考点16 电动势 闭合电路欧姆定律-【金版教程】2025年高考物理一轮总复习首选用卷全书Word（新教材）

金版教程　高考总复习首选用卷　物理 考点16　电动势　闭合电路欧姆定律 题组一　基础小题 1．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此(　　) A．由电动势的定义E＝可知，电动势与非静电力做的功W成正比，与所移动的电荷量q成反比 B．电动势越大，表明电源储存的电能越多 C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映 D．电动势与电压的单位都是伏特，故两者本质相同 答案　C 解析　电动势是由W与q之比定义的物理量，可根据E＝计算电动势，但不能说E与W成正比，与q成反比，A错误；电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领的物理量，是非静电力做功能力的反映，电动势越大，表明电源将其他形式的能转化为电能的本领越大，C正确；电源储存的电能与电动势和电荷量两个因素有关，B错误；电动势E＝，其中W为非静电力做功，电压U＝，其中W静电为静电力做功，所以虽然两者单位相同，但本质不同，D错误。 2．锂离子电池已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域，锂离子电池主要依靠锂离子(Li＋)在电池内部正极和负极之间移动来工作，某款手机充电完毕后锂离子电池电动势为3.8 V，电池容量为1900 mA·h。下列说法正确的是(　　) A．该锂离子电池把化学能转化为电能的本领比电动势为1.5 V的干电池弱 B．将该锂离子电池接入闭合电路，锂离子电池两端电压为3.8 V C．将该锂离子电池接入闭合电路，在内电路中，沿电流方向电势降低 D．充满电的该锂离子电池完全放电过程中，非静电力做功约2.6×104 J 答案　D 解析　电动势是表示电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量，电动势越大，该本领越大，故A错误；将该锂离子电池接入闭合电路后，锂离子电池两端电压为路端电压，如果外电路正常工作，由于锂离子电池内电阻的存在，则路端电压往往小于电池电动势，故B错误；将该锂离子电池接入闭合电路，在电池内部，电流由负极流向正极，非静电力做功使电荷的电势能增加，所以在内电路中，沿电流方向电势升高，故C错误；由题意知，充满电的该锂离子电池容量为1900 mA·h，即充满电的该锂离子电池所带电荷量q＝1900×10－3 A×3600 s＝6840 C，根据电动势的定义可知，充满电的该锂离子电池完全放电过程中，非静电力做功为W＝qE＝6840 C×3.8 V≈2.6×104 J，故D正确。 3．一块多晶硅太阳能电池板的电动势为12 V，若将该太阳能电池板与一阻值为6 Ω的电阻连成闭合电路，通过电阻的电流为1 A，则该太阳能电池板的内阻为(　　) A．6 Ω B．12 Ω C．24 Ω D．48 Ω 答案　A 解析　根据闭合电路欧姆定律可知，E＝Ir＋IR，代入数据解得r＝6 Ω，故选A。 4．将一电动势为E、内阻为r的电池与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路的总电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是(　　) A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大 B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大 C．由U外＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小 D．由P＝IU外可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大 答案　C 解析　因R的变化，才使I发生了改变，故不能用U外＝IR来分析U外随I的变化情况，A错误；由闭合电路欧姆定律知，U外＝E－Ir，E、r为定值，故电源两端的电压即外电压U外随I的增大而减小，B错误，C正确；对于P＝IU外，I增大，U外＝E－Ir减小，则无法根据P＝IU外判断电源输出功率P随输出电流I的变化情况，故D错误。 5.在如图所示的U­I图像中，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的电压与电流的关系图线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断下列说法错误的是(　　) 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．电源的效率为80% D．电源的输出功率为4 W 答案　C 解析　根据闭合电路欧姆定律得路端电压U＝E－Ir，当I＝0时U＝E，由直线Ⅰ读出电源的电动势E＝3 V，内阻等于图线Ⅰ斜率的绝对值，则r＝＝ Ω＝0.5 Ω，A正确；根据直线Ⅱ可知电阻R的阻值为R＝＝1 Ω，B正确；两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时的工作状态，由图读出电压U＝2 V，电流I＝2 A，则电源的输出功率为P出＝UI＝4 W，电源总功率P总＝EI＝3 V×2 A＝6 W，电源的效率η＝×100%＝66.7%，C错误，D正确。本题选说法错误的，故选C。 6.