2019版高中物理大一轮复习文档：第八章恒定电流 第2讲

第2讲 闭合电路欧姆定律一、串、并联电路的特点 1.特点对比2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻.(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻.(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P 总是等于各个电阻耗电功率之和. (4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大.自测1 教材P66第2题改编 一个量程为0～150 V 的电压表，内阻为20 kΩ，把它与一个大电阻串联后接在110 V 电路的两端，电压表的读数是5 V .这个外接电阻是( ) A.240 Ω B.420 kΩ C.240 kΩ D.420 Ω 答案 B二、电源 闭合电路的欧姆定律 1.电源 (1)电动势①计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E ＝W q；②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压. (2)内阻：电源内部导体的电阻. 2.闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比； (2)公式：I ＝ER ＋r (只适用于纯电阻电路)；(3)其他表达形式①电势降落表达式：E ＝U 外＋U 内或E ＝U 外＋Ir ； ②能量表达式：EI ＝UI ＋I 2r . 3.路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：U ＝IR ＝E R ＋r·R ＝E1＋r R ，当R 增大时，U 增大； (2)特殊情况：①当外电路断路时，I ＝0，U ＝E ； ②当外电路短路时，I 短＝Er，U ＝0.自测2 教材P63第4题改编 电源的电动势为4.5 V .外电阻为4.0 Ω时，路端电压为4.0 V ，若在外电路中分别并联一个6.0 Ω的电阻和串联一个6.0 Ω的电阻.则两种情况下的路端电压为( )A.4.3 V 3.72 VB.3.73 V 4.3 VC.3.72 V 4.3 VD.4.2 V 3.73 V答案 C三、电路中的功率 1.电源的总功率(1)任意电路：P 总＝IE ＝IU 外＋IU 内＝P 出＋P 内. (2)纯电阻电路：P 总＝I 2(R ＋r )＝E 2R ＋r.2.电源内部消耗的功率 P 内＝I 2r ＝IU 内＝P 总－P 出.3.电源的输出功率(1)任意电路：P 出＝IU ＝IE －I 2r ＝P 总－P 内. (2)纯电阻电路：P 出＝I 2R ＝E 2R (R ＋r )2＝E 2(R －r )2R＋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 ＝E 24r .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.自测3 (多选)如图1所示，一直流电动机与阻值R ＝9 Ω的电阻串联在电源上，电源的电动势E ＝30 V ，内阻r ＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压U ＝10 V ，已知电动机线圈的电阻R M ＝1 Ω，则下列说法中正确的是( )图1A.通过电动机的电流为10 AB.电动机的输入功率为20 WC.电源的输出功率为4 WD.电动机的输出功率为16 W 答案 BD解析 根据欧姆定律得回路中电流I ＝E －U R ＋r ＝30－109＋1 A ＝2 A ，故A 错误；电动机的输入功率为P 入＝UI ＝10×2 W ＝20 W ，故B 正确；电源的输出功率P 出＝EI －I 2r ＝30×2 W －22×1 W ＝56 W ，故C 错误；电动机的输出功率P 出′＝UI －I 2R M ＝(10×2－22×1) W ＝16 W ，故D 正确.命题点一 电路的动态分析1.动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化.2.电路动态分析的两种方法(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片分别滑至两个极端去讨论.例1 (多选)如图2所示，电源电动势为E ，内阻为r .电路中的R 2、R 3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R 0为定值电阻，R 1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小).当开关S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.下列说法中正确的是( )图2A.只逐渐增大对R 1的光照强度时，电阻R 0消耗的电功率增大，电阻R 3中有向上的电流B.只调节电阻R 3的滑动端P 2向上端移动时，电源消耗的电功率变大，电阻R 3中有向上的电流C.只调节电阻R 2的滑动端P 1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D.