高考物理总复习第八单元恒定电流课时2闭合电路的欧姆定律教师用书含解析新人教版

高考物理总复习第八单元恒定电流课时2闭合电路的欧
姆定律教师用书含解析新人教版
1.电动势
(1)非静电力
①定义:非静电力是指电源把正电荷(负电荷)从负极(正极)搬运到正极(负极)的过程中做功的力,这种非静电力做的功,使电荷的电势能增加。

②非静电力实质:在化学电池中,非静电力是化学作用,它使化学能转化为电势能。

(2)电动势
①定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫作电源的电动势。

②公式:E=W
W 。

③电动势是电池的重要参数,电动势取决于电池正、负极材料及电解液的化学性质,跟电池的大小无关。

2.串联电路和并联电路的特点 电路 内容
串联电路 并联电路 电路连接 把几个导体元
件依次首尾相
连的方式
把几个元件的一端连在一起另一端也连在一起,然后把两端接入电
路的方式
电路图
两个基 本特点
电压 U=U 1+U 2+U 3 U=U 1=U 2=U 3 电流 I=I 1=I 2=I 3 I=I 1+I 2+I 3
三个重 要性质 电阻 R=R 1+R 2+R 3
1R =1
R 1
+1R 2
+1
R
3
电压 U R =U 1R 1=U 2R 2=U 3R 3 IR=I 1R 1=I 2R 2=I 3R 3 功
率 P R =P 1R 1=P 2R 2=P 3R 3
PR=P 1R 1=P 2R 2=P 3R 3
3.电流表、电压表的改装 (1)小量程电流表(表头)
主要部分:永久磁铁和可转动线圈。

(2)改装原理:小量程的电流表改装成大量程的电流表应并联一小电阻;小量程的电流表改装成大量程的电压表应串联一大电阻。

的电阻;如果改装
(3)改装方法:如果改装后电流表量程扩大n倍,则并联一个阻值为W g
W-1
后电压表量程扩大n倍,则串联一个阻值为(n-1)R g的电阻。

4.闭合电路欧姆定律
(1)描述闭合电路的基本物理量
①内阻:内电路的电阻,也叫电源的内阻。

②内电压:当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫内电压,用U内表示。

③外电阻:外电路的总电阻。

④外电压:外电路两端的电压叫外电压,也叫路端电压,用U外表示。

(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。

②表达式:I=W
,其中R为整个外电路的等效电阻。

W+W
③适用条件:外电路为纯电阻的闭合回路。

(3)路端电压与负载的关系:U=E-Ir。

1.(2018宁夏西吉一中期末)扫地机器人是智能家用电器的一种,它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫。

图示为“iRobot”扫地机器人,已知其电池容量为2000 mAh,额定工作电压为15 V,额定功率为30 W,则下列说法正确的是()。

A.扫地机器人的电阻是10 Ω
B.题中“mAh”是能量的单位
C.扫地机器人正常工作时的电流是2 A
D. 4 h
C
2.(2019衡水中学开学考试)如图所示的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,移动滑片C 时,电路的总电阻发生变化,以下情况正确的是()。

A.C向左滑动,总电阻变小
B.C向右滑动,总电阻变小
C.C滑动到最左端时,总电阻为R0
D.C,总电阻为零
A
3.(2018山西大同联考)(多选)如图所示的电路中,通过电阻R1的电流I1是()。

A.W
W1B.W1
W1
C.W2
W2
D.W1
W1+W2答案BC
4.10月模拟)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程。

已知某一表头,内阻R g=30 Ω,满偏电流I g=5 mA,要将它改装为量程0~3 A的电流表,所做的操作是()。

A.串联一个570 Ω的电阻
B.并联一个570 Ω的电阻
C.串联一个0.05 Ω的电阻
D.0.05 Ω的电阻
D
5.(2018吉林市一中期末)如图所示的U-I图象中,直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线,用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图象可知()。

A.R的阻值为1.5 Ω
B.电源电动势为3 V,内阻为0.5 Ω
C.电源的输出功率为3.0 W
D.0.5 W
A
1.(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)连接成如图甲所示电路。

