人教版2024年高考一轮复习物理《第43讲 闭合电路欧姆定律》复习讲义

第43讲闭合电路欧姆定律

目录

复习目标

网络构建

考点一闭合电路欧姆定律及功率问题

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点1闭合电路欧姆定律

知识点2闭合电路的功率问题

【提升•必考题型归纳】

考向1闭合电路伏安特性曲线

考向2闭合电路的功率问题

1考点二电路的动态分析问题

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点1串并联电路

知识点2电路动态分析的方法

【提升•必考题型归纳】

考向1电路的动态分析问题

考向2生活科技中的电路动态分析

・考点三含容电路

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点含容电路的分析方法

【提升•必考题型归纳】

考向1含容电路中的物理量的变化和计算

考向2含有电容的电桥问题

■考点四故障分析

【夯基•必备基础知识梳理】

知识点故障分析的方法

【提升•必考题型归纳】

考向电路故障分析

真题感悟

1、理解和掌握闭合电路欧姆定律。

2、会利用闭合电路欧姆定律处理有关功率、动态分析、含容电路和故障分析等

问题。

考点要求考题统计考情分析

2023年海南卷第7高考对闭合电路欧姆定律的

题考查较为频繁，大多以选择

(1)闭合电路欧姆定律

2020年北京卷第12题中出现，题目难度要求大

(2)动态分析、含容电路

题多不是太高，与这部分内容

和故障分析

2020年江苏卷第6结合考查较多是变压器的电

题路问题。

含吝电路的分析方法

故胃分析故障分析的方法

考点一闭合电路欧姆定律及功率问题

―夯基•必备基础知识梳理

知识点1闭合电路欧姆定律

1.闭合电路欧姆定律

⑴内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成

反比。

E

（2）表达式：1=工。

R+r

（3）适用条件：只适用于纯电阻电路。

2.电动势与内、外电压的关系：E=U内+口。（适用于任何电路）

3.路端电压与外电阻的关系（外电路为纯电阻电路）

EE

一般u—IR—R,R—，当R增大时，U增大

R+r,r

情况1+R

⑴当Rf8（断路）时,1=0,U=E；

特殊

E

情况（2）R=0（短路）时，I短=;,U=0

4.路端电压U与电流I的关系

（1）关系式：U=E-Iro（适用于任何电路）

⑵电源的UI图像

①当电路断路即1=0时，纵轴的截距为电源电动势。

②当外电路电压U=0时，横轴的截距为短路电流。

③图线的斜率的绝对值为电源的内限。

知识点2闭合电路的功率问题

1.闭合电路的功率和效率

任意电路：PyEHP^+P内

电源总功率E2

纯电阻电路：P总一r（R+r）-R+r

电源内部

P内=I、=P总—P出

消耗的功率

任意电路：P出=UI=PLP内

电源的

R2R

输出功率纯电阻电路：PL速一R+r2

2E2

Pm上『若

P山与外电阻/T\

P

R的关系

L_\----1----!-----------►

oRir故R

任意电路：n=^xioo%=[xioo%

P总E

电源的效率

纯电阻电路：n-.xioo%

RD+r

2.输出功率与外电阻的关系

由P出与外电阻R的关系图像可知：

E2

(1)当R=r时，电源的输出功率最大为P”=丁。

(2)当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。

(3)当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大。

(4)当P出VP0时,每个输出功率对应两个外电阻R和R”且RR-。

一提升・必考题型归纳

考向1闭合电路伏安特性曲线

1.在如图所示的U"图像中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系图线，

曲线n为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线n与直线I的交点坐标为(1.5,0.75),

该点的切线与横轴的交点坐标为(10,0),用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电

路，由图像可知()

A.电源电动势为2.0V

B.电源内阻为0.5。

C.小灯泡L接入电源时的电阻为1.5。

D.小灯泡L实际消耗的电功率为L125W

【答案】D

【详解】AB.根据题意，由闭合回路欧姆定律有。=£-〃代入题中数据有

O.75=E-1.5r；0=E-2.0r

解得E=3.0V,r=1.5C故AB错误；

CD.根据题意可知，当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路时，灯泡L两端

的电压为0.75V,流过灯泡的电流为1.5A,由欧姆定律可得，小灯泡L接入电源

时的电阻为8=豪=0.5夏小灯泡L实际消耗的电功率为P=5=L125W故C错误，

D正确。故选D。

2.如图所示的/-。图像中，直线I为通过电阻R的电流与其两端电压的关系图

线，直线H为电源E的电流与路端电压的关系图线.下列说法正确的是

()

