2024年高考物理一轮复习（新人教版） 第10章 第2讲　闭合电路的欧姆定律.docx

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1、第2讲闭合电路的欧姆定律目标要求1.了解电动势的物理意义，理解并掌握闭合电路的欧姆定律.2.会用闭合电路欧姆定律分析电路的动态变化.3.会计算涉及电源的电路功率.4.掌握路端电压和电流的关系及电源的UI图像考点一闭合电路欧姆定律及应用1电动势(1)非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫电动势(2)物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压2闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比；(2)公式：I(只适用于纯电阻电路)；(3)其他表达形式EU外U内或EU外Ir(适用于任意电路)1电动

2、势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱()2电动势就是电源的路端电压()3电源的重要参数是电动势和内阻电动势由电源中非静电力的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关()4在电源电动势及内阻恒定的闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大() 1路端电压与外电阻的关系(1)纯电阻电路：UIRR，当R增大时，U增大(2)特殊情况：当外电路断路时，I0，UE.当外电路短路时，I短，U0.2动态分析常用方法(1)程序法：遵循“局部整体局部”的思路分析步骤(如图)：分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系(2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零所谓“串反”，即某一

3、电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小 考向1闭合电路的有关计算例1(2019江苏卷3)如图所示的电路中，电阻R2 .断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为()A1 B2 C3 D4 答案A解析当断开S后，电压表的读数等于电源的电动势，即E3 V；当闭合S后，有UIR，又由闭合电路欧姆定律可知，I，联立解得r1 ，A正确，B、C、D错误 考向2闭合电路的动态分析例2(多选)如图所示，电源电动势E和

4、内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小)，L是小灯泡闭合开关，当照射到R0的光照强度减小时，以下分析正确的是()A电流表示数减小 B电压表示数不变C灯泡变亮 D电源效率增大答案AD解析当照射到R0的光照强度减小时，R0的阻值增大，回路中的总电阻增大，干路电流减小，即电流表示数减小，A正确；干路电流减小，由U内Ir，可知内电压减小，UEU内，则路端电压增大，即电压表示数增大，B错误；干路电流减小，即流经R1的电流减小，R1两端电压减小，又知电压表示数增大，故R2两端电压增大，流经R2的电流增大，则流经灯泡的电流减小，灯泡变暗，C错误；路端电压U增大

5、，根据100%，电源的效率增大，D正确 考向3电路故障分析例3(2023重庆市育才中学高三测试)某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的发生是由于某一电阻引起的，则可能的故障是()ARP断路 BR2断路CR1短路 DR3短路答案B解析若R3短路，则电压表V2示数为零，两电压表示数不相同；若RP断路，则电压表V2示数为零，两电压表示数不相同；若R1短路，则V1测滑动变阻器和R2串联的总电压，V2测R2两端电压，两电压表示数不同；若R2断路，则两电压表均测R3两端电压，两电压表示数相同且不为零，A、C、

6、D错误，B正确例4如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab6 V，Uad0，Ucd6 V，由此可断定()AL1和L2的灯丝都烧断了BL1的灯丝烧断了CL2的灯丝烧断了D滑动变阻器R断路答案C解析由Uab6 V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由Ucd6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2的灯丝烧断了，选项C正确电路故障检测方法1电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联部分短路；2电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的

7、电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程；3欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路在用欧姆表检测时，应断开电源考点二闭合电路的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路：P总IEIU外IU内P出P内(2)纯电阻电路：P总I2(Rr).2电源内部消耗的功率P内I2rIU内P总P出3电源的输出功率(1)任意电路：P出IUIEI2rP总P内(2)纯电阻电路：P出I2R.4电源的效率(1)任意电路：100%100%.(2)纯电阻电路：100%.1外电阻越大，电源的输出功率越大()2电源的输出功率越大，电源的效率越

8、高()3电源内部发热功率越大，输出功率越小()1纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图)P出UII2RR当Rr时，电源的输出功率最大，为Pm.2提高纯电阻电路效率的方法100%100%100%，R越大，越高例5(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示以下判断正确的是()A在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPCBb、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为12，纵坐标之比一定为14C电源的最大输出功率Pm9 WD电源的电动势E3 V，内电阻

