1、1专题突破与题型专练 闭合电路欧姆定律的应用题型一:闭合电路的动态分析1.如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r,合上开关 S 后各电灯都能发光.若某一时刻电灯 L1的灯丝断了(此时其余各电灯均不会被烧毁),则下列判断正确的是( A )A.L2,L4变亮,L 3变暗B.L2,L3变亮,L 4变暗C.L3变亮,L 2,L4变暗D.L3,L4变亮,L 2变暗解析:电灯 L1的灯丝断了,整个电路的外电阻增大,路端电压增大,L 4变亮,L 3变暗,L 2变亮,选项 A 正确.2.在如图所示的电路中,当滑动变阻器 R3的滑动触头 P 向下滑动时( D )A.电压表示数变小,电流表示数变小B.电压表示数变
2、小,电流表示数变大C.电压表示数变大,电流表示数变大D.电压表示数变大,电流表示数变小解析:当滑片向下移动时,滑动变阻器接入电阻增大,则电路中总电阻增大,则由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流减小,故内电压减小,因此路端电压增大,并联部分电压也增大,故 R2电压增大,电压表示数变大,故流过 R2的电流增大,因总电流减小,故电流表示数减小,故 D 正确,A,B,C 错误.3.(多选)闭合电路的电源电动势为 E,内阻为 r,如图所示,闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片P 从右端滑到左端时,下列说法中正确的是( BD )2A.小灯泡 L1,L3变亮,L 2变暗B.小灯泡 L3变暗,L 1,L2变亮C.
3、电压表 V1示数变化量较小D.电压表 V2示数变化量较小解析:当滑动变阻器的滑片 P 从右端滑到左端时,并联电路总电阻减小(局部),总电流 I 增大,路端电压 U 减小(整体),干路电流增大,则 L2变亮;与滑动变阻器串联的灯泡 L1电流增大,变亮;与滑动变阻器并联的灯泡 L3电压 U3=U-U2,U 减小,U 2增大,则 U3减小,L 3变暗;U 1减小,U 2增大,而路端电压 U=U1+U2减小,所以 U1的变化量大于 U2的变化量,故 A,C 错误,B,D 正确.题型二:闭合电路的功率和效率问题1.(2018大庆高二期中)某一电源的路端电压与电流的关系和电阻 R1,R2的电压与电流的关系
4、如图所示.用此电源和电阻 R1,R2组成电路,R1,R2可以同时接入电路,也可以单独接入电路.在所有可能的各种接法中,下列说法中正确的是 ( A )A.将 R1,R2并联后接到电源两端,电源输出功率最大,电源效率最低B.将 R1,R2并联后接到电源两端,电源输出功率最小,电源效率最高C.将 R1,R2串联后接到电源两端,电源输出功率最小,电源效率最低D.将 R1,R2串联后接到电源两端,电源输出功率最大,电源效率最高解析:由图像得到:电源的电动势为 E=8 V,内阻为 r= ,由电阻的伏安特性曲线求出 R1=4 ,R 2=2 ,当电源的内外电阻相等时,电源的输出功率最大,R 1,R2并联电阻为
5、 ,所以将R1,R2并联后接到电源两端时,输出功率最大,电源效率 = ,当电路电流最小时,电源效率最高,当电流最大时,电源效率最低,所以将 R1,R2串联后接到电源两端,电阻最大,电流最小,效率最高,将 R1,R2并联后接到电源两端,电阻最小,电流最大,电源效率最低,A 正确,B,C,D 错误.32.(2018合肥高二段考)如图所示直线 A 为某电源的 U I 图线,曲线 B 为某小灯泡 L1的U I 图线的一部分,用该电源和小灯泡 L1串联起来组成闭合回路时灯泡 L1恰能正常发光,则下列说法中正确的是( B )A.此电源的内电阻为 0.67 B.灯泡 L1的额定电压为 3 V,额定功率为 6
6、 WC.把灯泡 L1换成阻值恒为 1 的纯电阻,电源的输出功率将变小,效率将变低D.由于小灯泡 L1的 U I 图线是一条曲线,所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用解析:由图 A 读出:电源的电动势 E=4 V,内阻 r= = =0.5 ,A 错误;两图线的交点表示小灯泡 L1与电源连接时的工作状态,由于灯泡正常发光,则知灯泡的额定电压 U=3 V,额定电流 I=2 A,则额定功率为 P=UI=6 W,故 B 正确;灯泡 L1的电阻 R1= = =1.5 ,换成一个1 的定值电阻,可知其电阻更接近电源的内阻,根据推论:电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大,知把灯泡 L1换成一个 1 的定值电阻,
