高中同步新教材必修第三册（人教版）物理 第十二章 电能 能量守恒定律 2闭合电路的欧姆定律

第十二章电能能量守恒定律

2闭合电路的欧姆定律

基础过关练

题组一电动势的理解

1.(2022河南南阳六校联考)有关电压与电动势的说法中正确的是

()

A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电压与电动势是同一物理量的

不同叫法

B.电动势是电源两极间的电压

C.电动势公式E=叱中的VIZ与电压公式U=叱中的W是一样的,都是电

qq

场力做的功

D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理

量

2.(2023重庆八中期中)锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极

之间移动来工作。图为常用手机锂电池的内部结构,某过程中Li+从

负极脱嵌通过隔膜嵌入正极。此锂电池的电动势为3.7V,则)

负极隔秒正极

--⅞⅛

A.将锂电池接入电路,锂电池两端电压为3.7V

B.此过程电池内部电流方向从正极到负极

C.在电池中电荷量的单位通常表示为kW∙h

D.电源内部每搬运一个Li+非静电力做功3.7eV

题组二闭合电路欧姆定律的简单应用

3.（2023北京通州期中）电源、电阻箱、理想电压表与开关连接

成如图所示的电路。闭合开关S后,当电阻箱接入电路的阻值R=ZO

。时,电压表示数为2.00Vo已知电源的电动势E=3.00V,内阻r一定。

则电源内阻厂的阻值为()

A.1.0ΩB.2.0ΩC.3.0ΩD.4.0Ω

4.（2021江苏苏州木渎高级中学月考）在如图所示的电路

中,Rι=10Q,&=8。,当a、b两点间接理想电流表时,其读数为0∙5A,

当a、b两点间接理想电压表时,其读数为2.5V,则该电源的电动势和

内电阻分别为)

A.E=2.5VB.E=5VC尸1ΩD尸2Ω

5.（2023湖南五市十校联考）在如图所示电路中,电源电动势为10

V,内阻为1Q,指示灯L的阻值为16Q,电动机M线圈电阻为2Q。

当开关S闭合时,电动机正常工作,指示灯L的电功率为4Wo电流表

为理想电表,那么下列说法中正确的是()

A.流过电动机M的电流为1.5A

B.电动机的机械功率为12W

C电动机的机械效率为75%

D.电源的输出功率为16W

6.（2023山东青岛二中期中）如图所示,电流表读数为0.75A,电压表读

数为2V,R3=4ΩO若某个电阻发生断路必使电流表读数变为0∙8A,

电压表读数变为3.2V（电流表、电压表均为理想电表）。

（1）问:发生断路的电阻是哪一只？

⑵求电动势E和电阻尺。

题组三电源的U-I图像与电阻的U-I图像

（2022山东学情联考）如图所示是某电源的路端电压与电流的

关系图像,下列结论正确的是

6.0

5.8

5.6

5.4

5.2

5.0,

0.10.20.30.40.5//ʌ

A.电源的电动势为6.0V

B.电源的内阻为12Ω

C电源的短路电流为3A

D.电流为0.4A时的外电阻是13Ω

8.雷雪（2023河北衡水武强中学期中）在如图所示的U-I图像中,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

S/图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路,由图像可知

A.电源的电动势为3V,内阻为0.5Ω

B.电阻R的阻值为1Ω

C.电源的输出功率为6W

D.电源的效率为50%

9.(2023山东青岛期中)如图,图甲中M为电动机,闭合开关S,在滑动变

阻器R的滑片尸从左端滑到右端的过程中,电压表V1、V2的读数随

电流表读数/变化的情况如图乙所示。已知电流表读数/在0.2A以

下时,电动机不发生转动,电路中的电表均为理想电表,求：

(1)电源的电动势E和内阻兀

(2)电动机输出的最大机械功率Pm；

⑶滑动变阻器R的最大阻值Rm。

题组四欧姆表的原理

10.如图所示是一个将电流表改装成欧姆表的示意图,此欧姆表已经调

零。用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至正中间,现用该表

测一未知电阻,指针偏转到满刻度的:处,则该电阻的阻值为()

AARB.5RC.6RD.167?