9、r1 答案ABD解析在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPC，故A正确；图线c表示电路的输出功率与电流的关系图线，很显然，最大输出功率小于3 W，故C错误；当内电阻和外电阻相等时，即为b、c图线的交点处电源输出的功率最大，此时电流的大小为，输出功率的大小为，a、b图线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时电源短路，所以此时电流的大小为，功率的大小为，所以横坐标之比为12，纵坐标之比为14，故B正确；当I3 A时，PR0，说明外电路短路，根据PEE

10、I知电源的电动势E3 V，内电阻r1 ，故D正确例6如图所示，已知电源电动势E6 V，内阻r1 ，保护电阻R00.5 .(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值；(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值；(3)求电源的最大输出功率答案(1)08 W(2)1.5 6 W(3)9 W解析(1)保护电阻消耗的电功率为P0，因R0和r是常量，而R是变量，故R最小时，P0最大，即R0时，P0max W8 W.(2)把保护电阻R0看作电源内阻的一部分，当RR0r，即R0.5 1 1.5 时，电阻箱R消耗的功率最大，PRmax W6 W.(3

11、)由P出()2R外可知，当R外r时，P出最大，即RrR00.5 时，P出max W9 W.等效电源把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”，其“电动势”、“内阻”如下：(1)两点间断路时的电压等效为电动势E.(2)两点短路时的电流为等效短路电流I短，等效内电阻r.常见电路等效电源如下：考点三电源的UI图像两类UI图像的比较电源的UI图像电阻的UI图像图像表述的物理量的关系电源的路端电压与电路电流的关系电阻两端电压与流过电阻的电流的关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线的斜率r(r为内阻)表示电阻大小(电阻为纯电阻时)

12、图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点坐标比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均表示此电阻的阻值大小例7(多选)如图所示，图甲中M为一电动机，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表V1和V2的读数随电流表A读数的变化情况如图乙所示，已知电流表A读数在0.2 A以下时，电动机没有转动不考虑电表内阻，以下判断正确的是()A图线为V2读数随电流表读数的变化图线B电路中电源电动势为3.4 VC此电路中，电动机的最大输入功率是0.9 WD滑动变阻器的最大阻值为30 答案AC解析由题图甲知，电压表V2测量路端电压

13、，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以图线为V2的读数随电流表读数的变化图线，故A正确；图线的斜率绝对值等于电源的内阻，为r 2 ，当电流I10.1 A时，U13.4 V，则电源的电动势EU1I1r(3.40.12) V3.6 V，故B错误；当I20.3 A时，U23 V，此时电动机输入功率最大，且PU2I230.3 W0.9 W，故C正确；若电流表A示数小于0.2 A，电动机不转动，电动机的电阻rM4 ，当I10.1 A时，电路中电流最小，滑动变阻器的电阻为最大值，所以R与R0并联电阻的最大值R并rrM(24) 30 ，则滑动变阻器的最大阻值大于30 ，故D错误考点四含容电路的分析1电

14、路简化把电容器所在的支路稳定时视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上2电容器的电压(1)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线(2)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压3电容器的电荷量及变化(1)电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|.(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1Q2.例8阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路开关S断开

15、且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为()A. B. C. D.答案C解析S断开时等效电路图如图甲所示甲电容器两端电压为U1RE；S闭合时等效电路图如图乙所示乙电容器两端电压为U2RE，由QCU得，故选项C正确例9(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻为r.电路中的R2、R3均为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态有关下列说法中正确的是()A只逐渐增大R1的光照强度，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流B只将滑动变阻器R

16、3的滑动端P2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流C只将滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D若断开开关S，带电微粒向下运动答案AD解析只逐渐增大R1的光照强度，R1的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电阻R0消耗的电功率变大，滑动变阻器R2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器下极板的带电荷量变大，所以电阻R3中有向上的电流，故选项A正确；电路稳定时，电容器所在支路相当于断路，只将滑动变阻器R3的滑动端P2向上端移动时，对电路没有影响，故选项B错误；只将滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电

17、容器两端的电压变大，分析可知带电微粒受到向上的静电力，由E可知电场强度变大，带电微粒向上运动，故选项C错误；若断开开关S，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间电场强度减小，带电微粒所受的静电力减小，带电微粒向下运动，故选项D正确课时精练1.(2022江苏卷2)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R12 ，R23 ，R32 ，R44 ，电源电动势E12 V，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是()AR1 BR2 CR3 DR4答案A解析由电路图可知，R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联并联电路部分的等效电阻为R并2 ，由闭合电路的欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为I1I3 A，并

