2025高考物理总复习闭合电路欧姆定律及其应用

第2讲闭合电路欧姆定律及其应用高考总复习2025考点一串、并联电路强基础•固本增分串、并联电路1.串、并联电路的特点I1+I2+…+In

U1+U2+…+UnR1∶R2∶…∶Rn

R1∶R2∶…∶Rn2.三个常用的结论(1)串联电路的总电阻

电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻变大时,总电阻

。

(2)并联电路的总电阻

电路中任意一个电阻,任意一个电阻变大时,总电阻

。

(3)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。大于变大小于变大√××提示

在恒定电流电路中电荷分布稳定,即任何位置的电荷都不可能越来越多或越来越少;根据电荷守恒定律,图中串联电路中相同时间内通过0、1、2、3各点的电荷量必然相等,根据

得I0=I1=I2=I3,即串联电路中的电流处处相等。同理分析可知,图中并联电路中相同时间内流过0点的电荷量等于进入各支路1、2、3各点的电荷量之和,根据

得I0=I1+I2+I3,即并联电路的总电流等于各支路电流之和。研考点•精准突破总电阻变化的特点1.当外电路的任何一个电阻增大(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。3.在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。考向一

串、并联电路相关计算典题1(2024陕西西安西北工业大学附属中学期末)电阻R1和R2并联在电路中时,设R1、R2两端的电压为U1、U2,R1、R2中的电流分别为I1、I2,则(

)A.U1∶U2=R1∶R2 B.U1∶U2=R2∶R1C.I1∶I2=R1∶R2 D.I1∶I2=R2∶R1D考向二

串、并联电路功率分析和计算典题2

如图所示,四个完全相同的灯泡,亮度最高的是(

)A.L1

B.L2C.L3

D.L4A解析

四个完全相同的灯泡,L2、L3串联,流过L2、L3的电流相同,则L2、L3亮度相同;L4与L2、L3并联,并联两支路两端电压相同,则L4两端电压等于L2、L3各自两端电压之和,则L4比L2、L3都亮;L1在干路上,电流大小等于两支路电流之和,则流过L1的电流最大,亮度最高。故选A。典题3

四个完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接,电路两端电压分别为6V和10V。当灯泡都正常发光时,R1、R2消耗的电功率分别为P1和P2,则(

)A.P1>P2 B.P1<P2C.P1=P2 D.无法确定A解析

灯泡都正常发光,根据电路结构,两电路总电流关系为I1=2I2,电路总功率分别为U1I1=P1+2PL,U2I2=P2+2PL,得P1-P2=2U1I2-U2I2>0,即P1>P2,故选A。考点二电动势闭合电路欧姆定律的理解和应用强基础•固本增分一、电源的电动势和内阻1.电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从

移送到

所做的功。

由电源本身决定(2)定义式:E=。(3)物理意义:反映了电源把

的能转化为电能的本领大小。

2.内阻:内电路中的电阻。负极正极其他形式二、闭合电路欧姆定律1.内容闭合电路的电流跟电源的电动势成

,跟内、外电路的电阻之和成

。

2.公式

正比反比3.路端电压U与电流I的关系

也叫外电压(1)关系式:U=

。(适用于任何电路)

(2)测量:电压表接在电源两极间测得的电压U是指路端电压。(3)U-I图像①当电路断路即I=0时,纵轴的截距为

。

②当外电路电压为U=0时,横轴的截距为

。

③图线的斜率的绝对值为电源的

。

E-Ir电源电动势

短路电流

内阻××√√人教版教材必修第三册第83页“电动势”中电源的示意图如图所示,在电源内部,自由电荷移动的方向与受到的静电力方向相反,搬运电荷的不再是静电力,而是“非静电力”。非静电力做功将电荷搬运到电势能高的电极,增加电荷的电势能,而消耗其他形式的能。何为非静电力?提示

非静电力的实质:在化学电池中,非静电力是化学作用,它使化学能转化为电势能;在发电机中,非静电力是电磁作用,它使机械能转化为电势能。研考点•精准突破一、电路动态分析的三种常用方法1.程序法2.“串反并同”结论法

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去讨论。二、电路故障检测方法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,或并联部分短路。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。在运用电流表检测时,一定要注意电流表的电极和量程。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。在用欧姆表检测时,应断开电源。三、闭合电路的功率及效率问题

电源总功率任意电路:P总=EI=P出+P内纯电阻电路:内部功率P内=I2r=P总-P出输出功率任意电路:P出=UI=P总-P内考向一

电路的动态分析典题4

如图所示,图中的四个电表均为理想电表,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片向右端移动时,下列说法正确的是(

)A.电源的输出功率一定变小B.电压表V1的读数变小,电流表A1的读数变小C.电压表V2的读数变大,电流表A2的读数变小D.电压表V2的读数变小,电流表A2的读数变小C解析

