第43講閉合電路歐姆定律（講義）

第43講閉合電路歐姆定律目錄復習目標網(wǎng)絡構建考點一閉合電路歐姆定律及功率問題【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1閉合電路歐姆定律知識點2閉合電路的功率問題【提升·必考題型歸納】考向1閉合電路伏安特性曲線考向2閉合電路的功率問題考點二電路的動態(tài)分析問題【夯基·必備基礎知識梳理】知識點1串并聯(lián)電路知識點2電路動態(tài)分析的方法【提升·必考題型歸納】考向1電路的動態(tài)分析問題考向2生活科技中的電路動態(tài)分析考點三含容電路【夯基·必備基礎知識梳理】知識點含容電路的分析方法【提升·必考題型歸納】考向1含容電路中的物理量的變化和計算考向2含有電容的電橋問題考點四故障分析【夯基·必備基礎知識梳理】知識點故障分析的方法【提升·必考題型歸納】考向電路故障分析真題感悟理解和掌握閉合電路歐姆定律。會利用閉合電路歐姆定律處理有關功率、動態(tài)分析、含容電路和故障分析等問題?？键c要求考題統(tǒng)計考情分析（1）閉合電路歐姆定律（2）動態(tài)分析、含容電路和故障分析2023年海南卷第7題2020年北京卷第12題2020年江蘇卷第6題高考對閉合電路歐姆定律的考查較為頻繁，大多以選擇題中出現(xiàn)，題目難度要求大多不是太高，與這部分內(nèi)容結合考查較多是變壓器的電路問題?？键c一閉合電路歐姆定律及功率問題知識點1閉合電路歐姆定律1．閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)表達式：I＝eq\f(E,R＋r)。(3)適用條件：只適用于純電阻電路。2．電動勢與內(nèi)、外電壓的關系：E＝U內(nèi)＋U外。(適用于任何電路)3．路端電壓與外電阻的關系(外電路為純電阻電路)一般情況U＝IR＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，當R增大時，U增大特殊情況(1)當R→∞(斷路)時，I＝0，U＝E；(2)R＝0(短路)時，I短＝eq\f(E,r)，U＝04．路端電壓U與電流I的關系(1)關系式：U＝E－Ir。(適用于任何電路)(2)電源的UI圖像①當電路斷路即I＝0時，縱軸的截距為電源電動勢。②當外電路電壓U＝0時，橫軸的截距為短路電流。③圖線的斜率的絕對值為電源的內(nèi)阻。知識點2閉合電路的功率問題1．閉合電路的功率和效率電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內(nèi)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)P出與外電阻R的關系電源的效率任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%2．輸出功率與外電阻的關系由P出與外電阻R的關系圖像可知：(1)當R＝r時，電源的輸出功率最大為Pm＝eq\f(E2,4r)。(2)當R＞r時，隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當R＜r時，隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當P出＜Pm時，每個輸出功率對應兩個外電阻R1和R2，且R1R2＝r2?？枷?閉合電路伏安特性曲線1．在如圖所示的圖像中，直線為某電源的路端電壓與電流的關系圖線，曲線為某一小燈泡的伏安特性曲線，曲線與直線的交點坐標為，該點的切線與橫軸的交點坐標為，用該電源直接與小燈泡連接成閉合電路，由圖像可知（）

A．電源電動勢為B．電源內(nèi)阻為C．小燈泡接入電源時的電阻為D．小燈泡實際消耗的電功率為【答案】D【詳解】AB．根據(jù)題意，由閉合回路歐姆定律有代入題中數(shù)據(jù)有；解得，故AB錯誤；CD．根據(jù)題意可知，當用該電源直接與小燈泡連接成閉合電路時，燈泡兩端的電壓為，流過燈泡的電流為，由歐姆定律可得，小燈泡接入電源時的電阻為小燈泡實際消耗的電功率為故C錯誤，D正確。故選D。2．如圖所示的圖像中，直線I為通過電阻R的電流與其兩端電壓的關系圖線，直線Ⅱ為電源E的電流與路端電壓的關系圖線．下列說法正確的是（