18、联部分各支路电流大小与电阻成反比，则I2II2 A，I3I4II1 A，四个灯泡的实际功率分别为P1I12R118 W，P2I22R212 W，P3I32R32 W，P4I42R44 W，故四个灯泡中消耗功率最大的是R1，故A正确，B、C、D错误2交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是()A电压表的示数变大，电流表的示数变小B电压表的示数变小，电流表的示数变小C酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大D电压表示数变化量与电流表

19、示数变化量的绝对值之比保持不变答案D解析当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，R的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中电流I变大，故电流表的示数变大，R两端电压为UEI(R0r)变小，故电压表的示数变小，故A、B错误；因为不知道外电阻R0R与电源内阻r的关系，所以无法判断电源的输出功率如何变化，故C错误；电压表示数为UEI(R0r)，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为R0r，保持不变，故D正确3.在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，导致电压表和电流表的读数都增大，电压表和电流表均为理想电表，则可能出现了下列哪种故障 ()AR1短路

20、 BR2短路CR3短路 DR1断路答案A解析若电路正常，则电流表测量流过R1的支路电流，电压表测量R3两端的电压若R1短路，则R2被短路，外电路只有电阻R3接在电源两端，电流表测量干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，A正确；若R2短路，则R1被短路，电流表示数为零，B错误；若R3短路，则电压表示数为零，C错误；若R1断路，则电流表示数为零，D错误4如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，下列说法中正确的是()A电源的输出功率一定变小B电压表V1的读数变小，电流表A1的读数变小C电压表V2的读数变大，电流表A2的读数变小D电压表V2的读数变小，电流表A2

21、的读数变小答案C解析当内、外电阻相等时电源的输出功率最大，由于电源的内、外电阻关系未知，所以不能确定电源的输出功率如何变化，故A错误；当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可得，干路电流I增大，路端电压U减小，则电流表A1读数变大，电压表V1读数U1EI(R1r)，I增大，其他量不变，则U1减小，A2的读数为I2，则I2减小，即电流表A2的读数变小，因总电流增大，则通过R2的电流增大，则U2变大，即电压表V2读数变大，故C正确，B、D错误5.将一电源与一电阻箱连接成闭合电路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，

22、由此可知()A电源最大输出功率可能大于45 WB电源内阻等于5 C电源电动势为45 VD电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%答案B解析由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合电路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率，由题图可知，电阻箱所消耗功率P最大为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻r5 ，选项B正确；电阻箱所消耗功率P最大值为45 W时，电阻箱读数为R5 ，则电流I3 A，电源电动势EI(Rr)30 V，选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误6.(202

23、3四川内江市第六中学月考)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的UI图线将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么()A电源a、b电动势一样大，b内阻较大BR接到电源a上，电路中的电流较小CR接到电源b上，电源的输出功率较大DR接到电源b上，电源效率较高答案A解析由电源的UI图线可知，纵轴截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻，故电源a、b电动势一样大，b内阻较大，A正确；当电源与电阻直接相连时，电源和电阻的UI图线交点表示该电阻的工作状态，其横坐标表示电路中的电流，故R接到电源a上，电路中的电流较大，B错误；由PUI可知，电源和电阻的U

24、I图线交点横、纵坐标乘积(矩形面积)表示电源的输出功率，如图所示可知R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源的效率可表示为100%100%，当R接到电源a上，路端电压U较大，电源效率较高，C、D错误7(2023江苏淮安市车桥中学高三测试)如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡L1、L2 电阻均为R，D为理想二极管(具有单向导电性)，电表均为理想电表闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V1、V2 示数变化量绝对值分别为U1、U2 ，电流表示数变化量绝对值为I，则下列说法中错误的是()A两灯泡逐渐变亮 B油滴将向下运动C.Rr DU2U1答案B解析滑

