2023年高考物理一轮系统复习学思用(考点分析)-第二节 闭合电路欧姆定律

【考点分析】第二节闭合电路欧姆定律

【考点一】一般直流电路的动态分析

【典型例题1】如图所示的电路中，E为电源电动势，/•为电源内阻，尺和尺3均为定

值电阻，&为滑动变阻器.当/?2的滑片在"的中点时合上开关S,此时三个电表Al、A2

和V的示数分别为八、/2和。.现将&的滑片向“端移动，则下列说法正确的是（）

A.电源的总功率减小

B.&消耗的功率增大

C./|增大，/2减小，U增大

D.4减小，期不变,U减小

【解析】方法一：程序法

将滑动变阻器的滑片向“端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻

增大，电路中的总电流/减小，电源的总功率P=E/减小，弋消耗的功率心=户必减小，选

项A正确，B错误；

电路中的总电流减小，由U=E—〃知电源的路端电压U增大，4、&并联部分的总电

阻增大，电压增大，通过品的电流增大，而总电流/减小，则通过/?2的电流/2减小，选

项C正确，D错误.

方法二：串反并同法

将滑动变阻器的滑片向。端移动，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，与其串联的电流

表A2的示数减小，与其间接串联的电源的总功率、R消耗的功率均减小，A正确，B错误;

与其间接并联的电流表电压表V的示数均增大，C正确，D错误.

【答案】AC

【考点二】闭合电路欧姆定律及动态分析

【典型例题2】在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为〃

Ri、R2为定值电阻，尺为滑动变阻器，C为电容器，A、V分别为理想电流表和电压表。在

滑动变阻器的滑片产自“端向匕端滑动的过程中，下列说法正确的是（）

A.电压表示数减小B.电流表示数增大

C.电容器C所带电荷量增多D.a点的电势降低

【解析】方法一程序法滑片P由a端向b端滑动，滑动变阻器接入电路的阻值

减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电阻R两端电压增大，电压表V示数变大，A错

误；电阻&两端的电压S=E一/总（凡+r）,/总增大，则S减小，/2=率，故及减小，电流

表A的示数人=/总一/2增大，B正确;由于电容器两端的电压Uc=l/2减小，由Q=CUc知

电容器所带电荷量。减少，C错误；Uuh—（pu—<pb—（pa—U2,故但“降低，D正确。

方法二极限法若将滑片尸滑至。点，则%=0,9a=<Pb=0,D正确；&两端

电压为零，则电容器C两端电压也为零，电容器所带电荷量。=0,C错误；当必=0时，

电路总电阻最小，总电流最大，以两端电压最大，故A错误；由于〃=/|一/2,此时最大,

/2=0最小，故/A最大，B正确。

【答案】BD

【归纳总结】电路稳定时电容器的处理方法

电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起

降低电压的作用，电容器两端的电压与其并联电器两端电压相等。

【考点三】电路故障的分析

【典型例题3】在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路

故障，某时刻电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障（）

R,…

R2尺3

A.R］短路B.4短路C.R3短路D.R断路

【解析】若电路正常，则电流表测量流过4的支路电流，电压表测量尺两端的电压。

若R短路，则&被短路，外电路只有电阻心接在电源两端，电流衣测量干路电流，电压

表测量路端电压，两表示数均增大，A正确；

若&短路，则以被短路，电流表示数为零，B错误；

若此短路，则电压表示数为零，C错误，

若R断路，则电流表示数为零，D错误。

【答案】A

【考点四】对电源U-I图线的理解和应用

【典型例题4】在如图中所示的电路中，Ri、R2均为定值电阻，且Ri=100C,R2的

阻值未知，&是滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电

压U随电流/的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、8两点是滑片在滑动变阻器的两个

不同端点时分别得到的.求:

।U/N

20[

16k-tA

0020.40.60BL0^A

甲乙

(1)电源的电动势和内电阻；

(2)定值电阻R2的阻值；

(3)滑动变阻器R3的最大值.

