2027届新高考物理热点精准复习闭合电路的欧姆定律

2027届新高考物理热点精准复习闭合电路的欧姆定律【学习目标】1.掌握闭合电路欧姆定律的核心内容,理解电动势、内阻、路端电压的关系,建立电源输出功率与效率的分析框架。2.能综合运用闭合电路欧姆定律和串并联规律,分析动态电路问题,培养逻辑推理和电路建模能力。3.认识闭合电路在生活和科技中的应用,树立安全用电意识,关注能源效率与可持续发展。知识构建基础转化1.(2025·河南洛阳期末)额温枪通过传感器检测人体向外辐射的红外线能量的强弱,快速准确且无接触地测量体温。某种额温枪以2节串联的干电池为电源(每节干电池电动势为1.5V),工作电流为5mA,当该额温枪正常工作时(

)A.电路中每通过0.01C电荷,每节电池把0.015J化学能转化为电能B.电池组两极间的电压为3VC.电源的输出功率为15mWD.电池组的电动势不再是3VA2.(多选)某型号酒精测试仪工作原理如图所示,传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小,电源的电动势为E、内阻为r,电路中的电表均为理想电表,且R0=r,当一名酒驾驾驶员对着测试仪吹气时(

)A.电流表的示数减小B.电压表的示数减小C.电源对外输出功率增大D.电压表示数与电流表示数之比不变BC考点一闭合电路欧姆定律及应用1.总电阻变化的几种情况(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小。(3)在如图甲所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中,两支路电阻越趋于相等,图乙中电路电阻越大,两支路电阻相等时,图乙中电路电阻最大。2.直流电路动态分析常用方法(1)程序法:遵循“局部—整体—局部”的思路。(2)结论法:“串反并同”。①所谓“串反”,即某一电阻的阻值增大时,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。②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。(3)极限法:因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零,然后再讨论有关问题。(4)特殊值法:对有些复杂难以直接判断的问题,可采用特殊值代入帮助分析。[例1]【闭合电路欧姆定律的应用】

(多选)(2025·江苏苏州模拟)如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“5

V,2.5

W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1

A。这时电阻R两端的电压为4

V。则(

)A.电阻R的阻值为0.25

ΩB.电源的电动势为5

VC.电源的电动势为6

VD.电源的内阻为2

ΩCD[例2]【闭合电路的动态分析】

(2025·江苏模拟)一温控装置的部分电路如图所示,R1、R2和R3为定值电阻,热敏电阻Rt的阻值随温度升高而减小。则环境温度升高时(

)A.电压表示数增大B.电源功率减小D【解析】

当环境温度升高时,热敏电阻的阻值Rt减小,则外电路的总阻值R减小,根据闭合电路的欧姆定律可知,干路电流增大,把定值电阻R1等效成电源内阻,则电路内电压Ur=I(R1+r)增大,故外电路的电压减小,电压表示数减小,故A错误;根据功率P=IE,结合上述分析可知,当温度升高时,热敏电阻的阻值Rt减小,干路电流I增大,故电源的功率增大,故B错误;正确识别“串反并同”结论中的“串”“并”联结论里的串联和并联不是通常意义上的串并联,而是广义串联和并联,在混联状态下,从电源出发,凡是能和变阻器连成一个回路的,都与之是串联,凡不能连成回路的,都与之是并联。反思总结[例3]【含容电路的分析】

