习题课 闭合电路欧姆定律的应用-【志鸿优化训练】2025-2026学年高中物理必修第三册(教科版)

习题课 闭合电 关键能力 探究 探究一 闭合电路的动态分析 自知识深化 1.闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化（或开关的通 断)引起各部分电压、电流（或灯泡明暗）发生 变化，分析这类问题的基本思路是： 分清电 局部电 总电阻 总电流 路结构 阻变化 变化 变化 路端电 各部分电压、 压变化 电流变化 2.闭合电路动态分析的三种方法 (1)程序法：基本思路是“部分-→整体· 部分”，即： 增大 增大 减小 增大 R x1 xU外 减小 诚小 增大 减小 1网 U扇 (2)结论法—“串反并同” “串反”是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电 阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。 “并同”是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电 阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 (3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑 动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑 动端分别滑至两个极端去讨论。一般用于滑动 变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。 0第二章 电路及其应用 各欧姆定律的应用 答案见P3381 典例精析 【典例1】（多选）如图所 R 示，图中的四个电 (A2 表均为理想电表， A 电源内阻不能忽 略，当滑动变阻器 R2 的滑片P向右端移动时，下列说法正确的 是() A.电压表V1的读数减小，电流表A1的读 数增大 B.电压表V1的读数增大，电流表A1的读 数减小 C.电压表V2的读数增大，电流表A2的读 数减小 D.电压表V2的读数减小，电流表A2的读 数增大 名师点拔 动态电路分析的基本步骤 1明确各部分电路的串、并联关系，特别要 注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的 电流或电压。 2.由局部电路电阻的变化确定外电路总电 阻的变化。 E 3根据闭合电路的欧姆定律1=R干，判断 电路中总电流如何变化。 4.根据U为=r,判断电源的内电压如何变化。 5.根据U外=E一Ir,判断电源的外电压（路 端电压)如何变化。 6.根据串、并联电路的特点，判断各部分电 路的电流、电压、电功率、电功如何变化 1059 物厘必修第三册教科版 [针对训练1]在如图所示的电路中，R1、 R2、Rg和R4,皆为定值电阻，R5为可变电阻， 电源的电动势为E,内阻为r,设电流表A的读 数为I,电压表V的读数为U,当R;的滑动触 点向图中a端移动时( A.I变大，U变小 B.I变大，U变大 C.I变小，U变大 D.I变小，U变小 探究二闭合电路的功率和效率 自知识深化 1.各部分功率关系分析 由EIt=IRt+Irt知EI=IR+I2r,其 中P电®=EI,P外=IR,P内=I2r。 2.电源的输出功率 当外电路为纯电阻电路时讨论如下： (1)电源的输出功率 E ER P出=IR= R= (R-r)2+4R E2 (R-r)2 R 十4 由此可知当R=r时，电源有最大输出功率 (2)P出与外电阻R的函数关系图像，如图 所示。 P出 R +4.106 →R<r时，R越大，P出越大 图像分析R=r时，P=,为最大值 →R>r时，R越大，P出越小 (3)电源的效率 IR -E R ,可见，外电阻R越大，电源的效率 1+发 越高。 ©典例精析 【典例2】如图所示，电路中 电池的电动势E=5V, 内阻x=102,固定电阻 R=902,R。是可变电 阻，在R。从0增大到400Ω的过程中，求： (1)可变电阻R。为多少时消耗的功率最 大？该最大功率是多少？ (2)电池的内阻r和固定电阻R上消耗的 最小功率之和； (3)R。调到多少时R消耗的功率最大？ 名师点拨 功率最大值的求解方法 1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内 损耗功率均最大。 