全程温习构想2018高考物理一轮温习 第八章节 恒定电流章节 2 闭合电路的欧姆定律讲义 新人教版

2．(多选)(2017·辽宁沈阳名校质检)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分 别是电源 1 与电源 2 的路端电压随电流变化的特性曲线，曲线Ⅲ 是一个小灯泡的伏安特性曲线，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( )
A．电源 1 与电源 2 的内阻之比是 ：7 B．电源 1 与电源 2 的电动势之比是 ：1 C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 ：2 D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 ：2
[答案] A
电路动态分析的方法 (1)程序法 ①基本思路：“部分→整体→部分”，
②一般步骤
(2)极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片 分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论．
[题组训练]
1．[灯泡亮度变化的判断](多选)按如图所示的电路连接各元 件后，闭合开关 S，L1、L2 两灯泡都能发光．在保证灯泡安全的 前提下，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，下列判断正确的是
电源内部 消耗的功率
P 内＝I2r＝U 内 I＝P 总－P 出
电源的输 出功率
任意电路：P 出＝UI＝EI－I2r＝P 总－P 内 纯电阻电路：P 出＝UI＝I2R＝UR2
任意电路：η＝PP出总×100%＝UE×100%
电源的效率 纯电阻电路：η＝PP出总×100%＝R＋R r×100%＝1＋1 Rr ×100%
考点一 闭合电路的欧姆定律及动态分析
1．电源的电动势和内阻 (1)电动势 ①电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化成电 能的装置． ②电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比 值，E＝Wq ，单位：V. ③电动势的物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化 成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间 的电压． (2)内阻：电源内部也是由导体组成的，也有电阻 r，叫做电 源的内阻，它是电源的另一重要参数．
[解析] 由闭合电路欧姆定律 U＝E－Ir 知，当 I＝0 时，U ＝E，A 正确；U－I 图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即 r＝ ΔΔUI ＝1.04－0－0.14.000 Ω＝1 Ω，B 错误；纵轴的电压刻度不是从零 开始的，U－I 图线的横截距不再表示 U＝0 时的短路电流，而是 表示路端电压为 1.00 V 时的干路电流是 0.40 A，C 错误；因为 ΔΔUI ＝r，为常数，则1.400V－－I′1.20 V＝1 Ω，所以 I′＝0.20 A， D 正确．
②公式I＝R＋E r只适用于纯电阻电路 E＝U外＋U内适用于任何电路
③路端电压与外电阻的关系 a．负载 R 增大―→I 减小―→U 内减小―→U 外增大，外电路 断路时(R→无穷)，I＝0，U 外＝E. b．负载 R 减小―→I 增大―→U 内增大―→U 外减小，外电路 短路时(R＝0)，I＝Er，U 内＝E.
4．直流电路中的电容和电阻：在直流电路中，如果串联或 并联了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流，所 以电阻不起降压作用，但电容器两端可能出现电势差；如果电容 器与电源并联，电路中有电流通过．电容器两端的充电电压不是 电源电动势 E，而是路端电压 U.
