第10章 第2讲 电路 闭合电路的欧姆定律-【优化探究】2025年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（教科版2019）

第2讲　电路　闭合电路的欧姆定律 第十章　电路及其应用 基础知识 自主梳理 核心知识 典例研析 分层训练 巩固提高 考点一　闭合电路的动态分析 考点二　闭合电路的功率及效率问题 考点三　两类U－I图像的比较与应用 内容索引 考点四　含容电路与电路故障分析 基础知识 自主梳理 一 3 一、电源的电动势和内阻 1．电源 电源是把正电荷在电源内从______搬到________的一种装置；从能的转化角度看，电源是将其他形式的能转化为________的装置。 负极 正极 电能 正电荷 负极 正极 本领 3．内阻 电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫作电源的________，它是电源的另一重要参数。 内阻 二、闭合电路的几个关系 1．闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________。 (2)表达式：I＝________。 (3)适用条件：只适用于________电路。 2．电动势与内、外电压的关系：E＝________。(适用于任何电路) 正比 反比 纯电阻 U内＋U外 3．路端电压与外电阻的关系(外电路为纯电阻电路) 4.路端电压U与电流I的关系 (1)关系式：U＝________。(适用于任何电路) (2)电源的U－I图像 ①当电路断路即I＝0时，纵轴的截距为____________。 ②当外电路电压U＝0时，横轴的截距为________。 ③图线的斜率的绝对值为电源的________。 E－Ir 电源电动势 短路电流 内阻 二 核心知识 典例研析 10 考点一　闭合电路的动态分析 基础考点 动态分析问题的常用“三法” (1)程序法 或者按以下步骤分析： (2)“串反并同”结论法(应用条件：电源电动势不变，内阻不为零且外电路只有一个变电阻) ①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。 ②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。 (3)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，然后再讨论。 A．电压表示数减小 B．电流表示数增大 C．电阻R2消耗的功率增大 D．a点的电势降低 BD 方法二　结论法 由于R3接入电路的阻值减小，R2与R3并联，则U2、I2、P2均减小，C错误；Uab＝U2＝φa－φb＝φa减小，D正确；因为R1间接与R3串联，故I1、U1均增大，故电压表示数增大，A错误；根据IA＝I1－I2知，IA增大，B正确。 方法三　极限法 设滑片P滑至b点，则R3短路，φa＝φb＝0，D正确；R2上电压为零，则功率也为零，C错误；当R3短路时，电路总电阻最小，总电流最大，R1上电压最大，故A错误；由于IA＝I1－I2，此时I1最大，I2＝0最小，故IA最大，B正确。 [典例2]　(2024·四川绵阳高三联考)如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R2为滑动变阻器，R、R1为定 值电阻，电路中电表均为理想电表，开关S断开，则下列说法正确的是 (　　) A．闭合开关S，A1、A2的示数都变大 B．闭合开关S，V的示数变大 C．若R2的滑片向下移动，A1、A2的示数都变小 D．若R2的滑片向下移动，V和A1的示数变化量之比不变 D 考点二　闭合电路的功率及效率问题 基础考点 1．电源的功率和效率 [典例3]　(多选)如图所示，曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。由该图可知，下列说法正确的是(　 　) A．电源的输出功率的最大值为8 W B．电源的电动势为4 V C.电源的内电阻为1 Ω D．电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16 W BCD [典例4]　如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。 (1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求出这个最大值； [答案]　(1)0　8 W　 (2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求出这个最大值； [答案]　(2)1.5 Ω　6 W (3)求电源的最大输出功率； [答案]　(3)9 W　 (4)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求出这个最大值。 考点三　两类U－I图像的比较与应用 能力考点 电源的U－I图像与电阻的U－I图像比较   电源U－I图像 电阻U－I图像 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 图线斜率的大小 图线斜率的绝对值等于内电阻r的大小(注意坐标数值是否从零开始) 电阻的大小 [典例5]　(2023·河北保定二模)在一次分组实验的教学活动中，某小组用如图甲所示电路做实验，电路中R1是滑动变阻器，R2是定值电阻，滑动变阻器的滑片从最左端往右滑动，分别记录多组电流表和电压表的示数，用这些数据在坐标纸上描点作图，得到的U－I图像如图乙中的AB所示。下列说法中正确的是(　　) A．R1的最大阻值为20 Ω B．R2的阻值为5 Ω C．电源电动势为2 V D．电源内阻为5 Ω [答案]　A [典例6]　(2024·山东青岛高三联考)如图所示，图1中M为一电动机，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的示数随电流表示数的变化情况如图2所示，已知电流表示数在0.2 A以下时，电动机没有发生转动，不考虑电表对电路的影响。以下判断正确的是(　　) A．电路中的电源电动势为3.6 V B．电动机的电阻为2 Ω C．此电路中，电动机的最大输 出功率为0.9 W D．变阻器的最大阻值为32 Ω D 考点四　含容电路与电路故障分析 基础考点 1．含电容器的电路 (1)电路简化 把电容器所在的支路视为断路，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 电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 (3)电容器的电荷量及变化 ①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。 ②如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。 ③如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。 2．电路故障分析 (1)故障特点 ①断路特点：表现为两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，表现为电路中电流不为零但用电器或电阻两端电压为零。 (2)检查方法 电压表检测 电路中接有电源，开关闭合，如果两点间电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路 电流表检测 电路中接有电源，开关闭合，用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障情况和位置。在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程 欧姆表检测 电路中切断电源的前提下，某两点间测量值很大时，表示其间存在断路；当测量值很小或为零时，表示其间存在短路 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 考向1　含容电路 [典例7]　(2023·河北邯郸模拟)如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，R0＝3 Ω，R1＝7.5 Ω，R2＝3 Ω，R3＝2 Ω，电容器的电容C＝2 μF。开始时开关S处于闭合状态，则下列说法正确的是(　　) A．开关S闭合时，电容器上极板带正电 B．开关S闭合时，电容器两极板间的电势差是3 V C．