）A．電源內(nèi)阻大小為B．電阻R的阻值為C．Ⅰ，Ⅱ交點坐標表示的是電阻R接在電源E兩端時電源的內(nèi)電壓及電流D．圖中陰影部分的面積表示把電阻R接在此電源兩端時，電源內(nèi)部消耗的功率為【答案】D【詳解】A．根據(jù)閉合電路歐姆定律可得可得可知直線Ⅱ的斜率絕對值等于電源內(nèi)阻的倒數(shù)，則有解得電源內(nèi)阻大小為故A錯誤；B．根據(jù)歐姆定律可知，直線I的斜率等于電阻R的倒數(shù)，則有解得故B錯誤；C．Ⅰ，Ⅱ交點坐標表示的是電阻R接在電源E兩端時電源的外電壓及電流，故C錯誤；D．直線Ⅱ的縱軸截距為解得電源電動勢為把電阻R接在此電源兩端時，由圖中交點可知，此時電流為，外電壓為，則電源內(nèi)部消耗的功率為故D正確。故選D?？枷?閉合電路的功率問題3．閉合電路內(nèi)、外電阻的功率隨外電路電阻變化的兩條曲線如圖所示，曲線A表示內(nèi)電阻的功率隨外電阻變化的關系圖線，曲線B表示外電阻的功率隨外電阻變化的關系圖線。下列說法正確的是（）

A．電源的電動勢為B．電源的內(nèi)阻為C．曲線A的最大功率為D．外電阻取時外電阻的功率是外電阻取時外電阻的功率的【答案】C【詳解】AB．閉合電路的內(nèi)電阻功率閉合電路的外電阻功率由圖像可知，當外電阻時，內(nèi)、外電阻的功率相等，且均為，可得故AB錯誤；C．當外電阻時，內(nèi)電阻功率最大，此時故C正確；D．當外電阻時，外電阻的功率當外電阻時，外電阻的功率故D錯誤。故選C。4．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，滑動變阻器接入電路的有效阻值為Rp，已知定值電阻R0為4Ω，R為8Ω，滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值Rp的關系如右圖所示，下列說法正確的是（）A．電源的電動勢E=4VB．電源的內(nèi)阻r=2ΩC．滑動變阻器的滑片從右向左移動時，R消耗的功率先增大后減小D．滑動變阻器的滑片從右向左移動時，電源的輸出功率一直增大【答案】D【詳解】AB．把滑動變阻器Rp看作外電阻，剩余部分等效為電源內(nèi)阻，由圖可知，當Rp阻值為10Ω時功率最大，說明等效電源內(nèi)阻為10Ω，所以代入數(shù)據(jù)解得當Rp阻值為10Ω時，由公式代入數(shù)據(jù)解得所以R0兩端的電壓為所以通過R0的電流為所以內(nèi)電壓為所以電源電動勢為故AB錯誤；C．滑動變阻器的滑片從右向左移動時，有效阻值Rp阻值不斷增大，則總電阻不斷增大，總電流不斷減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，所以通過R0的電流增大，流過R的電流減小，根據(jù)可得出，R消耗的功率一直減小，故C錯誤；D．當Rp阻值為零時，R0和R并聯(lián)阻值為并聯(lián)部分的總電阻一定小于各部分電阻，定值電阻R0為4Ω，雖然隨著滑動變阻器電阻不斷增大，并聯(lián)總電阻增大但是并聯(lián)后的總電阻一定小于4Ω，一定小于電源內(nèi)阻，這樣內(nèi)外電阻越接近，電源輸出功率越大，所以電源輸出功率一直增大，故D正確。故選D?？键c二電路的動態(tài)分析問題知識點1串并聯(lián)電路1.串并聯(lián)電路特點串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋InI1R1＝I2R2＝…＝InRn電壓eq\f(U1,R1)＝eq\f(U2,R2)＝…＝eq\f(Un,Rn)U1＝U2＝…＝Un總電阻R總＝R1＋R2＋…＋Rneq\f(1,R總)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)功率分配eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)P1R1＝P2R2＝…＝PnRn2.串、并聯(lián)電路的四個有用的結論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中的任意一個電阻，串聯(lián)電阻的個數(shù)增多時，總電阻增大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于任意支路的電阻，并聯(lián)支路的條數(shù)增多時，總電阻減小。(3)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，只要某個電阻增大，總電阻就增大，反之則減小。(4)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的電功率之和。知識點2電路動態(tài)分析的方法1．程序法2．結論法 用口訣表述為“串反并同”： (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?？枷?電路的動態(tài)分析問題1．如圖所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r。閉合開關S，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，電表均為理想電表，在滑動變阻器的滑片P由b端滑到a端的過程中，下列說法正確的是（）

