浙江2020版高考物理大一轮复习第八章恒定电流第2讲闭合电路欧姆定律学案.docx

第2讲闭合电路欧姆定律考试标准知识内容考试要求说明串联电路和并联电路c1.不要求解决无穷网络等复杂电路的问题2.电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表3.不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题.闭合电路的欧姆定律d一、串联电路和并联电路1电路的串、并联串联并联电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn电压与电流分配电压与各部分电路的电阻成正比电流与各支路的电阻成反比功率分配与各部分电路的电阻成正比与各支路的电阻成反比2两个重要的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻的电阻值，电路中任意一个电阻值变大或变小时，串联电路的总电阻变大或变小(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻的电阻值，任意一个支路电阻值变大或变小时，电路的总电阻变大或变小自测1如图1所示，有三个电阻，已知R1R2R3136，则电路工作时，电压U1U2为()图1A16B19C13D12答案D解析由题图可知R2与R3并联后再与R1串联，U1为R1两端电压，U2为并联部分电压，由电阻关系知R23R1，R36R1，R2与R3并联总电阻R232R1，根据串联电路电压分配规律有U1U2R1R2312.二、闭合电路的欧姆定律1公式(1)I(只适用于纯电阻电路)(2)EU外Ir(适用于所有电路)2路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：U外IRR.(2)特殊情况：当外电路断路时，I0，U外E.当外电路短路时，I短，U外0.3路端电压U与电流I的关系(1)关系式：UEIr.(2)UI图象(如图2所示)图2当电路断路即I0时，纵坐标的截距为电源电动势当外电路电压为U0时，横坐标的截距为短路电流图线的斜率的绝对值为电源的内阻自测2将一电源电动势为E，内阻为r的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路总电阻，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B由U内Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大C由U外EIr可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小D由PIU外可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大答案C解析因R的变化，才使I发生了改变，故不能用U外IR来分析U外随I的变化情况由闭合电路欧姆定律知，U外EIr，E、r为定值，故U外随I的增大而减小，故A、B错，C对；对于PIU外，I增大，R减小，若Rr，由输出功率P随外电阻变化曲线可知，R减小，P减小，故D错自测3某电源电动势为E，内阻为r.根据路端电压与电流的关系式UEIr，作出U与I的函数图象如图3所示下列说法正确的是()图3A图线斜率的绝对值表示内阻的大小B电源短路的状态对应于图中的P点C电动势越大，P点位置越接近坐标原点D外电路断开的状态对应于图中的Q点答案A解析UI图象中，由UEIr知，图线为一条直线，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流，直线的斜率的绝对值等于电源的内阻，故A正确.命题点一闭合电路欧姆定律及动态分析1总电阻变化的规律(1)当外电路的任何一个电阻阻值增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小2电路动态分析的两种方法(1)程序法：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U端的变化固定支路变化支路(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论类型1闭合电路欧姆定律例1(2018湖州市三县期中)如图4所示的电路中，电源电动势E6V，电源内阻r1，电阻R13，电阻R26.当闭合开关S后，流过R1的电流为()图4A.AB.AC2AD1A答案A解析R1与R2并联电阻R122I总A2A，流过R1的电流I1I总2AA，故A正确变式1有两个阻值都为R的电阻，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为I，则该电源的内阻是()ARB.C4RD.答案C解析由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I，两电阻并联时I，解得r4R，故选项C正确类型2电路的动态分析例2(2018书生中学月考)巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性如图5所示为检测电路，设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻，已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是()图5A如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数减小B如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大C如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大D.如果I减小，电流表A示数减小，电压表V2示数减小答案D变式2(多选)如图6所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的是()图6A触点O向下滑动B触点O向上滑动C电路中的电流增大了D电路中的电流减小了答案BD解析当油面下降时，浮标位置降低，在杠杆作用下，滑动变阻器的触点O向上移动，滑动变阻器连入电路的阻值变大，根据I可知电路中的电流变小，电流表示数变小，选项A、C错误，B、D正确类型3闭合电路的故障分析1故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零(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零2检测方法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段被短路(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源例3用电压表检查图7电路中的故障，测得Uad5.0V，Ucd0，Ubc0，Uab5.0V，则此故障可能是()图7AL断路BR断路CR断路DS断路答案B解析由Uad5.0V和Uab5.0V可知，开关S、灯泡L、电阻R均为通路，由Ucd0，Ubc0可知电路为断路故障(电路中无电流)，所以故障可能是R断路，选项B正确命题点二电路中的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路：P总IEIU外IU内P出P内(2)纯电阻电路：P总I2(Rr).2电源内部消耗的功率P内I2rIU内P总P出3电源的输出功率(1)任意电路：P出IU外IEI2rP总P内(2)纯电阻电路：P出I2R.