【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书：第2章习题课3　闭合电路欧姆定律的应用（教师用书独具）含解析

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习题课 3　闭合电路欧姆定律的应用(教师用
书独具)
[学习目标]　1.复习闭合电路的功率关系，会分析计算闭合电路的各种功率及
变化．　2.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算．　3.知道短
路与断路，并会在闭合电路中进行故障分析．
各种功率的变化分析和计算
【例 1】　如图所示，电源的电动势是 6 V，内阻是 0.5 Ω，电动机 M的线圈
电阻为 0.5 Ω，限流电阻 R0为3 Ω，若理想电压表的示数为 3 V，试求：
(1)电源的功率和电源的输出功率；
(2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率．
[解析]　(1)I＝IR0＝
U
R
0
R
0
＝1 A；电源的功率 PE＝IE＝6 W；内电路消耗的功率
Pr＝I2r＝0.5 W；电源的输出功率 P出＝PE－Pr＝5.5 W.
(2)电动机分压 UM＝E－Ir－UR0＝2.5 V；
电动机消耗的功率 PM＝IUM＝2.5 W；
热功率 P热＝I2rM＝0.5 W；电动机输出的机械功率 P机＝PM－P热＝2 W.
[答案]　(1)6 W　5.5 W　(2)2.5 W　2 W
解答有关电动机问题时应注意：
(1)当电动机不转时可以看成纯电阻电路，P＝UI＝I2R＝
U
2
R
均成立．
(2)当电动机正常工作时，是非纯电阻电路，P电＝UI>P热＝I2R，U≠IR 而有
U>IR.
(3)输入功率指电动机消耗的总功率．热功率是线圈电阻的发热功率．输出功
率是指电动机将电能转化为机械能的功率．三者的关系：UI＝I2R＋P机．
[
跟
进
训
练
]
1．如图所示电路中，R1＝1 Ω，R2＝2 Ω，电源电动势 E＝3 V，内阻 r＝1.5
Ω.电流表示数为 I，电压表示数为 U.滑动变阻器的最大阻值为 5 Ω，在滑动变阻器
的滑片 P从a滑到 b的过程中，下列判断正确的是(　　)
A．I减小，U增大
B．
U
I
减小，
Δ
U
Δ
I
不变
C．电源的最大输出功率为 1.5 W
D．R1获得的最大功率为 1.5 W
C　[由图可判断，滑动变阻器的 b端电阻与电压表串联，对电压表的影响可
忽略，故电压表测定电阻 R1两端电压，电流表测定干路电流，因此当滑片 P从a
向b滑动时，滑动变阻器由 0开始增大，回路的总电阻增大，干路电流 I减小，
路端电压升高，电压表示数 U减小，故A错误；
U
I
＝
Δ
U
Δ
I
＝R1＝1 Ω，不变，故B
错误；滑动变阻器的最大阻值为 5 Ω，外电路最大电阻为 Rmax＝R1＋
2
R
3
m
a
x
R
2
＋
3
m
a
x
＝
(
1
＋
2
×
5
2
＋
5
)
Ω＝
1
7
7
Ω，外电路电阻由 1 Ω增大
1
7
7
Ω，则外电阻等于 r＝1.5 Ω时
电源的输出功率最大，且电源的最大输出功率为 Pmax＝
2
4
r
＝
3
2
4
×
1
.
5
W＝1.5 W，
故C正确；将除 R1的其他部分看成电源的内阻，由于 R1<r，所以 R3＝0时，等
效电源的输出功率即 R1的功率最大，R1获得的最大功率为 P1max＝
(
1
＋
r
)
2
R1＝
(
3
1
＋
1
.
5
)
2
×1 W＝1.44 W，故D错误．]
电路的故障分析
电路故障一般是短路或断路．常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯泡短路、
电阻内部断路、接触不良等现象．故障的特点如下：
断路状态的特点
短路状态的特点
电源电压不为零而电流为零；若外电路某两点之间的
电压不为零，则这两点间有断点，但这两点与电源连
接部分无断点
有电流通过电路而电压为
零
【例 2】　如图所示的电路中，开关闭合时，灯 L1、L2正常发光．由于电路
出现故障，灯 L1突然变亮，灯 L2变暗，电流表的读数变小．则发生的故障可能
是(　　)
A．R1断路　 B．R2断路
C．R3断路 D．R4断路
思路点拨：(1)分析 R1、R2、R3、R4断路电路中的变化．
(2)由L1变亮、L2变暗、电流表示数变小判断出电路故障．
A　[由题图知，R1与灯 L1并联，若R1断路则电路的总电阻增大，由闭合电
路的欧姆定律 I总＝
总
，知电路的总电流减小，则并联电路 R3、R4的总电流减小，
并联电路两端的总电压减小，由欧姆定律可知电流表的读数变小，流过灯 L2电流
变小，灯L2变暗，同理 R2两端的电压也减小，由路端电压增大，得到灯 L1两端
的电压增大，灯L1的功率增大，灯L1变亮，A对；若 R2断路，则电路断开，两
灯不亮，电流表没有读数，B错；若 R3断路则灯 L2不亮，C错；若 R4断路则电
流表没有读数，D错．]
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