若断开开关S ，带电微粒向下运动 答案 AD解析 当逐渐增大光照强度时，光敏电阻R 1的阻值减小，依据“串反并同”可知电流I 增大，则P R 0增大，U C 增大，Q C ＝CU C 增大，即电容器充电，R 3中有向上的电流，A 正确；当P 2向上移动时，U C 不变，R 3中没有电流，故B 错误；当P 1向下移动时，I 不变，但U C 变大，E C ＝U C d 变大，电场力F C ＝U C q d 变大，微粒向上运动，故C 错误；若断开开关S ，电容器放电，U C 降为0，则微粒只受重力作用而向下运动，故D 正确.变式1 (2018·安徽黄山模拟)如图3所示，虚线框内为高温超导限流器，它由超导部件和限流电阻并联组成.超导部件有一个超导临界电流I C ，当通过限流器的电流I ＞I C 时，将造成超导体失超，从超导态(电阻为零，即R 1＝0)转变为正常态(一个纯电阻，且R 1＝3 Ω)，以此来限制电力系统的故障电流.已知超导临界电流I C ＝1.2 A ，限流电阻R 2＝6 Ω，小灯泡L 上标有“6 V 6 W ”的字样，电源电动势E ＝8 V ，内阻r ＝2 Ω.原来电路正常工作，超导部件处于超导态，灯泡L 正常发光，现灯泡L 突然发生短路，则( )图3A.灯泡L 短路前通过R 2的电流为47AB.灯泡L 短路后超导部件将由超导态转化为正常态，通过灯泡的电流为1 AC.灯泡L 短路后通过R 1的电流为43 AD.灯泡L 短路后通过R 2的电流为2 A 答案 C解析 标有“6 V 6 W ”的小灯泡L 正常工作时的电阻R ＝U 2P ＝6 Ω，通过灯泡L 的电流I＝PU ＝1 A ，超导部件处于超导态，其电阻为零，1 A 电流全部通过超导部件，即灯泡L 短路前通过R 2的电流为零，A 错误；灯泡L 短路后，电流增大超过超导部件的超导临界电流，将由超导态转化为正常态，外电路电阻R ′＝R 1×R 2R 1＋R 2＝2 Ω，由闭合电路欧姆定律可得，通过灯泡的电流I ′＝ER ′＋r ＝2 A ，B 错误；由并联电路电流分配规律可知，灯泡L 短路后通过R 1的电流为43 A ，通过R 2的电流为23 A ，C 正确，D 错误.命题点二 电路中的功率及效率问题1.电源的效率η＝IU IE ×100%＝UE ×100%.2.纯电阻电路 P 总＝EI ＝E 2R ＋r ，P 出＝E 2(R ＋r )2R ，η＝P 出P 总×100%＝R R ＋r ×100%. 3.电源的最大输出功率P 出＝UI ＝I 2R ＝E 2(r ＋R )2R ＝E 2R (R －r )2＋4Rr＝E 2(R －r )2R＋4r ， 由此式可看出，当R ＝r 时，P 出有最大值，即P m ＝E 24R ＝E 24r.P 出与外电阻R 的函数关系可用如图4所示图象表示，由图象可以看出：图4(1)当R ＝r 时，输出功率最大，P m ＝E 24r.(2)当R “接近”r 时，P 出增大，当R “远离”r 时，P 出减小.(3)当P 出<P m 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2.例2 如图5所示，E ＝8 V ，r ＝2 Ω，R 1＝8 Ω，R 2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：图5(1)要使变阻器获得的电功率最大，则R 2的取值应是多大？这时R 2的功率是多大？ (2)要使R 1得到的电功率最大，则R 2的取值应是多大？R 1的最大功率是多少？这时电源的效率是多大？(3)调节R 2的阻值，能否使电源以最大的功率E 24r 输出？为什么？答案 (1)10 Ω 1.6 W (2)0 5.12 W 80% (3)不能 理由见解析解析 (1)将R 1和电源等效为一新电源，则新电源的电动势E ′＝E ＝8 V ，内阻r ′＝r ＋R 1＝10 Ω，且为定值.利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当R 2＝r ′＝10 Ω时，R 2有最大功率，即P 2max ＝E ′24r ′＝824×10W ＝1.6 W.(2)因R 1是定值电阻，所以流过R 1的电流越大，R 1的功率就越大.当R 2＝0时，电路中有最大电流，即I max ＝ER 1＋r＝0.8 A ，R 1的最大功率P 1max ＝I max 2R 1＝5.12 W 这时电源的效率 η＝R 1R 1＋r×100%＝80%. (3)不能.因为即使R 2＝0，外电阻R 1也大于r ，不可能有E 24r的最大输出功率.变式2 (多选)直流电路如图6所示，在滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电源的( )图6A.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 答案 ABC解析 滑片P 向右移动时外电路电阻R 外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P 总＝EI 可知P 总减小，故选项A 正确；根据η＝R 外R 外＋r×100%＝11＋r R 外×100%可知选项B 正确；由P 损＝I 2r 可知，选项C 正确；由P 输－R 外图象可得，因不知道R 外的初始值与r 的关系，所以无法判断P 输的变化情况，选项D 错误.变式3 (多选)如图7甲所示，电源电动势E ＝6 V ，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P 从A 端滑至B 端的过程中，得到电路中的一些物理量的变化如图乙、丙、丁所示.