2022年高考物理总复习讲义：2、闭合电路欧姆定律

2、闭合电路欧姆定律

[P3.]一、闭合电路的欧姆定律的内容

⑴闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电

__

阻之和成反比.这个结论通常叫做闭合电路的欧八姆定

律一

⑵闭合电路欧姆定律的表达形式有：

①E=U外+U内②1=工（/、H间关系）

R+r

③U=E-Ir（U、/间关系）④。=」一E（U、H间关系）

R+r

从③式看出：当外电路断开时（/=0）,路端电压等于电动势。而这

时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当

外电路短路时（R=0,因而U=0）电流最大为/m=E"（一般不允许

出现这种情况，会把电源烧坏）。

U=-^—E

R+rR+r

[P4.](3)讨论：U-E-Ir

a.从上式可以看出:（£、r是常量，R、I、U是变量）a.当外电阻R减小

时，可知I增大，内电压U，=Ii"增大，路端电压U减小.

b.当外电路短路时，R趋近于零，I趋近于E/r,路端电压U趋近于

零.电源的内阻一般都很小，所以短路时电流很大为/m=£"

c.当外电阻R增大时，贝1）1减小，内电压U，=Ir减小，路端电压U

增大.

当外电路断开时，R变为无限大，I变为零，k也变为零，U=E.

这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势.而这时用电压表

去测量时，读数却应该略小于电动势（还有微弱电流通过电源）。

[P5.]二、闭合电路的图象。

右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I

图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电

路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形

的

面积表示输出功率；Q的斜率的绝对值表示内阻

大小；

b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等

时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率

最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最

大电流的一半）。

[P6.]三、电源的功率和效率

⑴电功率：

①电源的功率（电源的总功率）PE=EI

②电源的输出功率尸产U/

③电源内部消耗的功率Pr=/2〃

222

电源的输出功率,----E---R-----iE/--E--

(R+r)2---(R-r)2/R+4r~4r

电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示,

而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为「=互。

4r

⑵电源的效率：〃=上=巨=」_(最后一个等号只适用于纯电阻电路)

PEER+r

[P7.]如图四所示的是甲、乙、丙三个电源的U—/图线，甲和丙两

图线平行，下列判断正确的是(BC),

A.甲电源的电动势比乙大卜q,

B.乙电源的电动势和内阻都比丙电源大

图四

C.甲和丙电源的内阻相等

D.甲电源内阻最大，丙电源内阻最小

[P8.]如图所示电路，R为变阻器，七为定值电阻，r为电源内阻,

且厂〉/?2。若R上的电功率为B，&上的电功率为尸2。以下叙述中正

确的是(ABD)

(A)要使B与尸2的和最大，必须使Ri=r—/?2。-------------

(B)要使Pi最大，必须使R产&+广。同匚L旨2一

(C)要使尸2最大，必须使&=尺+八

(D)(丹+02)的最大值，由£和厂决定。

[P9.汝口图所示电路，电源电动势E为6V,内阻r为2d电阻R为8d

电动机M线圈电阻RM为2Q。当开关S闭合时，电阻R消耗的电功

率为2W,则动机输出的机械功率是(B)

A.0.5WB.1.5W

C.2WD.3.56W

[P10.改口图十三所示，电源的电动势E=7.5V,内阻r=1.0C,定

值电阻4=12Q,电动机M的线圈的电阻R=0.50Q.闭合开关S,

图十三

电动机转动稳定后，电压表的示数Ui=4V,电阻以消耗的电功率

P2=3.0W.求电动机转动稳定后：

（1）电路的路端电压.

（2）通过电动机的电流.

解：（1）路端电压等于&两端的电压，由P=£得---------（2

R

分）

U=U2=J＞叫=J3.0X12V=6.0V-----------（3分）

（2）电源的电动势£=5+〃，-------------（2

分）

由此得干路电流/=£&=H^A=L5A------（2分）

r1.0

通过形的电流，2=号=苧A=0.5A-----------------（2分）

凡12

通过电动机的电流/1=/一，2=（1.5-0.5）A=1.0A---------（2分）

［P12.］如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻

r=lQ,电炉电阻7?=19C,电解槽电阻r=0.5C。当

Si闭合、S2断开时，电炉消耗功率684W；S八S2.