例 1 如图所示电路中的电源为恒流源，不管外电路的电阻
如何变化，它都能够提供持续的定值电流．电压表、电流表都为 理想电表，当滑动变阻器 R 的滑动触头向右滑动时，电压表 V1、 V2 示数变化量的绝对值分别为 ΔU1 和 ΔU2.电流表 A 示数变化量 的绝对值为 ΔI，下列说法中正确的是( )
A．V1 示数减小，A 示数增大，ΔΔUI1＝R2 B．V1 示数减小，A 示数减小，ΔΔUI1＝R1 C．V2 示数减小，A 示数增大，ΔΔUI2＝R1 D．V2 示数不变，A 示数增大，ΔΔUI2＝R
根据 I＝R＋E r，电路的总电流增大，则电阻 R1 及内阻 r 两端 电压增大，并联电路两端，即 R3 两端电压减小，故电流表的读 数减小．选项 A、B 正确．
答案：AB
考点二 电源的功率和效率
1．电源的功率和效率
电源总功率
任意电路：P 总＝EI＝U 外 I＋U 内 I＝P 出＋P 内 纯电阻电路：P 总＝EI＝I2(R＋r)＝RE＋2 r
答案：ABC
考点四 含电容器电路的分析
1．电容器的简化处理：简化电路时可以把电容器所处电路 作为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时在相应位置再补上．
2．电阻的简化处理：电路稳定后，与电容器同支路的电阻 相当于导线．
3．电荷变化量的计算：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．可由 ΔQ＝CΔU 计算电容器上电荷量的变化．
[答案] AD
1．(多选)如图所示为某一电源的 U－I 图线，由图可知( ) A．电源电动势为 2 V
B．电源内电阻为13 Ω C．电源短路时电流为 6 A D．电路路端电压为 1 V 时， 电路中电流为 5 A 解析：I＝0 时，E＝U＝2 V，A 对，r＝2－60.8 Ω＝0.2 Ω， B 错误；I 短＝Er＝02.2A＝10 A，C 错；U＝1 V 时，I＝E－r U＝20－.21 A＝5 A，D 正确． 答案：AD
解析：根据电源的路端电压随电流变化的特性图线斜率的绝 对值表示电源内阻可知，电源 1 与电源 2 的内阻之比是 ：7， 选项 A 正确．根据电源的路端电压随输出电流变化的特性图线 在纵轴的截距表示电源电动势可知，电源 1 与电源 2 的电动势之 比是 ：1，选项 B 正确．根据曲线交点表示工作点，交点的 纵、横坐标的乘积表示电源输出功率，在这两种连接状态下，小 灯泡消耗的功率之比是 ：2，选项 C 正确．根据曲线交点的 纵、横坐标的比值表示小灯泡的电阻，在这两种连接状态下，小 灯泡的电阻之比是 ：25，选项 D 错误．
思维诊断
(1)电源是将化学能转化为电能的装置．( × ) (2)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的 电阻成反比．( √ ) (3)电动势是电源两极间的电压．( × ) (4) 闭 合 电 路 某 一 支 路 电 阻 变 大 ， 整 个 电 路 的 总 电 阻 变 大．( √ ) (5)当外电阻增大时，路端电压也增大．( √ ) (6)闭合电路中的短路电流无限大．( × )
例 3 (多选)某实验小组用如图甲所示的电路完成了蓄电池
的电动势 E 和内电阻 r 的测量，该小组的同学测量了多组数据， 并根据测量的数据描绘了如图乙所示的图线．已知两电表均为理 想电表，则下列说法正确的是( )
A．E＝1.40 V B．r＝3.50 Ω C．调节滑动变阻器使其阻值 为零时，流过电源的电流为 0.40 A D．调节滑动变阻器使电压表的读数为 1.20 V 时，电流表的 读数 I′＝0.20 A
动势 E，与横轴交点表 过坐标轴原点，表示没
示电源短路电流Er
有电压时电流为零
图线上每一
点坐标的乘 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率
积 UI
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
每一点对应的此值均等 大，表示此电阻的大小
图线的斜 率的大小
内电阻 r
电阻大小
规格
后轮驱动直流永磁电机
车型：20″电动自行车 电机输出功率：170 W
电源输出电压：≥36 V 额定工作电压/电流：36 V/5 A
整车质量：40 kg
额定转速：240 r/min
A.0.2 Ω B．0.4 Ω C．7.2 Ω D．7.4 Ω
解析：电机输出功率为 P 出＝170 W，电源的输出电压为 U
2.纯电阻电路中，P 出与外电阻 R 的关系： P 出＝I2R＝RE＋2Rr2＝R－R rE22＋4r.
