2018年高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路习题课闭合电路的分析与计算课件鲁科版
高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路习题课闭合电路的分析与计算鲁科31鲁科高二3
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[题组过关] 1.(多选)将一可调电阻接入电动势为 E、内阻 为 r 的蓄电池两端，接通电路后，调节外电 路，通过测量描绘出电源的输出功率随外电 阻变化的图线，如图所示.则下列说法正确的是( ) A.当外电阻与电源的内阻相等时，电源消耗的总功率最大 B.当外电阻与电源的内阻相等时，电源的效率为 50% C.电源消耗的功率随外电阻的增大而增大 D.当外电阻与电源的内阻相等时，外电阻消耗的电功率最大
C.小灯泡 C 逐渐变暗
D．三个小灯泡都逐渐变亮
12/9/2021
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解析：选 BC.当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，变阻器的 有效电阻变大，导致外电路的总电阻增大，由闭合电路欧姆定 律 I＝R外E＋r知，总电流减小，路端电压 U＝E－Ir 将增大，因 此，通过小灯泡 A 的电流变小，小灯泡 A 变暗，A、D 错误； U＝UA＋UB，得小灯泡 B 两端的电压变大，小灯泡 B 变亮，B 正确；而 IA＝IB＋IC，通过小灯泡 A 的电流 IA 变小，通过小灯 泡 B 的电流 IB 变大，则通过小灯泡 C 的电流 IC 变小，小灯泡 C 变暗，C 正确.
(1)当 R2 调到何值时，电源输出功率最大？最大输出功率是多 少？ (2)要使电源输出功率为 16 W，R2 应调到何值？这时电源的效率 是多少？
12/9/2021
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解析：(1)外电阻由 R1、R2 并联组成，根据电源输出最大功率的 条件 R 外＝r，有RR1＋1RR2 2＝r.将 r＝1 Ω，R1＝6 Ω 代入上式，解得 R2＝1.2 Ω. 电源的最大输出功率为： P 出＝I2R 外＝2Er2r＝E4r2＝41×021 W＝25 W.
18学年高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第1节闭合电路欧姆定律课件鲁科版选修3_1
电动势
1．电动势的理解 (1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。 (2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负 极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向。 (3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时 也有电压降(即内电压)。
U外 表示；内电路两端的电压叫做 内电压 ，用 U内 表示。 ___
(3)电动势与内、外电压的关系：在闭合电路中，内、外电路电 势的降落等于电源的 电动势 ，即E＝ U外＋U内 或E＝ IR＋Ir 。 (4)电流：在外电路中，电流由 电势高 的一端流向 电势低 的一 端；在内电路中，电流由电势低 的一端流向电势高的一端。
1.
(多选)如图415所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的 UI图像，则下列说法中正确的是
A．电动势E1＝E2，短路电流I1＞I2 B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2 C．电动势E1＞E2，内阻r1＜r2
(
)
图415
D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端 电压变化较大
解析：由题图可知两电源的UI图线交纵轴于一点，则说明两电 源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短 路电流大于电源2的短路电流，则A项正确。又由两图线的倾斜 程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即 电源2的内阻大于电源1的内阻，则可知B、C项错误。由图像可 判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压的变 化量大于电源1的路端电压的变化量，可知D项正确。 答案：AD
[推荐学习]2018版高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第1节闭合电路欧姆定律学案鲁科版选修3
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第1节 闭合电路欧姆定律[先填空] 1．闭合电路组成(1)外电路：电源外部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低． (2)内电路：电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势升高． 2．电动势(1)大小：电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压．电源电动势用符号E 表示，单位与电压相同：伏特，符号是V.(2)意义：电源电动势是描述电源将其他形式的能转换为电能本领大小的物理量．它是电源的特征量，只与电源本身的因素有关．(3)电池：同类型的干电池的电动势都是1.5 V ，蓄电池的都是2.0 V ．电源内部也是由导体组成的，因此也有电阻，这个电阻称为电源的内电阻．[再判断]1．电动势就是电势差，也叫电压，单位是V.(×) 2．电源提供的电能越多，电源的电动势越大．(×) 3．电动势的大小等于两极间的电压．(×) [后思考]电源的电动势和外接电路的负载有什么关系？【提示】 电源的电动势只和电源本身有关，与所接的负载无关．[合作探讨]如图411是一块手机上使用的锂离子电池上的几个数据：“电压：3.7 V 容量：850 mA·h”，“充电电压：4.2 V”．图411探讨1：电动势表明了电源什么特性？【提示】把其他形式能转化为电能的本领．探讨2：上述电源若通过非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功是多少？【提示】W＝qU＝3.7 J.[核心点击]1．电动势的理解(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关．(2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向．(3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电压降(即内电压)．2．电动势与电压区别1．(多选)关于电动势下列说法正确的是( )A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B．对于给定的电源，移动正电荷的非静电力做功越多，电动势就越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位正电荷做的功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多【解析】 电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以非静电力做功，电势能就增加，因此A 正确．电源电动势是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量．电动势在数值上等于移送单位正电荷所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，移送的电荷量越多，所以C 正确，B 、D 错误．【答案】 AC2．(多选)下列说法中正确的是( ) A ．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压 B ．电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压 C ．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别 D ．电动势越大，电源两极间的电压一定越高【解析】 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以A 选项错误，C 选项正确．