专题提升5 闭合电路欧姆定律的应用-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

第十二章电能能量守恒定律 专题提升5闭合电路欧姆定律的应用 [学习目标要求]1.掌握闭合电路有关功率和效率的计算问题.2.掌握闭合电路动态分析的思路和 方法.3.掌握含电容器电路问题的分析思路和方法. 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 提升1闭合电路的功率和效率 探究归纳 (3)R。调到多少时R上消耗的功率最大，最大 功率是多少？ 1.电源的有关功率和电源的效率 [思路点拨](1)当Ro=R十r时，R。消耗的功 (I)电源的总功率：P总=IE=I(U内十U外). 率最大 (2)电源的输出功率：P出=IU外. (2)对于固定电阻，由P=R可知，电流最大 (3)电源内部的发热功率：P'=2r 时功率最大，电流最小时功率最小. P出_U外 [听课记录] (④电源的效率：y一P盘=罗，对于纯电阻电 R 1 路，一Rr 1+发 2.输出功率和外电阻的关系 在纯电阻电路中，电源的输出功率为 E2 E2 P=2R= (R+)2R= (R-r)2十4Rr R E2 (R-r)2 +4 R …/名师点评/ 功率最大值的求解方法 P ↑Pt ()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 RT R2R 最大. (3)电源的输出功率在外电阻等于内阻时最 (1)当R=r时，电源的输出功率最大，Pm= E2 4产 大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的 (2)当R>r时，随着R增大，P减小. 输出功率越大 (3)当R<r时，随着R增大，P增大。 针对训练 [典例1]如图所示，电路中电池的电动势E= 5V,内电阻r=10Q,固定电阻R=902,R。是1.（多选）如图所示，电动 R a R b 可变电阻，闭合开关，在R。从零增加到4002： 势为E、内阻为r的电 的过程中，求： 池与定值电阻R。、滑动 变阻器R串联，已知Ro =r,滑动变阻器的最大 E r 阻值是3r.当滑动变阻器的滑片P由b端向a 端滑动时，下列说法中正确的是 () (1)可变电阻R。上消耗功率最大的条件和最大 A.路端电压变大 热功率； B.电源的输出功率先变大后变小 (2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小 C.滑动变阻器消耗的功率变小 热功率之和： D.定值电阻R。上消耗的功率变小 99 物理 必修第三册 提升2闭合电路的动态问题 [听课记录] 探究归纳 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 /名师点评/ R局减小 →R总 增大 减小 增大 减小 1总 增大 ,U外 减小 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 (局 U局 意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电 (2)结论法 “串反并同”： 流或电压； “串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接 (2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻 串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减： 的变化： 小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电： ③)根据闭合电路的欧姆定律三R千，判断电 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： 路中总电流如何变化； 并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增： (4)根据U内=Ir,判断电源的内电压如何 大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电 变化； 阻中的电流、两端电压、电功率都将减小. (5)根据U外=E一Ir,判断电源的外电压（路 (3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑 端电压)如何变化； 动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑 (6)根据串、并联电路的特点，判断各部分电路 动端分别滑至两个极端去讨论.一般用于滑动 的电流、电压、电功率、电功如何变化 变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论 [典例2]电动势为E、内 针对训练 ④ 阻为r的电源与定值电阻 a 2.如图所示，A灯与B灯电阻相同，当滑动变阻器 R,、R2及滑动变阻器R V TE,r R R R的滑动片向下滑动时，两灯的变化是() 连接成如图所示的电路。 R 当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，下列 说法正确的是 ( A.电压表和电流表读数都增大 R B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大，电流表A1读数减小，A2 A.A灯变亮，B灯变亮 读数增大 B.A灯变暗，B灯变亮 D.电压表读数减小，电流表A1读数增大，A2 C.A灯变暗，B灯变暗 读数减小 D.A灯变亮，B灯变暗 100 第十二章电能能量守恒定律 提升3含电容器电路的分析与计算 (1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向： 探究归纳 (2)S闭合后流过R3的总电荷量. 