高考物理《电路 闭合电路欧姆定律》名师专题复习名师导学案

电路 闭合电路欧姆定律
考纲解读
1.熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算.
2.理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．
考点一 电路的动态分析
1．闭合电路欧姆定律的公式
⎩⎪⎨⎪⎧
I ＝E R ＋r E ＝U 外＋U 内
2．路端电压U 与电流I 的关系
图1
(1)关系式：U ＝_________ (2)U －I 图象如图1所示．
①当电路断路即I ＝0时，纵坐标的截距为_________
②当外电路短路即U ＝0时，横坐标的截距为_________
③图线的斜率的绝对值为_________ 3．电路动态分析的方法
(1)程序法：电路结构的变化→R 的变化→
R 总的变化→I 总的变化→U
端
的变化→固定支
路⎩
⎪⎨
⎪⎧
并联分流I 串联分压U →变化支路.
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．
例1 如图2所示，E 为内阻不能忽略的电池，
R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，与分
别为电压表与电流表．初始时S 0与
S 均闭合，现将S 断开，则( )
图 2
A.的读数变大，的读数变小
B.的读数变大，的读数变大
C.的读数变小，的读数变小
D.
的读数变小，
的读数变大
变式题组
1．[电路的动态分析]如图3所示电路，电源内阻不可忽略．开关S
闭合后，在变阻器R 0的滑动端向下滑动的过程中( )
图3
A ．电压表与电流表的示数都减小
B ．电压表与电流表的示数都增大
C ．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D ．电压表的示数减小，电流表的示数增大 2．[电路的动态分析](2013·江苏单科·4)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图4所示．M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻
R M 发生变化，导致S 两端电压U 增大，装置发出
警报，此时( )
图4
A ．R M 变大，且R 越大，U 增大越明显
B ．R M 变大，且R 越小，U 增大越明显
C ．R M 变小，且R 越大，U 增大越明显
D ．R M 变小，且R 越小，U 增大越明显
判定总电阻变化情况的规律
(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．
考点二 电路中的功率及效率问题 1．电源的总功率
(1)任意电路：P 总＝____＝____＋____＝P 出＋P
内．
(2)纯电阻电路：P 总＝________＝
E 2
R ＋r
.
2．电源内部消耗的功率：P 内＝____＝_____ ＝P 总－P 出． 3．电源的输出功率
(1)任意电路：P 出＝____＝IE －I 2
r ＝P 总－P 内． (2)纯电阻电路：P
出
＝I 2
R ＝______＝
E 2
R －r 2
R
＋4r .
(3)纯电阻电路中输出功率随R 的变化关系 ①当R ＝r 时，电源的输出功率最大为P m ＝____. 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． ④当P 出
<P m 时，每个输出功率对应两个外电阻
R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2.
⑤P 出与R 的关系如图5所示．
图5
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝_____×100%＝U
E
×100%. (2)纯电阻电路：η＝___×100%＝
1
1＋r R
×100%
因此在纯电阻电路中R 越大，η越大；当R ＝r 时，电源有最大输出功率，效率仅为50%. 例2 如图6所示，已知电源电动势E ＝5 V ，内阻r ＝2 Ω，定值电阻R 1＝0.5 Ω，滑动变阻器R 2的阻值范围为0～10 Ω.求：
图6
(1)当滑动变阻器R 2的阻值为多大时，电阻R 1消耗的功率最大？最大功率是多少？
(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？最大功率是多少？
(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？
变式题组3．[电路中的功率与效率]电源的电动
势为E ＝30 V ，内阻为r ＝1 Ω，将它与一只“6 V 12 W ”的灯泡和一台电阻为2 Ω的小电动机串联组成闭合电路，当灯泡正常发光时，若不计摩擦，电动机输出机械功率与输入电功率之比为( )
A ．91%
B ．82%
C ．67%
D ．60%
4．[电路中功率的动态分析](2012·上海·17)直流电路如图7所示，在滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电源的( )
图7
A ．总功率一定减小
B ．效率一定增大
C ．内部损耗功率一定减小
D ．输出功率一定先增大后减小
对闭合电路功率的两点认识
(1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能．内、外电路将电能转化为其他形式的能，IE ＝P 内＋P 外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现．
(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大．
考点三 电路故障问题
1．故障特点
(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为___．
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为________． 2．检查方法
(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有__路，或并联路段_____路．
(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的
分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的______和_____． (3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处___路，当测量值很小或为零时，表示该处____路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断_______． (4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．
例3 如图8是某同学连接的实验实物图，开
关闭合后A 、B 灯都不亮，他采用以下方法进行故障检查．
图8
选用量程为10 V 的已校准的电压表进行检查，测试结果如表1所示．根据测试结果，可判定故
图象上的特征
物理意义
电源U －I 图象