开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C 所带的电荷量为Q2。

Q1与Q2的比值为()。

甲
A.2
5B.1
2
C.3
5
D.2
3
当开关S 断开时,等效电路如图乙所示,电容器C 两端的电压U=1
5E ,所带的电荷量
Q 1=CU=15CE ;当开关S 闭合时,等效电路如图丙所示,电容器C 两端的电压U'=1
3E ,所带的电荷量Q 2=13CE ,所以W 1W 2
=3
5,C 项正确。

C
2.(2016江苏卷,8)(多选)图甲所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出。

闭合开关S,下列说法正确的有( )。

甲
A .路端电压为10 V
B .电源的总功率为10 W
C .a 、b 间电压的大小为5 V
D .a 、b 间用导线连接后,电路的总电流为1 A
设四个电阻的等效电阻为R 路,由1W 路
=115Ω+5Ω+1
5Ω+15Ω得R 路=10Ω,由闭合电路欧姆
定律知,I=W
W
路
+r
=1A,设路端电压为U ,则U=IR 路=10V,A 项正确;电源的总功率P=EI=12W,B 项
错误;设电源负极电势为0V,则a 点电势φa =0.5×5V -0=2.5V,b 点电势φb =0.5×15V -0=7.5V,则a 、b 两点的电势差U ab =φa -φb =2.5V -7.5V =-5V,所以a 、b 间电压的大小为5V,C 项正确;当将a 、b 两点用导线连接后,由于导线没有电阻,此时a 、b 两点电势相等,其等效电路图如图乙所示,其中一个并联电路的等效电阻为3.75Ω,显然总电阻为9.5Ω,电流I=W
W 总
≈1.26A,
故D 项错误。

乙
答案 AC
见《自学听讲》P140
一公式E=W
q
的理解和应用
1.公式E=W
W
是电动势的定义式,是比值法定义的量,E的大小与W、q无关。

2.由公式E=W
W
变形可知W=qE,因此若已知电源的电动势和移动电荷的电荷量,就可以计
,即把其他形式的能转化为电能的多少。

由某种金属材料制成的圆柱体导体,将其两端与电源连接,会在导体内部形成匀强电场,金属中的自由电子会在电场力的作用下发生定向移动形成电流。

已知自由电子的电荷量为e,电源电动势为E,且内阻不计,求:
(1)求电源从正极每搬运一个自由电子到达负极的过程中非静电力所做的功W非。

(2)从能量转化与守恒的角度推导:导体两端的电压U等于电源的电动势E。

(1)由E=
W
非
W
可知,W非=eE。

(2)由能量转化与守恒定律可知,电场力做功等于非静电力做功,即W电=W非。

设电路中的
t时间内W电=UIt,W非=EIt,所以有UIt=EIt,即U=E。

答案
(1)eE (2)见解析
电动势和电势差的比较
电势差电动势
意
义
表示电场力做
功将电势能转
化为其他形式
的能的本领大
小
表示非静电力做
功将其他形式的
能转化为电能的
本领大小
定
义
U AB=W AB
q
,数值上
等于将单位电
荷量的正电荷
从导体一端移
动另一端电场
力所做的功
E=W
q
,数值上等于
将单位电荷量的
正电荷从电源负
极移动到正极非
静电力所做的功
单
位
伏特(V) 伏特(V)
决
定
因
素
由电源及导体
的电阻和连接
方式决定
仅由电源本身决
定
测
量
方
法
将电压表并联
在被测电路两
端
将内阻很大的电
压表并联于电源
两端,且外电路断
开
二串、并联电路的规律及应用
1.串、并联电路的特点
(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最小的电阻。

(3)若n个相同电阻并联,总电阻等于一个电阻的1
W。

(4)当并联的支路增多时,总电阻将会减小。

(5)无论是串联还是并联,若其中一个电阻增大(或减小),则总电阻随之增大(或减小)。

(6)两个电阻并联,总电阻R=W1W2
W1+W2
,如果R1+R2=恒量,则当R1=R2时,并联电阻最大;R1与
R2,总电阻越小。

(多选)一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω,另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计,则()。