IL（I）使用多用电表测量未知电阻阻值的电路如图甲所示,电源的电

动势为旦旦）为调零电阻。某次将待测电阻用电阻箱代替时,电路中的

电流/与电阻箱的阻值&的关系图像如图乙,则此时多用电表的内阻

为kQ,电源的电动势E=Vo

⑵如果随着使用时间的增长,该多用电表内部的电源电动势减小,内

阻增大,但仍然能够欧姆调零,若仍用该表测电阻,则测量结果

（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。能力提升练

题组一闭合电路的动态分析

1.（2023江苏扬州中学期中）如图所示,R为气敏元件,其阻值随周围环

境中的一氧化碳气体浓度的增大而减小。闭合开关S,当一氧化碳气

体的浓度减小时)

A∙电压表V的示数减小

B.电流表A的示数减小

C.电路的总功率增大

D.变阻器品的取值越大,电压表的示数变化越不明显

2.（2023山东济宁期中）如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻

值广。闭合开关K湍滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表VI、V2、

V3示数变化量的绝对值分别为AG、AU2、A5,理想电流表A示数

变化量的绝对值为△/,则下列说法错误的是（）

A.A的示数增大B-V2的示数增大

CAU3与△/的比值大于rD.∆t71大于'U?

3.（2023河南平顶山阶段检测）如图所示,电源电动势为£,内阻为r,电

容器的下极板接地,闭合开关S,滑动变阻器的滑片在“端,电容器内有

一带电油滴恰好处于静止状态,若电流表视为理想电表,将滑动变阻器

的滑片向。端移动,移动过程中,油滴没有和极板相碰,则在移动过程

中()

A.电容器上极板的电势一直升高

B.电阻Rl消耗的电功率先减小后增大

C.油滴在运动过程中先向上运动后向下运动

D.电流表示数一直在减小

题组二闭合电路中的故障问题

4.（2022山东师范大学附属中学期中）如图所示电路,闭合开关S,

两个灯泡都不亮,电流表指针几乎不动,而电压表指针有明显偏转,该

电路的故障可能是

α----------@——'b

——⅛L,）

A.电流表坏了或未接好

B.从点Q经过灯L1到点b的电路中有断路

C.灯L2的灯丝断了或灯座未接通

D.电流表和灯Li、L2都坏了

5.（2023山东德州期中）如图所示,电路中电源电动势和内阻始终保持

不变。闭合开关,电路稳定后,平行金属板间带电微粒尸处于静止状态,

小灯泡发光。某时刻电路发生故障,发现电流表示数变大,带电微粒P

向下移动,则电路中出现的故障可能是()

A.电阻Rl断路B.电阻&短路

C灯泡L短路D.滑动变阻器R断路

题组三闭合电路的功率及效率问题

6.（2023江苏南京人民中学调研）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尸随电阻箱读数R变化的曲线如图所示,由此

可知()

A.电源最大输出功率可能大于45W

B.电源内阻等于5Q

C.电源电动势为45V

D.电阻箱接入电路的电阻增大,电阻箱消耗的电功率增大,电源效率升

高

7.（2023山东烟台诊断）在如图所示的电路中,电源电动势为E,内

阻尸2Q,定值电阻Rl=R2=R3=2Q,当滑动变阻器R的滑片向上移动时,

下列说法正确的是()

A.电源的总功率减小

B.R3消耗的功率减小

C.电源的效率增大

D.电源的输出功率增大

题组四含容电路的分析与计算

多选题

8I（2023广东广州四校期中联考）如图所示,G=6μF,C2=3μF,R]=3

Q∕2=6Q,电源电动势E=18V,内阻不计。下列说法正确的是（）

A.开关S断开时一、人两点电势相等

B.开关S闭合、电路稳定后,流过人两点的电流是2A

C开关S断开时C,带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大

D.不论开关S断开还是闭合,G带的电荷量总比。2带的电荷量大

9.（2023辽宁沈阳市郊联合体联考）如图所示的电路中,电源的电动势

为E,内阻不计,电容器电容为C,电阻R:&：R：&=4：1：1：1,开

关S断开。现将S闭合,在S闭合到电路稳定的过程中通过心的电荷

量是)