当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R 外＝0，这时路端电压为零，所以B 正确、D 选项错误．【答案】 BC3．(多选)铅蓄电池的电动势为2 V ，这表示( )A ．电路中每通过1 C 的电荷，电源把2 J 的化学能转化为电势能B ．没有接入电路时蓄电池两极间的电压为2 VC ．蓄电池在1 s 内将2 J 的化学能转化成电势能D ．蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大【解析】 非静电力移动1 C 电荷所做的功W ＝qE ＝1×2 J＝2 J ，由功能关系可知有2 J 的化学能转化为电势能，A 正确、C 错误．电源两极间的电势差(电压)U ＝E ＝2 V ，B 正确．电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量，E 蓄电池＝2 V >E 干电池＝1.5 V ，故D 正确．【答案】 ABD理解电动势的两点注意(1)电动势与电压有本质的区别，不能认为电动势就是电压：电动势E ＝W 非q ，电压U ＝W 电q. (2)电源电动势在数值上等于电源没有接入外电路时，电源两极间的电压．[先填空]1．内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外电阻之和成反比．2．公式：I ＝ER ＋r.(适用于纯电阻电路)3．常用的变形公式公式：E ＝U 外＋U 内或U ＝E －Ir .(适用于任何电路) [再判断]1．在闭合回路中电流总是从高电势流向低电势．(×) 2．在闭合回路中电动势的大小等于外电压与内电压之和．(√) 3．电源的电动势等于外电路电阻两端的电压．(×) [后思考] 如图所示电压表的示数就是电源电动势吗？【提示】 不是．电压表示数近似等于电源电动势．[合作探讨]手电筒中的电池用久了，虽然电动势没减少多少，但小灯泡却不怎么亮了． 探讨1：电源电动势几乎不变，其内阻变化大吗？ 【提示】 内阻明显变大． 探讨2：电路中电流变化大吗？ 【提示】 电流有明显变化． [核心点击]闭合电路欧姆定律的表达形式4．如图412所示的电路中，把R 由2 Ω改变为6 Ω时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻应为( )图412A ．4 ΩB ．8 ΩC ．6 ΩD ．2 Ω【解析】 据闭合电路欧姆定律：E ＝I (R ＋r ) 当R ＝2 Ω时，E ＝I (2＋r ) 当R ＝6 Ω时，E ＝I2(6＋r )解得r ＝2 Ω，故选项D 正确． 【答案】 D5．如图413所示的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表(理想电表)的读数分别为1.6 V 和0.4 A ，当S 断开时，它们的示数变为1.7 V 和0.3 A ，则电源的电动势和内阻各为多少？【导学号：34022026】图413【解析】 当S 闭合时，R 1和R 2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U 1＝E －I 1r 代入数据得：E ＝1.6＋0.4r ①当S 断开时，只有R 1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U 2＝E －I 2r 代入数据得：E ＝1.7＋0.3r ② 联立①②得：E ＝2 V ，r ＝1 Ω. 【答案】 2 V 1 Ω[先填空]1．路端电压与电流的关系公式：U ＝E －Ir . 2．路端电压与外电阻的关系：根据U ＝IR ＝E R ＋r ×R ＝E1＋rR可知，当R 增大时，路端电压U 增大，当R 减小时，路端电压U 减小．3．两种特例(1)当外电路断路(如开关断开)时，外电阻R 为无穷大，I 为零，Ir 也为零，可得U ＝E ，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小．(2)当外电路短路时，外电阻R ＝0，此时电路中的电流最大，即I m ＝Er，路端电压为零． [再判断]1．当电源两端短路时，路端电压等于电源电动势．(×) 2．电源断路时，路端电压无限大．(×) 3．电源短路时，电流无限大．(×) [后思考]为什么电源电动势在数值上等于电源没接入电路时两极间的电压？【提示】 当电源没有接入电路时，电源中的电流等于零，此时内电压等于零，所以这时的路端电压在数值上等于电源电动势．[合作探讨]傍晚用电量是每一天的高峰时段，万家灯火，但灯光较暗；又如在家用电器使用中，打开大功率的空调后，你会发现灯泡会暗．探讨1：使用的用电器变多时，总电阻如何变化？【提示】 当电路中接入较多的用电器时，由于这些用电器是并联的，其总电阻会变小． 探讨2：灯泡为什么变暗？【提示】 总电阻变小，干路中的电流就会很大．干路上就会分去较多的电压，造成灯泡两端的电压降低，所以灯泡的亮度也就变暗了．[核心点击]1．部分电路欧姆定律的U I 图象与闭合电路欧姆定律的U I 图象比较2.(1)电源的有关功率和电源的效率 ①电源的总功率：P 总＝IE ＝I (U 内＋U 外)． ②电源的输出功率：P 出＝IU 外 ③电源内部的发热功率：P ′＝I 2r . ④电源的效率：η＝P 出P 总＝U 外E ，对于纯电阻电路η＝R R ＋r ＝11＋rR. (2)输出功率和外电阻的关系图414在纯电阻电路中，电源的输出功率为P ＝I 2R ＝E 2R ＋r 2R ＝E 2R －r 2＋4Rr R ＝E 2R －r 2R＋4r①当R ＝r 时，电源的输出功率最大，P m ＝E 24r.②当R ＞r 时，随着R 增大，P 减小． ③当R ＜r 时，随着R 增大，P 增大．6．如图415所示，当滑动变阻器的滑动片P 向上端移动时，则电表的示数变化情况是( )图415A.减小，增大，增大B.增大，减小，增大C.增大，增大，减小D.减小，减小，减小【解析】 首先弄清测量的是R 2和R 3并联支路上的电压，测量的是路端电压，电流表测量的是R 3支路电流．再利用闭合电路欧姆定律，判断干路上的物理量变化：P 向上滑动，R 3的有效电阻增大，外电阻R 外增大，干路电流I 减小，路端电压增大，从而判定示数增大．再进行支路上的物理量的变化情况分析：由于I 减小，引起内电压U 内及电阻R 1上电压U R 1减小，而U 并＝E －(U 内＋U R 1)，由此可知，并联电阻R 2和R 3上的电压U 2增大，判定示数增大；由于U 2增大，R 2所在支路的电流I 2增大，通过R 3的电流I 3＝I －I 2，因I 减小，I 2增大，故I 3减小，判定的示数减小，所以本题应选C.【答案】 C7．如图416所示，电路中电源的电动势E ＝5 V ，内电阻r ＝10 Ω，固定电阻R ＝90 Ω，R 0是可变电阻，在R 0从零增加到400 Ω的过程中，求：图416(1)可变电阻R 0上消耗功率最大的条件和最大热功率．(2)电池的电阻r 和固定电阻R 上消耗的最小热功率之和． (3)R 上消耗的最大功率及此时R 0的值．(4)如果R 0的最大阻值为20 Ω，当R 0调到多大时，R 0消耗的功率最大？求出最大功率． 【解析】 (1)可变电阻R 0上消耗的热功率为P 0＝I 2R 0＝25R 0－2R 0＋400W R 0－100 Ω＝0时，P 0最大，其最大值为 P 大＝25400 W ＝116W.(2)当电流最小时，电阻r 和R 消耗的热功率最小，此时R 0应调到最大400 Ω，内阻r 和固定电阻R 上消耗的最小热功率之和为P 小＝⎝⎛⎭⎪⎫E R 0＋R ＋r 2(R ＋r )＝0.01 W.(3)R 0＝0时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时R 上有最大功率 即P R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫E R ＋r 2R ＝5290＋102×90 W＝0.225 W.(4)可把R 看成电源内阻的一部分，因为R 0<R ＋r .因此，R 0越接近R ＋r ，R 0消耗的功率越大，所以当R 0＝20 Ω时，R 0上消耗的功率最大．由P ＝I 2R 0可得P 大′＝0.035 W.【答案】 (1)R 0＝100 Ω116W (2)0.01 W (3)0.225 W 0 (4)20 Ω 0.035 W闭合电路的动态分析。
2018版高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路章末分层突破学案鲁科版选修3_1201710023