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中(　　) 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 答案　A 解析　滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，R0接入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，总电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，电压表的示数减小，R1两端的电压增大，R2两端的电压减小，电流表的示数减小，A正确，B、C、D错误。 7.某同学将一闭合电路的电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是(　　) A．直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线 B．曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线 C．曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线 D．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝2 Ω 答案　C 解析　电源的总功率、电源内部的发热功率及电源的输出功率的表达式分别为PE＝EI、Pr＝I2r、PR＝EI－I2r，a是直线，表示的是电源的总功率PE随电流I变化的图线，b是向上弯曲的曲线，表示的是电源内电阻的发热功率Pr随电流I变化的图线，c是向下弯曲的曲线，表示的是电源的输出功率PR随电流I变化的图线，所以A、B错误，C正确；由图可知，当外电路短路时，电流为I＝2 A，电源的总功率PE＝EI＝6 W，则可知电源的电动势为E＝3 V，其内电阻为r＝＝ Ω＝1.5 Ω，故D错误。 8.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　) A．电源的最大输出功率可能大于45 W B．电源内阻一定等于5 Ω C．电源的电动势为45 V D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50% 答案　B 解析　由题可知，将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，则电阻箱所消耗功率P等于电源的输出功率，则结合电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45 W，所以电源的最大输出功率为45 W，A错误；由P＝I2R＝R＝可知，当外电路电阻R等于电源内阻r时，电源的输出功率最大，所以电源内阻r一定等于5 Ω，B正确；由图像知，当电阻箱所消耗功率P为45 W时，电阻箱读数为R＝5 Ω，电流I＝＝3 A，则电源电动势E＝I(R＋r)＝30 V，C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为η＝×100%＝50%，D错误。 9.电源、直流电动机与滑动变阻器串联构成一个回路，已知电源电动势为12 V、内阻为3 Ω，直流电动机的内阻为1 Ω，调节滑动变阻器使电路中电源的输出功率最大，电动机刚好正常工作(额定功率为6 W)，则下列说法中错误的是(　　) A．通过电动机的电流为2 A B．电源的效率为50% C．滑动变阻器连入电路部分的阻值为2 Ω D．电动机的发热功率为4 W 答案　C 解析　根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，电源的输出功率P＝UI，可得P＝IE－I2r，即P＝－3I2＋12I，当I＝2 A时，电源输出功率最大，Pmax＝12 W，故A正确；电源的效率η＝＝50%，故B正确；电动机两端的电压UM＝＝ V＝3 V，根据E＝UM＋Ir＋IR2，代入数据可得R2＝1.5 Ω，故C错误；电动机的发热功率P热＝I2RM＝22×1 W＝4 W，故D正确。本题要求选说法错误的，故选C。 题组二　高考小题 10．(2022·江苏高考)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，R4＝4 Ω，电源电动势E＝12 V，内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是(　　) A．R1 B．R2 C．R3 D．R4 答案　A 解析　由电路图可知，R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联，并联部分的总电阻为R并＝＝2 Ω，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即通过R1的电流为I＝I1＝＝3 A，并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则通过R2的电流为I2＝I＝2 A，通过R3、R4的电流为I3＝I4＝I＝1 A，四个灯泡消耗的功率分别为P1＝IR1＝18 W，P2＝IR2＝12 W，P3＝IR3＝2 W，P4＝IR4＝4 W，故四个灯泡中消耗功率最大的是R1，故选A。 11.(2019·江苏高考)如图所示的电路中，电阻R＝2 Ω。断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为(　　) A．1 Ω B．2 Ω C．3 Ω D．4 Ω 答案　A 解析　当S断开后，电压表读数为U＝3 V，可知电源电动势E＝3 V；当S闭合后，电压表读数为U′＝2 V，由闭合电路欧姆定律知E＝U′＋Ir，且I＝，整理得电源内阻r＝＝1 Ω，A正确。 