A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40 Ω
B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40 Ω
C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80 V
两端接通测试电源时,ab两端的电压为80 V
当cd端短路时,R2与R3并联后再与R1串联,ab之间的等效电阻
R=R1+W2W3
W2+W3
=40Ω,A项正确;当ab端短路时,R1与R3并联后再与R2串联,cd之间的等效电阻
R'=R2+W1W3
W1+W3
=128Ω,B项错误;当ab两端接通测试电源,cd两端断开,R1与R3串联,cd两端的
电压为R3的电压,则U3=W3
W1+W3
U=80V,C项正确;当cd两端接通测试电源时,ab两端断开,R2与
R3串联,ab两端的电压为R3的电压,则U3'=W3
W2+W3
U=25V,D项错误。

AC
2电路的简化
(1)基本原则:电势相等的点可合并可拆分;导线可任意长短;无电流的支路可去除;理想电流表可视为短路,理想电压表可视为断路;电路稳定时电容器可视为断路。

(2)基本方法:①等电势法。

首先找出各等势点,并用同一字母标注,不同电势点用不同字母标注,并按电势高低排列各点,最后将所有元件画在相应的位置。

②独立分支法。

先将各结点用字母标上,判定各支路元件的电流方向,按电流流向确定各
,然后加工整理即可。

例3在图示的电路中,电阻R1=R2=R,电流表、的示数分别为I、2I,则R3等于()。

A.2R
B.R
C.W
2D.W
4
解析由电路图可知,三电阻并联,电流表测R 2和R
1支路的电流之和
,
电流表
测干
路电流,电流表、的示数分别为I、2I,则通过R3的电流I3=2I-I=I,因为并联电路中各支路两端的电压相等,则通过R2的电流I2=W
2
,根据欧姆定律可知,W3
W2
=W2
W3
=
W
2
W
=1
2
,则R3=W
2
,C项正确。

答案 C
明确电路的简化原则以及电路简化的方法,突破电路简化中的几种障碍,如:
(1)“分断法”突破滑动变阻器的障碍
(2)“滑移法”突破电压表的障碍
(3)“替代法”突破电流表的障碍
3.电流表、电压表的改装
项目
小量程电流表
改装成大量
程电压表
小量程电流表改装成大量程电流表
电路结
构
R的作
用
串联电阻R,分
压
并联电阻R,分流
扩大量
程的计
算
U=I g(R+R g)
R=U
I W
-R g=(n-1)R
g
其中n=U
I W R W
I g R g=(I-I g)R
R=I W
I-I W
R g=R W
n-1
其中n=I
I W
电表的总内阻 R V =R g +R
R A =RR
W
R +R W
使用 并联在被测电路中,“+”接线柱接电势较高的一端
串联在被测支路中,电流从“+”接线柱流入
例4 将满偏电流I g =300 μA、内阻未知的电流表
改装成电压表并进行核对。

(1)利用如图所示的电路测量电流表的内阻(图中电源的电动势E=4 V ):先闭合S 1,调
节R ,使电流表指针偏转到满刻度;再闭合S 2,保持R 不变,调节R',使电流表指针偏转到满刻度的2
3,读出此时R'的阻值为200 Ω,则电流表内阻的测量值R g = Ω。

(2)将该表改装成量程为3 V 的电压表,需 (选填“串联”或“并联”)阻值R 0= Ω
(1)S 2闭合,R g 和R'并联,电压相等,各支路电流之和等于总电流
由欧姆定律可知2
3I g R g =(1-2
3)I g R',解得R g =
W '2
=100Ω。

(2)把电流表改装成电压表需要串联一个分压电阻,分压电阻阻值R 0=W
W g
-R g =9900Ω。

答案 (1)100 (2)串联 9900
变式1 如图所示,其中电流表的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示 0.02 A;R 1的阻值等于电流表内阻的1
2;R 2的阻值等于电流表内阻的2倍。