IN

U

A.电源内阻大小为与

2b

B.电阻R的阻值为?

b

C.I,n交点坐标表示的是电阻R接在电源E两端时电源的内电压及电流

D.图中阴影部分的面积表示把电阻R接在此电源两端时，电源内部消耗的功

率为必

【答案】D

P1

【详解】A.根据闭合电路欧姆定律可得E=U+〃可得/=二-可知直线H的

rr

斜率绝对值等于电源内阻的倒数，则有!=挈=2解得电源内阻大小为r=:故A

r3adb

错误；

B.根据欧姆定律可知，直线I的斜率等于电阻R的倒数，则有）=，解得尺=字

R2ab

故B错误；

C.I,II交点坐标表示的是电阻R接在电源E两端时电源的外电压及电流，故

C错误；

D.直线II的纵轴截距为2=36解得电源电动势为£=36=3。把电阻R接在此电源

r

两端时，由图中交点可知，此时电流为b,外电压为2a,则电源内部消耗的功率

为£=U内/=（E-U外）/=（3a-2a）6=ab故D正确。

故选D。

考向2闭合电路的功率问题

3.闭合电路内、外电阻的功率随外电路电阻变化的两条曲线如图所示，曲线A

表示内电阻的功率随外电阻变化的关系图线，曲线B表示外电阻的功率随外电阻

变化的关系图线。下列说法正确的是（）

A.电源的电动势为3V

B.电源的内阻为2.5C

C.曲线A的最大功率为7.2W

D.外电阻取2.5。时外电阻的功率是外电阻取10C时外电阻的功率呜

【答案】c

【详解】AB.闭合电路的内电阻功率品=，・闭合电路的外电阻功率

我=（备）R由图像可知，当外电阻R=5C时，内、外电阻的功率相等，且均为

1.8W,可得E=6V“=5C故AB错误；

C.当外电阻R=0时，内电阻功率最大，此时%^=§=7.2\¥故C正确；

D.当外电阻R=2.5。时，外电阻的功率心=（就不）x2.5W=1.6W当外电阻R=10。

时，外电阻的功率

&2=(m%)xlOW=1.6W故D错误。故选C。

4.如图所示，电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器接入电路的有效阻值为

Rp,已知定值电阻R。为4Q,R为8Q,滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路

的有效阻值Rp的关系如右图所示，下列说法正确的是（）

B.电源的内阻r=2Q

C.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，R消耗的功率先增大后减小

D.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，电源的输出功率一直增大

【答案】D

【详解】AB.把滑动变阻器Rp看作外电阻，剩余部分等效为电源内近，由图可

知，当Rp阻值为10。时功率最大，说明等效电源内阻为10Q,所以

r.R

/=77/+R=10C代入数据解得r=4Q当Rp阻值为10。时，由公式

r+l\）

P=I国=0.4W代入数据解得/P=0.2A所以R.两端的电压为

。0=/p•(Rp+R)=0.2X(10+8)V=3.6V

所以通过R。的电流为/°=^=¥A=0.9A所以内电压为4=(/°+/p).r=l.lx4V=4.4V

44

所以电源电动势为E=%+。内=3.6+4.4V=8V故AB错误；

C.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，有效阻值Rp阻值不断增大，则总电阻不

断增大，总电流不断减小，内电压减小，路端电压增大，所以通过R。的电流增

大，流过R的电流减小，根据2=尸/?可得出，R消耗的功率一直减小，故C错误;