2.对某定值电阻来说，其电流最大时功率也 最大 3.电源的输出功率在外电阻等于内阻时最 大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的 输出功率越大。 [针对训练2]（多选）如图 所示，电源的电动势为6V,内 阻为12，R1为2n,R2的 总阻值为3Ω。下列说法正确的是() A.当R2为12时，R1消耗的功率最大 B.通过改变R2的阻值，路端电压的最大值 为5V,最小值为4V C.R2的阻值越小，R,消耗的功率越大 D.当R2的阻值为3Ω时，R2消耗的功率 最大 探究三含电容器电路的分析与计算 鲁知识深化 分析和计算含有电容器的直流电路时，注意 把握以下五个方面： 1.电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻 值无限大的元件，在电容器处的电路看作是 断路，画等效电路时，可以先把它去掉。 2.若要求解电容器所带电荷量时，可在相应的 位置补上，求出电容器两端的电压，根据Q一 CU计算。 3.电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电 压，该电阻相当于导线。 4.当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器 两端的电压与并联电阻两端的电压相等。 5.电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器 的充、放电。如果电容器两端的电压升高，电 ©第二章电路及其应用 容器将充电，反之，电容器将放电。通过与电 容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电荷 量的变化量。 @典例精析 【典例3】如图所示，E=10V,R1=42,R2= 6,C=30F。电池内阻可忽略。 (1)闭合开关S,求稳定后通过R,的电流； (2)然后将开关S断开，求此后流过R1的 总电荷量。 名师点拔 含电容器电路问题的分析方法 1.应用电路的有关规律分析出电容器两极 板间的电压及其变化情况。 2.根据平行板电容器的相关知识进行分析 求解。 107e4 物理必修第三册教科版 [针对训练3]（多选）在如图所示的电路 中，灯泡L的电阻大于电源的内阻，闭合开关 S,将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离 后，下列结论正确的是() 随堂演练·达标 1.如图所示，M、N是两 块水平放置的平行金 属板，R。为定值电阻， R1、R2均为可变电 阻，开关S闭合，沿平行金属板中线射入的微 粒恰好做匀速直线运动。现要使该微粒向上 偏转，下列方法可行的是( A.仅减小R B.仅增大R: C.仅减小R2 D.仅增大R2 2.如图所示，电源的电动势为E,内阻为r,R。 为定值电阻，R为滑动变阻器，已知R。>r。 为使R。上消耗的电功率最大，应将变阻器 阻值调整到( AB A.Ro B.R。+rC.R。-rD.0 3.如图所示，平行金属板中带电质点P原处于 静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的 影响，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，则 () A.电压表读数增大 B.电流表读数增大 C质点P将向上运动 D.R1上消耗的功率减小 .4每108 A.灯泡L变亮 B.电源的输出功率变小 C.电容器C上电荷量减少 D.电流表读数变小，电压 表读数变大 答案见P3391 4.(多选)如图所示，曲线①、②分别是直流电路 中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图 线。下列说法正确的是() +P/W A UA A.电源的电动势为8V B.电源的内电阻为4 C.电源消耗的电功率最大为8W D.当外电路电阻为2Ω时，电源的效率 为50% 5.(多选)如图所示，平行板电容器C通过滑动 变阻器R2、定值电阻R1和电源（电动势为 E,内阻为r)相连，R2的最大阻值为2(R1十 ),O为滑动变阻器R,中点（未标出），电压 表V为理想电表。当R2的滑片P位于O 点时，电容器两极板间的带电液滴恰好静止。 