专题10 第2讲 闭合电路欧姆定律-【名师带你过关】2026-2027学年高考物理一轮复习

第二讲　闭合电路欧姆定律 一　闭合电路欧姆定律及功率问题 例题精讲 【例1】　ABD　【解析】在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点,因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和,所以这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC,故A正确;图线c表示电路的输出功率与电流的关系图线,很显然,最大输出功率小于3 W,故C错误;当内电阻和外电阻相等时,即为b、c图线的交点处电源输出的功率最大,此时电流的大小为=,输出功率的大小为,a、b图线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等,此时电源短路,所以此时电流的大小为,功率的大小为,所以横坐标之比为1∶2,纵坐标之比为1∶4,故B正确;当I=3 A时,PR=0,说明外电路短路,根据PE=EI知电源的电动势E=3 V,内电阻r==1 Ω,故D正确。 基础过关 1.D　【解析】AB.根据题意,由闭合回路欧姆定律有U=E-Ir代入题中数据有0.75=E-1.5r;0=E-2.0r,解得E=3.0 V,r=1.5 Ω,故AB错误; CD.根据题意可知,当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路时,灯泡L两端的电压为0.75 V,流过灯泡的电流为1.5 A,由欧姆定律可得,小灯泡L接入电源时的电阻为RL==0.5 Ω小灯泡L实际消耗的电功率为P=UI=1.125 W,故C错误,D正确。故选D。 2.C　【解析】AB.闭合电路的内电阻功率P内=r,闭合电路的外电阻功率P外=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,可得E=6 V,r=5 Ω,故AB错误;C.当外电阻R=0时,内电阻功率最大,此时P内max==7.2 W,故C正确;D.当外电阻R=2.5 Ω时,外电阻的功率P外=×2.5 W=1.6 W,当外电阻R=10 Ω时,外电阻的功率P外2=×10 W=1.6 W,故D错误。故选C。 二　电路的动态分析问题 例题精讲 【例1】　A　【解析】当P接通4时,输出电压变为输入电压的0.001,即=,解得R1+R2+R3=999 Ω,当P接通3时,输出电压变为输入电压的0.01,即=,当P接通2时,输出电压变为输入电压的0.1,即R2+=,只有A均满足要求,故A正确,B、C、D错误。 【例2】　AD　【解析】当滑动变阻器在正中间位置时,并联部分电阻最大,外电阻最大,故滑动变阻器R1的滑片P由b端滑到a端的过程中,外电阻先增大后减小,总电流先变小后变大U=E-Ir,U先变大后变小,R2为定值电阻,I先变大后变小,不变,选项A正确、选项B、C错误;外电压先增大后减小,故内电压先减小后增大,电源内部消耗的功率先减小后增大,选项D正确。 故选A、D。 基础过关 1.C　【解析】将R1和R2等效为电源内阻,则等效电源的电动势E'==6 V,等效内阻r'==5 Ω, 等效电路如图所示: 则当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,R4变大,总电阻变大,总电流减小,路端电压变大,V1读数变小,则V2读数变大,因U路端=U1+U2可知小于,选项A错误;因为=R1不变,而U2=E'-I(R1+r')可知=R1+r'不变,选项B错误;将R3等效为新电源的内阻,内阻为r''=r'+R3=25 Ω,当外电路电阻等于电源内阻时输出功率最大,则当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电阻从0增加到30 Ω,可知R4的功率先增大后减小,当R4=25 Ω时功率最大,最大值为P== W=0.36 W选项C正确;当滑动变阻器的滑片在a端时,电源E的外电阻为 Ω,当滑动变阻器的滑片在b端时,电源E的外电阻为 Ω,电源E的内阻r=8 Ω,则滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中,电源的输出功率一直减小,选项D错误。故选C。 2.B　【解析】当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,酒精气体浓度的增大,则传感器的电阻值R减小,根据 I=可知电流表示数增大,根据U=E-I可知电压表示数减小,即电压表示数减小,电流表示数增大,A错误;电源的效率η=·100%=·100%.当酒精气体浓度增大时,传感器的电阻值R减小,根据上式可知电源的效率降低,B正确;电源的输出功率P==作出该函数的图像如图所示: 根据图像可知,由于R+R0与电源内阻之间的关系,因此当酒精气体浓度增大,传感器的电阻值R减小,R+R0减小,电源的输出功率有可能减小,有可能增大,也有可能先增大后减小,C错误;根据U=E-I可知=R0+r,即电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值之比不变,D错误。