25、片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，总电阻减小，回路中电流变大，两灯泡变亮，选项A正确；总电流增大，故内电压增大，所以外电压减小，即V1的示数减小，而L1两端的电压变大，所以L2与滑动变阻器部分的电压之和减小，所以V2的示数及电容器板间电压变小，应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，Q不变，则由C和E得E，可知E不变，油滴静止不动，选项B错误；把L1的电阻R看作电源内阻一部分，U2就是Rr两端电压的增加量，则Rr，选项C正确；由闭合电路欧姆定律可得r，所以U2U1，选项D正确8.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关

26、系图像(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的UI图像在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为()A5.5 B7.0 C12.0 D12.5 答案A解析由闭合电路欧姆定律得UEIr，当I10时，EU1，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E3.6 V，组成闭合回路时，根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U22.5 V，电流为I20.2 A，则硅光电池的内阻为r 5.5 ，故A正确9.(多选)(2023河南三门峡市外国语高级中学高三检测)如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，L为小灯泡，R为滑动变阻器，V为理想电压表现闭合开关S，将滑动变阻器R的滑动触头P从a端向b端滑动已

27、知小灯泡电阻和电源内阻相等，则下列说法中正确的是()A电压表示数先变小后变大B小灯泡L先变暗后又变亮C电源的输出功率先变小后变大D电源的效率先减小后增大答案BC解析由电路结构可知，滑动变阻器R的滑动触头P两边的电阻并联，则当P从a端向b端滑动时，电路的总电阻先变大后变小，则干路电流先变小后变大，故小灯泡L先变暗后又变亮，选项B正确；由UEIr可知路端电压先变大后变小，即电压表的示数先变大后变小，选项A错误；因为小灯泡电阻和电源内阻相等，电路的总电阻先变大后变小，结合电源输出功率随外电路电阻变化图像可知，当内、外电阻相等时电源输出功率最大，则电源的输出功率先变小后变大，选项C正确；电源的效率10

28、0%100%100%，外电路总电阻越大，电源的效率越高，故电源的效率先增大后减小，选项D错误10.(2023河北邯郸市模拟)如图所示，电源电动势E6 V，内阻r1 ，R03 ，R17.5 ，R23 ，R32 ，电容器的电容C2 F.开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是()A开关S闭合时，电容器上极板带正电B开关S闭合时，电容器两极板间电势差是3 VC将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6106 CD将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6106 C答案D解析开关S闭合时的等效电路图如图甲所示，电容器C两端电压等于R3两端电压U3，已知电路总电阻Rr4 ，由闭合

29、电路欧姆定律可知干路电流I1.5 A，路端电压UEIr4.5 V，则U3U1.8 V，此时电容器所带电荷量Q1CU33.6106 C，且上极板带负电，下极板带正电，故A、B错误开关S断开时的等效电路图如图乙所示，稳定后电容器C两端电压等于R2两端电压U2，此时U2R23 V，电容器所带电荷量Q2CU26106 C，且上极板带正电，下极板带负电，故通过R0的电荷量QQ1Q29.6106 C，故C错误，D正确11在如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1100 ，R2阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片P从最左端滑至最右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图乙所示，其

30、中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值答案(1)20 V20 (2)5 (3)300 解析(1)电源的路端电压随电流的变化图线斜率的绝对值等于电源的内阻，则内阻r 20 电源的电动势为EUIr取电压U116 V，电流I10.2 A，代入解得E20 V(2)当滑片P滑到最右端时，R1被短路，外电路的电阻最小，电流最大此时电压U24 V，电流I20.8 A，则定值电阻R25 (3)当滑片P滑到最左端时，滑动变阻器阻值最大，外电阻最大，电流最小，此时路端电压U116 V，电流I10.2 A，外电路总电阻为R80 又RR2，代入解得R3300 .12.如图所示，电源电动势E2 V，内阻r1 ，电阻R02 ，滑动变阻器的阻值范围为010 .求滑动变阻器的阻值为多大时，R上消耗的功率最大，最大值为多少？答案 W解析方法一由公式PR，根据闭合电路的欧姆定律，路端电压UE，所以PR，代入数据整理得PR W，当R 时，R上消耗的功率最大，PRmax W.方法二采用等效电源法分析，把电阻R0等效到电源的内部，即把电源和电阻R0看作等效电源，即电动势为EE、内阻为r的电源，当Rr时，电源对外电路R的输出功率最大，为PRmax.把数值代入各式得EE V，r ，所以R ，PRmax W.