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 Pm＝E4r2； 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；
答案：ABC
考点三 电源 U－I 图象和电阻 U－I 图象的应用
电源 U－I 图象和电阻 U－I 图象的比较
图象上
物理意义
的特征
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 电阻中的电流随电阻两
电流的变化关系
端电压的变化关系
与纵轴交点表示电源电
图线与坐 标轴交点
[解析] 当 R 外＝r 时，P 出最大，即 R＋R0＝r 时， Pmax＝E4r2 可得：R＝0.5 Ω 时，Pmax＝9 W [答案] 0.5 Ω 9 W
1．(2017·福建漳州二模)电动自行车因轻便、价格相对低廉、
污染和噪音小而受到市民喜爱．某国产品牌电动自行车的铭牌如
下，则此车所配电机的内阻为( )
2．闭合电路的欧姆定律 (1)闭合电路
内电路：.其两端电压称为外
电压或路端电压
②内、外电压的关系：E＝U 外＋U 内．
(2)闭合电路的欧姆定律 ①内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、 外电路的电阻之和成反比．
() A．L1 变暗 B．L1 变亮 C．L2 变暗 D．L2 变亮
2．[电表读数变化的判断](多选)如图所示，当开关 S 闭合时， 以下正确的判断是( )
A．电压表的读数变小 B．电流表的读数变小 C．电压表的读数变大 D．电流表的读数变大
解析：当开关 S 闭合时，并联电阻减小，外电路总电阻减小， 路端电压，即电压表的读数减小．
[解析] 保护电阻消耗的功率 P0＝r＋ER2＋R0R02，因 R0 和 r 是常量，而 R 是变量，所以 R 最小时，P0 最大，即 R＝0 时，P0max ＝rE＋2RR002＝621×.502.5 W＝8 W.
[答案] 0 8 W
[延伸拓展 1]在[例 2]中条件不变，求当电阻箱 R 读数为多少 时，电阻箱 R 消耗的功率最大，并求这个最大值．
④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；
⑤P 出与 R 的关系如图所示．
例 2 如图所示，已知电源的电动势为 6 V，内阻为 1 Ω，保
护电阻 R0＝0.5 Ω，求当电阻箱 R 读数为多少时，保护电阻 R0 消耗的电功率最大，并求这个最大值．
解析：当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，滑动变阻器接入 电路的电阻变大，整个回路的电流变小，电源内部消耗的功率 P ＝I2r 一定减小，C 正确；总功率 P＝EI 一定减小，A 正确；而 内电压降低，外电压升高，电源的效率增大，B 正确；当电源内 阻等于外电阻时，输出功率最大，此题中无法知道内、外电阻的 关系，因此 D 错误．
[解析] 这时将电源与保护电阻看作内电路，将电阻箱看作 外电路，当 R＝R0＋r 即 R＝(1＋0.5) Ω＝1.5 Ω 时，PRmax＝4r＋E2R0 ＝4×621.5W＝6 W.
[答案] 1.5 Ω 6 W
[延伸拓展 2]在[例 2]中条件不变，求当电阻箱 R 读数为多少 时，电源的输出功率最大，并求这个最大值．
＝36 V，电流为 I＝5 A，设内阻为 R，则根据能量守恒定律得
UI－I2R＝P 出，解得 R＝0.4 Ω，故选 B.
答案：B
2．(多选)直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片 P 向右 移动时，电源的( )
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
[解析] 从电路图中可知，R 和 R2 并联后再与 R1 串联，电 压表 V1 测量路端电压，电压表 V2 测量 R1 两端的电压．当滑动 变阻器触头向右滑动时，阻值减小，R2 和 R 的并联总电阻减小， 外电路总电阻减小，而干路电流不变，所以路端电压减小，即电
压表 V1 示数减小，电路总电流不变，即通过 R1 的电流不变，所 以 R1 两端的电压不变，并联电路两端的电压减小，所以通过 R2 的电流减小，而通过 R2 的电流与通过 R 的电流之和等于总电流， 故通过 R 的电流增加，即 A 的示数增大，由于 R1 两端电压不变， 故 ΔU1 等于 R2 两端电压的减少量，又因通过 R2 和 R 的总电流不 变，故 ΔI 等于通过 R2 的电流的减少量，所以ΔΔUI1＝R2，故 A 正 确．