(人教版)2021年新高二物理暑假精品讲义-第十九讲 闭合电路欧姆定律(教师版)

【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（人教版）第十九讲 闭合电路欧姆定律 【基础知识梳理】 1．基本概念、规律2．路端电压与外电阻的关系一般情况 U ＝IR ＝E R ＋r R ＝E 1＋r R ，当R 增大时，U 增大 特殊情况当外电路断路时，I ＝0，U ＝E ；当外电路短路时，I 短＝E r ，U ＝0 3.路端电压跟电流的关系(1)关系式：U ＝E －Ir .(2)用图象表示如图所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值为内阻．【模型考点剖析】一、闭合电路的动态分析闭合电路动态问题的分析方法1．程序法(1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化；(3)由I ＝E R ＋r判断总电流的变化； (4)据U ＝E －Ir 判断路端电压的变化；(5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化．2．结论法——“并同串反”“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．“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．二、闭合电路的功率1．电源的总功率P 总＝EI ；电源内电阻消耗的功率P 内＝U 内I ＝I 2r ；电源输出功率P 出＝U 外I .2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P 出＝I 2R ＝⎝⎛⎭⎫E R ＋r 2R ＝E 2(R －r )2R ＋4r ，当R ＝r 时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为P m ＝E 24r .电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示．图33．电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝P 出P 总×100%＝IU IE ×100%＝U E ×100%. 对于纯电阻电路，电源的效率η＝I 2R I 2(R ＋r )×100%＝R R ＋r ×100%＝11＋r R×100%，所以当R 增大时，效率η提高．当R ＝r (电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高．三、含电容器电路的分析与计算1．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等．3．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．4．根据公式Q ＝CU 或ΔQ ＝C ΔU ，求电荷量及其变化量．【真题分项演练】1．（2020·北京高考真题）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 ．A t 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系B ．A t 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系C ．B t 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系D ．B t 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】由甲图可知，A t 点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A t 应标在电流较大的刻度上；而B t 点对应的电阻阻值较大，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小，故B t 应标在电流较小的刻度上；由图甲得0R R kt =+其中0R 为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得g E I R R r=++ 联立解得 0R Rg r E t kI k++=- 可知t 与I 是非线性关系，故B 正确，ACD 错误。

故选B 。

2．（2020·全国高考真题）图（a ）所示的电路中，K 与L 间接一智能电源，用以控制电容器C 两端的电压U C 。

如果U C 随时间t 的变化如图（b ）所示，则下列描述电阻R 两端电压U R 随时间t 变化的图像中，正确的是（ ）A．B．C．D．【答案】A【解析】根据电容器的定义式QCU=可知CQ IU tC C==结合图像可知，图像的斜率为IC，则12s内的电流12I与35s内的电流35I关系为12352I I=且两段时间中的电流方向相反，根据欧姆定律UIR=可知R两端电压大小关系满足12352R RU U=由于电流方向不同，所以电压方向不同。

故选A。

3．（2019·江苏高考真题）如图所示的电路中，电阻R=2Ω。

断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻r为（）A ．1ΩB ．2ΩC ．3ΩD ．4Ω【答案】A【解析】 开关s 断开时有：3V E =，开s 闭合时有：2E R R r=+，其中2R =Ω，解得：1r =Ω， 故A 正确． 4．（2007·宁夏高考真题）在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R 1和R 3均为定值电阻，R 2为滑动变阻器．当R 2的滑动触点在a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U ．现将R 2的滑动触点向b 端移动，则三个电表示数的变化情况是A ． I 1增大，I 2不变，U 增大B ． I 1减小，I 2增大，U 减小C ． I 1增大，I 2减小，U 增大D ． I 1减小，I 2不变，U 减小【答案】B【解析】R 2的滑动触点向b 端移动时，R 2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数减小，R 3电压增大，R 1、R 2并联电压减小，通过R 1的电流I 1减小，即A 1示数减小，而总电流I 增大，则流过R 2的电流I 2增大，即A 2示数增大．故A 、C 、D 错误，B 正确．5．（2014·天津高考真题）如图所示，电路中R 1、R 2均为可变电阻，电源内阻不能忽略．平行板电容器C 的极板水平放置．闭合电键S ，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动． 如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )A．增大R1的阻值B．增大R２的阻值C．增大两板间的距离D．断开电键S【答案】B【解析】试题分析：以油滴为研究对象进行受力分析可知，油滴静止不动，所受电场力与重力平衡，即，现欲使油滴仍能处于平衡状态，则保证电场强度不发生变化即可，R1的电压不变即可，题中R2没有电流通过，故改变R2时对电路工作状态无影响，所以选项B正确、A错误；而增大两板间距离时，电场强度减小，油滴下落，所以选项C错误；断开电键S时，电容器与可变电阻构成闭合回路，电容器放电，油滴下落，所以选项D错误；考点：闭合电路欧姆定律、平行板电容器6．（2009·广东高考真题）如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，如果再合上S2，则下列表述正确的是（）A．电源输出功率减小B．L1上消耗的功率增大C．通过R1上的电流增大D．通过R3上的电流增大【答案】C【解析】A．只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，再合上S2，并联部分的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大．由于电源的内阻不计，电源的输出功率P=EI，与电流成正比，则电源输出功率增大．故A错误．B．由于并联部分的电阻减小，根据串联电路的特点，并联部分分担的电压减小，L1两端的电压减小，其消耗的功率减小．故B错误．C．再合上S2，外电路总电阻减小，干路电流增大，而R1在干路中，通过R1上的电流增大．故C正确．D．并联部分的电压减小，通过R3上的电流将减小．故D错误．7．（2011·海南高考真题）如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（）A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大C．V的读数变小，A的读数变小D．V的读数变小，A的读数变大【答案】B【解析】S断开，相当于电阻变大，则由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，V的读数变大；把R1归为内阻，内电压减小，故R3中的电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，电流表示数增大，A．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故A错误；B．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故B正确；C．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故C错误；D．分析得V的读数变大，Ａ的读数变大，故D错误；8．（2020·江苏高考真题）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】A ．开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流I 灯变小，A 正确；B ．电路的路端电压为=U U I R =路灯灯灯I 灯变小，路端电压变小，B 正确；C ．总电流即干路电流为 U E U I r r -==内路干U 路减小，干路电流增大，C 错误；D ．电源总功率为P EI =干总I 干增大，总功率变大，D 正确。

