器充放电程缺乏清晰认识断开S前电容器处充电状态电容器两端电压IR2＝6V断开S瞬间R2已断路存放电回路电源电压高电容器原电压电源继续电容器充电〔充电程瞬间完成〕电路稳定视R1短路视断路电容器C电压E零
模拟试题
1 说法中正确选项〔 〕
A 闭合电路中外电阻越电源输出功率越
B 闭合电路中电流越电源输出功率越
C 闭合电路中电源输出功率越电源效率越高
D 闭合电路中外电阻越电源效率越高
2 电动势6V电池电路输出电流1A断定〔 〕
A 外电阻6Ω
B 外电阻6Ω
C 电源提供功率6W
D 电源输出功率6W
3 图1示电源电动势30V阻1Ω6V12W〞白炽灯绕线电阻2Ω电动机串联电路中电灯正常发光电动机输出功率〔 〕
图1
A 36W B 44W C 48W D 60W
4 行板电容器极板水放置三变电阻电源连成图2示电路质量m带电液滴悬浮两板间静止液滴升行〔 〕
图2
A 仅增R1 B 仅增R2
C 仅减R2 D 仅增R3
5 身听耳机说成定阻电源耳机该电源负载电阻阻值约8~32Ω间品牌型号达输出功率品牌产品身听耳机搭配假设换副耳机发现声音变轻原〔 〕
A 换耳机电阻偏
B 换耳机电阻偏
C 换耳机电阻原配耳机样转声效率较低
D 答案正确
6 图3示电路中电源电动势恒定想灯泡变暗〔 〕
图3
A 增R1 B 减R1 C 增R2 D 减R2
7 图4示电路电容器C极板带正电该极板带正电电量增方法中采〔 〕
图4
A 增R1变
B 增R2变
C 增R3变
D 增R4变
8 图5示电路中电源电动势E阻计电容器电容C电阻开关S断开S闭合S闭合电路稳定程中通R3电量〔 〕
图5
A EC5 B 2EC5 C 3EC5 D EC
9 图6示电路中电阻C电容四电阻中发生断路时发现P点电流通断路电阻〔 〕
图6
10 直流电源电动势E电阻r直流电动机供电工作电动机线圈电阻R电动机两端电压U通电动机电流强度I导线电阻计假设时间t〔 〕
A 电流整电路中做功等
B 电流整电路中做功等
C 电动机输出机械等
D 电动机输出机械等
11 图7示两节干电池点亮灯泡逐闭合开关接入灯泡增时说法正确选项〔 〕
图7
A 灯少时灯较亮灯时灯较暗
B 灯两端电压灯时较低
C 通电池电流灯时较
D 电池输出功率灯时较
12 图8示直线A电源路端电压U电流I关系图直线B电阻R两端电压U电流I关系图该电源电阻R组成闭合电路电阻R＝___________电源阻r＝___________电源输出功率____________
图8
13 电动势30V阻1Ω电源盏额定电压6V额定功率12W灯泡台线圈电阻2Ω电动机串联成闭合电路灯泡刚正常发光工作时
〔1〕通电动机电流强度少？
〔2〕电动机消耗总功率输出功率少？
14 利电动机通图9示电路提升重物电源电动势E6V电源阻r1Ω电阻R3Ω重物质量m010kg重物固定时电压表示数5V重物固定电动机稳定速度匀速提升重物时电压表示数55V求重物匀速升时速度〔计摩擦g取10ms2〕
图9
15 图10示电源电动势E10V阻r2Ω电阻R128ΩR230ΩR360Ω电容C求：
图10
〔1〕开关S断开闭合时电容器带电量
〔2〕开关S闭合通R3电量
16 图11示电路中变电阻R2阻值调2Ω处电阻R16Ω电源阻r1Ω开关S闭合时电源消耗总功率P016W电源输出功率P112W时灯L正常发光灯L额定功率P2_________W开关S断开时灯正常发光R2阻值应调____________Ω〔设S断开时灯L会损坏〕
图11
17 图12示两电池电动势均E阻r行板电容器C两板水放置电阻＝r电容器两板间液滴质量m电量q开关S闭合时液滴恰处静止求：
图12
〔1〕S闭合电容器极板带电量极板带正电荷？
〔2〕S断开电路达稳定带电液滴加速度？
18 图13示电路电源电动势E6V阻计电容器电容现电路处稳定状态求R2突然断路电路重新达稳定状态程中通R1电荷量假设时断路电路重新达稳定状态程中求通R3电荷量
图13
试题答案
1 D 2 BC 3 A 4 CD
5 D 6 AD 7 BC
8 D
提示：k断开时CR2联正负k闭合C联负正∴
9 BC
提示：电阻未断开时产生电势降落分两倍电容器两端电压视两端电压极板电势高极板电势某电阻断路时P点电流通电容器继续充电两端电压必增电阻断路时
10 BD
11 ABC
逐闭合开关接入灯泡增时外电阻减总电阻减知总电流I增C项正确知灯时灯两端电压变灯较暗应选AB正确D选项电源输出功率关键电阻电阻相等时电源输出功率灯时电源输出功率较灯少时D选项
12 3V4W
13 〔1〕2A〔2〕44W36W
提示：〔1〕灯泡正常发光时额定电流：
时通电动机电流2A
〔2〕全电路欧姆定律：
电动机消耗总功率：
量转化守恒定律：
14 15ms
提示：设电动机阻r＇
重物固定时
重物固定时
物体功率
15 〔1〕2〔2〕
16 43
提示：开关S闭合时解流RL电流1A灯L额定功率开关S断开时灯正常发光流L电流1A全部电路欧姆定律计算出Rx应调3Ω
17 〔1〕板带正电〔2〕4g方竖直
提示：〔1〕R1两端电压：
R2两端电压：电容器板带负电板带正电
〔2〕S断开板带正电
方竖直
18 通R1电荷量通R3电荷量
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