第26讲　闭合电路的欧姆定律

6/6第26讲闭合电路的欧姆定律1.理解闭合电路的欧姆定律的内容、表达式及适用条件，会进行电路的动态分析、故障分析及含电容器电路的计算。2.理解电路中的有关功率的概念，会计算闭合电路的功率、效率。3.理解路端电压和负载的关系、电源的U-I图像的意义及应用。双基落实1.易错判断（1）电动势就是电源两端的电压。（）（2）电源的电动势越大，电源所提供的电能就越多。（）（3）闭合电路中外电阻越大，路端电压越小。（）（4）在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大。（）（5）电源的输出功率越大，电源的效率越高。（）2.〔人教版必修第三册P100“复习与提高”A组T4改编〕如图所示的U-I图像，直线a为一电源的路端电压与电流的关系，直线b为电阻R两端电压与电流的关系。若将该电源与电阻R连成闭合回路，闭合开关后，下列说法正确的是（）A.闭合回路路端电压为6V B.闭合回路中总电阻为4ΩC.电源的输出功率为4W D.电源的总功率为4W考点一闭合电路欧姆定律的理解及应用闭合电路的分析与计算闭合电路欧姆定律的常见表达式（1）I＝ER＋r（2）E＝U外＋U内＝U外＋Ir，适用于任何电路。〔多选〕如图所示的电路中，电源的电动势为3V，外部电路中三个电阻的阻值均为2Ω。当开关断开时，电阻R1上通过的电流为0.5A。则下列说法正确的是（）A.电源内阻为2ΩB.电源内阻为1ΩC.若闭合开关，流过电阻R2的电流为0.3AD.若闭合开关，流过电阻R2的电流为0.5A尝试解答闭合电路的动态分析外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RAB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，乙图中a、b间电阻Rab越大，两支路电阻相等时，乙图中a、b间电阻Rab最大。〔多选〕（2026·安徽合肥期末）如图所示，闭合开关，将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则下列说法正确的是（）A.电流表A的示数增大 B.电压表V2的示数增大C.ΔU3与ΔI的比值大于r D.ΔU3大于ΔU2尝试解答动态分析的常用方法（1）程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路。（2）结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零。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。含电容器电路的分析与计算（2026·江苏高邮月考）如图所示，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，R0＝3Ω，R1＝7.5Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，电容器的电容C＝2μF。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3VC.将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10－6CD.将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10－6C尝试解答解答含电容器电路问题的方法（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，简化电路时可以去掉此支路，求电荷量时再在相应位置补上。（2）电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，电容器两极板间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｜Q1－Q2｜。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Q1＋Q2。考点二闭合电路的功率及效率问题1.电源的有关功率和效率总功率任意电路：P总＝EI＝P出＋P内纯电阻电路：P总＝I2（R＋r）＝E内部功率P内＝I2r＝P总－P出输出功率任意电路：P出＝UI＝P总－P内纯电阻电路：P出＝I2R＝E效率任意电路：η＝P出P总×100％＝U纯电阻电路：η＝RR＋r2.纯电阻电路中电源的输出功率P出与外电阻R的关系（1）表达式：P出＝UI＝I2R＝E2（R＋r（2）P出-R图像：如图所示，由图像可知：①当R＝r时，输出功率最大，Pm＝E2②当R“接近”r变化时，P出增大，当R“远离”r变化时，P出减小。③当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。（2026·河北石家庄期末）如图所示，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝0.5Ω，当可变电阻R为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。尝试解答变式1“例4”中的条件不变，求当可变电阻R为多少时，可变电阻R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。变式2在“例4”中，若可变电阻R的最大值为3Ω，R0＝5Ω，求当可变电阻R为多少时，可变电阻R的功率最大，并求这个最大值。变式3“例4”中的条件不变，求电源的最大输出功率。“等效电源”问题一个电源（E、r）与电阻串联或者并联时，可以等效为新的“电源”，其“等效电动势”“等效内阻”如下：（1）如图甲所示，电源（E、r）与电阻R串联①等效电动势：E'＝E。②等效内阻：r'＝r＋R。（2）如图乙所示，电源（E、r）与电阻R并联①等效电动势：E'＝RR＋②等效内阻：r'＝RrR考点三两类U-I图像的比较与应用电源U-I图像与电阻U-I图像的比较电源U-I图像电阻U-I图像图像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Er（注意坐标原点数值是否从零开始过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零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每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率的大小图线斜率的绝对值等于内电阻r的大小电阻的大小〔多选〕（2026·山东泰安模拟）如图所示的U-I图像中，直线a表示某电源的路端电压U与电流I的关系，直线b、c分别表示电阻R1、R2的电压U与电流I的关系。下列说法正确的是（）A.电阻R1、R2的阻值之比为4∶3B.该电源的电动势为6V，内阻为2ΩC.只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6WD.只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之比为1∶1尝试解答（2026·山西太原期末）如图所示，图线a是太阳能电池在某