1、1第 2 讲 闭合电路欧姆定律一、电源 闭合电路的欧姆定律1电源(1)电动势计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值， E ；Wq物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压(2)内阻：电源内部导体的电阻2闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比；(2)公式： I (只适用于纯电阻电路)；ER r(3)其他表达形式电势降落表达式： E U 外 U 内 或 E U 外 Ir；能量表达式： EI U 外 I I2r.3路端电压与外电阻的关系(1)一般情况： U IR R ，ER r
2、E1 rR当 R 增大时， U 增大；(2)特殊情况：当外电路断路时， I0， U E；当外电路短路时， I 短 ， U0.Er自测 1 电源的电动势为 4.5V外电阻为 4.0 时，路端电压为 4.0V，若在外电路中分别并联一个 6.0 的电阻或串联一个 6.0 的电阻则两种情况下的路端电压分别为( )A4.38V 3.72V B3.73V 4.38VC3.72V 4.29V D4.29V 3.73V答案 C二、电路中的功率、效率1电源的总功率2(1)任意电路： P 总 IE IU 外 IU 内 P 出 P 内(2)纯电阻电路： P 总 I2(R r) .E2R r2电源内部消耗的功率P 内
3、 I2r IU 内 P 总 P 出3电源的输出功率(1)任意电路： P 出 IU IE I2r P 总 P 内(2)纯电阻电路： P 出 I2R .E2RR r2 E2R r2R 4r(3)纯电阻电路中输出功率随 R 的变化关系当 R r 时，电源的输出功率最大为 P 出 m .E24r当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越小当 Rr 乙 r6丙 ， 且 r 乙 R，则对比将 R 先后接在这三个电源上的情况，下列说法中正确的是( )图 7A接在甲电源上时，电源总功率最大B接在乙电源上时，电源输出功率最大C接在丙电源上时，电源输出功率最大，且电源效率最高D若 R2 r 甲 r 丙 ，则接在
4、甲、丙电源上时，两电源内阻的热功率相等答案 CD解析 三个电源的电动势 E 相同，而内阻 r 甲 R r 乙 r 丙 ，根据闭合电路欧姆定律得 I， R 接在电源上时，电源的总功率为 P 总 ，则丙电源的总功率最大，A 错误；电ER r E2R r源的输出功率 P 出 I2R( )2R，电源的效率 100% 100%， r 丙 最小，故ER r P出P总 RR r接在丙电源上 时 ， 电 源 的 输 出 功 率 最 大 ， 电 源 效 率 最 高 ， B 错 误 ， C 正 确 ； 电 源 的 内 阻 消 耗 的功 率 为 P 内 I2r( )2r，将 R2 r 甲 r 丙 ，代入得： P 内
5、甲 P 内丙 ，D 正ER r E2r甲 r丙 2确命题点三 电源 U I 图象的理解和应用1截距：纵轴上的截距等于电源的电动势；横轴上的截距等于外电路短路时的电流，即 I短 (横、纵坐标均从 0 开始)Er2斜率：图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即 r| | ，斜率的绝对值越大，表 U I EI短明电源的内阻越大3图线上的点：图线上任一点对应的 U、 I 的比值为此时外电路的电阻，即 R .UI4面积：如图 8，面积 UI 为电源的输出功率，而电源的总功率 P 总 EI， P 总 P 出 EI UI 为电源的发热功率图 8例 3 (多选)(2018苏州市模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低
6、碳环保的优点如7图 9 所示，曲线 a 是该电池在某光照强度下路端电压 U 和电流 I 变化的关系图象(电池电动势不变，内阻不是定值)，图线 b 是某电阻 R 的 U I 图象在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是( )图 9A硅光电池的内阻为 8B硅光电池的总功率为 0.4WC硅光电池的内阻消耗的热功率为 0.32WD若将 R 换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大答案 AC命题点四 含容电路分析1电路简化把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上2电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压(2)电容器所在的支路中没有电