都闭合时电炉消耗功率475W（电炉电阻可看作不

变）。试求：

（1）电源的电动势；

（2）SrS2都闭合时，流过电解槽的电流大小；

（3）Si、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。

解：（1）当S1闭合S2断开时电炉功率为［

电炉中电流M岳6A

（2分）

电源电动势E=/(/?+r)=120V

（2分）

（2）当冬、S2都闭合时电炉功率为6

小停

电炉中电流=/=5A

（1分）

电源路端电压为u=/碑=5X19=95V

（1分）

通过电源的电流为/=j=12Q^=25A

r1

(2分)

通过电解槽的电流为IA=I-IR=20A

（1分）

（3）电解槽消耗的电功率乙=〃U=20x95=1900W

（2分）

电解槽内热损耗功率L=/0,=2()2X0.5=200W

（2分）

电解槽转化成化学能的功率4=心一4=1700W

（2分）

[P14.]如图所示电源电动势f=10V,内阻r=0.5Q,电动机的电阻

Ro=1.0Q，定值电阻R=l.5Q,电动机正常工作时电压表的示数为

3.0V.求电源释放的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少？

某同学求解如下：整个回路的电流是：

I=——-——=-----------=3.33A

尸+/?+R。0.5+1.5+1.0

电源释放的电功率：P=E/=10x3.33=33.3W

22

电动机消耗功率：P=/7?o=3.33xl.0=ll.lW

经检查，数值计算无误，该同学求解过程是否有不当之处，若有请予

以改正。

解：此解法不当（2分）

整个回路的电流是：1=且=巨=2A（3分）

R1.5

电源释放的电功率：P^,=E/=10x2=20W（3分）

电动机消耗功率：P=P总功-/2（R+r）=20-22（1.5+0.5）=12W（4分）

[P16.]高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图。超

导部件有一个超导临界电流人，当通过限流器的电流/＞人时，将造

成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻）。

以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻为H尸

3Q,超导临界电流7c=1.2A,限流电阻7?2=6Q,小灯泡L上标有“6V,

6W”的字样，电源电动势E=8V,内阻r=2Q,原来电路正常工作，

现£突然发生短路，则（BC）

A.短路前通过R的电流为（A

B,短路后超导部件将由超导状态转化为正常

态

C.短路后通过R的电流为gA

D.短路后通过尺的电流为2A

[P18.]如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V,内阻片1.0。；

电阻&=10Q,4=10。，%=30。，&=35Q；电容器的电容C=10阳

电容器原来不带电.求接通电键K并达到稳定这一过程中流过7?4的总

电量。

解：由电阻的串并联公式，得闭合电路的总电

阻为

R=必旦也2-

（2分）

R|+%+&

由欧姆定律得，通过电源的电流

（2分）

电源的端电压U=E-Ir=-V（3

3

分）

电阻尺两端的电压。=—^U=2V（3分）

R?+叫

通过总的总电量就是电容器的电量Q=CV=2.Oxio-5c

（4分）

[P19.]汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图15图，在打开车灯

的情况下，电动机未启动时电流表读数为10A,电动机启动时电流表

读数为58A,若电源电动势为12.5V,内阻为0.05Q,电流表内阻不计,

则因电动机启动，车灯的电功率降低了（B）

A.35.8WB.43.2W

C.48.2WD.76.8W

[P20.]如图所示的电路中，电源电动势E=6V,内阻r=l。，电阻

凡=3Q,/?2=6Q,电容器的电容C=3.6|1F,二极管。具有单向导电

性，开始时，开关S闭合，号断开.

(1)合上S2,待电路稳定以后，求电容器C上电量变化了多少？

(2)合上S，待电路稳定以后再断开S”求断开Si后流过与的电量

是多少？

解：(1)设开关S闭合，S2断开时，电容两端的电压为(A，干路电流

为L

根据闭合电路欧姆定律有

/,=—^=1.5A①

G=/|R1=4.5V②

合上开关S2后，电容电压为％,干路电流为根据闭合电路欧姆

定律有

E

=2A③

2=RR

1--+r

与+4

u,=/4勺―=4V④

2-q+与

-6

所以电容器上电量变化了AC=(t/2-C/l)C=-1.8xlOC⑤

(或电容器上电量减少了△Q=(U1-(/2)C=L8xlO-6c)

(2)合上S2后，电容上电量为Q

-5

Q=Ct/2=1.44xlOC

⑥

断开s后，与和”的电流与阻值成反比，故流过的电量与阻值成反

比

故流过鸟的电量a=—^Q=9.6xl()-6c⑦

&+&

K评分标准』本题共14分.①式得1分，②式得1分，③④⑤⑥式

各得2分，⑦式得4分.

[P23.]某同学设计了如图(a)所示电路研究

电源输出功率变化情况。电源E电动势、内

电阻恒定，尺为滑动变阻器，咫、心为定值

电阻，A、V为理想电表。

(1)若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小，则R1和&必须满

足的关系是。

(2)若R=6Q,R2=12。，电源内电阻r=6Q,,当滑动片P由a

滑至b时，电源E的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图

(b)所示，则R3的阻值应该选择(B)

(A)2Qo(B)4QO(C)6QO(D)8Q。

[P25.]小张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已随电流I变化