第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路章末分层突破[自我校对]E①R＋r②U＋Ir③EI④UI⑤I2R⑥I2r⑦串联⑧并联__________________________________________________________________________________________________________________________1__________________________________________________________________________________________________________________________动态电路问题的分析方法1.常规思维过程：(1)对电路进行分析，从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断电路总电阻变化情况(若只有有效工作的一个电阻阻值变化，则不管它处于哪一支路，电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变)．(2)由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压变化情况．(3)再根据电路特点和电路中电压、电流分配原则判断各部分电流、电压、电功率的变化情况．2.滑动变阻器常见三种接法的特点：(1)如图41所示的限流式接法．R AB随P、b间的电阻增大而增大．图41(2)如图42所示分压电路．电路总电阻R AB等于AP段电阻R aP和R1并联后的电阻与PB段电阻R bP的串联值．当P由a滑至b时，虽然R aP与R bP变化相反，但电路的总电阻R AB持续减小；若P点反向移动，则R AB持续增大．图42(3)如图43所示并联式电路．由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小；随两支路阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值．图43如图44所示是一实验电路图，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是()2图44A．路端电压变小B．电流表的示数变大C．电源内阻消耗的功率变小D．电路的总电阻变大【解析】当滑片向b端滑动时，接入电路中的电阻减小，使总电阻减小，D错；根据I＝E U可知总电流增大，又由U＝E－Ir知路端电压减小，A对；流过电流表的示数为I1＝可知电R R3流表示数减小，B错；由P内＝I2r知内阻消耗的功率增大，C错．【答案】 A(多选)在如图45所示电路中，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝3 Ω，滑动变阻器总电阻R＝20 Ω，闭合开关S，在滑片P从a滑到b的过程中，若电流表内阻忽略，正确的是()图45A．电流表的示数先减小后增大B．电流表的示数先增大后减小C．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小D．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小，再增大再减小【解析】此电路是滑动变阻器的上部分与下部分并联后，再与R0串联．当滑片P从a 滑到b的过程中，并联电路的电阻先增大后减小，所以总电流先减小后增大，A正确．当滑动变阻器的并联总电阻等于R0＋r时，滑动变阻器消耗的功率最大，在滑片P从a滑到b的过程中，并联电阻有两次达到该值，故选项D正确．【答案】AD3电路故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密推理，找出故障的原因．具体方法如下：1．仪器检测法(1)用电压表对断路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点．(2)用电压表对短路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该段电路短路．(3)用欧姆表检测：在使用欧姆表检测电路故障时，一定要注意将待测部分与电路断开．若测得某段电路的电阻是零，说明该部分短路；若测得某段电路的电阻是无穷大，说明该部分断路．2．假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后，假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路．否则，故障没发生在该部分电路．用此方法，直到找到故障为止．如图46所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都能发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是()图46A．电阻R1断路B．电阻R2短路C．灯L1上两接线柱间短路D．电阻R2断路【解析】根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮，二是电压表的读数增大，只有符合这两个条件的故障才是可能的故障．因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大．若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小，致使灯L2暗，故选项A不符合题意．若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B不符合题意．若灯L1上两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表读数减小，选项C4不符合题意．若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，符合题意．而总电流减小导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2端电压增大，灯L2变亮，故选项D 符合题意．【答案】 D故障部分电路的特点(1)断路的特点：电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源两端的电压不为零；若外电路中某两点之间的电压不为零，则表示这两点之间出现了断路，同时也说明这两点与电源之间的相连部分无断路．(2)短路的特点：电路发生短路时，表现为有电流通过短路电路，即电流表是有一定示数的，但用电压表测该支路两端的电压时，电压表示数为零．1.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()图472 1A. B.5 23 2C. D.5 3【解析】断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示．甲乙1 根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝E，U2＝551E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确．3【答案】 C2．(多选)如图48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()图48A．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【解析】根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为10 Ω，根据闭合电路欧姆定律12得通过电源的电流为I＝A＝1 A，则路端电压为U＝IR外＝10 V，选项A正确；电源的总2＋10功率P＝EI＝12 W，选项B错误；若取电源负极的电势为0，则a点电势为φa＝2.5 V，b点电势为φb＝7.5 V，a、b间电压的大小为5V，选项C正确；若a、b间用导线连接起来，根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为7.5 Ω，根据闭合电路欧姆定律得电路的总电流为I＝12A≈1.26A，选项D错误．2＋7.5【答案】AC3．如图49甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器R L消耗的电功率．改变R L的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的UI关系图线．甲6乙图49回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数______________(填“增大”或“减小”)．(2)I0＝______________A.(3)R L消耗的最大功率为______________W(保留一位有效数字)．【解析】(1)滑动触头向下移动，R L变小，R1与R并联后的总电阻R总变小，由于电路连接恒流源，根据U＝IR总可得电压表示数减小．