故选ABD 。

9．（2012·上海高考真题）直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P 向右移动时，电源的（）A ．总功率一定减小B ．效率一定增大C ．内部损耗功率一定减小D ．输出功率一定先增大后减小【答案】ABC【解析】 当滑动变阻器的滑片P 向右移动时，接入电路的电阻变大，整个回路的电流变小，内部消耗的功率P=2I r 一定减小，C 正确；总功率P=EI 一定减小，A 正确；而内电压降低，外电压升高，电源的效率UI U EI E η==增大，B 正确；当内电阻等于外电阻时，输出功率最大，此题中无法知道内外电阻的关系，因此D 不对 10．（2016·江苏高考真题）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 VB ．电源的总功率为10 WC ．a 、b 间电压的大小为5 VD ．a 、b 间用导线连接后，电路的总电流为1 A【答案】AC【解析】外阻为R ：2020102020R ⨯=Ω=Ω+ ，则12A=1A 102E I R r ==++ ，则外压U=IR=10V ，功率P=EI=12W ，则A 正确，B 错误；根据并联电路的特点可求流过a 、b 电流均为0.5A ，所以U ba =0.5×(15-5)=5V ，故C 正确；a 、b 间用导线连接后，根据电路的连接可求外电路电阻为15527.5155R ⨯+'=⨯Ω=Ω（） ，电流12A 1.26A 7.52E I R r ==≈+'+'，故D 错 【点睛】考查串并联电路电阻的求解及全电路欧姆定律，计算前要明确电路结构是求解问题的关键；11．（2014·上海高考真题）如图，电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻阻值r ．将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表123V V V 、、示数变化量的绝对值分别为123V V V ∆∆∆、、，理想电流表A 示数变化量的绝对值I ∆，则A ．A 的示数增大B ．2V 的示数增大C ．3V ∆与I ∆的比值大于rD ．1V ∆大于2V ∆【答案】ACD【解析】 A ．滑动变阻器的滑片向下滑动，导致滑动变阻器阻值变小，由于电压表断路，定值电阻和滑动变阻器为串联，滑动变阻器阻值变小，总电阻变小，电源电动势不变，总电流变大，即电流表示数变大，选项A 对； B ．电压表1V 测量定值电阻R 的电压，电阻不变，总电流变大，所以电压变大即1V 示数增大．电压表2V 测量定值电阻和滑动变阻器总电压即路端电压，示数变小，选项B 错；D ．电压表3V 测量滑动变阻器电压，设电流增加量为I ∆，则根据1V I R ∆=∆⨯，2V I r ∆=∆⨯，所以12V V ∆>∆，选项D 对；C ．电压表3V 的变化量3()V I r R ∆=∆⨯+，所以3()V r R r I∆=+>∆，选项C 对．三、实验题12．（2021·湖南高考真题）某实验小组需测定电池的电动势和内阻，器材有：一节待测电池、一个单刀双掷开关、一个定值电阻（阻值为0R ）、一个电流表（内阻为A R ）、一根均匀电阻丝（电阻丝总阻值大于0R ，并配有可在电阻丝上移动的金属夹）、导线若干。