故选B。 三　含容电路 例题精讲 【例1】　C　【解析】S断开时等效电路图如图甲所示: 甲 电容器两端电压为U1=×R×=E; S闭合时等效电路图如图乙所示: 乙 电容器两端电压为U2=×R×E, 由Q=CU,得==,故选项C正确。 基础过关 1.AD　【解析】AB.滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动,滑动变阻器接入电阻增大,回路总电阻增大,干路电流减小,内电压减小,则路端电压增大,即V1示数增大,A示数减小,由于U2=E-I,则V2示数增大,故A正确,B错误;C.由于R1两端电压为IR1,根据上述,电流减小,则R1两端电压减小,故C错误;D.根据C=,解得Q=CU2,则电容器增加的电荷量为ΔQ=CΔU2,故D正确。故选AD。 2.C　【解析】电源的总功率为P=EI===12 W,A错误;设电源负极电势为零,则电源正极电势为φ=12 V,闭合开关S1,S2,电路稳定后,电路中电流I==1 A,路端电压U=E-Ir=10 V,根据如图所示电路可得 φ-φa=R2=7.5 V;φ-φb=R4=2.5 V,得φa=4.5 V;φb=9.5 V,则Uba=φb-φa=5 V。 所以电容器所带电荷量为Q=CUba=2.2×10-5C,B错误;断开开关S2,稳定后电路为串联电路,电容器两端电压等于R3两端的电压,则U3=R3,电容器所带电荷量为Q'=CU3=3.6×10-5C,所以断开开关S2,稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为ΔQ=Q-Q'=1.4×10-5C,C正确;闭合开关S1S2,电源的输出功率P出=UI=10 W,断开开关S2,电源的输出功率P'出=·≈6.0 W,所以断开开关S2,电源的输出功率减小,D错误。故选C。 四　故障分析 例题精讲 【例1】　A　【解析】若电路正常,则电流表测量流过R1的支路电流,电压表测量R3两端的电压.若R1短路,则R2被短路,外电路只有电阻R3接在电源两端,电流表测量干路电流,电压表测量路端电压,两表示数均增大,A正确;若R2短路,则R1被短路,电流表示数为零,B错误;若R3短路,则电压表示数为零,C错误;若R1断路,则电流表示数为零,D错误。 基础过关 1.B　【解析】小灯泡短路,小灯泡不发光,电压表示数一直为零,故A错误;小灯泡断路,小灯泡不发光,电流表与电压表串联,随着滑片从a向b移动,电压表示数逐渐增大,故B正确;电流表断路,小灯泡不发光,电压表示数一直为零,故C错误;滑动变阻器短路,小灯泡不发光,电压表示数一直为零,故D错误。故选B。 2.A　【解析】若D、E间导线断路,则D点电势与A点电势相等,E点电势与B点电势相等,A、D间电压应为0,A、E间电压应为1.5 V,故A正确;若F、B间导线断路,则F点电势与A点电势相等,A、F间电压应为0,故B错误;若灯泡断路,则E点电势与A点电势相等,F点电势与B点电势相等,A、E间电压应为0,A、F间电压应为1.5 V,故C错误;若A、C间导线断路,则C点电势与B点电势相等,A、C间电压应为1.5 V,故D错误。故选A。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二讲　闭合电路欧姆定律 一　闭合电路欧姆定律及功率问题 考点　闭合电路的功率问题 1.闭合电路的功率和效率 电源总功率 任意电路:P总=EI=P出+P内 纯电阻电路:P总=I2(R+r)= 电源内部 消耗的功率 P内=I2r=P总-P出 电源的 输出功率 任意电路:P出=UI=P总-P内 纯电阻电路:P出=I2R= P出与外电阻 R的关系 电源的效率 任意电路:η=×100%=×100% 纯电阻电路:η=×100% 2.输出功率与外电阻的关系 由P出与外电阻R的关系图像可知: (1)当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=。 (2)当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。 (3)当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大。 (4)当P出<Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2。 (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直角坐标系中,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+PCB.b、c图线的交点与a、b图线的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 考向1 闭合电路伏安特性曲线 1.