(2)若滑动触头滑至最下端，R L＝0，定值电阻R被短路，电流表示数即为干路电流，由UI 图象，当U＝0时，I0＝I＝1.0 A.(3)由UI图象得解析式U＝－20I＋20，根据P＝UI得：P＝－20I2＋20I，则当I＝0.5 A时，P有最大值，P max＝5 W【答案】(1)减小(2)1.00(0.98、0.99、1.00均正确)(3)54．现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60℃时，系统报警．提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过I c时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 Ω)，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 Ω)，单刀双掷开关一个，导线若干．在室温下对系统进行调节．已知U约为18 V，I c约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 ℃时阻值为650.0 Ω.(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线．(2)电路中应选用滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(3)按照下列步骤调节此报警系统：①电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为________Ω；滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_______________________________.②将开关向________(填“c”或“d”)端闭合，缓慢移动滑动变阻器的滑片，直至________．(4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用．【解析】(1)电路图连接如图．7(2)报警器开始报警时，对整个回路有U＝I c(R滑＋R热)代入数据可得R滑＝1 150.0 Ω，因此滑动变阻器应选择R2.(3)①在调节过程中，电阻箱起到等效替代热敏电阻的作用，电阻箱的阻值应为报警器报警时热敏电阻的阻值，即为650.0 Ω.滑动变阻器在电路中为限流接法，滑片应置于b端附近，18若置于另一端a时，闭合开关，则电路中的电流I＝A≈27.7mA，超过报警器最大电流20650.0mA，报警器可能损坏．②开关应先向c端闭合，移动滑动变阻器的滑片，直至报警器开始报警为止．【答案】(1)连线如解析图所示．(2)R2(3)①650.0b接通电源后，流过报警器的电流会超过20 mA，报警器可能损坏②c 报警器开始报警我还有这些不足：(1)(2)我的课下提升方案：(1)(2)8。
高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第2讲习题课闭合电路的分析与计算学案鲁科版选修3
第2讲 习题课 闭合电路的分析与计算[目标定位] 1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路.2.知道电路中闭合电路的功率关系，会计算闭合电路的功率.3.会利用闭合电路的欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算．1．闭合电路由内电路和外电路两部分组成，在外电路中沿着电流方向电势降低，在内电路中沿着电流方向电势升高．电动势等于内外电路电势降落之和． 2．闭合电路欧姆定律的几种表达形式 (1)电流形式：I ＝ER ＋r，说明电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比．(2)电压形式：E ＝IR ＋Ir 或E ＝U 外＋U 内，表明电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和.一、闭合电路的动态分析1．解决闭合电路动态变化问题，应按照局部→整体→局部的程序进行分析．2．基本思路：电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 内的变化→U 外的变化→固定支路⎩⎪⎨⎪⎧并联分流I串联分压U→变化支路．(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断． (2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断．(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论． 例1 如图1所示电路，电源内阻不可忽略．开关S 闭合后，在变阻器R 0的滑动端向下滑动的过程中( )图1A ．电压表与电流表的示数都减小B ．电压表与电流表的示数都增大C ．电压表的示数增大，电流表的示数减小D ．电压表的示数减小，电流表的示数增大 答案 A解析 由变阻器R 0的滑动端向下滑可知R 0连入电路的有效电阻减小，则R 外减小，由I ＝ER 外＋r可知I 增大，由U 内＝Ir 可知U 内增大，由E ＝U 内＋U 外可知U 外减小，故电压表示数减小．由U 1＝IR 1可知U 1增大，由U 外＝U 1＋U 2可知U 2减小，由I 2＝U 2R 2可知电流表示数减小，故A 正确．借题发挥 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)发生变化的问题的分析方法如下：R 局⎩⎪⎨⎪⎧增大减小→R 总⎩⎪⎨⎪⎧增大减小→I 总⎩⎪⎨⎪⎧减小增大→U 外⎩⎪⎨⎪⎧ 增大减小⇒⎩⎪⎨⎪⎧I 分U 分二、闭合电路的功率和效率 1．闭合电路的能量关系由闭合电路的欧姆定律E ＝U 外＋U 内得闭合电路的能量关系：qE ＝qU 外＋qU 内①此式反映了电源克服静电力做的功等于内外电路消耗的电能之和． 2．闭合电路的功率关系 由①式可得：闭合电路的功率关系为：EI ＝IU ＋I 2r ②其中，电源的总功率：P 总＝EI ；电源内耗功率P 内＝U 内I ＝I 2r ；电源输出功率P 出＝U 外I .3．对于纯电阻电路，电源的输出功率P 出＝I 2R ＝(ER ＋r )2·R ＝E 2R －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 ＝E 24r.电源输出功率随外电阻变化曲线如图2所示．图24．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＝IU IE ＝U E. 对于纯电阻电路，电源的效率η＝I 2R I 2R ＋r ＝R R ＋r ＝11＋rR，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．。
2018版高中物理选修3-1课件：4-1 闭合电路欧姆定律 精品
I＝ E
R＋r
可知，总电流I减小，内
电压Ir减小，根据U外＝E－Ir可知，路端电压U外增大.当外电
路断开时，路端电压U外＝E.
(2)当外电阻R减小时，总电流I增大，内电压Ir增大，路端电
压U外减小.外电路短路即r＝0时，电路中的电流I＝Er，U外＝0.
2.外电压U与电流I的关系 由U＝E－Ir可知，U－I图象是一条斜向下 的直线，如图3所示 (1)图象中U轴截距E表示电动势.
解析 电动势等于电源没有接入外电路时两极间的电压.当电 源接入外电路时，电源有内电压，电源两极间的电压小于电 动势，故A错误.电动势反映电源把其他形式的能转化为电能 的本领大小，电动势越大，将其他形式的能转化为电能的本 领越大，故B正确.根据闭合电路欧姆定律知，电动势的数值 等于内、外电路电压之和，故C正确.电动势由电源性质决定， 与外电路无关.故D正确.本题选错误的，故选A. 答案 A
二、闭合电路欧姆定律 1.内、外电路 电源内部 的电路叫做内电路； 电源外部 的电路叫做外电路. _外__电__路___的电阻称为外电阻；内电路 的电阻称为内电阻. 2.特点 在外电路中，电流由高电势流向低电势，在外电阻上沿电流 方向电势降低；电源内部由负极到正极电势升高.
3.闭合电路的欧姆定律 (1)内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成 正比， 跟电路中内、外电路的电阻之和成 反比 . (2)公式：I＝ E 或 E＝IR＋Ir.
B.U′＝E－U D.U＝ R E
R＋r
2.如图5所示，R为电阻箱，电表 为理想电压表，当电阻箱读
数为R1＝2 Ω 时，电压表读数为U1＝4 V；当电阻箱读数为R2
＝5 Ω时，电压表读数为U2＝5 V.求：电源的电动势E和内阻r.