7、流，与之串联的电阻无电压3电容器的电荷量及电荷量变化(1)利用 Q UC 计算电容器初、末状态所带的电荷量 Q1和 Q2；(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为| Q1 Q2|；(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为 Q1 Q2.例 4 (2018南通市、泰州市一模)如图 10 所示，电源电动势 E12V，内阻 r1.0，电阻 R14.0， R27.5， R35.0，电容器的电容 C10F.闭合开关 S，电路达到稳定后电容器的电荷量为( )图 10A4.510 5 C B6.010 5 CC7.510 5 C D1.210 4 C答案 B变式 4 (
8、2018泰州二中月考)如图 11 所示的电路，水平放置的平行板电容器中有一个带8电液滴正好处于静止状态(电源内阻不计，两端电压不变)现将滑动变阻器的滑片 P 向左滑动，则( )图 11A电容器上的带电荷量将减少B电容器中的电场强度将增大C电容器的电容将减小D液滴将向上运动答案 A解析 电容器两极板间电压等于 R2两端电压，当滑片 P 向左滑动时，总电阻增大，则总电流减小， R2两端电压 U 减小，电容器两端的电压减小，由 Q CU，知电容器上的带电荷量减小，由 E 知电容器中的场强减小，故 A 正确，B 错误；电容器的电容与 U 的变化无关，保Ud持不变，故 C 错误；电容器中场强变小，则带电
9、液滴所受电场力变小，液滴将向下运动，故D 错误1(2019江都中学高三期末)下列关于电源电动势的说法，正确的是( )A电路中每通过 2C 的电荷量，电池提供的电能是 4J，那么这个电池的电动势是 0.5VB电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大C无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势不变D电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多答案 C解析 电路中通过 q2C 的电荷量，电池提供的电能 W4J，根据电动势的定义式 E 得电Wq动势 E2V，A 错误；电动势表征电源本身的特性，与外电路无关，当电源的路端电压增大时，其电源电动势不变，B 错误，C 正确；电动势越大，电源将其他形式的能转化
10、为电能的本领就越大，不能说电源所能提供的电能就越多，D 错误2.(2018如皋市模拟)如图 12 所示电路中， R 为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小，当一氧化碳气体浓度增大时，下列说法中正确的是( )9图 12A电压表 V 示数增大B电流表 A 示数减小C电路的总功率减小D变阻器 R1的取值越大，电压表示数变化越明显答案 D解析 当一氧化碳气体浓度增大时， R 减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，路端电压减小，可知，电压表 V 示数减小，通过 R1的电流减小，电流表 A 示数增大，故 A、B错误；电路的总功率为 P EI， E 不变， I 增大，则 P
11、 增大，故 C 错误；变阻器 R1的取值越大， R1与 R 并联的阻值越接近 R， R 对电路的影响越大，则知变阻器 R1的取值越大，电压表示数变化越明显，故 D 正确3(多选)如图 13 所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是( )图 13A电源的电动势为 6.0VB电源的内阻为 12C电源的短路电流为 0.5AD电流为 0.3A 时的外电阻是 18答案 AD解析 U I 图象纵轴上的截距为电源的电动势，即 E6.0V，选项 A 正确；由于该电源的U I 图象的纵轴坐标不是从零开始的，故横轴上的截距 0.5A 并不是电源的短路电流，故内阻应按斜率的绝对值计算，即 r| |