电阻U －I 图
象
图形
图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系 图线与坐标轴交点
与纵轴交点表
示电源电动势
E ，与横轴交点表示短路电流E
r
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，表示此电阻的大小不变 图线斜率的 绝对值大小
内电阻r
电阻大小
障是________．
A ．灯A 短路
B ．灯B 短路
C ．cd
递进题组
5
．[电路故障的判断]如图9所示的电路中，电源的电动势为6 V ，当开关S 接通后，灯泡L 1、L 2都不亮，用电压表测得各部分的电压是U ab ＝6 V ，U ad ＝0 V ，U cd ＝6 V ，由此可判定( )
图9
A ．L 1和L 2的灯丝都烧断了
B ．L 1的灯丝烧断了
C ．L 2的灯丝烧断了
D ．变阻器R 断路
6．[电路故障的判断
]在如图10所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，A 灯变暗，B 灯变亮，则故障可能是( )
图10
A ．R 1短路
B ．R 2断路
C ．R 3断路
D ．R 4短路
考点四 电源和电阻U －I 图象的比较
例4 在如图11所示的U －I 图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R 的U －I 图线．用该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路，由图象可知( )
图11
A
．电源的电动势为3 V ，内阻为0.5 Ω B ．电阻R 的阻值为1 Ω C ．电源的输出功率为4 W D ．电源的效率为50% 变式题组
7．[两种U －I 图象的理解]如图12所示，直线
A 为某电源的U －I 图线，曲线
B 为某小灯泡的U
－I 图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，
电源的输出功率和电源的总功率分别是( )
图12
A ．4 W,8 W
B ．2 W,4 W
C ．2 W,3 W
D ．4 W,6 W
8．[电源U －I 图象与功率图象的结合]如图13所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象，图中曲线②表示该电源的输出功率
与电流的关系图象，则下列说法正确的是( )
图13
A ．电源的电动势为50 V
B ．电源的内阻为25
3
Ω
C ．电流为2.5 A 时，外电路的电阻为15 Ω
D ．输出功率为120 W 时，输出电压是30 V
考点五 含电容器电路的分析
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____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_____，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压． 3．电容器所带电荷量的变化的计算： (1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之____；(2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之_____．
例5 如图14所示，C 1＝6 μF ，C 2＝3 μF ，
R 1＝3 Ω，R 2＝6 Ω，电源电动势E ＝18 V ，内
阻不计，下列说法正确的是(
)
图14
A ．开关S 断开时，a 、b 两点电势相等
B ．开关S 闭合后，a 、b 两点间的电流是2 A
C ．开关S 断开时C 1带的电荷量比开关S 闭合后
C 1带的电荷量大
D ．不论开关S 断开还是闭合，C 1带的电荷量总比C 2带的电荷量大 变式题组
9．[含容电路的分析]电源、开关S 、定值电阻R 1、R 2、光敏电阻R 3和电容器连接成如图15所
示电路，电容器的两平行板水平放置．当开关S 闭合，并且无光照射光敏电阻R 3时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M 点，当用强光照射光敏电阻R 3时，光敏电阻的阻值变小，则(
)
图15
A ．液滴向下运动
B ．液滴向上运动
C ．电容器所带电荷量减少
D ．电容器两极板间电压变大
10．[含容电路的分析]如图16所示，R 1、R 2、R 3、
R 4均为可变电阻，C 1、C 2均为电容器，电源的电
动势为E ，内阻r ≠0.若改变四个电阻中的一个阻值，则(
)
图16
A ．减小R 1，C 1、C 2所带的电荷量都增加
B ．增大R 2，
C 1、C 2所带的电荷量都增加 C ．增大R 3，C 1、C 2所带的电荷量都增加
D ．减小R 4，C 1、C 2所带的电荷量都增加
【高考模拟 明确考向】
1．(2014·天津·2)如图17所示，电路中R 1、
R 2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电
容器C 的极板水平放置，闭合电键S ，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )
图17
A ．增大R 1的阻值
B ．增大R 2的阻值
C ．增大两板间的距离
D ．断开电键S 2．(2014·上海·18)如图18所示，电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻阻值r .将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V 1、V 2、V 3示数变化量的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3，理想电流表A 示数变化量的绝对值为ΔI ，则(
)
图18
A ．A 的示数增大
B ．V 2的示数增大
C ．ΔU 3与ΔI 的比值大于r
D ．ΔU 1大于ΔU 2
3．如图19所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，其中a 、b 分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，下列说法正确的是(
)
图19
A ．阴影部分的面积表示电源输出功率
B ．阴影部分的面积表示电源内阻上消耗的功率
C ．当满足α＝β时，电源效率最高
D ．当满足α＝β时，电源效率小于50% 4.在如图20所示的电路中，输入电压U 恒为8 V ，灯泡L 标有“3 V 6 W ”字样，电动机线圈的电阻R M ＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(
)
图20
A ．电动机的输入电压是5 V
B ．通过电动机的电流是2 A
C ．电动机的效率是80%
D ．整个电路消耗的电功率是10 W
5．如图21所示是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图．当开关闭合时，灯L 1亮，灯L 2不亮，电流表和电压表均有读数．则故障原因可能是(
)
图21
A ．L 1断路
B ．L 1短路
C ．L 2断路
D ．L 2短路。