AEC3EC2EC

A.—B.ECCr.—U,—

555

10.（2023山东师范大学附中期中）如图所示电路,电源电动势E=20V,

内阻r=∖Q,R∣=4Q,&=5Q,%=6Q,电容器的电容C=30μF°

⑴闭合开关S,求稳定后通过Rl的电流;

⑵然后将开关S断开,求电容器两端的电压变化量和流过尺的电荷

量。

rC

答案与分层梯度式解析

第十二章电能能量守恒定律

2闭合电路的欧姆定律

基础过关练

LD2.D3.A4.BD5.AD7.ACD8.AB10.A

1.D电压与电动势是两个不同的概念,电动势公式E=T中的W是非

q

静电力做的功,电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领

强弱的物理量,而电压公式U=生中的W则是电场力做的功,故A、B、

q

C错误,D正确。

方法技巧对电源的理解

⑴非静电力仅存在于电源的内部,使正负电荷分开。非静电力的方向

与电场力方向相反。

⑵不同的电源,非静电力做功的本领不同,这是由电源本身性质决定

的。

2.D电源电动势的大小等于电源未接入电路中时其两端的电压,当

电源接入电路时,由于电源内部分压,其两端电压小于电源电动势,故

将锂电池接入电路,锂电池两端电压小于3.7V,A错误;由于Li+从负

极脱嵌通过隔膜嵌入正极,则其形成的电流方向为从电池负极到正

极,B错误;在电池中电荷量的单位通常用mA∙h或Ah表示,而kWh

是电功的单位,C错误;根据E=&可知,移动一个锂离子,非静电力做

q

功W^=Eq=3JeV,D正确。

3.A由欧姆定律得I=^=IA=IA,根据闭合电路欧姆定律可得

R2

/=，—,解得r=1.0Ω,A正确。

R+r

4.BD当。、力两点间接理想电流表时,凡被短路,根据闭合电路的欧

姆定律有/=—V=O∙5A;当以h两点间接理想电压表时,电压表读数

丁十区2

即凡两端电压,可得U=---R=2.5V,联立两式解得E=5V尸2Ω,

r+R1+R2

选项B、D正确。

5.AD指示灯的电功率PL=∕fRL=[,得∕L=0.5A,UL=8V,由

RL

E=Ui+Ir得流过电流表的电流为1=2A,流过电动机的电流为IM=I-

∕L=1∙5A,A正确;电动机的输入功率为尸M=UM∕M=8XL5W=12W,热功

率PQ=J⅛RM=1∙52X2W=4.5W,输出的机械功率P=PM-PQ=75W,电动

机的机械效率片占XlOo%=62∙5%,B∖C错误;电源的输出功率P⅛

PM

=Ul=3x2W=16W1D正确。

6.答案(I)R2

(2)4V8Ω

解析（1）电阻发生断路前后,电压表均有读数,说明电压表能与电源

接通,故电阻&不可能发生断路,电流表始终有读数,说明R完好,发

生断路的电阻只能是R2。

⑵&发生断路后,外电路的用电器只有用,根据欧姆定律可得R普4

12

Ω

4发生断路前,外电路为&与R串联后与R并联,有U并=∕]Rι=3V

对&分析,可得M=*7

κ3U并一Ul

解得&=8Ω

电路中干路电流为∕⅛∕ι=lA

根据闭合电路欧姆定律有E=Uii+Ir

&发生断路后,根据闭合电路欧姆定律可得

E=U2+hr

联立可得£=4V

7.ACD根据U=E-〃,由图可知纵轴截距表示电源的电动势,即E=GO

V,图线斜率的绝对值表示电源内阻,即H詈卜若⅛=2Q,选项A

正确错误;电源的短路电流为I=-=3选项正确;电流时,

,BoTA,C/=0.4A

外电阻R="尸13Q,选项D正确。

图形剖析

8.AB根据U=E-〃,结合图像可知电源电动势为E=3V,内阻r=∣

6