将开关S断开，稳定后电容器极板所带的电荷量是3.6×10-6 C D．将开关S断开至电路稳定的过程中通过R0的电荷量是9.6×10-6 C D 考向2　电路故障分析 [典例8]　(2023·湖南邵阳模拟)如图所示，灯泡A、B都能正常发光，后来由于电路中某个电阻发生断路，致使灯泡A比原来亮一些，B比原来暗一些，则断路的电阻是(　　) A．R1　　　　　　　　 B．R3 C．R2 D．R4 C 三 分层训练 巩固提高 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【A级　夯实基础】 1．(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 ABD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B正确，C错误；由P＝IE知电源的总功率变大，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3．(2023·江苏南通二模)如图所示，曲线ab为某太阳能电池在一定光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，OP是某定值电阻的U－I图像，P为两图线的交点。过P点作曲线ab的切线，分别与坐标轴相交于c、d两点。现将该电池和定值电阻组成闭合回路，保持上述光照强度照射时，电池的内阻可以用哪两点连线斜率的绝对值表示(　　) A．a、b B．a、P C．P、b D．c、d B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4.(多选)(2023·全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(　　) A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间 C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间 CD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 由题意知，U12＝φ1－φ2＝3 V，U23＝φ2－φ3＝2.5 V，U34＝φ3－φ4＝－1.5 V，联立可得φ1＞φ2＞φ4＞φ3，在电路中电流从高电势流向低电势，所以1接电源正极，3接电源负极，故A、B错误，C、D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5．(2024·辽宁抚顺高三联考)如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R＝4 Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示，则下列说法中正确的是(　　) A．图乙中滑动变阻器的最大功率 P2＝4.5 W B．滑动变阻器消耗功率最大时， 定值电阻R也消耗功率最大 C．图乙中R1＝6 Ω，R2＝12 Ω D．调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2 A C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6．(2023·河北沧州高三检测)在如图所示的I－U图像中，直线Ⅰ为通过电阻R的电流与其两端电压的关系图线，直线Ⅱ为电源E的电流与路端电压的关系图线。下列说法正确的是(　　) D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7．(2023·江苏盐城中学质检)在如图所示电路中，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流，R0为定值电阻，移动滑动变阻器R的滑片，则选项图中表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图像，可能正确的是(　　) C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 由题图知R0与R并联，电压表测电源电压，电流表测R支路的电流，设电源提供的恒定电流为I总，根据并联电路特点可知U＝U0＝I0R0＝(I总－I)R0＝－IR0＋I总R0，其中I总、R0为定值，可知U与I的图像为一次函数图像，且－R0＜0，故A、B错误；电路消耗总功率P＝UI总＝(I总－I)R0·I总＝－I总R0I＋I总2R0，其中I总、R0为定值，可知P与I的图像为一次函数图像，－I总R0＜0，且I、P不会为0，故C正确，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 8．(2023·重庆巴蜀中学高三月考)交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。测试仪可根据电压表读数变化判断驾驶员饮酒情况。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A．电压表的示数变大，电流表的示数变小 B．酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大 C．适当增大R0的电阻值，则同等酒精气体浓度下吹气前后电压表示数变化会更大 D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变 答案：D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 【B级　能力提升】 9．(多选)如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻(阻值均大于电源内阻r)，电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间。若将滑动变阻器R的滑片向b端移动，下列说法正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 A.油滴将向上运动 B．电压表的示数变小、电流表的示数变大 C．电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐减小 D．R1消耗的功率变大，R2消耗的功率变小 答案：BC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 10.(2023·河北石家庄三模)在如图所示的电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝8 Ω，定值电阻R1＝2 Ω，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，滑动变阻器R4的取值范围为0～30 Ω，所有电表均为理想电表。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电压表V1、电压表V2、电流表A的示数的变化量分别为ΔU1、ΔU2、ΔI。下列说法正确的是(　　) C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11．在如图所示的电路中，电流表、电压表均为理想电表，电阻R0是定值电阻，电源的电动势和内阻分别为E、r，电动机的内阻为r0。当合上开关，增大电阻箱R的阻值时，电流表和电压表的数值变化量分别为ΔI、ΔU。下列说法正确的是(　　) D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12.(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率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。以下判断正确的是( 　　) A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC B．b、c图线的交点与a、b图线交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4 C．电源的最大输出功率Pm＝9 W D．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω ABD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 $$