若滑片P由O点向下移动，下列判断正确的 是() A.滑动变阻器R2的功率减小 B.带电液滴向上做加速运动 C,电压表的示数减小 D.定值电阻R1在单位时间内产生的热量 变多 ©第二章电路及其应用 6.如图所示，E=10V, 7.如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电 r=12,R1=Rg= R 阻，且R1=1002,R2阻值未知，R,为一滑 52,R2=42,C= 动变阻器，当其滑片P从左端滑至右端时， 100uF,平行板电容器 测得电源的路端电压随电源中流过的电流变 极板水平放置。当S 化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P 闭合时，电容器中带电粒子恰好处于静止状 在变阻器的两个不同端点得到的，求： 态，重力加速度g取10m/s2。求： (1)电源的电动势和内阻： (1)此时电源的输出功率和效率； (2)定值电阻R2的阻值； (2)S断开后流过R3的总电荷量； (3)求电源输出功率最大时，R,接人电路的 (3)S断开后，带电粒子加速度的大小和 阻值。（结果保留一位小数） 方向。 0.40.8 乙 9.家庭电路 学业目标·定位 课标要求 核心素养 1,了解家庭电路的组成，能根据家庭的实际用电功率选择熔 1.知道家庭安全用电、节约用电。（物理观念） 丝或低压断路器。 2.研究输电线横截面积与通过电流的关系。 2.了解家庭用电中常见的一些故障及其原因，有排除简单故 (科学思维) 障的意识，能自己动手排除一些简单的故障。 3.认识安全用电和节约用电的重要意义。（科 3.了解安全用电知识，有安全用电的意识。知道家庭用电量 学态度与责任) 的计算方法，具有节约用电的意识，培养可持续发展意识。 109P。-wRw一)·Ru=2w。 [典例精析] [典例2【解桥】1山电动机不种时，抚明电动机无 机候靴陆出，它清耗的藏定企转化为热我，此时电动 水可看线线七，到，受-a5n 当所加电压冷2V、电流为1A时，电动机正常工 作，有机减能输出，此时电动化为单纯电雅鸟移，消机的 电能苦于种化的航城能和热能之和。 转化的热功车为P。=1,r=Q5W 瑟被率Pa-U1:=2W, 则喻出劝Pe=Pa一P。-1.5W。 (?)着在电稀机正常工作时被卡住，电精机无积，城 能输出，看作纯电但息路，此时岭电药劝单为 -品-8w 【针对别练2到D电功率公式P-,表示功水 悠大，电流破功运快：对于-段电路，有P-心.1-君 您耳热Q-(哈)，可地Q与P,:都布类，联以P 运大，Q不一建整大，A婚讽：W一U山：是电功的是义 式，述用于任间电路，百1一安只道用于地电园电路，B 正情：在非的电阻电路中，电流做的功一焦耳热十其他 形式的能，所以W>Q,甲山>户R,C对.Q一 是灿耳热的定义式，还用于任何电路中产生的焦耳鸡 D正确.故进CD. 【随堂演滤·达标】 1,A纯电目电路，电功形焦华热相等，电功可用公式 W一亚算，也可用公式W=风计算，故A正 确，B错溪：本镜电阻电降，电功用公式平一U山业计 算，故C量误：非纯电阻电路，集耳热用公式W一 R计算，故D情，战这A 2C电动机消耗的总电动率为P。一U机，其中一部分 用于产生热功率P。一R,另一都分输出机候功率 P,由P。Pa+P,解得P=U一产R,:故C正确 C正确D轴误。故选BC 数透C. B电动帆和电想筑并联，当欢格风时，电总共涌耗 王B设蜂个灯泡正常工作时的电领为，则甲图中电 的功常为P-Pa一Pm-10W一10W=110 辞的总电流为3，P单一U·3一U7,乙图中电路的 取，县软P一受可得电格丝的电阻为及一号- 总电流为I,Pz-U·了■了，故有P,-P2B正 需。故选B. 2100一00，故A错，电动规为丰说电用电路， 2 4,C已知灯泡是正骨工作，放此时灯泡达到了根定功 所以不能计算其电照，载B正确：当电欢风欢热风 率和装定电压，由P=可得1-号-号A=1A 时，电格然母秒钟清毛的电衡为Q一P1一1210×1J 一12I0J,故C错误：当电攻风欢格风时，电动肌M 放A植误：由电源的幕路电压与电氨的关系图像可 得电热丝R并联，电动机的功率为190W,所以每秒 得，斜率的他对值表示的是肉图的大小，放一导口 钟清尾的电服Q一P￥一1×1J一10J,故D =Q50,放B情误：由电潮的路端电压与电流的美 误。