Ω=0.5Ω,A正确;电阻R的阻值为R*=∣Ω=1Ω,B正确;电源的U-I

图像与电阻的U-I图像的交点表示电阻与电源直接相连时的工作状

态,故电源的输出功率为P=UI=2×2W=4W,C错误;电源的效率为

P出UI∣≈66.7%,D错误。

η1=­=—=

P总引

图形剖析

I表示电阻、电源串联后的电流和电压值I

9.答案(1)3.6V2Ω(2)0.54W(3)30Ω

解析⑴根据题图乙，设/,=0.1A、Z2=0.2A、∕3=0∙3A,[/1=3.4

V,5=3.0V,(∕3=0.4V,U4=O∙8V,

根据闭合电路欧姆定律,有UI=Elr

U2=E-I3r

联立解得E=3.6V尸2Ω

(2)设电动机内阻为ro,则有

U-UC

Γo=-4~~3邑4λΩ

12~11

当滑动变阻器的阻值调到零时,电动机的输出功率最大,有Pm=Lhh-

用ro

解得Pm=O.54W

⑶当电路中电流最小时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，有

Rm=空1I

解得Rm=30Ω

10.A设欧姆表内部电源的电动势为£欧姆表内电阻为R内,满偏电

流为/go欧姆表调零时,有∕g=f;测阻值为R的电阻时,有=-ɪ-

R内2R+R内

测未知电阻时,有9g=广餐,联立以上各式,解得R∙=4R,故A正确。

5心十*内

IL答案(1)1512

⑵偏大

解析⑴分析题图乙可知,当Rx=O时,通过欧姆表的电流为∕ι=0∙8mA,

当RX=I5kQ,通过欧姆表的电流为∕2=0.4mAO根据闭合电路欧姆定

律可得E=IIR内,E=∕2(R内+R),联立解得E=12VtR内=15kΩo

⑵根据∕g=S,如果随着使用时间的增长,该多用电表内部的电源电动

・R内

势E减小,内阻增大,但仍然能够欧姆调零,则欧姆调零后/g不变,R内变

小,则中值电阻变小,假如要使多用电表测量准确,各刻度值都应该相

应变小,若刻度值不变,仍用该表测电阻,则测量结果偏大。

能力提升练

1.B2.B3.B4B5.B6.B

7.AC8.BC9.B

1.B当一氧化碳气体的浓度减小时,气敏元件R的阻值增大,则电路

总电阻增大,故总电流减小,内电压减小,则路端电压增大,即电压表示

数增大,则流过Rl的电流增大,故电流表示数减小,A错误,B正确;因总

电流减小,根据P息=£/总,可知电路的总功率减小,C错误;变阻器凡的

取值越大,R与R并联的总阻值越接近凡一氧化碳气体的浓度对外电

路电阻的影响越大,则变阻器照的取值越大,电压表的示数变化越明

显,D错误。

2.B理想电压表5、V2、V3分别测定值电阻两端的电压、路端电

压、滑动变阻器两端的电压,理想电流表A测的是电路中的电流。滑

动变阻器滑片向下滑动,其接入电路的电阻变小,根据闭合电路欧姆定

律可知,电路中的电流增大,A示数增大,内电压增大,路端电压减小,即

V2示数减小,A正确,B错误；因为等=R,等=r,等=r+R,C正

确;A5=A"AUι=A∕∙R,又因为Qr,故Δt∕ι>Δt∕2,D正确。

方法技巧电路动态分析的一般步骤

⑴弄清局部电路变化所引起的局部电路电阻的变化。

⑵根据局部电路电阻的变化,确定整个电路的外电阻如何变化。

⑶根据闭合电路欧姆定律7=急,确定电路总电流如何变化。

⑷由U内=”确定电源内电压如何变化。

⑸由U=E-U内确定路端电压如何变化。

⑹确定各支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。

3.B滑动变阻器的滑片在a端时,滑动变阻器被短路,当滑片向b端

移动时,滑片左、右两部分并联接入电路,阻值逐渐增大,当滑片滑到

