江苏省高考物理第七章恒定电流第2讲闭合电路欧姆定律讲义（含解析）.docx

第2讲闭合电路欧姆定律一、电源闭合电路的欧姆定律1电源(1)电动势计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E；物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压(2)内阻：电源内部导体的电阻2闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比；(2)公式：I(只适用于纯电阻电路)；(3)其他表达形式电势降落表达式：EU外U内或EU外Ir；能量表达式：EIU外II2r.3路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：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.自测1电源的电动势为4.5V外电阻为4.0时，路端电压为4.0V，若在外电路中分别并联一个6.0的电阻或串联一个6.0的电阻则两种情况下的路端电压分别为()A4.38V3.72VB3.73V4.38VC3.72V4.29VD4.29V3.73V答案C二、电路中的功率、效率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.(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系当Rr时，电源的输出功率最大为P出m.当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小当Rr乙r丙，且r乙R，则对比将R先后接在这三个电源上的情况，下列说法中正确的是()图7A接在甲电源上时，电源总功率最大B接在乙电源上时，电源输出功率最大C接在丙电源上时，电源输出功率最大，且电源效率最高D若R2r甲r丙，则接在甲、丙电源上时，两电源内阻的热功率相等答案CD解析三个电源的电动势E相同，而内阻r甲Rr乙r丙，根据闭合电路欧姆定律得I，R接在电源上时，电源的总功率为P总，则丙电源的总功率最大，A错误；电源的输出功率P出I2R()2R，电源的效率100%100%，r丙最小，故接在丙电源上时，电源的输出功率最大，电源效率最高，B错误，C正确；电源的内阻消耗的功率为P内I2r()2r，将R2r甲r丙，代入得：P内甲P内丙，D正确命题点三电源UI图象的理解和应用1截距：纵轴上的截距等于电源的电动势；横轴上的截距等于外电路短路时的电流，即I短(横、纵坐标均从0开始)2斜率：图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r|，斜率的绝对值越大，表明电源的内阻越大3图线上的点：图线上任一点对应的U、I的比值为此时外电路的电阻，即R.4面积：如图8，面积UI为电源的输出功率，而电源的总功率P总EI，P总P出EIUI为电源的发热功率图8例3(多选)(2018苏州市模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图9所示，曲线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象(电池电动势不变，内阻不是定值)，图线b是某电阻R的UI图象在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是()图9A硅光电池的内阻为8B硅光电池的总功率为0.4WC硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32WD若将R换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大答案AC命题点四含容电路分析1电路简化把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上2电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压(2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压3电容器的电荷量及电荷量变化(1)利用QUC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2；(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4(2018南通市、泰州市一模)如图10所示，电源电动势E12V，内阻r1.0，电阻R14.0，R27.5，R35.0，电容器的电容C10F.闭合开关S，电路达到稳定后电容器的电荷量为()图10A4.5105CB6.0105CC7.5105CD1.2104C答案B变式4(2018泰州二中月考)如图11所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态(电源内阻不计，两端电压不变)现将滑动变阻器的滑片P向左滑动，则()图11A电容器上的带电荷量将减少B电容器中的电场强度将增大C电容器的电容将减小D液滴将向上运动答案A解析电容器两极板间电压等于R2两端电压，当滑片P向左滑动时，总电阻增大，则总电流减小，R2两端电压U减小，电容器两端的电压减小，由QCU，知电容器上的带电荷量减小，由E知电容器中的场强减小，故A正确，B错误；电容器的电容与U的变化无关，保持不变，故C错误；电容器中场强变小，则带电液滴所受电场力变小，液滴将向下运动，故D错误1(2019江都中学高三期末)下列关于电源电动势的说法，正确的是()A电路中每通过2C的电荷量，电池提供的电能是4J，那么这个电池的电动势是0.5VB电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大C无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势不变D电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多答案C解析电路中通过q2C的电荷量，电池提供的电能W4J，根据电动势的定义式E得电动势E2V，A错误；电动势表征电源本身的特性，与外电路无关，当电源的路端电压增大时，其电源电动势不变，B错误，C正确；电动势越大，电源将其他形式的能转化为电能的本领就越大，不能说电源所能提供的电能就越多，D错误2.(2018如皋市模拟)如图12所示电路中，R为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小，当一氧化碳气体浓度增大时，下列说法中正确的是()图12A电压表V示数增大B电流表A示数减小C电路的总功率减小D变阻器R1的取值越大，电压表示数变化越明显答案D解析当一氧化碳气体浓度增大时，R减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，路端电压减小，可知，电压表V示数减小，通过R1的电流减小，电流表A示数增大，故A、B错误；电路的总功率为PEI，E不变，I增大，则P增大，故C错误；变阻器R1的取值越大，R1与R并联的阻值越接近R，R对电路的影响越大，则知变阻器R1的取值越大，电压表示数变化越明显，故D正确3(多选)如图13所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是()图13A电源的电动势为6.0VB电源的内阻为12C电源的短路电流为0.5AD电流为0.3A时的外电阻是18答案AD解析UI图象纵轴上的截距为电源的电动势，即E6.0V，选项A正确；由于该电源的UI图象的纵轴坐标不是从零开始的，故横轴上的截距0.5A并不是电源的短路电流，故内阻应按斜率的绝对值计算，即r|2，选项B、C错误；由闭合电路欧姆定律可得电流I0.3A时，外电阻Rr18，故选项D正确4.