高二物理闭合电路的欧姆定律题型归纳知识精讲粤教版

1、1高二物理闭合电路的欧姆定律题型归纳高二物理闭合电路的欧姆定律题型归纳粤教版粤教版【本讲教育信息本讲教育信息】一. 教学内容：闭合电路的欧姆定律题型归纳二. 学习目标：1、掌握欧姆定律问题的基本应用问题。2、重点掌握闭合电路的动态分析问题的解题思路。3、重点掌握闭合电路的功率、电流、电阻的极值问题的分析方法和思路。考点地位：本知识点是高中电学理论的核心内容，在历年的高考中占有重要的位置。在考查形式上，可以通过选择的形式考查单一的知识点，同时也可以通过一个模型片断的形式综合于大型的计算题中，2006 年的上海卷第 11 题，2006 年的天津理综卷第 9 题，通过选择题的形式突出了对于全电路中的

2、功率问题，动态分析问题，2006 年的重庆理综卷第23 题，2005 年的江苏卷第 14 题，则是通过小型计算的形式考查了功率的极值问题，三. 重难点解析： 1. 电动势（1）电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。在电路中通过单位电荷时电源所提供的电能，在数值上等于电源的电动势，即qwe 。（2）电动势的大小由电源本身的性质决定，与外电路的组成及变化情况无关。（3）电动势等于外电压与内电压之和，即内外uue，还等于外电路断路时的路端电压，在数值上还等于电路中通过单位电荷时电源提供的电能。例如：干电池电动势是1.5v，表明在干电池内，在把化学能转化为电能时，可以使每 1c 的

3、电量具有 1.5j 电能，蓄电池电动势是 2v，表明在蓄电池内，把化学能转化为电能时，可以使每 1c 的电量具有2j 电能。（4）电动势的单位与电压相同，都是“v” 。（5）电动势是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流方向，即由电源的负极指向正极方向。应该注意：并不是电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大，因为转化的能量除了与电动势有关外，还与所经历的时间、用电情况有关。要注意电动势和电势差的区别，电动势对应的是非静电力做功把其他形式的能转化为电能，而电势差对应的是静电力做功把电能转化为其他形式的能，它们对应的能量转化的“方向”不同。 2. 内电压和外电压（1）内电路、内电阻

4、、内电压将电源和用电器连接起来，就构成闭合电路，如图所示电源内部的电路叫闭合电路的内电路。2内电路的电阻叫电源的内阻。当电路中有电流通过时，内电路两端有电压叫内电压，用 u表示。（2）外电路、外电压（路端电压）：电源外部的电路叫外电路。外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用 u 表示。（3）三者关系：uue即在闭合电路里，电源电动势等于内、外电压之和。注意：将伏特表接在电源两极间测得的电压 u，是指路端电压，不是内电路两端的电压，也不是电源电动势，所以，ur 时，随着 r 的增大输出功率越来越小。（3）当 rr，所以，当 r 越接近 r 时输出功率最大。故只有当0r 3时，r 接近 r，此

5、时电源输出功率最大。变式：变式：考题 5如图所示，已知电源电动势 e=12v，r=0.5， 2r1，3r2，滑动变阻器5r3，其滑动触头为 p。（1）当滑动触头 p 滑动到什么位置时，干路中电流最小？最小电流是多少？（2）当滑动触头在什么位置时，电源输出功率最大？是多少？8解析解析解：（1）设 p 上方的电阻为xr，则等效电路如图所示，则外电阻为)rrr)(rr()rrr)(rr(rx32x1x32x1 321x32x1rrr)rrr)(rr( 10)3r(25532)r8)(r2(2xxx其中5r0 x，3rx时，r 有最大值为5 . 21025rmax干路中电流最小值为a4a5 . 25

6、. 012rrei当 p 上方电阻为 3 时，干路中电流最小，最小值是 4a。（2）10)3r(25r2x，且5r0 x当 0rx时，r 有最小值，6 . 110)30(25r2min，由电源输出功率，随外电阻变化关系可知，外电阻越接近内阻，电源输出功率越大，所以当 p 在最上端时，电源外电阻最小，且接近内阻 r，所以此时输出功率最大。最大输出功率w2 .52w6 . 1)6 . 15 . 012(rip2min2max【模拟试题模拟试题】 （答题时间：30 分钟） 1. 若 e 表示电动势，u 表示外电压，u表示内电压，r 表示外电路的总电阻，r 表示内电阻，i 表示电流，则下列各式中正确的

7、是（ ）a. iru b. ueuc. ireud. errru 2. 下图所示为两个独立电路 a 和 b 的路端电压与其总电流 i 的关系图线，则（ ）a. 路端电压都为1u时，它们的外电阻相等9b. 电流都是1i时，两电源内电压相等c. 电路 a 的电动势大于电路 b 的电动势d. a 中电源的内阻大于 b 中电流的内阻 3. 在如图所示的电路中，开关4321ssss、均闭合，c 是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴 p，问断开哪个开关后 p 会向下运动？（ ）a. 1sb. 2sc. 3sd. 4s 4. 如图所示，已知1rrr321。当开关 s 闭合后，电压表的读数为 1v；

8、当开关s 断开后，电压表的读数为 0.8v，则电池的电动势等于（ ）a. 1vb. 1.2vc. 2vd. 4v 5. 下图所示的两种电路中，电源相同，各电阻器阻值相等，各电流表的内阻相等且不可忽略不计，电流表4321aaaa和、读出的电流值分别为4321iiii和、，下列关系式中正确的是（ ）a. 31ii b. 41ii c. 12i2i d. 432iii 6. 如图所示，当滑动变阻器的滑动片 p 向左端滑动时，以下说法正确的是（ ）a. 安培表的示数减小，伏特表的示数增大b. 安培表的示数增大，伏特表的示数减小c. 安培表和伏特表示数都减小d. 安培表和伏特表示数都增大10 7. 如图