若用电流表
的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是( )。

A .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A
B .将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A
C .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A
D .将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
电流表和电阻R 1并联,R 1的阻值为电流表内阻的1
2,则由并联电路特点可知,通过电流表的电流I A 是通过R 1的电流的1
2
,则I A =1
3
I 总,其中I 总为干路电流,所以可以用电流表上的
0.02A 的一个小格表示总电流0.06A,C 项正确。

答案 C
解电流表改装问题,跟解电路问题是一样的,理解供电状态是解题的关键,改装成某一量程,就相当于加在总电路上某一数值的电流,而这时通过表头的电流数值上等于满偏电流,然后由并联电路的电流和电压特点求解即可;解电压表改装问题也是如此,改装成某一量程就相当于加在总电路两端某一数值的电压,而这时通过表头的电流数值上等于满偏电流,然后由串联电路的电流和电压特点求解即可。

三 闭合电路的欧姆定律及效率问题
1.任意电路:P 出=UI=EI-I 2r=P 总-P 内。

2.纯电阻电路:P 出=I 2
R=(
W W +W )2R=W 2
(W -W )
2
W
+4r。

3.纯电阻电路中电源的输出功率随R 的变化关系 (1)当R=r 时,电源的输出功率最大,为
P m =W 2
4W 。

(2)当R>r 时,随着R 的增大输出功率越来越小;当R →∞时P 出→0。

(3)当R<r 时,随着R 的增大输出功率越来越大;当R=0时P 出=0。

(4)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 1·R 2=r 2。

(5)P 出与R 的关系如图所示。

4.电源的效率
任意电路:η=W 出
W 总
×100%=W
W ×100%
纯电阻电路:η=W
W +W ×100%
对于给定的电源,内阻一定,效率随外电阻的增大而单调增加。

当R=r 时,η=50%;当R →0时,R →∞时,η→100%。

在图示的电路中,已知电源电动势E=3 V,内阻r=1 Ω,电阻R 1=2 Ω,滑动变阻器
R 的阻值可连续增大。

问:
(1)当R 为多大时,R 消耗的功率最大?最大功率为多少?当R 消耗功率最大时,电源的效率是多少?
R 为多大时,R 1消耗的功率最大?最大功率为多少?
(1)把R 1视为内电路的一部分,则当R=R 1+r=3Ω时,R 消耗的功率最大,其最大值
P max =I 2R=(W 2W )2
R=W 2
4W =0.75W
电源的效率η=WW
WW ×100%=W (W +W 1)
W (W +W
1+r)
×100%≈83.3%。

(2)对固定电阻R1,当电路的电流最大时,其消耗的功率最大,此时R=0,所以
P1=(W
W1+r
)2R1=2W。

(1)3Ω0.75W 83.3% (2)0 2W
如图所示,E=8 V,r=2 Ω,R1=8 Ω,R2为变阻器接入电路中的有效阻值(变阻器的最大阻值足够大),问:
(1)要使变阻器获得的电功率最大,则R2的取值应是多大?这时R2的功率是多大?
(2)要使R1得到的电功率最大,则R2的取值应是多大?R1的最大功率是多少?这时电源的效率是多大?
(3)调节R2的阻值,能否使电源以最大的功率W2
4W
输出?为什么?
(1)将R1和电源等效为一新电源,则新电源的电动势E'=E=8V,内阻r'=r+R1=10Ω,且为定值。

利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知,当R2=r'=10Ω时,R2有最大功率,即
P2max=W'2
4W'
=1.6W。

(2)因R1是定值电阻,所以流过R1的电流越大,R1的功率就越大。

当R2=0时,电路中有最
大电流,即I max=W
W1+r
=0.8A,R1的最大功率P1max=W max2R1=5.12W
这时电源的效率
η=W1
W1+r
×100%=80%。

(3)不能,因为即使R2=0,外电阻R1也大于r,不可能有W2
4W
的最大输出功率。

(1)10Ω1.6W(2)05.12W80%(3)不能理由见解析
四电路的动态分析
1.一般电路动态分析
(1)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,则电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多,则电路的总电阻减小。

③在如图所示分压电路中,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。

(2)根据闭合电路的欧姆定律和串联、并联电路的特点来分析电路中某电阻变化引起整个电路中各部分电学量的变化情况,常见的方法有:
①程序判断法:遵循“局部→整体→部分”的思路,按以下步骤分析。

