第二講　閉合電路的歐姆定律

第二講閉合電路的歐姆定律綱舉目張·主干系統(tǒng)[微點判斷](1)電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領強弱的物理量。

(

)(2)電動勢就等于電源兩極間的電壓。

(

)(3)閉合電路中外電阻越大，路端電壓越小。

(

)(4)在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大。

(

)(5)電源的輸出功率越大，電源的效率越高。

(

)(6)電源的電動勢越大，電源所提供的電能就越多。

(

)√×××××關鍵知能·逐點清障提能點(一)串、并聯(lián)電路的規(guī)律及應用[題點自主盤查]

串聯(lián)電路的分析1．(魯科版新教材習題改編)

(多選)如圖所示，已知R1＝10Ω，R3＝5Ω，R1兩端的電壓為6V，R2兩端的電壓為12V，則

(

)A．電路中的電流為2.4A B．電路中的電流為0.6AC．R2為20Ω D．a(chǎn)b兩端的總電壓大小為24V答案:BC

并聯(lián)電路的分析2.

如圖所示電路中，電壓U保持不變，當開關S斷開時，理想電流表的示數(shù)為0.6A；當開關S閉合時，理想電流表的示數(shù)為0.9A。則兩電阻阻值之比R1∶R2為

(

)A．1∶2

B．2∶1C．2∶3

D．3∶2答案:A

混聯(lián)電路的分析3.

兩個定值電阻R1、R2串聯(lián)接在U＝12V的直流電源上，有人把一個內(nèi)阻不是遠大于R1、R2的電壓表接在R1的兩端，如圖所示。電壓表的示數(shù)為8V，如果把它改接在R2的兩端，則電壓表的示數(shù)將

(

)A．小于4V B．等于4VC．大于4V而小于8V D．等于或大于8V解析：當電壓表并聯(lián)在R1兩端時，ab間的電阻為R1與電壓表內(nèi)阻RV并聯(lián)后的等效電阻Rab，且Rab<R1，Rab兩端電壓為8V，則R2兩端電壓為4V，故Rab＝2R2，所以R1>2R2，由此可知，當把電壓表并聯(lián)在R2上時，Rbc<R2，因而bc間電壓一定小于4V，故A正確，B、C、D錯誤。答案:A

4.

某同學設計了一個轉(zhuǎn)向燈電路如圖所示，其中L為指示燈，L1、L2分別為左、右轉(zhuǎn)向燈，S為單刀雙擲開關，E為電源，規(guī)格已在圖中標出。當S置于位置2時，以下判斷正確的是

(

)A．L的功率小于額定功率B．L1正常發(fā)光，其功率等于額定功率C．L2正常發(fā)光，其功率等于額定功率D．含L支路的總功率較另一支路的大答案:A[知能自主落實]1．串、并聯(lián)電路的電壓、電流、電阻關系對比提能點(二)閉合電路的動態(tài)分析[典例]

如圖所示，電路中電源內(nèi)阻不可忽略。開關S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中

(

)A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大[解析]

法一：程序法變阻器R0的滑動端向下滑動，R0接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，外電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，R1兩端的電壓變大，R2兩端的電壓變小，電流表的示數(shù)變小，A正確。法二：“串反并同”結(jié)論法變阻器R0的滑動端向下滑動，R0接入電路的電阻變小，因電壓表與電流表都與R0“間接并聯(lián)”，故由“串反并同”法知，電壓表與電流表的示數(shù)都減小，A正確。法三：極限法假設R0的滑動觸頭移動到最下端，使R0接入電路的阻值變?yōu)榱?，即R2被短路，此時流過電流表的電流為零，而R外變小，導致外電壓變小，故A正確。[答案]

A[規(guī)律方法]閉合電路動態(tài)分析的三種方法1．程序法2．結(jié)論法可利用結(jié)論“串反并同”進行判斷，應用該結(jié)論的條件是電源內(nèi)阻不為零。(1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將減小，反之則增大。(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將增大，反之則減小。3．極限法因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，讓電阻最大或電阻為零進行討論。[針對訓練]1．[程序法](多選)如圖所示電路中，閉合開關S，當滑動變阻器的滑片P從b端向a端滑動時，以下判斷正確的是