【解析】(1)由闭合电路欧姆定律得后=〃+〃

将图线上A、8两点的U、/值代入得E=16+0.2r,E=4+0.8r

解得E=20V,r=20d

(2)当R3的滑片自左向右滑动时，R的有效阻值变小，电路中的总电阻变小，总电流变

大，由此可知，图线上的A、8两点分别对应滑片位于最左端和最右端.当滑片位于最右端

时，%=0,R被短路，外电路电阻即为&,故由B点的U、/值得处=)=需C=5C.

IBU.O

(3)当滑片在最左端时，心的有效阻值最大，并对应着图线上的A点，故由A点的U、/

值可求出此时外电路的电阻，再根据串、并联电路的规律求出当的最大值

R外=「=八＞Q=80Q,又/?外=々］々+&

IAU.2我1十/

代入数据解得滑动变阻器的最大值此=300Q.

【答案】(1)20V20c(2)5C(3)300C

【归纳总结】(1)电源的U—/图象(路端电压与电流的关系图象)

①关系式：U=E-lr.

②用图象表示如图所示.

\U!N

a.U—/图象是一条斜向下的直线.

b.纵轴的截距等于电源的电动势E；横轴的截距等于外电路短路时的电流/()=E*

£

C.直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r="

(2)非线性元件有关问题的求解，关键在于确定其实际电压和电流，确定方法如下：

①先根据闭合电路欧姆定律，结合实际电路写出元件的电压U随电流/的变化关系.

②在原。一/图象中，画出。、/关系图象.

③两图象的交点坐标即为元件的实际电流和电压.

④若遇到两元件串联或并联在电路中，则要结合图形看电压之和或电流之和确定其实际

电流或实际电压的大小.

【考点五】闭合电路中的功率和效率问题

【典型例题5】如图所示，已知电源电动势为6V,内阻为1C,保护电阻Ro=O.5C,

则当保护电阻Ro消耗的电功率最大时，这个电阻箱R的读数和电阻Ro消耗的电功率的最大

值为()

A.1Q4WB.1Q8WC.08WD.0.5Q8W

【解析】保护电阻消耗的功率为Po=(I”外，,因Ro和r是常量，而R是变量,

(「十我十/?0)

所以R最小时，尸0最大，即R=0时，Pomax=~~J、、=—।^2W=8W。故选项C正确。

(r十Ko)IQ

【答案】c

【归纳总结】对于电源输出功率的极值问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以

采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解.但应当注意的是，当待求的最大功率对应

的电阻值不能等于等效电源的内阻时，此时的条件是当电阻值最接近等效电源的内阻时，电

源的输出功率最大.假设一电源的电动势为E,内阻为门外电路有一可调电阻R,电源的

输出功率为：P|||-/2/?=/~=•

(,R+r)(R—r).

----„—+4r

由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R的变化关系为：

£2

⑴当R=z•时，电源的输出功率最大，为九尸石；

(2)当/?>/•时，随着R的增大，电源的输出功率越来越小；

(3)当RVr时，随着R的增大，电源的输出功率越来越大；

(4)当时，每个输出功率对应两个外电阻阻值吊和生，且尺层=汽

(5)电源输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%-

【考点六】纯电阻电路中功率的计算

【典型例题6】图甲为某元件R的U―/特性曲线，把它连接在图乙所示电路中.B

知电源电动势E=5V,内阻r=1.0C,定值电阻Ro=4Q闭合开关S后，求：

(1)该元件的电功率;

(2)电源的输出功率.

【解析】设非线性元件的电压为U,电流为I,由欧姆定律得：U=E-/(&+〃)，代

入数据得U=5-5I

在U-/图象中画出U=E'-hJ=5-5I图线

如图所示，两图线交点坐标为(0.4A,3.0V)

(1)该元件的电功率PR=W=3.()X0.4W=1.2W.

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(2)电源的输出功率P=PRO+PR=IR(I+PK=OAX4W+1.2W=1.84W.

【答案】(1)1.2W(2)1.84W

【考点七】非纯电阻电路中的计算

【典型例题7】如图所示，电源电动势E