9、所示电路，e=6v，r=1， 4r1，11r2，12r3，求：（1）当 s 断开时电流表与电压表的示数；（2）当 s 闭合时电流表与电压表的示数。 8. 如图所示，4r为滑动变阻器，电阻的变化和长度成正比，a、b 为两端点， 2r1，6rrr432，电源内阻1r。当滑动变阻器的滑动头移到 a 点时，电压表的读数为 5v。问：（1）当滑动头移到 b 点时，电路消耗的总功率是多大？（2）当滑动头移到中点 c 时，4r上消耗的功率是多大？（3）滑动头在 a、b、c 三点时，电源的效率各是多少？ 9. 如图所示的电路中，用电动势 e=6v，内阻不计的电池组向电阻 20r0，额定电压v5 . 4u0的灯

10、泡供电。求：（1）要使系统的效率不低于6 . 00，变阻器的阻值及它承受的最大电流是多少？（2）处于额定电压下的灯泡和电池组的最大可能效率是多少？它们同时适当选择的变阻器如何连接，才能取得最大效率？ 10. 在图 1 所示电路中，21rr 、均为定值电阻，且100r1，2r的阻值未知，3r是一滑动变阻器，在其滑键从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压随电流 i 的变化图线如图 2 所示。其中图线上的 a、b 两点是滑键在变阻器的两个不同端点时分别得到的。求：（1）电源的电动势和内电阻；（2）定值电阻2r的阻值；（3）滑动变阻器3r的最大值；（4）上述过程中1r上得到的最大功率以及电源的

11、最大输出功率。11【试题答案试题答案】 1. bd提示内外电压之和应等于总电动势，故 b 正确，考虑到全电路欧姆定律，d 也正确。 2. a、c、d提示在路端电压与总电流的关系图线（ui）中，图线在 u 轴上的截距表示电动势 e，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见baee，barr。图中两直线的交点坐标为（1i，1u） ，由iur 可知，路端电压都为1u时，它们的外电阻相等。由iru 可知，电流都是1i时，因 r 不等，两电源内电压不等。所以选项 a、c、d 正确。 3. c提示油滴悬浮在极板之间，说明油滴受到的电场力与重力平衡。若要油滴 p 向下运动，则需要使平行板间的电场减小，也就是降低

12、平行板间的电压，而平行板两板间电压就是3r两端的电压，故只有断开3s，使电容器与电源脱离，同时使极板的电荷通过1r、32rr 与放电，这样就达到了降低电压的要求，因此应选 c。 4. c提示当 s 闭合时，a111rui1，故有 e=i(1.5+r)；当 s 断开时，a8 . 0ru i1，故有) r2( ie，解之，得 e=2.0v，c 正确。 5. b、d提示设安培计内阻ar，对左图的电路外电阻为aaarr2)rr(rr，对题中右图中的外电阻为2rra，将上两式相减可得0)rr2(2rrr3a2aa，所以题中左图中的外阻大于题中右图中的外阻，题中左图中的总电流将小于题中右图中的总电流，43

13、2iii，d 正确。在题中左图中与电流表串联的电阻中的电流小于仅有 r 的支路电流，而总电流又小，所以41ii ，b 正确，a、c 均不正确。 6. b提示p 向左移动时，总电阻减小，故电流表示数变大，而路端电压减小，b 正确。 7. （1）0.25a；3v。 （2）0.4a；1.2v提示分清 s 断开与闭合时电路结构的变化，然后由串、并联电路规律及闭合电路欧姆定律求解。12 8. 解：（1）当滑动头在 a 点时，外电阻5rrrrrr42421。外电压即电压表读数为 5v，由欧姆定律可得总电流 i=1a，电源电动势) rr( ie=6v。当滑动头在 b 点时，外电阻即1r，得w12rrer12

14、总（2）当滑动头移到中点 c 时，外电路的总电阻为4rrrrrrbc2bc21，a2 . 1rreia8 . 0irrribc22bc，w92. 1rip2（3）滑动头在 a 点时，外电阻为 5，在 b 点时，外电阻为 2，在 c 点时，外电阻为 4。由此可分别得，滑动头在 a 点时电源的效率为 5/6，b 点为 2/3，c 点为 4/5。 9. 解：（1）系统的效率为：ieru020要使0，必有a28. 0erui0020由题意知：21rrr，01uire0020rurui，eiru020解方程组得：)eu1uue(rer02000显然随 r 的增大而增大又因为03 .85)eu1uue(r

15、er0020000（2）0020rurui，200020rr11eueiru故当2r趋于无穷大，把变阻器的 b 端断开，使变阻器与灯泡串联时，有极大值75. 0eu0max。 10. 解：（1）由闭合电路欧姆定律得irue将图象中 a、b 两点的电压和电流代入得r2 . 016er8 . 04e联立解得 e=20v，r=20（2）当3r的滑键自左向右滑时，3r阻值变小，使电路总电阻变小，而总电流变大。由此可知，图线上的 a、b 两点是滑键分别位于最左端和最右端时所得到的。当滑键位于最右端时，0r3，1r被短路，外电路总电阻即为2r，故由 b 点的 u、i 值可求出2r，58 . 04iurbb2。13（3）当滑键在最左端时，其阻值最大，并对应着图线上的 a 点，故由 a 点的 u、i 值可求出此时外电路总电阻，再根据串、并联电路的规律可求出3r的最大值。802 . 016iuraa总又23131rrrrrr总代入数值解得滑动变阻器的最大值300