其中图乙为输出功率与路端电压的关系曲线，图丙为路端电压与总电流的关系曲线，图丁为电源效率与外电路电阻的关系曲线，不考虑电表、导线对电路的影响.则下列关于图中a 、b 、c 、d 点的坐标值正确的是()图7A.a (4 V ,4.5 W)B.b (4.8 V ,2.88 W)C.c (0.6 A,4.5 V)D.d (8 Ω，80%)答案 BD解析 由题图丙可知短路电流为I 短＝3 A ， 由I 短＝E r 得r ＝E I 短＝63Ω＝2 Ω，电源的效率最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，由题图丁可知电源的最大效率为η＝80%，由η＝UI EI ×100%＝RR ＋r ×100%，解得R ＝8 Ω，滑动变阻器的滑片P 在最右端B 时，分别对应b 、c 、d 三点.当输出功率达到最大时外电路电阻R 1＝r ＝2 Ω，此时路端电压为U a ＝3 V ， 则P a ＝P m ＝E 24r ＝624×2 W ＝4.5 W ，坐标为a (3 V,4.5 W)；b 点、c 点：R ＝8 Ω，I c ＝E R ＋r ＝68＋2 A ＝0.6 A ，U c ＝E －I c r ＝(6－0.6×2) V ＝4.8 V ， P b ＝U c I c ＝4.8×0.6 W ＝2.88 W ， 所以b 点的坐标为b (4.8 V ,2.88 W)， c 点的坐标为c (0.6 A,4.8 V)， d 点的坐标为d (8 Ω，80%)， 故选项B 、D 正确.命题点三 对电源U －I 图线的理解和应用1.截距纵轴上的截距等于电源的电动势；横轴上的截距等于外电路短路时的电流，即I 短＝Er (如图8所示).图82.斜率图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r ＝|ΔU ΔI |＝EI 短，斜率的绝对值越大，表明电源的内阻越大.3.图线上的点图线上任一点对应的U 、I 的比值为此时外电路的电阻，即R ＝UI .4.面积面积UI 为电源的输出功率，而电源的总功率P 总＝EI ，P 总－P 出＝EI －UI 为电源的发热功率. 例3 (多选)如图9所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是( )图9A.电源的电动势为50 VB.电源的内阻为253ΩC.电流为2.5 A 时，外电路的电阻为15 ΩD.输出功率为120 W 时，输出电压是30 V 答案 ACD解析 电源的路端电压和电流的关系为：U ＝E －Ir ，显然直线①的斜率的绝对值等于r ，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出E ＝50 V ，r ＝50－206－0 Ω＝5 Ω，A 正确，B 错误；当电流为I 1＝2.5 A 时，由回路中电流I 1＝Er ＋R 外，解得外电路的电阻R 外＝15 Ω，C 正确；当输出功率为120 W 时，由题图中P －I 关系图线看出对应干路电流为4 A ，再从U －I 图线读取对应的输出电压为30 V ，D 正确.变式4 如图10，直线A 为某电源的U －I 图线，曲线B 为某小灯泡L 1的U －I 图线的一部分，用该电源和小灯泡L 1串联起来组成闭合回路时灯泡L 1恰能正常发光，则下列说法中正确的是( )图10A.此电源的内电阻为23ΩB.灯泡L 1的额定电压为3 V ，额定功率为6 WC.把灯泡L 1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小D.由于小灯泡L 1的U －I 图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用 答案 B解析 由图象知，电源的内阻为r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝4－16 Ω＝0.5 Ω，A 错误；因为灯L 1正常发光，故灯L 1的额定电压为3 V ，额定功率为P ＝UI ＝3×2 W ＝6 W ，B 正确；正常工作时，灯L 1的电阻为R 1＝UI ＝1.5 Ω，换成R 2＝1 Ω的纯电阻后，该电阻更接近电源内阻r ，故电源的输出功率将变大，C 错误；小灯泡是纯电阻，适用欧姆定律，其U －I 图线是一条曲线的原因是灯泡的电阻随温度的变化而发生变化，故D 错误.变式5 (多选)如图11所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的U －I 图线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是( )图11A.电源1比电源2的内阻大B.电源1和电源2的电动势相等C.小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率小D.小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率大 答案 ABC解析 由闭合电路的欧姆定律E ＝U ＋Ir 知，当I ＝0时电动势E 等于路端电压U ，即电源的U －I 图线与U 轴的交点就是电源电动势的大小，由题图知，电源1和电源2的电动势相等，故B 正确；电源内阻r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ，即电源的U －I 图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r 1>r 2，故A 正确；小灯泡的U －I 图线与电源的U －I 图线的交点即为小灯泡的工作状态，由题图知，小灯泡与电源1连接时消耗的功率P 1＝U 1I 1小于小灯泡与电源2连接时消耗的功率P 2＝U 2I 2，故C 正确，D 错误. 