题目:
在如图所示的电路中,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=R3=4Ω,R2=R4=6Ω,电容器的电容C=3μF,开关S断开时,电容器所带电荷量为Q1,电压为U1;开关S闭合时,电容器所带电荷量为Q2,电压为U2。求:
(1)开关S断开时电容器所带电荷量Q1;
(2)开关S闭合时电容器所带电荷量Q2;
(3)开关S闭合后电容器两端电压U2。
例题:
【分析】
(1)开关断开时,电路为开路,电流为零,根据欧姆定律求解电容器两端电压;再根据电容的定义式求解电容器所带电荷量;
(2)开关闭合时,电容器充电,电容器所带电荷量减小,再根据电容的定义式求解电容器所带电荷量;
(3)开关闭合后,电容器充电完毕后相当于一个恒定的电源,电容器两端的电压等于电源的电动势。
【解答】
(1)开关断开时,电路为开路,电流为零,根据欧姆定律得:$U_{1} = 0$;又$C = \frac{Q}{U}$得:$Q_{1} = CU_{1} = 3 \times 10^{- 6} \times 0C = 0$;
(2)开关闭合时,电容器充电,电容器所带电荷量减小为$Q_{2} = Q_{1} - I(R_{1} + R_{2}) = 3 \times 10^{- 6} - 6 \times 10^{- 5} \times (4 + 6)C = - 3 \times 10^{- 5}C$;再根据电容的定义式得:$U_{2} = \frac{Q_{2}}{C} = \frac{- 3 \times 10^{- 5}}{3 \times 10^{- 6}}V = - 10V$;
(3)开关闭合后,电容器充电完毕后相当于一个恒定的电源,电容器两端的电压等于电源的电动势。所以$U_{2} = E = 6V$。
【分析】
本题考查了闭合电路欧姆定律、电容器的动态分析等知识点。对于电容器的动态分析问题,关键抓住不变量,根据欧姆定律列式求解。
【解答】
(1)开关断开时,电路为开路,电流为零,根据欧姆定律得:$U_{1} = 0$;又$C = \frac{Q}{U}$得:$Q_{1} = CU_{1}$;
(2)开关闭合时,电容器充电,电容器所带电荷量减小为$Q_{2}$;再根据电容的定义式得:$U_{2} = \frac{Q_{2}}{C}$;
(3)开关闭合后,电容器充电完毕后相当于一个恒定的电源。所以$U_{2} = E$。
【解答】
解:(1)由图可知:当开关S断开时,电路中没有电流,则有:$U_{c} = 0$;由C = \frac{Q}{U}可得:$Q_{1} = CU_{c}$;解得:$Q_{1} = 3 \times 10^{- 6}$库仑;
(2)当开关S闭合时,电容器充电,则有:$Q_{2} = Q_{总} - Q_{1}$;由于电路中总电流为:I = \frac{E}{R_{总}};则有:$Q_{总} = IR_{总}$;解得:$Q_{2} = - 3 \times 10^{- 5}$库仑;由于电容器充电后相当于电源,则有:$U_{c\prime} = E$;解得:$U_{c\prime} = - 6V$;
(3)当开关S闭合后,电容器充电完毕后相当于一个恒定的电源。所以$U_{c\prime\prime} = E$。解得:$U_{c\prime\prime} = 6V$。
题目:
如图所示电路,电源电动势E=6V,内阻r=1欧,电阻R1=R3=4欧,R2=R4=6欧,求:
(1)当开关S断开时,通过R2的电流和电源的端电压;
(2)当开关S闭合时,电路消耗的总功率和电阻R3的实际功率。
相关例题:
【例题】如图所示电路,电源电动势E=6V,内阻r=1欧,电阻R1=R3=4欧,R2=R4=6欧,求:当开关S断开时,通过R2的电流和电源的端电压;当开关S闭合时,电路消耗的总功率和电阻R2的实际功率。
【分析】
(1)当开关S断开时,电路为串联电路,根据欧姆定律求解通过R2的电流和电源的端电压。
(2)当开关S闭合时,电路为并联电路,根据并联电路的电压分配关系求解电阻R3的实际功率和电路消耗的总功率。
【解答】
(1)当开关S断开时,电路为串联电路,根据欧姆定律有:
I = E/(R1+r) = 1A
U = IR2 = 6V
(2)当开关S闭合时,电路为并联电路,根据并联电路的电压分配关系有:
P = UI = 6 × 4W = 24W
P3 = I²R3 = 6W
【例题】与上述题目类似,只是电阻值不同,求解方法和思路相同。解题时要注意分析电路的特点和规律。
【总结】
对于电路分析问题,首先要明确电路的特点和规律,如串联电路、并联电路的电压、电流、功率分配关系等。其次要学会分析电路的方法和技巧,如串并联关系的应用、欧姆定律的应用等。最后要注意解题的规范化和准确化。
高一物理电路图解题目和相关例题常见问题包括:
1. 如何正确识别电路图中的各个元件?
2. 如何根据电路图分析电路的连接方式?
3. 如何根据电路图求解电路中的电流、电压和功率?
4. 如何根据电路图分析电路中的故障原因?
5. 如何根据电路图设计电路实验方案?
以下是一些例题:
例题1:如图所示的电路中,电源电压为6V,电阻R1的阻值为10欧姆,滑动变阻器R2的最大阻值为20欧姆。求:
1. 当滑动变阻器的滑片P在最左端时,通过电阻R1的电流是多少?
2. 当滑动变阻器的滑片P在最右端时,电路中的总电流是多少?
例题2:如图所示的电路中,电源电压为6V,电阻R1的阻值为5欧姆,滑动变阻器R2的最大阻值为40欧姆。求:
1. 当滑动变阻器的滑片P在最左端时,滑动变阻器消耗的电功率是多少?
2. 当滑动变阻器的滑片P在最右端时,滑动变阻器消耗的电功率是多少?
对于以上例题,常见问题包括:
1. 如何正确识别电路中的各个元件及其连接方式?
2. 如何根据电路中的电流、电压和电阻关系求解电路中的功率?
3. 如何分析滑动变阻器的滑片P在电路中的作用?
4. 如何根据电路中的故障原因分析并排除故障?
在解题过程中,需要注意电路图中的电流方向、电压表和电流表的测量对象以及滑动变阻器的调节范围等细节问题。同时,还需要结合欧姆定律、功率公式以及串并联电路的特点等基础知识进行分析和求解。