A．U先變大后變小 B．I先變小后變大C．U與I比值先變大后變小 D．電源內(nèi)部消耗的功率先減小后增大【答案】AD【詳解】ABC．當滑動變阻器在正中間位置時，并聯(lián)部分電阻最大，外電阻最大，故滑動變阻器的滑片P由b端滑到a端的過程中，外電阻先增大后減小，總電流先變小后變大，U先變大后變小，為定值電阻，I先變大后變小，不變，選項A正確、選項BC錯誤；D．外電壓先增大后減小，故內(nèi)電壓先減小后增大，電源內(nèi)部消耗的功率先減小后增大，選項D正確。故選AD。2．在如圖所示電路中，電源電動勢，內(nèi)阻，定值電阻，，，滑動變阻器的取值范圍為0～，所打電表均為理想電表。閉合開關S，在滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電壓表、電壓表、電流表A示數(shù)的變化量分別為、、。下列說法正確的是（）A．大于B．不變，增大C．的功率先增大后減小，最大值為0.36WD．電源的輸出功率先增大后減小，最大值為4.5W【答案】C【詳解】將R1和R2等效為電源內(nèi)阻，則等效電源的電動勢等效內(nèi)阻等效電路如圖A．則當滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，R4變大，總電阻變大，總電流減小，路端電壓變大，V1讀數(shù)變小，則V2讀數(shù)變大，因U路端=U1+U2可知小于，選項A錯誤；B．因為不變，而U2=E＇I(R1+r＇)可知不變，選項B錯誤；C．將R3等效為新電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻為當外電路電阻等于電源內(nèi)阻時輸出功率最大，則當滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電阻從0增加到30Ω，可知的功率先增大后減小，當R4=25Ω時功率最大，最大值為選項C正確；D．當滑動變阻器的滑片在a端時，電源E的外電阻為，當滑動變阻器的滑片在b端時，電源E的外電阻為，電源E的內(nèi)阻，則滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電源的輸出功率一直減小，選項D錯誤。故選C。考向2生活科技中的電路動態(tài)分析3．交警使用的某型號酒精測試儀如圖1所示，其工作原理如圖2所示，傳感器的電阻值R隨酒精氣體濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均可視為理想電表。當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，下列說法正確的是（）

A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B．酒精氣體濃度越大，電源的效率越低C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越小D．電壓表示數(shù)變化量的絕對值與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比變小【答案】B【詳解】A．當一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時，酒精氣體濃度的增大，則傳感器的電阻值R減小，根據(jù)可知電流表示數(shù)增大，根據(jù)可知電壓表示數(shù)減小，即電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大，A錯誤；B．電源的效率當酒精氣體濃度增大時，傳感器的電阻值R減小，根據(jù)上式可知電源的效率降低，B正確；C．電源的輸出功率作出該函數(shù)的圖像如圖所示