命题点四 含电容器电路的分析1.电路简化把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上. 2.电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压.(2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导体. 3.电容器的电量及变化(1)利用Q ＝UC 计算电容器初、末状态所带的电量Q 1和Q 2；(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电量为Q 1－Q 2； (3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电量为Q 1＋Q 2.例4 (2016·全国卷Ⅱ·17)阻值相等的四个电阻、电容器C 及电池E (内阻可忽略)连接成如图12所示电路.开关S 断开且电流稳定时，C 所带的电荷量为Q 1；闭合开关S ，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2.Q 1与Q 2的比值为( )图12A.25B.12C.35D.23 答案 C解析 S 断开时等效电路图如图甲所示.甲电容器两端电压为U 1＝E R ＋23R×23R ×12＝15E ；S 闭合时等效电路图如图乙所示.乙电容器两端电压为U 2＝E R ＋12R×12R ＝13E ，由Q ＝CU 得Q 1Q 2＝U 1U 2＝35，故选项C 正确.变式6 如图13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.闭合开关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13A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大两板间的距离D.断开开关S答案 B解析由闭合电路欧姆定律可知：增大R1的阻值会使总电阻增大，总电流减小，电源内电路电势降落减小，R1两端电压增大，则电容器两板间电压增大，板间电场强度增大，油滴受电场力增大，油滴将向上运动，选项A错误；电路稳定时R2中无电流，R2阻值变化对电路无任何影响，则选项B正确；只增大板间距离d，会使板间电场强度减小，油滴将向下运动，选项C错误；断开开关S，电容器放电，油滴将向下运动，选项D错误.命题点五电路故障分析1.故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零；(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用电器或电阻两端电压为零.2.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断路，或并联路段短路；(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极性和量程；(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路.在运用欧姆表检测时，被检测元件应从电路中拆下来；(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5如图14是某同学连接的实验实物图，A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查.图14(1)应用多用电表的直流挡进行检查，选择开关置于10 V挡.该同学测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触(选填“a”或“b”).根据测试结果，可判定故障是.A.灯A短路B.灯B短路C.cd段断路D.df段断路(2)(多选)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的故障是()A.灯A断路B.灯B短路C.灯A、B都断路D.d、e导线断路答案(1)a D(2)BD解析(1)应用多用电表判断电路故障，首先要正确使用多用电表，对多用电表而言，电流应从红表笔流入该表内，由题图能看出a点电势高于b点电势，知红表笔应接触a.由表1条件可知，d、f间有示数，则d—c—a—干电池—b—f间无断路，故df段断路，选项D正确；若灯A短路或灯B短路，不会造成A、B灯都不亮，选项A、B错误；若cd段断路，则d、f 间不会有示数，选项C错误.(2)由表2可知，c、d间有一定的电阻但不是很大，灯A既不短路也不断路，选项A、C错误；d、e间存在很大电阻，表明d、e间导线断路，选项D正确；e、f间电阻为零，则灯B短路，选项B正确.变式7如图15所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D 两灯变暗，故障的原因可能是()图15A.R1短路B.R2断路C.R2短路D.R3短路答案 D解析A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B被排除.