(

)A．電壓表示數(shù)變大

B．通過燈L1的電流變小C．通過燈L2的電流變小

D．通過燈L2的電流變大解析：當滑片P從b端向a端滑動時，滑動變阻器接入電路部分的電阻阻值增大，則總電阻增大，干路電流減小，故C正確，D錯誤；電壓表讀數(shù)U＝E－Ir－IRL2增大，同時流過燈L1的電流增大，故A正確，B錯誤。答案:AC2．[結(jié)論法]

交警使用的某型號酒精測試儀工作原理如圖所示，傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均為理想電表。當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法中正確的是

(

)A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B．電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變小C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D．電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比保持不變解析：當酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，傳感器電阻R減小，根據(jù)“串反并同”，電壓表與R并聯(lián)，示數(shù)減小，電流表與R間接串聯(lián)，示數(shù)增大，故A、B錯誤；當電路外電阻等于電源內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大，由于R與R0、r的大小關系不知，無法判斷電源輸出功率如何變化，故C錯誤；電壓表變化量與電流表變化量的絕對值之比等于R0＋r，故D正確。答案:D

3．[極限法]

在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設計了一種報警裝置，電路如圖所示，M是貼在針口處的傳感器，已知RM<R。當M接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報。以下判斷正確的是

(

)A．RM變大，且R越大，則U明顯增大B．RM變大，且R越小，則U明顯增大C．RM變小，且R越大，則U明顯增大D．RM變小，且R越小，則U明顯增大解析：由題意知，S兩端的電壓增大，則電路中的電流增大。接觸藥液的傳感器的電阻變小，則A、B錯誤；如果RM?R，則并聯(lián)電阻值接近于電阻RM的值，故當R越大，RM變小，則并聯(lián)電阻明顯變小，電路的電流明顯增大，U也明顯增大，故C正確，D錯誤。答案:C提能點(三)含容電路的分析與計算[科學思維]1．含容電路的簡化不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所處的支路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上。2．電路穩(wěn)定時電容器的處理方法電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線，即電阻不起降低電壓的作用，與電容器串聯(lián)的電阻視為等勢體。電容器的電壓為與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。3．電容器的電荷量及變化的計算(1)利用Q＝UC計算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Q1和Q2；(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導線的電荷量為|Q1－Q2|；(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導線的電荷量為Q1＋Q2。[典例]

如圖所示，電源電動勢E＝1.5V，內(nèi)電阻r＝0.5Ω，滑動變阻器R1的最大阻值Rmax＝5.0Ω，R2＝2.0Ω，R3＝1000Ω，平行板電容器C的電容為3μF。則下列說法正確的是 (

)A．開關接a電路穩(wěn)定時，R3上c點電勢高于d點B．開關接b電路穩(wěn)定時，若R1接入電路的阻值等于2.5Ω，則R2上消耗的功率最大C．開關接b電路穩(wěn)定時，R1的滑片下滑，R3上有從c到d的電流D．開關接a電路穩(wěn)定時，調(diào)節(jié)R1，電容器所帶電荷量可以等于4.5×10－6

C[答案]

C[規(guī)律方法]含容電路問題的解題思路第一步理清電路的串、并聯(lián)關系第二步確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過程中，歐姆定律等電路規(guī)律不適用，但對于充電或放電完畢的電路，電容器的存在與否不再影響原電路，電容器接在某一支路兩端，可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓U第三步分析電容器所帶的電荷量。針對某一狀態(tài)，根據(jù)Q＝CU，由電容器兩端的電壓U求電容器所帶的電荷量Q，由電路規(guī)律分析兩極板電勢的高低，高電勢板帶正電，低電勢板帶負電[針對訓練]

含容電路中電荷量的計算1.

如圖所示，電源的內(nèi)阻不計，電動勢E＝12V，R1＝8Ω，R2＝4Ω，電容C＝40μF，則下列說法正確的是

(

)A．開關斷開時，電容器不帶電B．將開關閉合，電容器充電C．將開關閉合后，穩(wěn)定時電容器的電荷量為4.8×10－14CD．若開關處于閉合狀態(tài)，現(xiàn)將開關斷開，到再次穩(wěn)定后，通過R1的總電荷量為3.2×10－4