7、电源的输出功率将变大,根据闭合回路欧姆定律可知电阻减小,外电路电压减小,电源效率 = = 减小,故 C 错误;灯泡是纯电阻元件,欧姆定律适用,故 D 错误.3.(2018石嘴山高二月考)(多选)如图所示,R 1为定值电阻,R 2为可变电阻,E 为电源电动势,r为电源内电阻,(R 1r)以下说法中正确的是( ACD )A.当 R2=R1+r 时,R 2获得最大功率B.当 R1=R2+r 时,R 1获得最大功率C.当 R2=0 时,R 1上获得最大功率D.当 R2=0 时,电源的输出功率最大解析:将 R1和电源内阻看做一体,根据当外电路电阻和内阻相等时,电源输出功率最大,可知当 R2=R1+r 时
8、, R2的功率最大,A 正确;因为 R1是定值电阻,所以电流最大时,其功率最大,故4当 R2=0 时,电流最大, R1获得的功率最大,B 错误,C 正确;因为 R1r,所以外电路电阻恒大于电源内阻,故此种情况下外电路电阻增大,电源的输出功率减小,故当 R2=0 时,电源的输出功率最大,D 正确.4.规格为“8 V 4 W”的小灯泡与小型直流电动机 D(其线圈内阻为 r0=0.4 )并联后,接至电动势为 10 V,内电阻 r=0.5 的电源上,小灯泡恰好正常发光,求:(1)通过小灯泡的电流 IL和电源的内电压 U.(2)电路中的总电流 I 和通过电动机 D 的电流 ID.(3)电动机的输入功率
9、P 和电动机的输出功率 P 出 .解析:(1)因小灯泡恰好正常发光,所以路端电压为 8 V,由 P=UI 得通过小灯泡的电流 IL= =0.5 A由 E=U 外 +U得电源的内电压 U=E-U 外 =2 V.(2)由 E=U 外 +Ir 得电路的总电流I= = A=4 A通过电动机 D 的电流ID=I-IL=4 A-0.5 A=3.5 A.(3)电动机的输入功率 P=UID=83.5 W=28 W电动机的发热功率 P 热 = r0=3.520.4 W=4.9 W电动机的输出功率 P 出 =P-P 热 =28 W-4.9 W=23.1 W.答案:(1)0.5 A 2 V (2)4 A 3.5 A
10、(3)28 W 23.1 W题型三:含电容器电路的分析与计算1.如图所示的电路中,电源电动势为 E,内电阻为 r,在平行板电容器 C 中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态,当变阻器 R0的滑动触头向左移动时,带电粒子将( B )A.向上运动B.向下运动5C.静止不动D.不能确定运动状态的变化解析:当滑动触头向左移动时,R 0接入电路的电阻值变大,则 R 总 变大,总电流变小,R 两端的电压变小,电容器中的电场强度变小,所以粒子将向下运动,故 B 正确.2.(2018合肥高二段考)在如图所示的电路中 R1=11 ,r=1 ,R 2=R3=6 ,当开关 S 闭合且电路稳定时,电容器 C 的带电荷量为
11、 Q1;当开关 S 断开且电路稳定时,电容器 C 的带电荷量为 Q2,则( A )A.Q1Q 2=13 B.Q1Q 2=31C.Q1Q 2=15 D.Q1Q 2=51解析:开关断开稳定时,电路中没有电流,电容器的电压等于电源的电动势,即 U2=E,开关闭合稳定时,电容器的电压等于电阻 R2两端的电压,则 U1= E= E,对于给定电容器,电容不变,由 Q=CU 得 Q1Q 2=U1U 2=13,A 正确.3.(2018福州高二期中)(多选)M,N 是一对水平放置的平行板电容器,将它与一电动势为 E,内阻为 r 的电源组成如图所示的电路,R 是并联在电容器上的滑动变阻器,G 是灵敏电流计,在电容
12、器的两极板间有一带电的油滴处于悬浮状态,如图所示,现保持开关 S 闭合,将滑动变阻器的滑片向上滑动,则( BC )A.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从 b 向 a 的电流B.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从 a 向 b 的电流C.带电油滴将向上运动D.带电油滴将向下运动解析:电容器两极板间的电压等于路端电压,根据闭合回路欧姆定律可知 U= E,当将滑6动变阻器的滑片向上滑动时,R 增大,U 增大,根据 C= 可得电容器的电荷量增加,处于充电状态,灵敏电流计中有电流,由于电容器上板带正电,则灵敏电流计中有从 a 向 b 的电流,A 错误,B 正确;U 增大,由 E= 分析得知,板间场强增大,则带电油