因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的.观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，故选D.变式8(多选)如图16所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S，电路正常工作，过了一会儿，电流表的示数变为零.若电路中故障发生在灯L、电阻R上，用一根导线来判断电路故障，则下列判断正确的是()图16A.将导线并联在R两端，电流表无示数，一定是L断路B.将导线并联在L两端，电流表无示数，一定是R断路C.将导线并联在R两端，电流表有示数，一定是R断路D.将导线并联在L两端，电流表有示数，一定是L断路答案CD解析电流表的示数变为零，说明电路故障为断路.将导线与用电器并联进行检测时，若电流表有示数，说明与导线并联的用电器断路；若电流表无示数，说明另一个用电器断路或两个用电器都断路.若将导线并联在R两端，电流表无示数，则可能是L断路，也可能是R、L 都断路，故选项A错误；若将导线并联在L两端，电流表无示数，则可能是R断路，也可能是R、L都断路，故选项B错误；若将导线并联在R两端，电流表有示数，则一定是R断路，选项C正确；若将导线并联在L两端，电流表有示数，则一定是L断路，选项D正确.1.(多选)在如图1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1A.电源的电动势为3 V ，内阻为0.5 ΩB.电阻R 的阻值为1 ΩC.电源的输出功率为4 WD.电源的效率为50% 答案 ABC解析 由图线Ⅰ可知，电源的电动势为3 V ，内阻为r ＝EI 短＝0.5 Ω；由图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1 Ω，该电源与电阻R 直接相连组成的闭合电路的电流为I ＝Er ＋R ＝2 A ，路端电压U ＝IR ＝2 V(可由题图读出)，电源的输出功率为P ＝UI ＝4 W ，电源的效率为η＝UIEI×100%≈66.7%，故选项A 、B 、C 正确，D 错误.2.(2018·贵州遵义调研)如图2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2A.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 答案 A解析 由变阻器R 0的滑动端向下滑动可知，R 0接入电路的有效电阻减小，R 总减小，由I ＝ER 总＋r 可知I 增大，由U 内＝Ir 可知U 内增大，由E ＝U 内＋U 外可知U 外减小，故电压表示数减小.由U 1＝IR 1可知U 1增大，由U 外＝U 1＋U 2可知U 2减小，由I 2＝U 2R 2可知电流表示数减小，故A 正确.3.(多选)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻值越大.为探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图3所示电路，电源的电动势E 和内阻r 不变，在没有磁场时调节变阻器R 使电灯L 正常发光.若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则( )图3A.电灯L 变亮B.电灯L 变暗C.电流表的示数减小D.电流表的示数增大答案 AC解析 探测装置从无磁场区进入强磁场区时，磁敏电阻阻值变大，则电路的总电阻变大，根据I ＝ER 总可知总电流变小，所以电流表的示数减小，根据U ＝E －Ir ，可知I 减小，U 增大，所以灯泡两端的电压增大，所以电灯L 变亮，故A 、C 正确，B 、D 错误.4.(2017·宁夏银川2月模拟)如图4甲所示为某一小灯泡的U －I 图线，现将两盏这样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电阻R 串联，接在内阻为1 Ω、电动势为3 V 的电源两端，如图乙所示，则( )图4A.通过每盏小灯泡的电流约为0.2 A ，此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 WB.通过每盏小灯泡的电流约为0.3 A ，此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 WC.通过每盏小灯泡的电流约为0.2 A ，此时每盏小灯泡的电功率约为0.2 WD.通过每盏小灯泡的电流约为0.3 A ，此时每盏小灯泡的电功率约为0.4 W 答案 C解析 由题图甲可以看出，当通过小灯泡的电流为0.2 A 时，对应灯泡两端的电压为1 V ，此时小灯泡的电阻为1 V 0.2 A ＝5 Ω，两小灯泡并联后的总电阻R 并＝2.5 Ω，灯泡两端电压U 并＝R 并R 总E ＝2.57.5×3 V ＝1 V ，恰好符合串联电路电压关系，则每盏小灯泡的功率P L ＝0.2 W ，则A 项错误，C 项正确.同理，可知B 、D 项错误.5.如图5所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L 的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是( )图5A.电流表、电压表的读数均变小B.电源内阻消耗的功率变大C.液滴将向上运动D.