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闭合电路中的功率和效率 2．如图7所示，A、B图线分别为电源E与某一定值电阻R的伏
安特性曲线，如果将电阻R与电源E直接连接在一起，电源的
电动势用E表示，内阻用r表示．则下列正确的是( )
A．E＝3 V，r＝0.5 Ω
B．电源的内阻消耗的功率Pr＝4 W
C．外电路消耗的功率为PR＝4 W
D．该电源的效率η＝80%
例2 如图3所示，电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，变 阻器的最大阻值R＝10 Ω.
(1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器
上消耗的功率最大？最大为多大？
解析 此种情况可以把R0归入电源内电
图3
阻，这样变阻器上消耗的功率，也就是电源的输出功率.
即当R＝r＋R0＝2 Ω时，R消耗功率最大为：
D 错误．
答案 AC
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
含电容器电路分析
3.如图8所示，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时
()
A.灯泡L变暗
B.光敏电阻R上的电压增大
C.电压表V的读数减小
D.电容器C的电荷量增大
图8
解析 光照强度增大时，R的阻值减小，闭合电路的总电阻减 小，根据闭合电路欧姆定律知I＝ E 增大，灯泡L变亮，
R＋r＋R灯 选项A错误；光敏电阻R上的电压UR＝E－I(r＋R灯)减小，选 项B错误；电压表V的读数U＝E－Ir减小，选项C正确；电容
增大
增大
减小
增大 I分
R 局
→R 总
→I 总
→U 外
⇒
减小
减小
增大
减小 U分
二、闭合电路的功率和效率 1.闭合电路的能量关系 由闭合电路的欧姆定律E＝U外＋U内得闭合电路的能量关系： qE＝qU外＋qU内① 此式反映了电源克服静电力做的功等于内外电路消耗的电 能之和.
2018届高考一轮复习教案：7. 4闭合电路的欧姆定律
2018届高考一轮复习教案：7. 4闭合电路的欧姆定律部门： xxx时间： xxx制作人：xxx整理范文，仅供参考，勿作商业用途第4课时闭合电路的欧姆定律基础知识归纳1.闭合电路的欧姆定律(1>内、外电路①内电路：电源两极(不含两极>以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等.内电路的电阻叫做内电阻.②外电路：电源两极，用电器和导线等.外电路的电阻叫做外电阻.(2>闭合电路的欧姆定律①内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比.②适用条件：纯电阻电路.③闭合电路欧姆定律的表达形式有：Ⅰ.E＝U外＋U内Ⅱ.I＝(I、R间关系>Ⅲ.U＝E－Ir(U、I间关系>Ⅳ.U＝E(U、R间关系>2.闭合电路中的电压关系(1>电源电动势等于内、外电压之和.注意：U不一定等于IR.(纯电阻电路中U＝IR，非纯电阻电路中U≠IR>(2>路端电压与电流的关系(如图所示>.①路端电压随总电流的增大而减小.②电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中，U-I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势.b5E2RGbCAP③路端电压为零时(即外电路短路时>的电流Im ＝ (短路电流>.图线斜率的绝对值在数值上等于 内电阻 .p1EanqFDPw (3>纯电阻电路中，路端电压U 随外电阻R 的变化关系.①外电路的电阻增大时，I 减小，路端电压升高；②外电路断开时，R→∞，路端电压U ＝E ；③外电路短路时，R ＝0，U ＝0，I ＝Im ＝E/r.3.电动势与路端电压的比较：式能量的情况U=(1>电源的总功率：P 总＝IE ＝IU ＋IU′＝P 出＋P 内(2>电源内耗功率：P 内＝I2r ＝IU′＝P 总－P 出(3>电源的输出功率：P 出＝IU ＝IE －I2r ＝P总－P 内(4>电源的输出功率与电路中电流的关系P出＝IU外＝IE－I2r＝－r(I－>2＋，当I＝时，电源的输出功率最大，P出＝.P出-I图象如右图示.DXDiTa9E3d5.电源的输出功率与外电路电阻的关系对于纯电阻电路，电源的输出功率P出＝I2R＝(>2R＝由上式可以看出，当外电阻等于电源内电阻(R＝r>时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pm＝.当R＝r时，即I＝E/2r时，电源的输出功率最大，P出＝.P出-R图象如右图所示.RTCrpUDGiT 由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，不难证明r＝.由图象还可以看出，当R<r时，若R增大，则P出增大；当R>r时，若R增大，则5PCzVD7HxAP出减小.注意：对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小.5.电源的效率指电源的输出功率与电源功率之比.即η＝×100%＝×100%＝×100%对纯电阻电路，电源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%由上式看出，外电阻越大，电源的效率越高.6.电路的U-I图象右图中a为电源的U-I图象，b为外电阻的U-I图象.两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点的连线为对角线的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时，图中矩形面积最大，即输出功率最大(可以看出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半>.jLBHrnAILg重点难点突破一、闭合电路中的能量关系1.电源的功率、电源消耗的功率、其他形式的能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指EI或I2(R外＋r>.xHAQX74J0X2.电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指IU或IE－I2r或I2R外.3.电源内阻消耗的功率是I2r.4.整个电路中有P电源＝P外＋P内.这显然是能量的转化和守恒定律在闭合电路中的具体体现.二、闭合电路的动态分析分析问题分析解答这类习题的一般步骤是：1.确定电路的外电阻如何变化.说明：(1>当外电路的任何一个电阻增大(或减小>时，电路的总电阻一定增大(或减小>.(2>若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多时，总电阻减小.(3>在右图所示分压器电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与用电器并联(以下简称并联段>，另一段与并联部分相串联(以下简称串联段>；设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电阻为R并，则分压器的总电阻为LDAYtRyKfER总＝R－R并＋由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R 总减小.由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化情况相同.Zzz6ZB2Ltk2.根据闭合电路的欧姆定律，确定电路的总电流如何变化.3.由U内＝I内r，确定电源的内电压如何变化.4.由U外＝E－U内，确定电源的外电压(路端电压>如何变化.5.由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化.6.确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化.三、电路的故障分析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间(或用电器两端>的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路(或用电器>上，指针发生偏转，则该段电路断路.如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其他各处均无电压降落.dvzfvkwMI1短路：是指电路两点间(或用电器两端>的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏>.rqyn14ZNXI2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障.在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求.EmxvxOtOco电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障.在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求.SixE2yXPq5欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障.在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源.6ewMyirQFL试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查.在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔上的金属体.kavU42VRUs3.常见故障电路问题的分类解读(1>给定可能故障现象，确定检查方法；(2>给定测量值，分析推断故障；(3>根据观察现象，分析推断故障；(4>根据故障，分析推断可能观察到的现象.典例精析1.闭合电路中的功率问题【例1】如图所示，电源电动势为50 V，电源内阻为1.0 Ω，定值电阻R为14 Ω，M为直流电动机，电动机电阻为2.0 Ω.电动机正常运转时，电压表的读数为35 V.