D.当Rp阻值为零时，R。和R并联阻值为《：=豁=碧。并联部分的总电

阻一定小于各部分电阻，定值电阻R。为4Q,虽然随着滑动变阻器电阻不断增大,

并联总电阻增大但是并联后的总电阻一定小于4Q,一定小于电源内阻r=4C,

这样内外电阻越接近，电源输出功率越大，所以电源输出功率一直增大，故D

正确。故选D。

考点二电路的动态分析问题

.姥:维基础知识梳理

知识点1串并联电路

1.串并联电路特点

串联电路并联电路

I=II+I2+-+I„

电流I=I1=I2=-=1„

I1R1=I2R2=—=LR„

Uiuu„

电压—=—2=...=—U1=U=-=u

RlR2Rn2n

总11,1,,1

R.e=RI+R2+-+R„

电阻R总RiR2R„

功率

-P-.-P-2----...=-P-n-

P1R1=P2R2=-=P„Rn

分配R.R2R„

2.百自、并联电路的四个有用的结论

(1)串联电路的总电阻珏电路中的任意一个电阻，串联电阻的个数增多时，总

电阻增大。

(2)并联电路的总电阻小土任意支路的电阻，并联支路的条数增多时，总电阻遮

小。

(3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大,总电阻就增大，反之则减

小。

(4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率笠壬各电阻消耗的电功率之

和。

知识点2电路动态分析的方法

1.程序法

确定局分析总分析总电流、固并联分流

定

部电阻电阻的路端电压的支变化支路

路

的变化变化变化串联分压

2.结论法

用口诀表述为“串反并同”：

(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、

两端电压、消耗的电功率都将减小，反之则增大。

(2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、

两端电压、消耗的电功率都将增大，反之则减小。

3.极限法

因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑

至两个极端，让电阻最大或电阻为零进行讨论。

一强升二必考题型归纳_________

考向1电路的动态分析问题

1.如图所示电路中，电源电动势为E,内阻为r。闭合开关S,电压表示数为U,

电流表示数为I,电表均为理想电表，在滑动变阻器4的滑片P由b端滑到a端

的过程中，下列说法正确的是()

A.U先变大后变小B.I先变小后变大

C.U与I比值先变大后变小D.电源内部消耗的功率先减小后增大

【答案】AD

【详解】ABC.当滑动变阻器在正中间位置时，并联部分电阻最大，外电阻最大,

故滑动变阻器与的滑片P由b端滑到a端的过程中，外电阻先增大后减小，总电

流先变小后变大^=《-//，u先变大后变小，号为定值电阻，I先变大后变小，

与不变,选项A正确、选项BC错误；

D.外电压先增大后减小，故内电压先减小后增大，电源内部消耗的功率先减小

后增大，选项D正确。

故选ADo

2.在如图所示电路中，电源电动势E=12V,内阻r=8C,定值电阻为=2C,%=10。，

6=20。，滑动变阻器％的取值范围为0〜30Q,所打电表均为理想电表。闭合

开关S,在滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电压表乂、电压表匕、

电流表A示数的变化量分别为AG、△%、A/。下列说法正确的是（）

△u

B.不变,增大

MM

C.旦的功率先增大后减小，最大值为0.36W

D.电源的输出功率先增大后减小，最大值为4.5W

【答案】C

【详解】将R.和R2等效为电源内阻，则等效电源的电动势区=忐二=6V等效

AI+A0+r

内阻'£A

r+A1+A-,

等效电路如图

A.则当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，R变大，总电阻变大，总

电流减小,路端电压变大,匕读数变小,则匕读数变大，因IWIW可知|妆I

小于|AU』，选项A错误；

B.因为|箸卜片不变，而UkE'-lR+r'）可知|等卜N+r不变，选项B错误；

C.将Rs等效为新电源的内阻，内阻为，=r+&=25。当外电路电阻等于电源内阻

时输出功率最大，则当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电阻从0

增加到30Q,可知此的功率先增大后减小，当R.,=25Q时功率最大，最大值为

户'2r2

P=—=---W=0.36W选项C正确；

4r4x25

D.当滑动变阻器的滑片在a端时，电源E的外电阻为gc,当滑动变阻器的滑

片在b端时，电源E的外电阻为电源E的内阻r=8Q,则滑动变阻器的滑

片从a端滑到b端的过程中，电源的输出功率一直减小，选项D错误。故选C。

考向2生活科技中的电路动态分析

3.交警使用的某型号酒精测试仪如图1所示，其工作原理如图2所示，传感器

的电阻值R随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E,内阻为r,电路

中的电表均可视为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正

确的是()