(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系当Rr时，电源的输出功率最大为Pm.当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大4电源的效率(1)任意电路：100%100%.(2)纯电阻电路：100%100%.因此在纯电阻电路中R越大，越大；当Rr时，电源有最大输出功率，但电源的效率仅为50%.例4直流电路如图8所示，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()图8A总功率一定增大B效率一定减小C内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小答案C解析滑片P向右移动时外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P总EI可得P总减小，选项A错误；根据100%100%可知选项B错误；由P内I2r可知，选项C正确；由P出R外图象，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法判断P出的变化情况，选项D错误变式3将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图9所示，由此可知()图9A电源最大输出功率可能大于45WB电源内阻一定等于5C电源电动势为45VD电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%答案B解析由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45W，所以电源最大输出功率为45W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5，选项B正确；由电阻箱所消耗功率P最大值为45W时，电阻箱读数为R5，电流I3A，电源电动势EI(Rr)30V，选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误变式4(多选)(2018杭州市期末)许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板不接负载时电压是600V，短路电流是30A，下列说法正确的是()A该电池板电动势约为600VB该电池板内阻约为20C该电池板最大输出功率为4.5109WD该电池板最大输出效率为50%答案ABC解析当电池板不接负载时所测量电压为电源的电动势，故电池板的电动势E约为600V，由题意可知电池板的内阻为r20，故A、B正确；当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，此时最大输出功率PmaxW4.5109W，故C正确；由100%100%100%100%知，R越大，效率越高，可高于50%，故D错误变式5如图10所示，电源电动势E12V，内阻r3，R01，直流电动机内阻R01，当滑动变阻器阻值为R1时可使甲电路输出功率最大，滑动变阻器阻值为R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P02W)，则R1和R2的值分别为()图10A2，2B2，1.5C1.5，1.5D1.5 ,2答案B解析因为题中甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R12，故选项C、D错误；而乙电路是含电动机电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率PIUI(EIr)，当I2A时，输出功率P有最大值，此时电动机的输出功率为P02W，发热功率为P热I2R04W，所以电动机的输入功率为P入P0P热6W，电动机两端的电压为UM3V，电阻R2两端的电压为UR2EUMIr3V，所以R21.5，选项A错误，选项B正确命题点三电源和电阻UI图象的比较两种图线的比较图象上的特征物理意义电源UI图象电阻UI图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路中电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流(横、纵坐标从0开始)过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U、I的比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率的大小内电阻r的大小电阻的大小例5如图11所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2两端的电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则()图11AR1接在电源上时，电源的效率高BR2接在电源上时，电源的效率高CR1接在电源上时，电源的输出功率大D电源的输出功率一样大答案A解析由题图图线的交点读出，R1接在电源上时U1U0，I1I0，电源的输出功率P1U1I1U0I0，电源的效率1100%75%；R2接在电源上时U2U0，I2I0，电源的输出功率P2U2I2U0I0，电源的效率2100%50%，故A正确，B、C、D错误变式6如图12所示为某一电源的UI图线，由图可知()图12A电源电动势为2VB电源内电阻为C电源短路时电流为6AD电路路端电压为1V时，电路中电流为2.5A答案A解析I0时，E2V，A对；r0.2，B错；I短A10A，C错；U1V时，IA5A，D错变式7如图13为两个闭合电路中两个不同电源的UI图象，下列判断正确的是()图13A电动势E1E2，发生短路时的电流I1I2B电动势E1E2，内阻r1r2C电动势E1E2，内阻r1r2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大答案D解析UI图象中图线与U轴的交点表示电源的电动势，与I轴的交点表示短路电流(横、纵坐标从0开始)，UI图象中图线斜率的绝对值表示内阻，故电动势E1E2，发生短路时的电流I1I2，内阻r1r2，故选项A、B、C错误；根据UEIr可知，当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