求在100 s的时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少.y6v3ALoS89【解读】由题设条件知r和R上的电压降之和为(E－U>，所以电路中的电流为I＝A＝1.0 A所以在100 s内电源做的功为W＝EIt＝50×1×100 J＝5.0×103 J在100 s内电动机上把电能转化为机械能的部分是ΔE＝IUt－I2r′t＝(1.0×35×100－12×2×100> J＝3.3×103 J【思维提升】(1>正确理解闭合电路的几种功率.(2>从能量守恒的角度解读闭合电路的有关问题是一条重要思路.【拓展1】如图所示，已知电源电动势为 6V，内阻为1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，求：(1>当电阻箱R读数为多少时，电源输出功率P出最大，并求这个最大值.(2>当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值.(3>当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的功率最大，并求这个最大值.【解读】(1>由电功率公式P出＝(>2R外＝，当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝(1－0.5>Ω＝0.5 Ω时，P出max＝W＝9 WM2ub6vSTnP(2>这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R＝R0＋r即R＝(1＋0.5>Ω＝1.5 Ω时，PRmax＝W＝6 W0YujCfmUCw(3>保护电阻消耗的功率为P＝，因R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，PR0最大，即R＝0时，PR0max＝W＝8 WeUts8ZQVRd【拓展2】某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示.则下列说法正确的是( CD >sQsAEJkW5TA.图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B.图中a线最高点对应的功率为最大输出功率C.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＋PCGMsIasNXkAD.b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶42.闭合电路的动态分析【例2】如图所示，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化？【解读】先认清电流表A测量R3中的电流，电压表V2测量R2和R3并联的电压，电压表V1测量路端电压.再利用闭合电路的欧姆定律判断主干电路上的一些物理量变化.P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U增大，至此，已判断出V1示数增大.再进行分支电路上的分析：由I减小，知内电压U′和R1两端电压U减小，由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大，判断出V2示数增大.由U2增大和R3有效电阻增大，无法确定A 示数如何变化.这就要从另一条途径去分析：由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小.TIrRGchYzg【答案】V1示数增大，V2示数增大，A示数减小.【思维提升】当电路中任一部分发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓“牵一发而动全身”.判断此类问题时，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响.7EqZcWLZNX3.电路的故障分析【例3】某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示：lzq7IGf02E0.48(1>电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算>.zvpgeqJ1hk(2>由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零>，若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是.NrpoJac3v1【解读】(1>先将电路简化，R1与r看成一个等效内阻r′，r′＝R1＋r，则由V1和A1的两组数据可求得电源的电动势E；由A2和V1的数据可求出电阻R3；由V2和A1、A2的数据可求出R2.1nowfTG4KI(2>当发现两电压表的示数相同时，但又不为零，说明V2的示数也是路端电压，即外电路的电压降全在电阻R2上，由此可推断RP两端电压为零，这样故障的原因可能有两个，若假设R2是完好的，则RP一定短路；若假设RP是完好的，则R2一定断路.fjnFLDa5Zo 【答案】(1>E、R2、R3 (2>RP短路或R2断路【思维提升】知晓断路、短路时电压表的示数表现是解答“故障”类电路题的关键.【拓展3】如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路，已知U不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化？【解读】当R2忽然断路时，电路的总电阻变大，A灯两端的电压增大，B灯两端的电压降低，所以将看到灯B比原来变暗了些，而灯泡A比原来亮了些.tfnNhnE6e5易错门诊【例4】如图所示电路，已知电源电动势E＝6.3V，内电阻r＝0.5 Ω，固定电阻R1＝2 Ω，R2＝ 3Ω，R3是阻值为5 Ω的滑动变阻器.按下电键S，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围.HbmVN777sL【错解】将滑动触头滑至左端，R3与R1串联再与R2并联，外电阻R＝Ω＝2.1 ΩI＝A＝2.4 A再将滑动触头滑至右端，R3与R2串联再与R1并联，外电阻R′＝＝1.6 ΩI′＝＝3 A【错因】由于平时实验，常常用滑动变阻器作限流用(滑动变阻器与用电器串联>，当滑动头移到两头时，通过用电器的电流将最大或最小，以至给人以一种思维定势：在没有分析具体电路的情况下，只要电路中有滑动变阻器，滑动头在它的两头，通过的电流是最大或最小.V7l4jRB8Hs【正解】将原图化简成如图所示.外电路的结构是R′与R2串联、(R3－R′>与R1串联，然后这两串电阻并联.要使通过电路中电流最大，外电阻应当最小，要使通过电源的电流最小，外电阻应当最大.设R3中与R2串联的那部分电阻为R′，外电阻R为83lcPA59W9R＝因为两数和为定值，两数相等时其积最大，两数差值越大其积越小.当R2＋R′＝R1＋R3－R′ 时，R最大，解得R′＝2 Ω，R大＝2.5 Ω因为R1＝2 Ω＜R2＝3 Ω，所以当变阻器滑动到靠近R1端点时两部分电阻差值最大，此时外电阻R最小.mZkklkzaaPR小＝＝1.6 Ω由闭合电路的欧姆定律有：I小＝A＝2.1 AI大＝A＝3 A【思维提升】不同的电路结构对应着不同的能量分配状态.电路分析的重要性有如力学中的受力分析.画出不同状态下的电路图，运用电阻串联、并联的规律求出总电阻的阻值或阻值变化表达式是分析电路的首要工作. AVktR43bpw申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。
高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)
高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1．如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压．【答案】1A； 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S后，由闭合电路欧姆定律得：电路中的电流I为：I==A=1A路端电压为：U=IR=1×1.38=1.38（V）2．小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为12.5V，电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到70A。
求：（1）电动机未启动时车灯的功率。
（2）电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。
（忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化）【答案】（1）120W；（2）67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时U E Ir=-=12V==P UI120W（2）电动机启动瞬间车灯两端电压'9 V U E I r =-'=车灯的电阻' 1.2U R I ==Ω267.5W RU P ''==电源电动势不变，电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小，回路电流增大，内电路分得电压增大，外电路电压减小，所以车灯电功率减小。
3．在如图所示的电路中，电阻箱的阻值R 是可变的，电源的电动势为E ，电源的内阻为r ，其余部分的电阻均可忽略不计。
（1）闭合开关S ，写出电路中的电流I 和电阻箱的电阻R 的关系表达式；（2）若电源的电动势E 为3V ，电源的内阻r 为1Ω，闭合开关S ，当把电阻箱R 的阻值调节为14Ω时，电路中的电流I 为多大？此时电源两端的电压（路端电压）U 为多大？【答案】(1) EI R r=+ (2)0.2A 2.8V 【解析】 【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律，得关系表达式:EI R r=+ （2）将E =3V ，r =1Ω，R =14Ω，代入上式得： 电流表的示数I =3A 141+=0.2A 电源两端的电压U=IR =2.8V4．如图所示，金属导轨平面动摩擦因数µ＝0.2，与水平方向成θ＝37°角，其一端接有电动势E ＝4.5V ，内阻r ＝0.5Ω的直流电源。
2018高三物理(新课标)一轮讲义：7.2电路闭合电路欧姆定律.