C答案:D

含容電路在生活中的應用2．(2021·縉云教育聯(lián)盟聯(lián)考)(多選)超級電容器是電容C達到上千法拉甚至上萬法拉的大容量電容器，具有功率密度高、充電速度快、循環(huán)壽命長等優(yōu)點?，F(xiàn)采用如圖所示的電路對某個超級電容器充電。充電器具有控制輸出電壓和輸出電流的功能。充電過程分為兩個階段：第一階段是恒流(即充電器輸出的電流不變)充電，當充電器檢測到電壓達到一定值后，進入第二階段，進行恒壓充電(即充電器輸出的電壓不變)，直到充電完成。若電阻R的阻值恒定，關于充電過程，下列說法正確的是

(

)A．恒流充電時，充電器的輸出功率逐漸減小B．恒流充電時，超級電容器兩端電壓隨時間均勻增大C．恒壓充電時，電阻R兩端的電壓逐漸減小D．恒壓充電時，充電器的輸出功率逐漸增大答案:BC提能點(四)電路故障的判斷[典例]

(2022·濟南調(diào)研)如圖所示的電路中，A燈和B燈原來都是正常發(fā)光的，現(xiàn)在A燈突然比原來暗了些，B燈比原來亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是

(

)A．R1、R2同時短路

B．R1短路C．R3斷路

D．R2斷路[解析]

若R2短路，則B燈不亮，不符合題意，故A錯誤；若R1短路，外電路電阻減小，路端電壓U減小，干路電流I增大，R3中電流I3減小，則通過A燈的電流IA＝I－I3增大，UA增大，A燈變亮，B燈并聯(lián)分流變大，B燈也變亮，不符合題意，故B錯誤；若R3斷路，外電路電阻增大，路端電壓U增大，A、B兩燈均變亮，不符合題意，故C錯誤；R2斷路，外電路電阻增大，路端電壓U增大，干路電流I減小，R3中電流I3增大，則通過A燈的電流IA＝I－I3減小，A燈變暗，B燈電壓UB＝U－IA(RA＋R1)增大，B燈變亮，符合題意，故D正確。[答案]

D[規(guī)律方法]利用電表檢測電路故障的方法[針對訓練]

電路的故障分析1.

(2021·葫蘆島協(xié)作體聯(lián)考)如圖所示電路中，電源的電動勢E＝9V，內(nèi)阻不計，閉合開關S后，某時刻電路出現(xiàn)故障，此時理想電壓表的示數(shù)U＝9V，可知該故障可能為

(

)A．小燈泡L斷路B．電阻R1或R2短路C．小燈泡L和電阻R1都斷路D．電阻R1或R2斷路解析：若小燈泡L斷路，則電壓表的示數(shù)為零，A、C錯誤；若電阻R1或R2短路，則電壓表的示數(shù)小于電源電動勢，即電壓表的示數(shù)小于9V，B錯誤；若電阻R1或R2斷路，則電壓表的示數(shù)等于電源電動勢，即電壓表的示數(shù)為9V，D正確。答案:D

含二極管的電路故障問題2.

為了驗證二極管的導電特性，將其接入如圖所示電路cd之間的D處，閉合開關時燈不亮。經(jīng)初步檢查各接線均牢固正確，為了確定電路故障的位置，四位同學各自進行了以下操作

操作步驟現(xiàn)象1S閉合，多用電表調(diào)至電壓擋，紅表筆接a，黑表筆分別接b、c、d、e示數(shù)分別為0、0、6V、6V2S閉合，斷開導線bc的c端，用c端分別接d、e、f燈泡均亮3S斷開，多用電表調(diào)至歐姆擋，紅表筆接c，黑表筆接d指針有大角度偏轉(zhuǎn)4S斷開，多用電表調(diào)至歐姆擋，紅表筆接d，黑表筆接c指針有微小偏轉(zhuǎn)由此可判斷

(

)A．同學1的操作說明故障在a、b之間B．同學2的操作說明故障在b、c之間C．根據(jù)同學1、3的操作即可判斷故障的原因是二極管正、負極接錯D．根據(jù)同學2、4的操作即可判斷故障的原因是二極管已損壞斷開解析：同學1的操作結(jié)果中，電壓為零的點為b、c，黑表筆與電源是斷開的，電壓為6V的點d、e與電源是相通的，說明故障只在c、d之間，A錯誤；同學2的操作結(jié)果與同學1相同，B錯誤；同學3的操作說明二極管的正極接在d點