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图14中的a、b、c所示下列说法中错误的是()图14A直线a表示电源的总功率B曲线c表示电源的输出功率C电源的电动势E3V，内阻r1D电源的最大输出功率Pm9W答案D5.(2018泰州中学模拟)如图15所示，E为电源，其内阻不可忽略，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L为指示灯泡，C为平行板电容器，G为灵敏电流计闭合开关S，当环境温度明显升高时，下列说法正确的是()图15AL变暗BRT两端电压变大CC所带的电荷量保持不变DG中电流方向由ab答案D解析由题图可知，热敏电阻与L串联当环境温度升高时热敏电阻的阻值减小，总电阻减小，则电路中电流增大，灯泡L变亮，故A错误；因为电路中电流增大，电源的内电压及灯泡L两端的电压增大，则RT两端电压减小，故B错误；因为电容器并联在电源两端，因内电压增大，路端电压减小，故由QCU知电容器所带电荷量减小，故C错误；电容器所带电荷量减小，电容器放电，故G中电流由ab，故D正确1(2018丰县中学月考)将一电源电动势为E，内电阻为r的电池与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是()A由U外IR可知，外电压随I的增大而增大B由U内Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大C由UEIr可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小D由PIU可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大答案C解析由UEIr可知，则电源输出电压随输出电流I的增大而减小，故选项C正确；由U外IR可知，外电压与电流和电阻两个因素有关，故不能说电流增大，外电压就增大，其实电流增大是通过外电阻减小实现的，故选项A错误；电源两端的电压指的是路端电压，它是随外电阻R的增大而增大，而不是随电流的增大而增大，故选项B错误；由PIU可知，电源的输出功率P与输出电流I和电压有关，故不能只通过输出电流判断其大小，故选项D错误2.如图1所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，当滑动变阻器R的滑动触头向下移动时，下列论述不正确的是()图1A灯泡L一定变亮B理想电流表的示数变小C理想电压表的示数变小DR0消耗的功率变小答案C解析当R的滑动触头向下移动时，R接入电路中的阻值变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律知，总电流I变小，电源的内电压变小，则路端电压变大，因此电压表示数变大，灯泡L两端的电压增大，则灯L一定变亮，故A正确，C错误；电路中并联部分的电压变大，通过L的电流变大，而总电流变小，则电流表A的示数变小，R0消耗的功率变小，故B、D正确3.(2018东台创新学校月考)在如图2所示电路中，当S闭合时，滑动变阻器滑片P向下滑动一段距离，则下列说法正确的是()图2AA灯变亮、B灯变亮、C灯变亮BA灯变亮、B灯变亮、C灯变暗CA灯变亮、B灯变暗、C灯变暗DA灯变亮、B灯变暗、C灯变亮答案D解析当滑动变阻器滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律知，总电流I增大，故A灯变亮；总电流I增大，利用电动势、内电压和路端电压关系EUrUAUB可知，B、C灯所在支路的电压UB减小，故B灯变暗；B灯所在支路电流减小，而干路电流增大，所以C灯所在支路电流增大，故C灯变亮，故D正确4.(2018丰县中学月考)如图3所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻，当开关闭合后，两小灯泡均能发光在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是()图3A小灯泡L1、L2均变暗B小灯泡L1变暗，小灯泡L2变亮C电流表A的读数变大，电压表V的读数变小D电流表A的读数变小，电压表V的读数变大答案D解析将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，并联部分的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，则L2灯变暗，电流表A的读数变小，电源的内电压减小，则路端电压增大，电压表V的读数变大，根据串联电路分压特点可知，并联部分电压增大，则L1灯变亮，故D正确5(2018海安中学月考)如图4所示，闭合开关S后，A灯与B灯均发光，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，以下说法中正确的是()图4AA灯变暗BB灯变亮C电源的输出功率可能减小D电源的总功率增大答案C解析当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电路总电阻增大，则总电流减小，所以B灯变暗；内电压减小，则外电压增大，灯泡B的电压减小，则并联部分的电压增大，则灯泡A变亮，故A、B错误；电源的输出功率与内阻和外电阻的大小关系有关，当内阻小于外电阻，外电阻增大时，电源的输出功率减小，当内阻大于外电阻，外电阻增大时，电源的输出功率增大，外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，故C正确；根据PEI知，电源的总功率减小，故D错误6(多选)如图5所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是()图5A电源的电动势为50VB电源的内阻为C电流为2.5A时，外电路的电阻为15D输出功率为120W时，输出电压是30V答案ACD解析电源的路端电压和电流的关系为：UEIr，显然直线的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出E50V，r5，A正确，B错误；当电流为I12.5A时，由回路中电流I1，解得外电路的电阻R外15，C正确；当输出功率为120W时，由题图中PI关系图线看出对应干路电流为4A，再从UI图线读取对应的输出电压为30V，D正确.7(2019涟水中学模拟)在如图6所示电路中，R2为光敏电阻闭合开关S，用较弱光照射R2，电压表读数为U0，电流表读数为I0；用较强光照射R2，电压表读数为U1，电流表读数为I1；用更强光照射R2，电压表读数为U2，电流表读数为I2.处理实验数据，令k1|，k2|，电表均为理想电表，则k1、k2的关系为()图6Ak1k2Bk1k2Ck1r，R2为光敏电阻，当光照强度减小时阻值增大，L为小灯泡，C为电容器，电表均为理想电表闭合开关S后，若增大照射光强度，则()图7A电压表的示数减小B电源的输出功率增大C电容器上的电荷量增加D两电表示数变化量的比值的绝对值|不变答案BD解析增大光照强度则R2减小，所以电路的总电流增大，电压表测定值电阻R1两端的电压，故示数变大，A错误；因为R1r，电源输出功率P出()2R外，则当R外r时，输出功率最大，当R外r时，随外电路总电阻的减小，输出功率增大，B正确；由于内电压、R1两端的电压均