P1 P2
＝
RR21，
PP1＝
R R1
2．几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．
(3)无论电阻怎样连接，某一段电路的总耗电功率
P 总是等于该段电路上各个电阻耗电
功率之和．
(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大． 二、电源的电动势和内阻
解析
当外电路断路时，
I ＝ 0，U 外 ＝E＝ 3 V ；接上
8
Ω 负载时，
I
′
＝
U
外′ R
＝
2.4 8
A＝
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U 内 E－ U外′ 3－ 2.4 0.3 A，则 r＝ I ′ ＝ I′ ＝ 0.3 Ω＝ 2 Ω．
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一、串、并联电路的特点
1．特点对比
电流 电压 电阻 电压分配 电流分配 功率分配
(5)由 U＝ E－U 内确定路端电压如何变化．
(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化． 突破训练 1 在如图 3 所示电路中，当滑动变阻器 R3 的滑片 P 向 b 端移动时 ( )
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A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．电压表示数变小，电流表示数变大 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 答案 B
(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．
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(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零．
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[题组过关] 1.(多选)将一可调电阻接入电动势为 E、内阻 为 r 的蓄电池两端，接通电路后，调节外电 路，通过测量描绘出电源的输出功率随外电 阻变化的图线，如图所示.则下列说法正确的是( ) A.当外电阻与电源的内阻相等时，电源消耗的总功率最大 B.当外电阻与电源的内阻相等时，电源的效率为 50% C.电源消耗的功率随外电阻的增大而增大 D.当外电阻与电源的内阻相等时，外电阻消耗的电功率最大
(2)电源的输出功率 P 出＝I2R＝R＋E r2R＝R1＋01VΩ2×R＝16 W 解得 R＝4 Ω 或 R＝0.25 Ω 由并联电阻关系 R＝RR1＋1RR2 2 解得：R2＝12 Ω 或 R2≈0.26 Ω. 由电源效率的公式 η＝PP出＝R＋R r有： 当 R＝4 Ω 时 η＝PP出×100%＝R＋R r×100%＝4＋4 1×100%＝80%
第4章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路
习题课 闭合电路的分析与计算
1.闭合电路中的基本关系 (1)闭合电路欧姆定律的表达式 ①定义式：I＝R＋E r. ②常用变形公式：E＝I(R＋r)； E＝U 外＋U 内；U 外＝E－Ir. (2)路端电压随外电阻的变化关系式： U 外＝IR＝E－Ir＝E－R＋E r·r.
(2)假设法：已知电路发生某种故障，寻找故障发生在何处时， 可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 故障，进行正向推理，推理结果若与题述物理现象符合，则故 障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的具体位置.
用电压表检查如图所示电路的故障，测得 Uad＝ 5.0 V，Ucd＝0，Uab＝5.0 V，则此故障可能是( )
(3)不能，因为即使 R2＝0，外电路电阻 R1 也大于 r，所以电源 不可能有E4r2的功率输出，在本题中，R2＝0 时电源的输出功率是 外电路能得到的最大功率.
[答案] (1)10 Ω 1.6 W (2)0 5.12 W 80% (3)不能 因为即使 R2＝0，外电路电阻 R1 也大于 r，所以电源 不可能有E4r2的功率输出
判断电路故障部位的方法 (1)电压表检测法 ①断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐 段与电路其他元件并联，若电压表指针偏转，则这段电路中有 断点. ②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐 段与电路并联，若电压表示数为零，该段电路被短路；若电压 表示数不为零，则该段电路没被短路.
解析：选 D.在滑动触头 P 自 a 端向 b 端滑动的过程中，R3 接入 电路中的电阻变小，电路总电阻变小，电路总电流变大，I 总(r ＋R1)变大，并联电路电压变小，R2 两端电压变小，R2 中电流变 小，R3 中电流变大，电流表示数变大，R1 两端电压变大，电压 表示数变大，C 与 R2 并联，C 两端电压变小，由 C＝QU可知 Q 变小，综上所述选项 D 正确.
解析：选 BD.电源的功率 P′＝r＋E2R，随外电阻 R 的增大而减小， A、C 错误；由 η＝IIUE＝R＋R r可知，B 正确；由题图可知，R＝r 时电源有最大输出功率，即外电阻消耗的电功率最大，D 正确.
2.电源的电动势 E＝10 V，内阻 r＝1 Ω，外电路由定值电阻 R1 和可变电阻 R2 并联组成，如图所示，R1＝6 Ω.求：
直流电路的故障分析 (多选)如图所示为一电路板的示意图，a、b、c、d 为接 线柱，a、d 与 22 V 的电源连接，ab 间、bc 间、cd 间分别连接 一个电阻.现发现电路中没有电流.为检查电路故障，用一电压表 分别测得 b、d 两点间以及 a、c 两点间的电压均为 22 V，由此 可知( ) A.a、b 间电路通，c、d 间电路不通 B.a、b 间电路不通，b、c 间电路通 C.a、b 间电路通，b、c 间电路不通 D.b、c 间电路不通，c、d 间电路通
(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可能的外电阻 R1 和 R2，且 R1R2＝r2. (5)Pη＝PP出×100%＝UEII×100%＝UE ×100%(普遍适用)，η＝R＋R r×100%(只适用于外电路为纯电阻 的电路). 由上式可知，外电阻 R 越大，电源效率越高.