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，： [思路点拨] 此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电： 判断S闭合 求电容器两 压就等于该支路两端的电压 分析粒子受力 前后电路的 → 端电压及电 2.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的 连接特点 场强度 求出加速度 充、放电.如果电容器两端电压升高，电容器将 少 充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的： 由电荷量变化求出 求出两种情况下 电路放电」 流过R3的电荷量 电容器的电荷量 3.根据公式Q=CU或△Q=C△U,求电荷量及其 , 变化量. [听课记录] 4.分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把！ 握以下几个方面 (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，在电容器处电路看成是断： 路，画等效电路时，可以先把它去掉， (2)若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位 置补上电容器，求出电容器两端的电压，根据Q =CU计算 (3)电路稳定时电容器所在支路断路，与电容器： 串联的电阻两端无电压，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. 针对训练 (5)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容 器的充、放电，有△Q=C△U. 3.如图所示，电源电动势E [典例3]如图所示，E=10V,r=12,R1=R3= =6V,内阻r=12,电阻 52,R2=42,C=100F.当S断开时，电容器 R1=22,R2=32,R3= 中带电粒子恰好处于静止状态.求： 7.52,电容器电容C= 2μF,开关S原来断开，现在合上开关S到电路 稳定，则 A.S断开时电容器的电压为2V B.S断开时电容器a极板带负电 C.S合上电路稳定后电容器b极板带负电 D.S合上流过电流表A的电荷量为9.6×106C 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.在如图所示的电路中，R1、R2是定值电阻，当滑： B.电压表示数变小，电流表示数变大 动变阻器滑片向上移动时 C.电压表示数变大，电流表示数变大 D.电压表示数变小，电流表示数变小 A 2.如图所示，R1阻值恒定，R2 R A R 为热敏电阻（热敏电阻阻值 随温度降低而增大)，I为 A.电压表示数变大，电流表示数变小 101 物理必修第三册 小灯泡，当R2所在位置温度升高时 ( A.保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 A.R1两端的电压减小 B.保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 B.小灯泡的亮度变暗 C.保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 C.电流表的示数减小 D.保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小 D.通过R2的电流减小 5.如图所示，电源E(内阻不计)输出恒定电压 3.如图所示，小灯泡的规格为“6V3W”,R3=: 12V,定值电阻R1=R2=82,电动机M的内 42,电源内阻r=12.闭合开关S,灯泡L正常： 阻为R3=12,当开关S闭合，电动机转动稳定 发光，电压表示数为零，电流表示数为1A,电： 后，理想电压表的读数为U1=4V.若电动机除 表均为理想电表，则电源电动势E和电源的输 了内阻外不计其他损耗，求： 出功率P分别为 R ⑧L E E,§① (1)电动机输出的机械功率P1; A.E=8 V,P=6 W (2)电路消耗的总功率P. B.E-8 V,P=7 W C.E=9 V,P-8 W D.E=9 V,P=9 W 4.如图所示，M、N是平行板 电容器的两个极板，R。为定 值电阻，R1、R2为可调电 阻，用绝缘细线将质量为 m、带正电的小球悬于电容 器内部.闭合开关S,小球静 止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2,关于F : 的大小判断正确的是 温馨提示 请做课时分层检测（十八） 3实验：电池电动势和内阻的测量 实验必备·自主探究 一、实验目的 :2.原理：通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和 1.进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的： 电流表测出每种状态（最少两种）下的U、I值， 使用. 列出两个方程，即可求出电动势E和内阻 2.学会用伏安法测电池的电动势和内阻. 即E=U+1, 3.学会利用图像处理实验数据. E=U2+12r 二、实验原理 E- I2U-IU2 1.原理图如图所示 联立求解可得 12-I1 U1-U2 r= I2-I1 三、实验器材 被测电池（干电池）、电流表、电压表、滑动变阻 器、开关、导线、坐标纸和刻度尺等. 1022.ABC[由电池铭牌可知，B正确：由g=500mA·h得，g=500X:针对训练 103A×3600s=1800C,A正确：由9=1得1=号= 9=2.C[由题图可知，灯泡B与滑动变阻器并联后与电阻R1串联，然 后再与A灯并联.滑动变阻器向下移动的过程中，其连入电路的 500mAh-50h,C正确：两电池串联使用时，E&=2E=7.2V, 10 mA 电阻减小，由串反并同的原理可知A灯和B灯都变暗，C正确，A、 D错误. B、D错误.] 3.A[当断开S后，电压表的读数等于电源的电动势，即E=3V:当！