12．(2016·江苏高考)(多选)如图所示的电路中，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(　　) 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 答案　AC 解析　外电路的总电阻R＝10 Ω，由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流I＝＝1 A，因此路端电压U＝E－Ir＝12 V－1×2 V＝10 V，A正确；电源的总功率P＝EI＝12 W，B错误；由图a可知Uab＝UaO－UbO＝－15×0.5 V＋5×0.5 V＝－5 V，故C正确；当a、b间用导线连接后，其等效电路如图b所示，电路中的外电阻R′＝7.5 Ω，电路中总电流I′＝＝ A≠1 A，D错误。 13．(2020·江苏高考)(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　) A．车灯的电流变小 B．路端电压变小 C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大 答案　ABD 解析　开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流I灯变小，A正确；电路的路端电压为U路＝U灯＝I灯R灯，I灯变小，故路端电压变小，B正确；电路的总电流即干路电流，为I干＝＝，U路变小，故电路的总电流变大，C错误；电源的总功率为P总＝EI干，I干变大，故电源的总功率变大，D正确。 14．(2020·北京高考)图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙)，用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是(　　) A．tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系 B．tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系 C．tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系 D．tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系 答案　B 解析　由图甲可知，tA对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故tA应标在电流较大的刻度上，而tB应标在电流较小的刻度上；由图甲得R＝R0＋kt，其中R0为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得I＝，联立解得I＝，可知温度t与电流I是非线性关系。故B正确，A、C、D错误。 题组三　模拟小题 15．(2022·北京市高三上入学定位考试)某数码相机的锂电池电动势为7.2 V，容量为800 mA·h，能连续拍摄约300张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近(　　) A．0.02 J B．20 J C．70 J D．7×104 J 答案　C 解析　该相机锂电池储存的电量q＝It＝800×10－3×3600 C＝2880 C，储存的电能E＝Uq＝7.2×2880 J＝20736 J，每拍摄一张照片消耗的电能E0＝＝ J≈70 J，故选C。 16.(2022·北京市朝阳区高三下二模)在如图所示的电路中，电源电动势为6 V，内阻为2 Ω，定值电阻R的阻值为10 Ω，电动机的线圈阻值为2 Ω。闭合开关S后，理想电压表的示数为3 V。下列说法正确的是(　　) A．电源的输出功率为4.5 W B．电动机消耗的功率为0.75 W C．电动机线圈在1分钟内产生的热量为0.125 J D．如果电动机被卡住，电压表的示数将变大 答案　B 解析　设电路中电流为I，根据闭合电路欧姆定律可得E＝U＋I(R＋r)，解得I＝＝ A＝0.25 A，可知外电路电压为U外＝E－Ir＝5.5 V，电源的输出功率为P出＝U外I＝5.5×0.25 W＝1.375 W，A错误；电动机消耗的功率为P＝UI＝3×0.25 W＝0.75 W，B正确；电动机线圈在1分钟内产生的热量为Q＝I2R线t＝0.252×2×60 J＝7.5 J，C错误；如果电动机被卡住，电动机变成纯电阻元件，根据闭合电路欧姆定律可得E＝I′(R线＋R＋r)，解得电路中电流I′＝＝ A＝ A，此时电压表示数为U′＝I′R线＝×2 V＝ V，可知电压表的示数将变小，D错误。 17.(2023·海南省高三下模拟二)闭合电路内、外电阻的功率随外电路电阻变化的两条曲线如图所示，曲线A表示内电阻的功率随外电阻变化的关系图线，曲线B表示外电阻的功率随外电阻变化的关系图线。下列说法正确的是(　　) A．电源的电动势为3 V B．电源的内阻为2.5 Ω C．内电阻的最大功率为7.2 W D．外电阻取2.5 Ω时外电阻的功率是外电阻取10 Ω时外电阻的功率的 答案　C 解析　设电源的电动势为E，内阻为r，由闭合电路的欧姆定律得，电路中电流为I＝，则闭合电路中内电阻的功率为P内＝I2r＝r，外电阻的功率为P外＝I2R＝R，由图像可知，当外电阻R＝5 Ω时，内、外电阻的功率相等，且均为1.8 W，代入数据联立解得E＝6 V，r＝5 Ω，故A、B错误；当外电阻R＝0时，电路中电流最大，内电阻功率最大，最大功率为P内max＝＝7.2 W，故C正确；当外电阻R＝2.5 Ω时，外电阻的功率为P外1＝×2.5 W＝1.6 W，当外电阻R＝10 Ω时，外电阻的功率为P外2＝×10 W＝1.6 W，P外1＝P外2，故D错误。 