在如图所示的U-I图像中,直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线,曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线,曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为,该点的切线与横轴的交点坐标为,用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路,由图像可知 (　　) A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为0.5 Ω C.小灯泡L接入电源时的电阻为1.5 Ω D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W 考向2 闭合电路的功率问题 2.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.曲线A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 二　电路的动态分析问题 考点1　串并联电路 1.串并联电路特点 串联电路 并联电路 电流 I=I1=I2=…=In I=I1+I2+…+In,I1R1=I2R2=…=InRn 电压 ==…= U1=U2=…=Un 总 电阻 R总=R1+R2+…+Rn ++…+ 功率 分配 ==…= P1R1=P2R2=…=PnRn 2.串联与并联电路的四个重要结论 (1)在串联电路中,总电阻总是大于其中任何一个单独电阻的值。随着串联电阻数量的增加,总电阻相应增大。 (2)对于并联电路,总电阻总是小于其中任意一个分支电阻的值。并联分支数量的增加会导致总电阻进一步减小。 (3)无论是串联电路还是并联电路,若其中任一电阻值增加,总电阻亦会随之增加;反之,若电阻值减少,总电阻则会减少。 (4)在串联和并联电路中,电路消耗的总功率等于各个电阻消耗的电功率之和。 考点2　电路动态分析的方法 1.程序法 2.结论法 其口诀可概括为“串反并同”: (1)“串反”指的是,当某一电阻值增加时,与其串联或间接串联的电阻所经历的电流、两端电压以及消耗的电功率均会相应减少,反之则会增加。 (2)“并同”则意味着,当某一电阻值增加时,与其并联或间接并联的电阻所经历的电流、两端电压以及消耗的电功率均会相应增加,反之,则会减少。 3.极限法 针对滑动变阻器滑片移动导致电路变化的问题,可以通过将滑动变阻器的滑片置于两个极端位置——即电阻最大或电阻为零——来进行分析讨论。 考向1 示波器的应用 【例1】(2023·湖北恩施市模拟)如图所示为示波器衰减电路的示意图,ab之间为信号电压的输入端,cd为衰减电路的输出端,P是和衰减旋钮固连在一起的开关,R1、R2、R3、R4为四个定值电阻,当P接通1时电压没有被衰减,当P分别接通2、3、4时电压被衰减10倍、100倍、1 000倍(即输出电压变为输入电压的0.1、0.01、0.001),若某个示波器的衰减电路中,R4=1 Ω,不计导线电阻,则其他电阻的阻值分别为 (　　) A.R1=900 Ω,R2=90 Ω,R3=9 Ω B.R1=999 Ω,R2=99 Ω,R3=9 Ω C.R1=10 Ω,R2=100 Ω,R3=1 000 Ω D.R1=1 000 Ω,R2=100 Ω,R3=10 Ω 考向2 电路的动态分析问题 【例2】如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r。闭合开关S,电压表示数为U,电流表示数为I,电表均为理想电表,在滑动变阻器R1的滑片P由b端滑到a端的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.U先变大后变小 B.I先变小后变大 C.U与I比值先变大后变小 D.电源内部消耗的功率先减小后增大 考向1 电路的动态分析问题 1.在如图所示电路中,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,所打电表均为理想电表。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示数的变化量分別为ΔU1、ΔU2、ΔI。下列说法正确的是 (　　) A.大于 B.不变,增大 C.R4的功率先增大后减小,最大值为0.36 W D.电源的输出功率先增大后减小,最大值为4.5 W 考向2 生活科技中的电路动态分析 2.交警使用的某型号酒精测试仪如图1所示,其工作原理如图2所示,传感器的电阻值R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,电路中的电表均可视为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时,下列说法正确的是 (　　) 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,电源的效率越低 C.酒精气体浓度越大,电源的输出功率越小 D.电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值之比变小 三　含容电路 考点　含容电路的分析方法 含电容器的电路分析对于学生而言往往是一个挑战。在电路中出现电容器时,学生常常难以确定电容器与电路的串、并联关系以及电压关系,这给分析和解决问题带来了巨大的障碍。 1.