电源的输出功率变大答案 C解析当L的灯丝突然烧断时电路中总电阻增大，则总电流减小，电源的内电压和R1两端的电压减小，由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压增大，故电容器C的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的电场力增大，则该液滴将向上运动，C正确；由于C两端的电压增大，R2、R3中的电流增大，则电流表、电压表的读数均变大，A错误；因干路电流减小，则电源内阻消耗的功率变小，B错误；由于电源的内、外电阻的关系未知，不能判断电源的输出功率如何变化，D错误.6.如图6所示的电路中，闭合开关S，灯L1、L2正常发光.由于电路突然出现故障，发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是()图6A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路答案 A解析分析电路的连接方式可知，R1与L1并联；R2与R3先并联再与电流表、R4串联，然后与L2并联.出现故障后，发现灯L1变亮，灯L2变暗，说明L1两端的电压变大，L2两端的电压变小，可能是R1断路，A正确；如果R2断路，则灯L2变亮，灯L1变暗，与现象不符，B 错误；若R3短路或R4短路，与电流表示数变小不符，C、D错误.7.(多选)如图7所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是()图7A.当R 2＝R 1＋r 时，R 2获得最大功率B.当R 1＝R 2＋r 时，R 1获得最大功率C.当R 2＝0时，R 1获得最大功率D.当R 2＝0时，电源的输出功率最大 答案 AC解析 在讨论R 2的电功率时，可将R 1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R 2与电动势为E 、内阻为(R 1＋r )的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图甲所示)，R 2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R 2＝R 1＋r 时，R 2获得的电功率最大，A 项正确；讨论R 1的电功率时，由于R 1为定值，根据P ＝I 2R 知，电路中电流越大，R 1上的电功率就越大(P 1＝I 2R 1)，所以，当R 2＝0时，等效电源内阻最小(等于r ，如图乙所示)，R 1获得的电功率最大，故B 项错误，C 项正确；讨论电源的输出功率时，(R 1＋R 2)为外电阻，内电阻r 恒定，由于题目没有给出R 1和r 的具体数值，所以当R 2＝0时，电源输出功率不一定最大，故D 项错误.8.(多选)如图8所示，已知电源的内电阻为r ，固定电阻R 0＝r ，可变电阻R 的总阻值为2r ，若滑动变阻器的滑片P 由A 端向B 端滑动，则下列说法中正确的是( )图8A.电源的输出功率由小变大B.固定电阻R 0上消耗的电功率由小变大C.电源内部的电压即内电压由小变大D.滑动变阻器R 上消耗的电功率变小 答案 AB解析 由闭合电路欧姆定律推出电源的输出功率随外电阻变化的规律表达式P 出＝E 2(R 外－r )2R 外＋4r ，根据上式作出P 出－R 外图象如图所示.当滑片P 由A 端向B 端滑动时，外电路电阻的变化范围是0～23r ，由图可知，当外电路电阻由0增加到23r 时，电源的输出功率一直变大，选项A 正确；R 0是定值的纯电阻，所以其消耗的电功率P R 0＝U 2R 0，因全电路的总电压即电源电动势E 一定，当滑动变阻器的滑片P 由A 端向B 端滑动时，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压升高，R 0上消耗的电功率也一直增大，选项B 正确，C 错误；讨论滑动变阻器R 上消耗的电功率的变化情况时，可以把定值电阻R 0当作电源内电阻的一部分，即电源的等效内电阻为r ′＝rR 0r ＋R 0＝r2，这时滑动变阻器R 上消耗的电功率相当于外电路消耗的功率，即等效电源的输出功率.随着滑片P 由A 端向B 端滑动，在R 的阻值增大到r2之前，滑动变阻器R 上消耗的电功率是一直增大的；则根据闭合电路欧姆定律可知，当R ＝r2时，滑动变阻器R 上消耗的电功率达到最大值，滑片P再继续向B 端滑动，则滑动变阻器R 上消耗的电功率就会逐渐减小，故选项D 错误. 9.(2018·河南开封质检)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点.如图9所示，图线a 是该电池在某光照强度下路端电压U 和电流I 的关系图线(电池内阻不是常数)，图线b 是某电阻R 的U －I 图线.在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为( )图9A.8.0 ΩB.10 ΩC.12 ΩD.12.5 Ω答案 A解析 由闭合电路欧姆定律得U ＝E －Ir ，当I ＝0时，E ＝U ，由图线a 与纵轴的交点读出电动势为E ＝3.6 V.根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为2 V ，则内阻r ＝3.6－20.2 Ω＝8.0 Ω，故A 正确.10.(多选)如图10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( )。