(2025·石家庄期中)如图所示的电路中,电源电动势E=6

V,内阻r未知,电阻R1=3

Ω,R2=6

Ω,电容器的电容C=10.0

μF。开始时,开关S1闭合,S2断开,电路稳定时理想电流表A的示数为1.5A。(1)求电源内阻r;【答案】

(1)1

Ω【解析】

(1)开关S1闭合,S2断开,外电路只有R1,此时I1=1.5

A,由闭合电路欧姆定律可得E=I1(R1+r),代入数据解得r=1

Ω。(2)合上S2,求待电路稳定后电流表的示数大小;【答案】

(2)2

A

(3)合上S2,待电路稳定后再断开S1,求之后流过R1的总电荷量。(结果保留两位小数)【答案】

(3)2.67×10-5C含电容器电路的处理方法(1)电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,求电荷量时再在相应位置补上。(2)含电容器电路的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的支路的电阻相当于导线,电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。方法点拨考点二闭合电路的功率和效率(1)纯电阻电路中,外电阻R越大,电源的输出功率P出越大吗?试推导电源输出功率P出与外电阻R的关系。由P出与外电阻R的关系图像可知:②当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。③当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大。模理探真·深度学习(2)纯电阻电路中外电阻R越大,电源效率越高吗?试推导电源效率η与外电阻R的关系。1.电源的功率及效率2.纯电阻电路中电源的输出功率P出与外电阻R的关系(2)关系图像。①根据如图所示图像可知:随着外电阻的增大,输出功率先增大后减小,即:a.当R<r时:R↑→P出↑;b.当R>r时:R↑→P出↓。③P出<Pm时,每个输出功率对应两个不同的外电阻R1和R2,且满足R1R2=r2,因此需要注意题目可能出现多解的情况。3.提高纯电阻电路效率的方法[例4]【闭合电路的功率图像问题】

(多选)(2025·北京海淀期末)小明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上,如图中的a、b、c所示,以下判断正确的是(

)A.直线a表示电源的总功率PE-I图线B.曲线b表示电源的输出功率PR-I图线C.电源的电动势E=8

V,内阻r=4

ΩD.电源的最大输出功率Pm=2

WABD[例5]【闭合电路的最大功率和效率问题】

(2025·山东泰安开学考试)如图所示,已知电源的电动势为E=10

V,内阻r=2

Ω,定值电阻R1=0.5

Ω,滑动变阻器的最大阻值为5

Ω。(1)当滑动变阻器的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大?最大为多少?【答案】

(1)0

8W(2)当滑动变阻器的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?最大为多少?【答案】

(2)2.5Ω

10W(3)当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的输出功率最大?最大为多少?【答案】

(3)1.5Ω

12.5W(4)当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的效率最高?最高为多少?【答案】

(4)5Ω

73.3%(1)易错提醒。“内、外电阻相等时,功率最大”的结论,适用于电源输出功率最大值或阻值变化电阻功率最大值的求解,对于一个定值电阻来说,电流最大,其消耗的功率最大。(2)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′。反思总结反思总结考点三两种U-I图像的比较与应用电源的U-I图像与电阻的U-I图像比较图线斜率的绝对值电源内阻r电阻大小(电阻为纯电阻)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对应的U、I比值表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同表示电阻的大小,每一点对应的比值均等大[例6]【两种U-I图像的比较】

(多选)(2025·甘肃兰州模拟)图甲为某电源的U-I图线,图乙为某小灯泡的U-I图线的一部分,则(

)A.电源的内阻为7.5

ΩB.当小灯泡两端的电压为2.5

V时,它的电阻约为10

ΩC.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡两端的电压约为1.3

VD.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为0.3

WAC两U-I图线的交点即小灯泡的电压、电流,根据图像读数U=1.3

V,I=0.36

A,所以小灯泡的功率为P=UI=1.3×0.36

W=0.47

W,故C正确,D错误。反思总结(2)在同一坐标系中画出电源的U-I图像与电阻的U-I图像,两图像的交点表示电阻的实际工作点,即交点的纵坐标表示实际工作电压,横坐标表示实际工作电流,乘积表示实际功率。[例7]【两种U-I图像的应用】

(多选)(2025·浙江杭州期末)如图甲所示的电路中,R1是可变电阻,R2=4.5

Ω,电压表和电流表都是理想电表。实验时调节R1的阻值,得到各组电压表和电流表数据,用这些数据在坐标纸上描点,拟合,作出的U-I图像如图乙中AB所示,则下列说法正确的是(

)A.电源的电动势等于3

VB.电源内阻r=0.5

ΩC.R1=R2时,电源具有最大的输出功率D.R1=5

Ω时,R1消耗的功率最大BD【解析】

根据闭合电路的欧姆定律U=E-I(R2+r),