电路的简化:在不分析电容器的充放电过程时,可以将电容器所在的电路视为断路,并在简化电路时将其去掉。在求解电荷量时,再在相应位置补上电容器。 2.电路稳定时电容器的处理方法:当电路达到稳定状态后,与电容器串联的电路中将没有电流流动,同支路的电阻相当于导线,即电阻不再起到降低电压的作用。此时,电容器两端的电压与并联的用电器两端的电压相等。 3.电压变化引起的电容器变化:电路中电流和电压的变化可能会导致电容器的充放电。如果电容器两端的电压升高,电容器将开始充电;如果电容器两端的电压降低,电容器将通过连接的电路放电。电容器上电荷量的变化量可以通过公式ΔQ=C·ΔU来计算。 4.含容电路动态分析的三个步骤: 第一步 理清电路的串、并联关系 第二步 确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中,欧姆定律等电路规律不适用,但对于充电或放电完毕的电路,电容器的存在与否不再影响原电路,电容器接在某一支路两端,可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U 第三步 分析电容器所带的电荷量。针对某一状态,根据Q=CU,由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q,由电路规律分析两极板电势的高低,高电势板带正电,低电势板带负电 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 (　　) 　　　　　 　　　　　 　　　　　 A.　 B.　 C.　 D. 考向1 含容电路中的物理量的变化和计算 1.如图,电源电动势为E、内阻为r,R1为定值电阻,电容器的电容为C,现将滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动,电压表示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2,电流表示数变化量的绝对值为ΔI,已知R1<r,滑动变阻器的最大阻值大于r,下列说法正确的是 (　　) A.V1、V2示数增大,A的示数减小 B.V1、V2、A的示数均增大 C.R1两端电压增大 D.电容器增加的电荷量为CΔU2 考向2 含有电容的电桥问题 2.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,电容器的电容C=4.4 μF。闭合开关S1,S2,电路稳定后,则 (　　) A.电源的总功率为10 W B.电容器所带电荷量为2×10-5 C C.断开开关S2,稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为1.4×10-5 C D.断开开关S2,电源的输出功率增大 四　故障分析 考点　故障分析的方法 1.电路故障通常表现为短路或断路,其特征如下: (1)短路状态的特征:电流流经电路,但两端电压降至零。 (2)断路状态的特征:电源两端电压存在,但电流为零。 2.使用电流表和电压表来诊断电路故障的方法 常见故障 故障解读 原因分析 正常 无示数 “电流表示数正常”表明电流表所在电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表 故障原因可能是: a.电压表损坏; b.电压表接触不良; c.与电压表并联的用电器短路 (续表) 正常 无示数 “电压表有示数”表明电压表有电流通过,“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表 故障原因可能是: a.电流表短路; b.和电压表并联的用电器断路 均无示数 “两表均无示数”表明无电流通过两表 除了两表同时被短路外,可能是干路断路导致无电流 在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,导致电压表和电流表的读数都增大,电压表和电流表均为理想电表,则可能出现了下列哪种故障 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.R1短路 B.R2短路 C.R3短路 D.R1断路 考向1 电路故障分析 1.连接如图所示的电路,闭合开关S后,从a向b移动滑动变阻器R的滑片P,发现“小灯泡一直不发光,电压表的示数逐渐增大”,电路的故障可能为 (　　) A.小灯泡短路 B.小灯泡断路 C.电流表断路 D.滑动变阻器短路 2.在如图所示的电路中,干电池、开关和额定电压为1.5 V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时,发现灯泡不发光。为了检验故障,某同学在开关闭合的情况下,用多用电表的电压挡对电路进行检测。检测结果如下表所示,已知电路仅有一处故障,由此做出的判断中正确的是 (　　) 测试点 A、C A、D A、E A、F 多用表示数 0 0 约1.5 V 约1.5 V 　　　　　　　　　　　　　　　 A.D、E间导线断路 B.B、F间导线断路 C.灯泡断路 D.A、C间导线断路 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