12、2，选项 B、C 错误；由闭合电路 U I 6.0 5.00.5 0欧姆定律可得电流 I0.3A 时，外电阻 R r18，故选项 D 正确EI4.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 变化的图线画在了同一坐标系中，如图 14 中的 a、 b、 c 所示下列说法中错误的是( )10图 14A直线 a 表示电源的总功率B曲线 c 表示电源的输出功率C电源的电动势 E3V，内阻 r1D电源的最大输出功率 Pm9W答案 D5.(2018泰州中学模拟)如图 15 所示， E 为电源，其内阻不可忽略， RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L 为指示灯泡
13、， C 为平行板电容器，G 为灵敏电流计闭合开关 S，当环境温度明显升高时，下列说法正确的是( )图 15AL 变暗B RT两端电压变大C C 所带的电荷量保持不变DG 中电流方向由 a b答案 D解析 由题图可知，热敏电阻与 L 串联当环境温度升高时热敏电阻的阻值减小，总电阻减小，则电路中电流增大，灯泡 L 变亮，故 A 错误；因为电路中电流增大，电源的内电压及灯泡 L 两端的电压增大，则 RT两端电压减小，故 B 错误；因为电容器并联在电源两端，因内电压增大，路端电压减小，故由 Q CU 知电容器所带电荷量减小，故 C 错误；电容器所带电荷量减小，电容器放电，故 G 中电流由 a b，故
14、D 正确1(2018丰县中学月考)将一电源电动势为 E，内电阻为 r 的电池与外电路连接，构成一个闭合电路，用 R 表示外电路电阻， I 表示电路的总电流，下列说法正确的是( )A由 U 外 IR 可知，外电压随 I 的增大而增大11B由 U 内 Ir 可知，电源两端的电压随 I 的增大而增大C由 U E Ir 可知，电源输出电压随输出电流 I 的增大而减小D由 P IU 可知，电源的输出功率 P 随输出电流 I 的增大而增大答案 C解析 由 U E Ir 可 知 ， 则 电 源 输 出 电 压 随 输 出 电 流 I 的 增 大 而 减 小 ， 故 选 项 C 正 确 ； 由 U外 IR 可
15、 知 ， 外 电 压 与 电 流 和 电 阻 两 个 因 素 有 关 ， 故 不 能 说 电 流 增 大 ， 外 电 压 就 增 大 ， 其 实电 流 增 大 是 通 过 外 电 阻 减 小 实 现 的 ， 故 选 项 A 错 误 ； 电 源 两 端 的 电 压 指 的 是 路 端 电 压 ， 它 是随 外 电 阻 R 的 增 大 而 增 大 ， 而 不 是 随 电 流 的 增 大 而 增 大 ， 故 选 项 B 错 误 ； 由 P IU 可 知 ， 电源 的 输 出 功 率 P 与 输 出 电 流 I 和 电 压 有 关 ， 故 不 能 只 通 过 输 出 电 流 判 断 其 大 小 ， 故
16、 选 项 D 错误 2.如图 1 所示电路，已知电源电动势为 E，内阻为 r， R0为固定电阻，当滑动变阻器 R 的滑动触头向下移动时，下列论述不正确的是( )图 1A灯泡 L 一定变亮B理想电流表的示数变小C理想电压表的示数变小D R0消耗的功率变小答案 C解析 当 R 的滑动触头向下移动时， R 接入电路中的阻值变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律知，总电流 I 变小，电源的内电压变小，则路端电压变大，因此电压表示数变大，灯泡 L 两端的电压增大，则灯 L 一定变亮，故 A 正确，C 错误；电路中并联部分的电压变大，通过 L 的电流变大，而总电流变小，则电流表 A 的示数变小， R0
17、消耗的功率变小，故B、D 正确3.(2018东台创新学校月考)在如图 2 所示电路中，当 S 闭合时，滑动变阻器滑片 P 向下滑动一段距离，则下列说法正确的是( )图 2AA 灯变亮、B 灯变亮、C 灯变亮12BA 灯变亮、B 灯变亮、C 灯变暗CA 灯变亮、B 灯变暗、C 灯变暗DA 灯变亮、B 灯变暗、C 灯变亮答案 D解析 当滑动变阻器滑片 P 向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律知，总电流 I 增大，故 A 灯变亮；总电流 I 增大，利用电动势、内电压和路端电压关系 E Ur UA UB可知，B、C 灯所在支路的电压 UB减小，故 B 灯变暗；B