A.电压表的示数变大，电流表的示数变小

B.酒精气体浓度越大，电源的效率越低

C.酒精气体浓度越大，电源的输出功率越小

D.电压表示数变化量的绝对值与电流表示数变化量的绝对值之比变小

【答案】B

【详解】A.当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，酒精气体浓度的增大，则传

感器的电阻值R减小，根据

E

/=工有7可知电流表示数增大，根据U=E-/(4+r)可知电压表示数减小，即

电压表示数减小，电流表示数增大，A错误；

B.电源的效率++>/00%当酒精气体浓度增大时,传感器

R+0

的电阻值R减小，根据上式可知电源的效率降低，B正确；

C.电源的输出功率人眦嬴丁不作出该函数的图像

R+&

根据图像可知，由于R+®与电源内近之间的关系，因此当酒精气体浓度增大,

传感器的电阻值R减小，R+&减小，电源的输出功率有可能减小，有可能增大,

也有可能先增大后减小，C错误；

D.根据。=£-/（&+厂）可知胃=%+〃即电压表示数变化量的绝对值与电流表示

数变化量的绝对值之比不变，D错误。故选B。

4.其兴建小组利用压敏电阻制作一台电子秤，其内部电路如图所示，飞是保护

电阻，R?是调零电阻，压敏电阻值R随压力F变化规律为R=AF+C（k、C为常

量，%>0）。现对电流表的刻度盘进行改装，使得电流表满偏时对应的物体质量

A.刻度盘标注的质量刻度均匀

B.若使用前质量示数大于零，应将&的滑片向右滑动

C.电子秤的示数越大，电源的总功率越大

D.若电池的内阻增大，但仍能调零，则称量值仍准确

【答案】D

EE

【详解】A.由闭合电路欧姆定律/=R=万+记+…二电路中的电流

与压力F没有线性关系，刻度盘标注的质量刻度不均匀，故A错误；

B.若使用前质量示数大于零，电流偏小，应减小电阻，将R?的滑片向左滑动，

故B错误；

C.电子秤的示数越大，电路中电流越小，电源的总功率越小，故C错误;

D.电池的内阻增大，电动势不变，若能调零，电流表仍可以满偏，称量值仍准

确，故D正确。故选D。

考点三含容电路

・分基•必备基础知识梳理

知识点含容电路的分析方法

含电容器电路的分析是一个难点，电路中出现电容器，学生往往难以确定电

容器与电路的串、并联关系及电压关系等，给分析解决问题带来很大的障碍。

1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路,

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

其并联用电器两端电压相等。

3.电压变化带来的电容器变化：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、

放电。若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电容器两端电压降低，电容器

将通过与它连接的电路放电，可由△Q=C・AU计算电容器上电荷量的变化量。

4.含容电路动态分析的三个步骤：

第一步理清电路的串、并联关系

确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规

律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，

第二步

电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电

压U

分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据Q=CU,由电容器两端的电压U

第三步求电容器所带的电荷量Q,由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，

低电势板带负电

.提北J必道题型归以

考向1含容电路中的物理量的变化和计算

1.如图，电源电动势为E、内阻为r,4为定值电阻，电容器的电容为C,现将

滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动，电压表示数变化量的绝对值分别为

△5、△外,电流表示数变化量的绝对值为A/,已知《＜，，滑动变阻器的最大阻

值大于r,下列说法正确的是（）

-^5)—

A.，、匕示数增大，A的示数减小

B.，、%、A的示数均增大

C.4两端电压增大

D.电容器增加的电荷量为CA&

【答案】AD

【详解】AB.滑动变阻器的滑片由最上端缓慢地向下滑动，滑动变阻器接入电阻

增大，回路总电阻增大，干路电流减小，内电压减小，则路端电压增大，即M示

数增大，A示数减小，由于%=E-/(6+r)则V］示数增大，故A正确，B错误;

C.由于与两端电压为出，根据上述，电流减小，则与两端电压减小，故C错误;

D.根据C=/解得Q=◎则电容器增加的电荷量为颂=8心故D正确。故选AD。

U2

2.如图所示，电源电动势为E、内阻为r,定值电阻RA滑动变阻器R2,电压表

和电流表可视为理想电表。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属

板之间，若将滑动变阻器&的滑片向b端移动，下列说法正确的是()

B.电流表A2的示数变小

C.油滴将向下运动

D.电流表A-A?的示数分别为人，l,电压表的示数为U,则有詈＞等

2A/jM

【答案】ACD

【详解】AB.根据滑动变阻器的滑片向b端移动，可知电阻&减小，%与凡是并

,E

联关系，则舄与/?2的总电阻减小，整个电路中的总电阻减小，根据/总=,可知

R总

当仆减小时，总电流/总增大。G=ET总（R+，）

则a减小，根据人=今可知A的示数人变小。又因为/『/总―，/总增大，乙变小,

则AZ的示数变大。故A正确，B错误；

C.电容器两极板之间的场强£=当=3•减小，则对于油滴有肉＜，咫，则油滴向

下运动。故c正确；

D.根据/总=4+，2由于/总增大，L变小，右变大；可知心增大的比4减小的多，

则有WklMl

故有丁故D正确。故选ACD。

考向2含有电容的电桥问题

3.如图所示的电路中，电源电动势为12V,内阻为2Q,四个电阻的阻值已在图

中标出，电容器的电容C=4.%iF。闭合开关S2,电路稳定后，则（）

15Q

A.电源的总功率为10W

B.电容器所带电荷量为2x10"