提升3 合S后，有U=R,又由闭合电路欧姆定律可知，I=p士，联立探究生 [典例3][解析](1)S断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容 解得r=1,A正确，B、C、D错误.] 4.AD[由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir=E E 一，当外电阻 十1 器两极板间距高为d,有UR十R,十，E4V,=mg R2 增大时，路端电压增大，外电阻减小时，路端电压减小，即A、D正！ S闭合后，Uc' 开，E-8V 确，B、C错误.] 5.解析(1)风速增大，弹簧压缩量增大，电压传感器示数变小， 设带电粒子加速度为a,期 d -mg=ma (2)①电阻R与金属细杆串联 E=I(Rol。+R+r) 解得a=g,方向竖直向上， U=IRolo (2)S闭合后，流过R?的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所 可求得R,=12. 以△Q=C(Uc'-Uc)=4×101C. ②设此时弹簧长度为1 [答案](1)g方向竖直向上(2)4×101C E=12(Rol+R+r) :针对训练 U2=I,Rol F=k(l-1) !3.D[S断开时，电容器相当于断路，R中无电流，电容器两端电压即 解得F=260N, E 答案(1)变小(2)①12②260N 为R两端电压，电路相当于R和R串联，故有U一R,十R十R: 专题提升5闭合电路欧姆定律的应用 =3V,A错误：S断开时电容器a极板接电源正极，带正电，B错 误：S合上电路稳定后，R1和R2串联后再与R并联，电容器两端 关键能力·合作探究 电压即为R1两端电压，由电路分析，外电路的电阻为R外 提升1 R 探究归纳 十30，电容器电压为尼十，于R·R了 [典例1][解析](1)将R十r等效为电源内阻，则r等数=R十，可 变电阻R上消耗的热功率P。=IPR,= E 1.8V,电容器的带电荷量Q=CU2=3.6×106C且a极板带负 一，当 (R。一r等数)2 电，b极板带正电，据此通过电流表的电荷量△Q=Q十Q=CU1十 Ro 十4r等数 CU2=9.6×10-6C,C错误，D正确.] R=T等，即R。=100Q时，P。最大，其最大值P大= 25 ,w=素养演练·提升技能 6项 ,1,B[根据题意，由题图可知，电流表与滑动变阻器串联，而电压表 与滑动变阻器并联，当向上移动滑片时滑动变阻器接入电路的阻 (2)当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率景小，此时R。应调到！ 值变小，再根据结论“串反并同”，可知电流表示数变大，而电压表 最大400，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为P小！ 示数变小，B选项正确，」 E =R,+R+7)(R+r）=0.01W 2.B[当R,所在位置温度升高时R2阻值减小，外电路总电阻减 (3)R,=0时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时！小，总电流增大，电流表的示数增大，R1两端的电压U1=IR1增 R上有最大功率，即P以=（车)R (90+10)2X90w 52 大，故A,C错误：总电流增大，路端电压U=E一1r减小，并联部分 的电压减小，所以灯泡L变暗，故B正确：通过L的电流减小，而 =0.225W. 总电流增大，则通过R,的电流增大，故D错误.] [答案](1)R=100Q时R,消耗的功率最大W :3.C[因为电压表示数为零，所以电阻R1、R2串联，电阻R?与灯泡 (2)0.01w(3)00.225W L串联，然后两个支路并联.灯泡正常发光，则流过灯泡的电流 针对训练 1.AD[当滑动变阻器的滑片P由b端向a P出 1==0.5A,所以外电路的电压U-U+1·R,=(6+2)V 端滑动时，其接入电路的电阻变大，回路总 P 8V,又电流表的示数I=1A,故电源的电动势E=U'十Ir=9V, 电阻变大，千路电流变小，由P。=PR。可 电源的输出功率P=U'I=8W,选项C正确.] 知，定值电阻R。上消耗的功率变小，D正 4.B[当电路接通后，对小球受力分析：小球受重力、静电力和悬线的拉 确：路端电压为U=E一I,,故路端电压变 大，A正确：由题意可知，外电路的总电阻 力F三个力的作用，其中重力为恒力，当电路稳定后，R中没有电流， OR R 由r变为4r,如图为电源输出功率随外电 两端电势相等，因此电容器两极板间的电压等于R两端电压，当R。 阻的变化曲线，由图可知，电源的输出功率逐渐变小，B错误：分析 不变，R变化时，电容器两极板间的电压不变，板间电场强度不变，小 滑动变阻器消耗的功率时，把定值电阻R。看成电源内阻，故电源 球所受静电力不变，F不变，C、D错误；若保持R不变，缓慢增大R2, 等效内阻为2，等效外电阻由0变为3r的过程，参考B解析可知，} R。两端电压减小，电容器两端电压减小，两极板间电场强度减弱，小 滑动变阻器消耗的功率（等效电源的输出功率）先变大后变小，C! 错误， 球受到的静电力减小，F变小，A错误，B正确.] 提升2 5.解析(1)流过电动机的电流1=EL_12.4A=1A 探究归纳 R 8 [典例2][解析]由题图可知滑动变阻器的滑片由中点滑向b端： 电动机的总功率PM=U1I1=4×1W=4W 时，滑动变阻器连入电路中的阻值增大，则外电路的总阻值R总增： 电动机的热功率P,=I12R3=1W 大，千路电流I=尺十减小，故电流表A读数减小：路端电压 电动机输出的机械功率P1=PM一P,=3W U=E一，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大：R两端电压 U,=E-1(R十)，因1减小，所以U,增大，由1一尼 知，l,增大，即 (2)电路中R消耗的功率B荒-18W 电路中R1消耗的功率P'=112R1=8W 电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误， 电路中消耗的总功率P=P'十P2十PM=(8十18+4)W=30W. [答案]C 答案(1)3w(2)30W 229