18、灯所在支路电流减小，而干路电流增大，所以 C 灯所在支路电流增大，故 C 灯变亮，故 D 正确4.(2018丰县中学月考)如图 3 所示，电源电动势为 E，内阻为 r，不计电压表和电流表内阻，当开关闭合后，两小灯泡均能发光在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是( )图 3A小灯泡 L1、L 2均变暗B小灯泡 L1变暗，小灯泡 L2变亮C电流表 A 的读数变大，电压表 V 的读数变小D电流表 A 的读数变小，电压表 V 的读数变大答案 D解析 将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，并联部分的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，则 L2灯变
19、暗，电流表 A 的读数变小，电源的内电压减小，则路端电压增大，电压表 V 的读数变大，根据串联电路分压特点可知，并联部分电压增大，则 L1灯变亮，故 D 正确5(2018海安中学月考)如图 4 所示，闭合开关 S 后，A 灯与 B 灯均发光，当滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时，以下说法中正确的是( )图 4AA 灯变暗BB 灯变亮C电源的输出功率可能减小13D电源的总功率增大答案 C解析 当滑动变阻器的滑片 P 向左滑动时，电路总电阻增大，则总电流减小，所以 B 灯变暗；内电压减小，则外电压增大，灯泡 B 的电压减小，则并联部分的电压增大，则灯泡 A 变亮，故 A、B 错误；电源的输出功率与内
20、阻和外电阻的大小关系有关，当内阻小于外电阻，外电阻增大时，电源的输出功率减小，当内阻大于外电阻，外电阻增大时，电源的输出功率增大，外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，故 C 正确；根据 P EI 知，电源的总功率减小，故 D 错误6(多选)如图 5 所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是( )图 5A电源的电动势为 50VB电源的内阻为 253C电流为 2.5A 时，外电路的电阻为 15D输出功率为 120W 时，输出电压是 30V答案 ACD解析 电源的路端电压和电流的关系为： U E Ir，显然直线的斜率的绝对
21、值等于 r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出 E50V， r 5，A 正确，B 错误；当50 206 0电流为 I12.5A 时，由回路中电流 I1 ，解得外电路的电阻 R 外 15，C 正确；当Er R外输出功率为 120W 时，由题图中 P I 关系图线看出对应干路电流为 4A，再从 U I 图线读取对应的输出电压为 30V，D 正确.7(2019涟水中学模拟)在如图 6 所示电路中， R2为光敏电阻闭合开关 S，用较弱光照射 R2，电压表读数为 U0，电流表读数为 I0；用较强光照射 R2，电压表读数为 U1，电流表读数为 I1；用更强光照射 R2，电压表读数为 U2，电流表读数为
22、 I2.处理实验数据，令 k1|， k2| |，电表均为理想电表，则 k1、 k2的关系为( )U1 U0I1 I0 U2 U0I2 I014图 6A k1k2 B k1 k2C k1r， R2为光敏电阻，当光照强度减小时阻值增大，L 为小灯泡， C 为电容器，电表均为理想电表闭合开关 S 后，若增大照射光强度，则( )图 7A电压表的示数减小B电源的输出功率增大C电容器上的电荷量增加D两电表示数变化量的比值的绝对值| |不变 U I答案 BD解析 增大光照强度则 R2减小，所以电路的总电流增大，电压表测定值电阻 R1两端的电压，故示数变大，A 错误；因为 R1r，电源输出功率 P 出 ( )
23、2R 外 ，则当ER外 r E2R外 r2R外 4rR 外 r 时，输出功率最大，当 R 外 r 时，随外电路总电阻的减小，输出功率增大，B 正确；由于内电压、 R1两端的电压均增大，则电容器两端电压减小，电容器所带电荷量减小，C 错误；由于 U IR1，所以| | R1，故不变，D 正确 U I9(2018南通市等六市一调)图 8 甲电路中， D 为二极管，其伏安特性曲线如图乙所示在图甲电路中，闭合开关 S，滑动变阻器 R 的滑片 P 从左端向右移动过程中( )15图 8A二极管 D 消耗的功率变大B二极管 D 的电阻变大C通过二极管 D 的电流减小D电源的功率减小答案 A解析 滑动变阻器 R 的滑片 P 从左端向右移动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路电流增大，由题图乙可知，二极管的电阻减小，电流、电压增大，消耗的功率也增大，故A 正确，B、C 错误；电源的功率为： P EI，因为电流增大，所以电源的功率增大，故 D 错误