的内阻大，路端电压变化大，故选项D正确变式8(多选)在如图14所示的UI图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻R的UI图线用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知()图14A电源的电动势为3V，内阻为0.5B电阻R的阻值为1C电源的输出功率为4WD电源的效率为50%答案ABC解析由题图中图线可知，电源的电动势为3V，内阻为r0.5，由题图中图线可知，电阻R的阻值为1，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I2A，路端电压UIR2V(可由题图读出)，电源的输出功率为PUI4W，电源的效率为100%66.7%，故选项A、B、C正确，D错误1闭合电路欧姆定律的下列叙述中正确的是()AEIRIr适用于所有电路BI仅适用于外电路是纯电阻的电路CEU外U内仅适用于纯电阻电路D电源的电动势数值上等于电源两极间的电压答案B解析EIRIr和I仅适用于外电路是纯电阻的电路，选项A错误，B正确；EU外U内对任何电路都适用，选项C错误；电源的电动势数值上等于外电路断开时电源两极间的电压，选项D错误2将一块内阻为600，满偏电流为50A的电流表G改装成量程为3V的电压表，应该()A串联一个60.0k的电阻B并联一个60.0k的电阻C串联一个59.4k的电阻D并联一个59.4k的电阻答案C解析改装成电压表需要串联一个分压电阻，选项B、D错误；根据欧姆定律可知：RRg，解得R59.4k，选项A错误，C正确3一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8的负载后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为()AE2.4V，r1BE3V，r2CE2.4V，r2DE3V，r1答案B解析电路断开时，路端电压等于电动势，E3V，又EUIrUr，解得内阻r2.4在如图1所示的电路中，电源的内阻不能忽略，当电路中接入的电灯数目增多时，下列说法正确的是()图1A外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变大C外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变大D外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小答案D5在如图2所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电阻R1和滑动变阻器R2串联，将R2的滑片P向右移动至最右端时，下列说法正确的是()图2A电源内消耗的功率最小B电阻R1消耗的功率最小C电路的外电阻最小D电源的内电压最小答案C解析将R2的滑片P向右移动至最右端时，R2被短路，电路的外电阻最小，总电阻最小，由闭合电路欧姆定律可得电路中电流最大，则内电压最大，根据PI2R可知，电阻R1消耗的功率最大，电源内消耗的功率也最大，故C正确，A、B、D错误6如图3所示，电源电压恒定不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，关于理想电流表A和理想电压表V的示数变化叙述正确的是()图3A电流表A示数变大，电压表V示数变大B电流表A示数变大，电压表V示数变小C电流表A示数变小，电压表V示数变大D电流表A示数变小，电压表V示数变小答案C解析当滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器的有效电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流变小，则电流表A示数变小根据闭合电路欧姆定律可知：电压表V示数UEI(R1r)，I变小，则U变大，故A、B、D错误，C正确7如图4所示的电路中，调节滑动变阻器，电压表的读数由6V变为5V，电流表读数的变化量为0.5A，则下列说法中正确的是()图4A电流表的读数变小了，电源的内阻为10B电流表的读数变大了，电源的内阻为20C电流表的读数变大了，电源的内阻为2D不知道电流表的具体读数，无法计算电源的内阻答案C解析电压表测量的是路端电压，根据题目信息，电压表读数减小，则内电压增大，内电压U内Ir，电源的内电阻不变，所以电路总电流增大，由闭合电路欧姆定律知，路端电压的减少量等于内电压的增加量，所以UIr，代入数据得，电源的内阻r2，选项C正确8有一个电动势为3V、内阻为1的电源下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于2W，且使该电源的效率大于50%的是()A0.5B1C1.5D2答案C解析电阻功率PI2R2R，当P2W时，代入数据解得R10.5，R22，若使功率大于2W，则0.5R2，电源效率100%100%100%，因为50%，所以R1，综上可得1R2，A、B、D错误，C正确9如图5所示是某物理小组同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图，当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，电流表和电压表均有读数，则故障原因可能是()图5AL1断路BL1短路CL2断路DL2短路答案D解析电流表有示数，说明电路故障不可能是断路，故A、C错误；电压表有示数，说明电压表所测部分没有短路，综合判断，是L2短路，故B错误，D正确10用如图6甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，根据测得的数据作出如图乙所示的UI图线，由图可知下列判断正确的是()图6A电源电动势的测量值为1.40VB电源内阻的测量值为3.50C外电路发生短路时的电流为0.40AD电压表的示数为1.20V时，电流表的示数为0.30A答案A11.如图7所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有()图7AR接到a电源上，电源的效率较高BR接到b电源上，电源的输出功率较大CR接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低DR接到b电源上，电阻的功率和电源的效率都较高答案C解析由题图判断电源a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率100%，内阻越大，效率越低，故R接到a电源上电源效率低；电源的输出功率PUI对应图线交点坐标的乘积，故R接到a电源上电源的输出功率大，故C正确12电动自行车已成为人们出行的重要交通工具，下表为某辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数根据表中数据可以得出(取g10m/s2)()规格后轮驱动直流电动机车型26英寸额定输出功