故这乱 系图檬可得：锅截矩表示的是电源电动势的大小，放 【答案水1)0,3A,2W《)110A4200W E=80V,别此时电海的息功率为P=E?=8X1W 【解析】水1)电风鼠正常运转时，不是纯电阳，由P曰 8W,灯泡的功率为3W,则内阻消托的功率为，P U小代人数据解得电流 =r=1'×0,5W口0,5W,期电动机们耗的功常为 I=0,3A P,-8W-G.5W-3W一45W,放C正喻：电源的 电风期内阻热动卡 效率为身一号×1四米-污%：故D物误，故 Pn-FR 电风扇机校功率 选C Px-P-Ps 5c电动机正常工作时的电花为1一丹-高 代人数据解每 P65,82w A一2A,A船误：电动机正常工作时的输出功率为 (2》当电风扇因故不能袋动时，电风扇是纯电阻由明 Pa=U一PA-2×4W一4W-4W,B情误电动 机每分掉将电能转化成的机龈能为层机一Pa■× 姆定律知一尺 0」J=240J,C正确：电动机正常工作时的输人动率 代人数据解得广=110A 为P=U=×4W=8W.D植误。故选C, 电风扇实环酒托的功率P一京 丘段C由电路图可每，当兮阔合时，R,短路，电路中电 代人数据解得P=2420W。 阻最小由P一反可每，此时电梵为加热状态：放A 【答案水1)210N(22100W(3)10A100w 22 储阀，B正确：电目R:的阻直为品，一户0网0 【解析水1)根据一2得 =840:因为R,·R,=9:1,所以R,=R=9× 00m/0.m/ 484n■43560，当$新开时，R,R:联，电路电 阴最大为R-R:+R:-435.6n+48.4n一484D, 银摆牛顿第二定律羽 保器状老时电路的功率为P一发一哥 F一国g一家 100w,放 代人数紫，解得 F=g+ma20X10N+230×05N=2I0N (2)20时时速度 v-af-05×29m/s-16m/4 电动机拾出的机械功率 P-F=20×10W=210的W. (3)根累能量守恒密报有 UI-Pa+Ir 代入数据，2201-2100+产×1 第得1=10 发热功率 P.=r=10×1W=100W. 习露课闭合电路欧姆定律的座用 【关健能力·探究】 探究一 [典例精析引 [典酬1小AC当滑动度阻器的滑片P有右淘移动 制，变阳器接人电路的电果减小，由闭合电路欧姆定律 得知，干路电流I增大，路褐电压U被小，则电德表A 或数增大，电压表V的读数女，=E一1(R,十r),【增 大，其德量不度，期U减小，通过电流表A的电面I -兰诚小w减小花过，的电装一1一 1,:1增大，「，减小，期1：'增大，则地质表V3的凌数 -1:R:增大。故选AC [针对谓练1]D本题考在闭合电路的动站分析， 当R的滑片向图中。网移动时R,楼人电降的电用 复小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，特响电压变 小即电压表V的读数U变小。由于总电流变大，使得 我，R,两端电压都变大，面亮端电压又变小，国此，R 利R:串联后的电路两陶电压变小，则电瓷表A的读数 I变小。战边D, 保究二 集例2还香案I110的n品W27高W a品w 【解折】1)可变电驻R上消耗的功率为 R-g装R一因R++R R。 由上式知，R=R十于时，P,最大 北最大值少-一洁网。 (2)当电流最小时，电阻Γ和尽苗耗的动率最小。 此时R。为00，内阻r和周定电阻R上请耗的最小 动率之和为 P-R限+n 代人数据海P,一高W (3)当尺，=0时，电路中的几电目量小，电定量大： 此时长消托的功率最大，即 P-(是)'R 代人数据海品取 〔针对利练2】拟CDR,为定值电阻，只有当通过 R:的电瓷最大时，其清耗的功率才最大，因此当R,■0 时，R裤轮的功术最大，A错误，C正确：由闭合电路级 R,+R: 姆定肆得，路餐电压一天十皮干，E:代人数绍计算 知B正确：将定值电阻R,当作电象内阻的一富分，则 当尼，=取，十=30时，等效电源的输出功率最大，闻 R:销毛的功率最大，D正确。数远战D。 探究三 [典例精析] [典例3]【答案水1)1A(2)L.2×10+C 【解所】(1)电得稳定后，电客云所在的美得上无电 流通过，国克R:与R:多联，C两格时电压印为R:丙 越的乐。 