②极限法: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。

③直观法
a.当外电路的任何电阻变大(或变小)时,总电阻变大(或变小)。

b.控制开关使串联的电阻增多时,电阻变大,使并联的电阻增多时,电阻变小。

④“并同串反”规律
所谓“并同”,即某一电阻增大时,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。

所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻
,反之则增大。

(多选)如图所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片P向右端移动时,下列说法中正确的是()。

A.电压表的读数减小,电流表的读数增大
B.电压表的读数增大,电流表的读数减小
C.电压表的读数减小,电流表的读数增大
D电压表的读数增大,电流表的读数减小
解析滑动变阻器的滑片P向右端移动,使得R P变小,总电阻变小,总电流变大,即电流
表的读数增大,内电压变大,R1两端电压变大,并联电路的电压即电压表的读数减小,则
R3两端电压变小,通过R3的电流变小即电流表的读数减小,由于总电流增大,所以经过另外一个支路即经过R2的电流变大,R2两端电压变大,即电压表的读数增大,A、D两项正确。

AD
的分析
2.闭合电路中ΔU与ΔW
ΔW
例7(多选)如图所示的电路中,电源内阻一定,电压表和电流表均为理想电表。

现使滑动变阻器R滑片向左滑动一小段距离,测得电压表的示数变化大小为ΔU1,电压表的示
数变化大小为ΔU2,电流表的示数变化大小为ΔI,对于此过程,下列说法正确的是()。

A.通过电阻R1的电流变化量大小等于ΔW1
W1
B.R0两端的电压的变化量大小等于ΔU2-ΔU1
C.路端电压的增加量等于ΔU2
D.ΔW1
ΔW
为一定值
解析电压表测量路端电压,即R1两端的电压,根据欧姆定律可知,R1的电流变化量大
小等于ΔW1
W1
,A项正确;使滑动变阻器R滑片向左滑动一小段距离,电阻变大,总电阻变大,总电流变小,电源内阻所占电压减小,路端电压增大,所以路端电压增大ΔU1,并联部分的电压增大ΔU1,通过R1的电流增大,所以通过滑动变阻器的电流减小,R0上的电压减小,R上的电压增大ΔU2,所以R0两端的电压的变化量大小等于ΔU2-ΔU1,电压表测量路端电压,根据欧
姆定律可知r=ΔW1
ΔW ,所以ΔW1
ΔW
为定值,故B、D两项正确,C项错误。

ABD
3含容电路的分析
(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)电容器的电荷量及变化
①利用Q=UC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2。

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Q1-Q2。

,通过所连导线的电量为Q1+Q2。

(多选)如图所示的电路中,闭合开关S,灯泡L1和L2均正常发光,由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断,其余用电器均不会损坏,则下列结论正确的是()。

A.电流表的示数变大,电压表的示数变小
B.灯泡L1变亮
C.电阻R的功率变大
C上的电荷量增大
灯泡L2灯丝突然烧断,外电路总电阻增大,总电流减小,根据欧姆定律可知,电源的内电压减小,路端电压增大,故电流表的示数变小,电压表的示数变大。

总电流减小,则灯泡L1变暗,A、B两项错误。

根据路端电压增大,灯L1的电压减小,则电阻R两端的电压增大,其功率增大,C项正确。

与R并联的电容器两端的电压也增大,由Q=CU知,电容器C上的电荷量项正确。

答案CD
三类含容电路问题的解法
(1)稳态含容直流电路
电容器处于稳定状态时,相当于断路,与电容器直接串联的电阻相当于一根无电阻的导线,电容器上的电压就是与含有电容器的那条支路相并联的支路两端的电压。

(2)动态含容直流电路
当直流电路发生动态变化时,电容器两端电压一般也会发生相应的变化,从而在电路中产生短暂的充、放电过程。

充电
时电流流入带正电的极板,放电时电流从带正电的极板流出。

(3)电容器与带电粒子的结合
在含容电路中,相当多的题目涉及带电粒子在平行板间的平衡或运动问题。

在这类问题中,通常需要利用平衡条件或牛顿运动定律来确定板间电场强度的大小和方向,进而确定板间电压,从而与直流电路联系起来。

4.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
如图是某同学连接的实验实物图,闭合开关时,A、B灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查。