C.断开开关与，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为

1.4x10、5c

D.断开开关邑，电源的输出功率增大

【答案】C

【详解】A.电源的总功率为―/=品二鉴3…A错误;

B.设电源负极电势为零，则电源正极电势为e=i2v闭合开关4，s2,电路稳定

E

1

后，电路中电流=r+K并=1A路端电压U=E-Ir=10V根据如图所示电路可得

UU

(p-tpa=4=7.5V；(p-(ph=RA=2.5V得(Pa=4.5V；(ph=9.5V贝I」

A

Z\|+K-,3+A4

u〃.=%,-5=5V

所以电容器所带电荷量为。=。几=2.2x10",B错误;

C.断开开关S。，稳定后电路为串联电路，电容器两端电压等于用两端的电压，

F

则6=77y7^叫电容器所带电荷量为0=83=3.6x10-5（3所以断开开关S2,稳定

后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为AQ=2-0=1.4xlO-5c,C正

确；

D.闭合开关S&,电源的输出功率&=U/=10W断开开关，，电源的输出功率

/巾=/D（M+R4）“6.0W所以断开开关S.电源的输出功率减小，D错误。

故选C。

4.如图所示，电源电动势E=12V,内阻不计，定值电阻R=2Q,R?=4Q,R3=6Q0

M点和N点之间接有定值电阻尺和水平放置的理想平行板电容器，电容器的电容

C=0.5Fo第一次将电阻箱的阻值调为R尸2Q,第二次将电阻箱的阻值调为

用=10。。下列说法正确的是（）

《MR?

A.第一次，M点的电势低于N点的电势

B.第二次，电阻箱两端的电压为4.5V

C.电阻箱的阻值改变的过程中，通过电阻尺的电荷量为2.25C

D.电阻箱的阻值改变前后，电路消耗的电功率之比为11:14

【答案】AC

【详解】A.当电阻箱的阻值为6=2。，电阻&两端的电压为4=#KE=8V电

阻％两端的电压为

5=在^=97,M点的电势低于N点的电势，故A正确；

B.当电阻箱的阻值为瓦=1。。，电阻箱两端的电压为S=FhE=75V故B错

误；

C.当电阻箱的阻值为R」=2C,M点的电势低于N点的电势，电容器下极板带正

电，带电量为

2=。(5-&)=。区当电阻箱的阻值为£=1(4，电阻犬3两端的电压为

U、=4.E=4.5V

R3+R4

M点的电势高于N点的电势，电容器下极板带负电,带电量为0=C(t/2-[/；)=1.75C

电阻箱的阻值改变的过程中，通过电阻&的电荷量为A。=Q+Q?=2.25C故C正

确；

尸2p2

D.电阻箱的阻值改变前，电路消耗的电功率为4=J/+S==42W电阻箱的

A।+Tv,fy^4-z\J

尸2p2

阻值改变后，电路消耗的电功率为£=kf+h^=33W电阻箱的阻值改变前

+2V,+£V|

后，电路消耗的电功率之比为5=S故口错误。故选AC。

r211

考点四故障分析

■分基•必备其础到识带理

知识点故障分析的方法

1.电路故障一般是短路或断路，其特点如下：

(1)短路状态的特点：有电流通过电路而两端电压为零。

(2)断路状态的特点：电源路端电压不为零而电流为零。

2.利用电流表、电压表判断电路故障的方法

常见故障故障解读原因分析

故障原因可能是：

“电流表示数正常”表明电流

囚正常a.电压表损坏；

表所在电路为通路，“电压表无

◎无示数b.电压表接触不良；

示数”表明无电流通过电压表

C.与电压表并联的用电器短路

“电压表有示数”表明电压表

故障原因可能是：

◎正常有电流通过，“电流表无示数”

a.电流表短路；

®无示数说明没有或几乎没有电流流过

b.和电压表并联的用电器断路

电流表

“两表均无示数”表明无电流除了两表同时被短路外，可能是干

均无示数通过两表