中间位置时,并联的阻值达到最大值,滑片继续向b端滑动时,并联的

阻值开始减小,直到滑至b端时滑动变阻器又被短路,接入电阻又为零,

故电路总电阻先增大后减小,最后恢复到初始值,电路总电流/总先减

小后增大,最后恢复到初始值。电阻RI消耗的电功率为Pι=∕jR∣,故电

阻R消耗的电功率先减小后增大,B正确;电容器两极板间的电压为

U=E-U内-UT=E-I总(R∣+r),因此电容器两极板间的电压先增大后减小，

由于下极板电势为零,故上极板的电势先升高后降低,A错误油于电

容器两极板间的电压先增大后减小,最后减小到初始值,因此油滴受到

的电场力先增大后减小,最后减小到初始值,油滴一直向上运动,运动

方向未改变,C错误;电流表所测电流即为流过并联电路右侧支路的电

流以刚开始时滑动变阻器左侧短路,左侧支路的电流为电路总电

流以为零,随着滑片向右移动4逐渐减小以逐渐增大,滑片到达最右

端时,滑动变阻器右侧短路,此时/0为零4为电路总电流,D错误。

4.BA、C、D所述情况,电路中都没有电流,电压表指针不偏转,选项

A、C、D不符合题意;若从点Q经过灯L到点h的电路中有断路,灯

Ll不亮,电压表与电流表、灯L2串联,电路中电阻很大,电流很小,灯L2

不亮,电流表示数几乎为零,电压表示数近似等于电源电动势,选项B

符合题意。

5.B若电阻Rl断路,外电路总电阻变大,路端电压变大,平行金属板间

场强变大,带电微粒P向上移动,A不符合题意。若电阻&短路,外电

路总电阻变小,路端电压变小,平行金属板间场强变小,带电微粒P向

下移动;总电流变大,路端电压变小,则经过R的电流变小,所以电流表

示数变大,B符合题意。若灯泡L短路,外电路总电阻变小,总电流变

大,路端电压变小,经过Rl的电流变小,电流表和&上的电流变大,&

两端电压变大,平行金属板间场强变大,带电微粒P向上移动,C不符

合题意。若滑动变阻器R断路,外电路总电阻变大,总电流变小,路端

电压变大,流过Rl的电流变大,电流表示数变小,平行金属板间场强变

小,带电微粒ρ向下移动,D不符合题意。

6.B将一电源与一电阻箱连接成闭合电路,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随电阻箱读数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

45W1A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,所以电源内阻等于5Ω,B正确;电阻箱所消

耗功率p的最大值为45W,此时电阻箱读数为R=5Q,电流I=旧3A,

电源电动势E=I(R+r)=30V1C错误;电阻箱接入电路的电阻增大,当

R<5Ω时,其电功率随电阻的增大而增大,当R>5Ω时,其电功率随电

阻的增大而减小,故D错误。

7.AC当滑动变阻器R的滑片向上移动时,电路中的总电阻变大,则

总电流减小,电源的总功率P总=El减小A正确;根据闭合电路欧姆定

律有E=∕(R+r)+U并,滑片向上移动时,回路的总电流减小,则U并增

U2

大,尺3消耗的功率P=/,可知尺3消耗的功率增大,B错误;电源的效率

〃=(1-黄)x100%,可知电源的效率增大,C正确;由于当外阻等于电

源内阻时电源输出功率最大,由题知LRb则外电路电阻大于电源内

阻,滑片向上移动时,外电路电阻变大,则电源的输出功率减小,D错误。

8.BCS断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端

电势相等,由题图知α点电势与电源负极电势相等,而b点电势与电源

正极电势相等,电容器两极板间电压都等于电源电动势,而C∣>C2,