(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
表1
测试点电压示数
a、b有示数
b、c有示数
c、d无示数
d、f有示数
(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间导线断路
表2
测试点
指针偏转
情况
c 、
d d 、
e e 、f
(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,,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,D 项正确;若灯A 短路或灯B 短路,不会造成A 、B 灯都不亮,A 、B 两项错误;若cd 段断路,则d 、f 间不会有示数,C 项错误。

(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,A 、C 两项错误;d 、e 间存在很大电阻,表明d 、e 间导线断路,D 项正确;e 、f 间电阻为零,则灯B 短路,B
答案
(1)
a D (2)BD
电源U-I 图象、电阻U-I 图象的比较
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
电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系
图线与坐标轴交点
与纵轴交点表示电源电动势E ,与横轴交点表示电源短路电流W
W
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
内阻r 电阻大小
如图所示,图甲中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的示数随AC 、BC 两直线所示。

不考虑电表内阻对电路的影响。

甲 乙
(1)电压表、的示数随电流表示数的变化图线分别为图乙中的哪一条直线? (2)定值电阻R 0以及变阻器的最大电阻R 分别为多少?
解析 (1)当变阻器的滑片向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,电路中电流增大,定值电阻R 0两端的电压增大,路端电压减小,由图分析可得的示数变化图线对应AC ,的
示数变化图线对应BC 。

(2)由题意得U 1=IR 0,则R 0=
ΔW 1'ΔW
=6-1.52-0.5Ω=3Ω
当滑动变阻器取最大值时,电流最小,I min =0.5A 而U R =W 2max -W 1min =6V 所以R max =
W W
W min
=12Ω。

(3)因为U 2=E-Ir ,则内阻r=ΔW
2ΔW =7.5-6
2-0.5Ω=1Ω 2+Ir=8V 。

答案 (1)的示数变化图线对应AC ,的示数变化图线对应BC (2)3Ω 12Ω
(3)8V 1Ω
利用两种图象解题的基本方法
利用电源的U-I 图象和电阻的U-I 图象解题,无论电阻的U-I 图象是线性还是非线性,解决此类问题的基本方法是图解法,即把电源和电阻的U-I 图线画在同一坐标系中,图线的交点即电阻的“工作点”,电阻的电压和电流可求,其他的量也可求。

变式3 (多选)如图所示,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( )。

A .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
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 项正确;电源内阻r=|ΔW
ΔW |,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 项正确;小灯泡的U-I 图线与电源的U-I 图线的交点即小灯泡的工作状态,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 ,D 项错误。

答案
ABC
闭合电路中的各种图象以及它们的物理意义
类型
表达式
图象
物理意义
I-R
图象
I =
W
W +W
纵截距为短路电流,I 随R 增大而减小 U-R
图象
U =
WW W +W =W
1+W
W
U 随R 的增大而增大,但为非线性关系
U-I
图象 U=E-I r
纵轴截距为E ,横轴截距为I 短,斜率的绝对值等于r
P 出-R
图象
P 出=
W 2(W +W)
2
R
当R=r 时,电源的输出功率最大,P max =
W 24W =W 2
4W
;当R >r 时,电源
的输出功率随R 增大而减小;当R <r 时,电源的输出功率随R 增大而增大 P 出-I
图象 P 出
=EI-I 2
r
当
I=W 2W =W 2W 时,输出功率的最大值为W 2
4W ,当
I <E
2r 时,电源的输
出功率随I 增大而增大;当I >W
2W
时,电源的输出功率随I 增
大而减小
η-R 图象
η=
W
W +W =1
1+W
W
电源的效率随外电路电阻的增大而增大
(多选)如图所示,直线a 、抛物线b 和曲线c 分别为某一稳恒直流电源在纯电阻电路P E 、电源内部发热功率P r 、输出功率P R 随电流I 变化的图象,根据图象可知( )。