出歌岭定律得，通垃R,岭电线 IR十R-1A (2)用合开美S格发后，C两减电压 U-IR:-6 V C晚零电荷壶 宽表读数增大，可知，通过R,的电流增大，第尺，的 Q=口队=30X10×60=L8×10+C 电压增大，面R:与变阳器的总电压减小，衡度阻器 平关5斯开隐定后，越电流为家，电家器两烤电固 的电国被小，因比，电存腰板闻电压减小，板闻场强减 为E,所带电异量 小，餐电质点P所受的电场力减小，因此，质点P醉 中Q■CE=30×10·×10C=3×10+C 向下运对，故C绩误。 通试R,的骨量野为电客器增如竹电骨量，即 4.AD由图像可知，曲线①，②的交点表示内，外电路 Q=Q1-Q1=1,2×104C 消托的电功率阳等，此时电源的内电阳与外电阳相 [针对调述3]D将滑动变阻馨的滑片P向左 等，面且电源物喻出功率最大，由图可知电颜的输围 移动一段距离后，R接人电路的阻值变大，电路中电氨 功率最大值为8W,电流为=2A,根据P一'R- 变小，灯泡1变暗。八替误：电降中电瓷变小，即电度表 Γ，解得R=r?0,则电餐的电动势为E■ 食数变小，路端电振变大，辈电用表读数变大，因灯泡L 《R十r)-2×(2+)V-8V,放A正确.B指误，限 内端电压变小，则电阳R两瑞电压度大，电容器C丙端 帮P一引知，当巾路中水流量大时，电圈消耗的功电 电反变大，电容器C上电衡量增如，C错阀，D正确：当 最大，P.=月.r=×多W一32W,故C骨灵，由 外电路电阻等于电颜的内阻时电源的喻出功率量大，灯 A分析可知，外电驿电阻为2口时，电驿中电流为 泡L的电大于电源的内阳，测当P向左移清一取 亚真后，外电路电阻比电原的内周？大得要多，电源的 一A电墨的效率为，一哥×10X一R,× 输出功率变小，B正骑，教逐D 100X=希×00K=0%,放D正魂.做选D. 【[随堂演炼·达标】 s.AB LA保持开关5闭合，由申、并霖电压关表可知，我。 【解析】将滑片P由O点角下移动，则接人的电阻阻 E 两验的电正为衣。十及·R,清大R心游减小 值由R+开始增大，把定值电阻及，看作内阻，则 电容善两偏的电压减小，电场登度减小，微粒向下稿 外电阻等干内阻时，电源的输出功率最大，随着滑可 转，制减小R:,做粒向上编转，故A正确，B铅误：保 变阻器阻值的变大，测情耗的对率减小，数入正确 诗开关5树合，变化R,不会影响电阻代：丙端的电 电路总电阻增大，根据闭合电路赋期定樟可知，于路 质，数凝粮仍做匀速直线运动，放C,D糖阀。散 电宽藏小，内阻和定值电阻R:两编的电压减小，则 选A 滑动变阻蓉两端电压增大，电客善两挥电压增大。电 2DR,是定值电用，当电降中电流最大明，R,上萌 板丝度增大。警电液离向上量加建运动，放B正确： 托的电功率量大，可知应将变阻器阻值稀整倒，故 电压表测量路嫡电正，内电压减小，则路密电压增大： A,B,C错浸，D正确，故选D, 电压表的示数增大，放C错误：干路电瓷减小，鹿过 3B当清动变阳器的滑片真多骑移动时，滑动变阳器 定植电阻R:约电面被小，根摆焦耳定律可知，Q一 接人电路的电用减小，外电路总电用减小，由闭合电 了及，，定值电罪R,在单位封闻内产生的热量变少 辞做婚定律可知，干电路电流增大，熏过，的电面 故D说。故选AB 增大，则R上清耗的功率蜡大。电压表的读数U一 6【答案k116W0%《2)4×10C(3)5m/, E一1〔R,十，)，1增大：其倦量不变，则U碳小，放A: 方有经直向下 D量误：电压表的读数减小，期酒过R,的电流减小， 【解析1)当S周合到，R,技短路，裂据闭合电路成 (干路电流增大：则电德表瓷数增大，放日正确：电 姆定律得 1R一片A-2N 电现的总功率为 P。*E打=0×2W-20W 电深内富消耗的功率为 Pa-I'r-2'x1 W-1W 教电源的喻出功率为 Pa=Pa-P8=20W-4W=16 W. ×10m%-0×1m%=n%, 效靠为？P (2)3周合时，电容器板同电压为 U=R3=2X4V=8V. 等新行时，电客器板)电压为 6R+R++1+X10V=4Y 当新开后德过R,的总电背量等于电容器的较电 量，划 Q-C8U-C(U-U3=100×10·×(8-4)C 4X10*C (3)当s闭合时，电容器中管电粒予恰好处于静止状 态，电场力和重力平衡，刚有 w-号 5新开后，根出牛银第定律得 号 结合■，并代人数银解得 a=5m/w,方向经直向下， 1.【答案11)20V200(2050 8)17.6n 【解桥】1)电源的路响电压随电瓷的变化图线斜米大 16-4 小等于电源的内图.则有内8，一a月-020口 根据闭合电群欢姆律，电尊的电动势为 E-U+Ir 电压U=16V时，电流I=0.2A,代入解得E-16V +0.2A×200-20V.