根據(jù)圖像可知，由于與電源內(nèi)阻之間的關系，因此當酒精氣體濃度增大，傳感器的電阻值R減小，減小，電源的輸出功率有可能減小，有可能增大，也有可能先增大后減小，C錯誤；D．根據(jù)可知即電壓表示數(shù)變化量的絕對值與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比不變，D錯誤。故選B。4．其興建小組利用壓敏電阻制作一臺電子秤，其內(nèi)部電路如圖所示，是保護電阻，是調(diào)零電阻，壓敏電阻值R隨壓力F變化規(guī)律為（k、C為常量，）。現(xiàn)對電流表的刻度盤進行改裝，使得電流表滿偏時對應的物體質(zhì)量為零，則（）A．刻度盤標注的質(zhì)量刻度均勻B．若使用前質(zhì)量示數(shù)大于零，應將的滑片向右滑動C．電子秤的示數(shù)越大，電源的總功率越大D．若電池的內(nèi)阻增大，但仍能調(diào)零，則稱量值仍準確【答案】D【詳解】A．由閉合電路歐姆定律電路中的電流與壓力F沒有線性關系，刻度盤標注的質(zhì)量刻度不均勻，故A錯誤；B．若使用前質(zhì)量示數(shù)大于零，電流偏小，應減小電阻，將R2的滑片向左滑動，故B錯誤；C．電子秤的示數(shù)越大，電路中電流越小，電源的總功率越小，故C錯誤；D．電池的內(nèi)阻增大，電動勢不變，若能調(diào)零，電流表仍可以滿偏，稱量值仍準確，故D正確。故選D。考點三含容電路知識點含容電路的分析方法含電容器電路的分析是一個難點,電路中出現(xiàn)電容器，學生往往難以確定電容器與電路的串、并聯(lián)關系及電壓關系等，給分析解決問題帶來很大的障礙。1.電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所在的電路視為斷路，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，電容器兩端的電壓與其并聯(lián)用電器兩端電壓相等。3.電壓變化帶來的電容器變化：電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高,電容器將充電；若電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電，可由ΔQ=C·ΔU計算電容器上電荷量的變化量。4.含容電路動態(tài)分析的三個步驟：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，低電勢板帶負電考向1含容電路中的物理量的變化和計算1．如圖，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，為定值電阻，電容器的電容為C，現(xiàn)將滑動變阻器的滑片由最上端緩慢地向下滑動，電壓表示數(shù)變化量的絕對值分別為、，電流表示數(shù)變化量的絕對值為，已知，滑動變阻器的最大阻值大于r，下列說法正確的是（）

A．、示數(shù)增大，A的示數(shù)減小B．、、A的示數(shù)均增大C．兩端電壓增大D．電容器增加的電荷量為【答案】AD【詳解】AB．滑動變阻器的滑片由最上端緩慢地向下滑動，滑動變阻器接入電阻增大，回路總電阻增大，干路電流減小，內(nèi)電壓減小，則路端電壓增大，即示數(shù)增大，A示數(shù)減小，由于則示數(shù)增大，故A正確，B錯誤；C．由于兩端電壓為，根據(jù)上述，電流減小，則兩端電壓減小，故C錯誤；D．根據(jù)解得則電容器增加的電荷量為故D正確。故選AD。2．如圖所示，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，定值電阻R1、滑動變阻器R2，電壓表和電流表可視為理想電表。開關S閉合時，一帶電油滴P恰好能靜止在平行金屬板之間，若將滑動變阻器的滑片向b端移動，下列說法正確的是（）A．電流表的示數(shù)變小B．電流表的示數(shù)變小C．油滴將向下運動D．電流表，的示數(shù)分別為，，電壓表的示數(shù)為U，則有【答案】ACD【詳解】AB．根據(jù)滑動變阻器的滑片向b端移動，可知電阻減小，R1與是并聯(lián)關系，則與的總電阻減小，整個電路中的總電阻減小，根據(jù)可知當減小時，總電流增大。則減小，根據(jù)可知的示數(shù)變小。又因為，增大，變小，則的示數(shù)變大。故A正確，B錯誤；C．電容器兩極板之間的場強減小，則對于油滴有，則油滴向下運動。故C正確；D．根據(jù)由于增大，變小，變大；可知增大的比減小的多，則有故有故D正確。故選ACD?？枷?含有電容的電橋問題3．如圖所示的電路中，電源電動勢為12V，內(nèi)阻為2Ω，四個電阻的阻值已在圖中標出，電容器的電容。閉合開關，，電路穩(wěn)定后，則（