18．(2022·江苏省南通市高三下第一次调研)已知两电池a、b的电动势分别为E1、E2，内阻分别为r1、r2。两电池分别接电阻R时，输出功率相等。当外电路电阻变为R′时，电池a、b的输出功率分别为P1、P2，已知E1<E2，R>R′。则(　　) A．r1＝r2 B．r1>r2 C．P1＝P2 D．P1>P2 答案　D 解析　两电池分别接电阻R时，输出功率P出＝UI相等，则两电源的U­I图线各自与电阻R的U­I图线的交点位于同一点，结合E1<E2，可画出三者的U­I图线如图，由电源的U­I图线斜率的绝对值表示电源内阻大小，可知r1<r2，A、B错误；根据R＞R′可画出电阻R′的U­I图线如图，根据此图线与两电池U­I图线的交点知，R′与电池a相连时路端电压U和电流I都较大，电池a的输出功率P出＝UI较大，即P1＞P2，C错误，D正确。 19．(2023·河北省百师联盟高三上联考)某物理兴趣小组的同学从一款电子产品中拆下一个特殊电池，用如图甲所示的电路测量该电池的电动势和内阻，其中R1是阻值已知的定值电阻，电流表内阻RA＝9R1。改变电阻箱的阻值R，测得几组电流表的读数I，作出­R图线如图乙所示，图线的斜率为k，截距为a，则该电池的电动势和内阻分别为(　　) A.，－R1 B.，－R1 C.，－R1 D.，－R1 答案　A 解析　根据并联电路的分流规律可知，干路电流为I总＝I＋，并联部分的电阻为R并＝，又RA＝9R1，则I总＝10I，R并＝0.9R1，设该电池的电动势和内阻分别为E和r，根据闭合电路欧姆定律有E＝I总(R并＋R＋r)，整理得＝R＋，可知­R图线中，k＝，a＝，解得E＝，r＝－R1，故A正确，B、C、D错误。 ※20.(2023·江苏省八市统考二模)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某电阻R的U­I图像。在同等光照强度下，当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是(　　) A．电源的输出功率P＝U2I2 B．电池的内阻r＝ C．电池的效率η＝×100% D．硅光电池的内阻消耗的热功率Pr＝U2I1－U1I2 答案　B 解析　图线a、b的交点为电池与电阻组成闭合回路时，电池与电阻的工作状态，由题图可知，电源的路端电压为U1，电路中的电流为I1，则电源的输出功率P＝U1I1，故A错误；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池的电动势为E＝U2，则电池的内阻r＝＝，故B正确；电池的效率η＝×100%＝×100%，内阻消耗的热功率Pr＝EI1－U1I1＝U2I1－U1I1，C、D错误。 题组一　基础大题 21．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器，当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化的关系图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)定值电阻R2的阻值； (3)滑动变阻器的最大阻值。 答案　(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω 解析　(1)将题图乙中AB线延长，交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，如图所示，所以电源的电动势为E＝20 V，内阻r＝＝20 Ω。 (2)当P滑到R3的最右端时，R3＝0，R1被短路，外电路总电阻为R2，电路参数对应图乙中的B点，即U2＝4 V，I2＝0.8 A，得R2＝＝5 Ω。 (3)当P滑到R3的最左端时，由题图乙知此时U外＝16 V，I总＝0.2 A， 所以R外＝＝80 Ω。 因为R外＝＋R2，所以滑动变阻器的最大阻值为R3＝300 Ω。 题组二　高考大题 ※22.(2018·北京高考)如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。 (1)以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U­I图象的示意图，并说明U­I图象与两坐标轴交点的物理意义。 (2)a.请在图2画好的U­I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率； b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。 (3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。 答案　(1)U­I图象见解析，图象与纵轴交点的纵坐标值为电源电动势，与横轴交点的横坐标值为短路电流。 (2)a.图见解析　b.　R＝r (3)见解析 解析　(1)U­I图象如图甲所示，其中图象与纵轴交点的纵坐标值为电源电动势，与横轴交点的横坐标值为短路电流。 　 (2)a.如图乙所示 b．电源输出的电功率： P＝I2R＝R＝， 当外电路电阻R＝r时，电源输出的电功率最大，为Pmax＝。 (3)电动势定义式：E＝，根据能量守恒定律，非静电力做功W产生的电能等于在外电路产生的电功和内电路产生的电热之和，即W＝I2rt＋U外It＝Irq＋U外q，E＝＝Ir＋U外＝U内＋U外。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$