[思路点拨] 解此题抓住以下三点： (1)讨论可变电阻的功率变化应把它的功率表达式求出来，再分 析当这个电阻变化时功率如何变化. (2)讨论固定电阻的功率只讨论其电流(或电压)如何变化就知道 其功率如何变化. (3)讨论电源最大功率问题时，要看外电阻和电源内阻的关系.
[解析] (1)把 R1 看成是电源内阻的一部分，这样内电阻就是 R1 ＋r.利用电源输出功率最大的条件，可以求出：当 R2＝R1＋r＝ 8 Ω＋2 Ω＝10 Ω 时，R2 有最大的功率 P2＝4(RE1＋2 r)＝4ER22＝4×8210 W＝1.6 W. (2)因为 R1 是定值电阻，所以流过 R1 的电流越大，R1 的功率就 越大.当 R2＝0 时，电路中有最大电流 I＝R1E＋r＝8＋8 2 A＝0.8 A R1 有最大功率 P1＝I2R1＝0.82×8 W＝5.12 W 这时电源的效率 η＝I2(IR21R＋1 r)×100%＝8＋8 2×100%＝80%.
闭合电路动态分析问题的一般解题思路
判断动态源 或动态电阻
串―、―并―联――电―路―规→律
确定电路 外电阻的
I―＝―R＋E→r
判断闭合电 路干路中电
的变化
变化
流的变化
U―外＝―E―－→Ir
判断路端电 压的变化
根―据―分―压――、―分―流―原→理
判断支路部分 各物理量的 动态变化
[题组过关]
1.(多选)在如图所示的电路中，A、B、C 为三
A.L 断路 C.R′断路
B．R 断路 D．S 断路
解析：选 B.Uab＝5.0 V，说明 b、c、d 与电源之间和 a 与电源之 间的元件和导线是完好的，只能是 R 断路.
闭合电路功率和效率问题 如图所示，R1＝8 Ω，电源的电动势 E ＝8 V，内阻 r＝2 Ω.R2 为变阻器，问： (1)要使变阻器获得的电功率最大，R2 的值应是 多大？这时 R2 的功率多大？ (2)要使 R1 得到最大的电功率，R2 的取值多大？R1 的最大功率 多大？这时电源的效率是多少？ (3)调节 R2 的阻值，能否使电源有最大的功率E4r2输出？为什么？
[思路点拨] 解此题要注意两点： (1)用电压表测量电路中某两点间的电压，若电压不为零，则说 明这两点与电源的连接完好，断路点就在该两点之间. (2)断路的表现为路端电压 U 外＝E. [解析] 由题设知，b、d 两点间电压为 22 V，说明断路点必在 b、d 之间；a、c 两点间电压为 22 V，说明断路点又必在 a、c 间；两者共同区间是 b、c，故 b、c 两点间断路，其余各段均通 路，故选项 C、D 正确. [答案] CD
(3)电源的总功率：P 总＝EI(普适). (4)电源输出功率：P 出＝U 外 I. (5)电源输出功率随外电阻的变化关系式： P 出＝UI＝(R－R Er)22＋4r. 2.闭合电路的常见问题 (1)电路的动态分析问题. (2)闭合电路的功率和效率的求解. (3)闭合电路中的电动势和内电阻的计算.
当 R＝0.25 Ω 时 η＝PP出×100%＝R＋R r×100%＝0.205.2＋5 1×100%＝20% 由此可知，要使电源输出功率为 16 W，R2 应调到 12 Ω 或 0.26 Ω， 这时电源效率分别为 80%和 20%.
答案：(1)1.2 Ω 25 W (2)R2 应调到 12 Ω 或 0.26 Ω 电源效率 分别为 80%和 20%
2.在如图所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，R1、R2 为定值电阻，R3 为滑动变阻器，C 为电容器，A、V 为理想电流 表和电压表.在滑动触头 P 自 a 端向 b 端滑动的过程中，下列说 法中正确的是( )
A.电压表示数变小 C.电容器 C 所带电荷量增大
B.电流表示数变小 D.电容器 C 所带电荷量减小
(1)当 R2 调到何值时，电源输出功率最大？最大输出功率是多 少？ (2)要使电源输出功率为 16 W，R2 应调到何值？这时电源的效率 是多少？
解析：(1)外电阻由 R1、R2 并联组成，根据电源输出最大功率的 条件 R 外＝r，有RR1＋1RR2 2＝r.将 r＝1 Ω，R1＝6 Ω 代入上式，解得 R2＝1.2 Ω. 电源的最大输出功率为： P 出＝I2R 外＝2Er2r＝E4r2＝41×021 W＝25 W.
闭合电路的动态分析 电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及滑动 变阻器 R 连接成如图所示的电路.当滑动变阻器的滑动触头由中 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 B．电压表和电流表读数都减小 C．电压表读数增大，电流表读数减小 D．电压表读数减小，电流表读数增大
1.输出功率随外电阻 R 的变化关系 电源的输出功率：P 出＝UI＝I2R＝(RR＋Er2)2＝(R－R Er)22＋4r. 由上式可以看出 (1)当 R＝r 时，电源的输出功率最大，Pm＝R＋E r2·r＝E4r2，此时 电源效率 η＝50%. (2)当 R＞r 时，随着 R 的增大输出功率越来越小.
[思路点拨] 解答本题时应把握以下三点： (1)分析电路的连接方式； (2)滑动触头移动导致电路中的总电阻如何变化； (3)电阻变化导致电流如何变化. [解析] 当滑动变阻器的滑动触头由中点滑向 b 端时，电路的总 电阻增大，总电流减小，路端电压增大，电压表读数增大；电 阻 R1 两端电压减小，则电阻 R2 两端电压增大，通过 R2 的电流 增大，电流表读数也增大，故选项 A 正确. [答案] A
个完全相同的小灯泡，R 为滑动变阻器，当滑
动触头位于图中所示的位置时，闭合开关，三
个小灯泡均能发光.在滑动触头向右滑动的过程中，下列描述正
确的是( )
A.小灯泡 A 逐渐变亮
B．小灯泡 B 逐渐变亮