）A．電源的總功率為10WB．電容器所帶電荷量為C．斷開開關，穩(wěn)定后電容器上極板所帶電荷量與斷開前相比的變化量為D．斷開開關，電源的輸出功率增大【答案】C【詳解】A．電源的總功率為，A錯誤；B．設電源負極電勢為零，則電源正極電勢為閉合開關，，電路穩(wěn)定后，電路中電流路端電壓根據(jù)如圖所示電路可得；得；則所以電容器所帶電荷量為，B錯誤；C．斷開開關，穩(wěn)定后電路為串聯(lián)電路，電容器兩端電壓等于兩端的電壓，則電容器所帶電荷量為所以斷開開關，穩(wěn)定后電容器上極板所帶電荷量與斷開前相比的變化量為，C正確；D．閉合開關S1S2，電源的輸出功率斷開開關S2，電源的輸出功率所以斷開開關，電源的輸出功率減小，D錯誤。故選C。4．如圖所示，電源電動勢E=12V，內(nèi)阻不計，定值電阻R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω。M點和N點之間接有定值電阻R5和水平放置的理想平行板電容器，電容器的電容C=0.5F。第一次將電阻箱的阻值調(diào)為R4=2Ω，第二次將電阻箱的阻值調(diào)為。下列說法正確的是（）A．第一次，M點的電勢低于N點的電勢B．第二次，電阻箱兩端的電壓為4.5VC．電阻箱的阻值改變的過程中，通過電阻R5的電荷量為2.25CD．電阻箱的阻值改變前后，電路消耗的電功率之比為11:14【答案】AC【詳解】A．當電阻箱的阻值為，電阻兩端的電壓為電阻兩端的電壓為，M點的電勢低于N點的電勢，故A正確；B．當電阻箱的阻值為，電阻箱兩端的電壓為故B錯誤；C．當電阻箱的阻值為，M點的電勢低于N點的電勢，電容器下極板帶正電，帶電量為當電阻箱的阻值為，電阻兩端的電壓為M點的電勢高于N點的電勢，電容器下極板帶負電，帶電量為電阻箱的阻值改變的過程中，通過電阻的電荷量為故C正確；D．電阻箱的阻值改變前，電路消耗的電功率為電阻箱的阻值改變后，電路消耗的電功率為電阻箱的阻值改變前后，電路消耗的電功率之比為故D錯誤。故選AC。考點四故障分析知識點故障分析的方法1．電路故障一般是短路或斷路，其特點如下： (1)短路狀態(tài)的特點：有電流通過電路而兩端電壓為零。 (2)斷路狀態(tài)的特點：電源路端電壓不為零而電流為零。2．利用電流表、電壓表判斷電路故障的方法常見故障故障解讀原因分析正常無示數(shù)“電流表示數(shù)正?！北砻麟娏鞅硭陔娐窞橥罚半妷罕頍o示數(shù)”表明無電流通過電壓表故障原因可能是：a．電壓表損壞；b．電壓表接觸不良；c．與電壓表并聯(lián)的用電器短路正常無示數(shù)“電壓表有示數(shù)”表明電壓表有電流通過，“電流表無示數(shù)”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表故障原因可能是：a．電流表短路；b．和電壓表并聯(lián)的用電器斷路均無示數(shù)“兩表均無示數(shù)”表明無電流通過兩表除了兩表同時被短路外，可能是干路斷路導致無電流考向電路故障分析1．連