13、滴将向上运动.故 C 正确,D 错误.4.(2018泰州高二期中)如图所示,电源电动势 E=6 V,内阻 r=1 ,电流表内阻 RA=3 ,三个定值电阻的阻值分别为 R1=5 ,R 2=10 ,R3=15 ,电容器电容 C=1.010-10F,问:(1)闭合开关 S 待电路稳定后,电流表的示数是多少?(2)闭合开关 S 待电路稳定后,电容器的带电荷量是多少?(3)再次断开开关 S 待电路稳定,通过 R2的电荷量是多少?解析:(1)根据电阻之间的关系,有R 总 =r+RA+ =10 电流表示数 I= =0.6 A.(2)电容器两端电压 U=E-I(r+RA)=3.6 V,电容器带电荷量 Q=CU
14、=3.610-10C.(3)电容器通过 R2和 R3放电,放电电流与电阻成反比,因此电荷量也跟电阻成反比,则通过R2电荷量为QR2= Q=2.1610-10C.答案:(1)0.6 A (2)3.610 -10C (3)2.1610 -10C(教师备用)1.如图所示电路,电源内阻不可忽略.开关 S 闭合后,在变阻器 R0的滑动端向下滑动的过程中( A )7A.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,电流表的示数增大解析:在变阻器 R0的滑动端向下滑动的过程中,变阻器 R0接入电路的电阻减小,电路总电阻减小,干路电流增大,
15、内电压增加,路端电压减小,电压表的示数减小,同时,定值电阻 R1上的电压也增加,使得定值电阻 R2两端电压降低,导致电流表的示数减小,所以 A 正确.2.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示.M 是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻 RM发生变化,导致 S 两端电压 U 增大,装置发出警报,此时( C )A.RM变大,且 R 越大,U 增大越明显B.RM变大,且 R 越小,U 增大越明显C.RM变小,且 R 越大,U 增大越明显D.RM变小,且 R 越小,U 增大越明显解析:当 RM变大时,回路的总电阻 R 总 变大,根据 I 总 = ,得干路
16、中的电流变小,S 两端的电压 U=I 总 RS变小,故选项 A,B 错误;当 RM变小时,回路的总电阻 R 总 = +RS变小,根据 I总 = ,得干路中的电流变大,S 两端的电压 U=I 总 RS变大,而且 R 越大,R M变小时,对回路的总电阻变化的影响越明显,故选项 C 正确,选项 D 错误.3.如图所示的电路,电源电动势为 12 V,内阻恒定且不可忽略.初始时刻,电路中的电流等于I0,且观察到电动机正常转动.现在调节滑动变阻器使电路中的电流减小为 I0的一半,观察8到电动机仍在转动.不考虑温度对电阻的影响,下列说法正确的是( B )A.电源的热功率减为初始时的一半B.电源的总功率减为初
17、始时的一半C.电动机的热功率减为初始时的一半D.变阻器的热功率减为初始时的一半解析:根据公式 P=I2R 知,电路中的电流减小为 I0的一半,则电源的热功率和电动机的热功率均减为初始时的 ,选项 A,C 错误;电路中电流减小,变阻器接入电路的电阻增大,由于电源有内阻,所以变阻器的电阻不是初始的 2 倍,所以由 P=I2R 知变阻器的功率不是初始时的一半,选项 D 错误;根据公式 P=EI,E 不变,则电路的总功率减为初始时的一半,选项 B 正确.4.(2018浏阳高二月考)(多选)在图中所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触片向 b 端(即向下)移动时( AD )A.电容 C 的电荷量在减小B.电容 C 的电荷量在增大C.电压表 V 的读数增大,电流表 A 的读数减小D.电压表 V 的读数减小,电流表 A 的读数增大解析:当滑动变阻器的滑动触片向 b 端移动时,变阻器 R3有效电阻减小,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知,总电流增大,则内电压增大,路端电压减小,所以电压表 V 的读数减小.根据串联电路分压特点可知,R 1两端电压增大,电路中并联部分分压减小,通过 R2的电流减小,而总电流增大,所以通过电流表的电流增大,即电流表 A 的读数增大.由于并联部分电压减小,电容器板间电压减小,则电容器 C 的电荷量减小.故 A,D 正确,B,C 错误.