当内、外电阻相等时电源的输出功率最大,由于电源的内外电阻关系未知,所以不能确定电源的输出功率如何变化,故A错误;当滑动变阻器的滑片向右端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,干路电流I增大,路端电压U减小,则电流表A1的读数增大,电压表V1的读数为U1=E-I(R1+r),I增大,其他量不变,则U1减小,A2的读数为

,则I2减小,即电流表A2的读数变小,因总电流增大,则通过R2的电流增大,则U2变大,即电压表V2的示数变大,故C正确,B、D错误。典题5(多选)(2024湖北模拟)在如图甲所示的电路中,闭合开关S,图乙中三条图线分别表示了三个电压表示数与电流表示数随滑动变阻器滑片P滑动的过程中变化的情况,以下说法正确的是(

)甲乙A.滑动变阻器的滑片P向上滑动,电流表示数逐渐变大B.图线a表示电压表V3的示数随电流表示数变化的情况C.此过程中电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表示数变化量ΔI比值的绝对值为R2的阻值D.此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1,电压表V2示数的变化量ΔU2,电压表V3示数的变化量ΔU3和电流表示数变化量ΔI满足关系式答案

ABD

解析

由图甲电路可知,V1测路端电压U1,V2测R1两端电压U2,V3测R2两端电压U3。滑片P向上滑动,则R2减小,电路总电阻减小,电流增大。由U1=E-Ir,U3=E-I(R1+r),又I增大,则U1、U3减小,且U3比U1减小得快,所以图乙中图线b表示电压表V1的示数随电流表示数变化的情况,图线a表示电压表V3的示数随电流表示数变化的情况,故A、B正确;因R1不变,电流增大,则U2增大,所以图乙中图线c表示电压表V2的示数随电流表示数变化的情况,由方法技巧

比较动态电路中电表变化量的方法

电源内阻,在纵轴(U轴)的截距表示电源电动势,在横轴(I轴)的截距表示短路电流。电源的U-I图像上点的纵横坐标的乘积表示电源的输出功率。因此,比较动态电路中电表变化量,就要弄清电表所测量的是纯电阻还是非纯电阻,弄清什么量变,什么量不变,然后根据电路规律求解。像本题,要看ΔU3与ΔI之比的情况,就是看它们的比值是什么,就可判断结果。考向二

电路故障问题典题6(多选)某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路故障,为了检测断路的位置,实验小组设计了如图所示的电路,a、b、c、d、e是滑动变阻器上间距相同的五个位置(a、e为滑动变阻器的两个端点)。实验小组将滑动变阻器的滑片分别置于a、b、c、d、x(x是d、e间某一位置)、e进行测量,把相应的电流表示数记录在下表中。已知定值电阻阻值为R,电源内阻和电流表内阻可忽略。下列说法正确的是(

)滑片的位置abcdxe电流表示数/A1.800.900.600.45

1.80A.滑动变阻器cd间发生了断路B.滑片在x位置的电流表示数的可能值为0.85AC.滑片在x位置的电流表示数的可能值为0.40AD.若滑动变阻器未断路时,其电阻丝的总电阻为4R答案

CD

解析

若滑动变阻器cd间发生了断路,滑片在d位置时电流应大于在c位置时的电流,A错误。若x在断路位置的下方,则滑动变阻器下方部分被接入电路,且总电阻大于滑片接d位置时的电阻,电流就比滑片接d位置时的电流要小,所以电流表示数可能小于0.45

A;若x在断路位置的上方,则滑动变阻器xe部分被接入电路,此时电路中的总电阻应该小于滑片接b位置时的电阻,所以电路中的电流应该大于滑片接b位置时的电流,即大于0.90

A,但要小于滑片接a位置或接e位置时的电流,故C正确,B错误。若滑动变阻器未断路时,滑动变阻器接a位置时I=1.80

A,有

,设滑动变阻器电阻为R',接c位置时I'=0.60

A,有

,解得R'=4R,故D正确。典题7

如图所示的电路中,电源的电动势为6V,当开关S闭合后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分的电压分别为Uab=6V,Uad=0,Ucd=6V,由此可断定(

)A.L1和L2的灯丝都烧断了B.L1的灯丝烧断了C.L2的灯丝烧断了D.滑动变阻器R断路C解析

因为灯泡L1和L2都不亮,说明电路中有断路故障或两灯泡都短路,又因为Ucd=6

V,说明c、d两点与电源两极之间是通路,L1和R不可能断路,所以只可能L2的灯丝烧断了,故A、B、D错误,C正确。考向三

闭合电路的功率和效率问题典题8(2022江苏卷)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,R4=4Ω,电源电动势E=12V,内阻不计,四个灯泡中消耗功率最大的是(

)A.R1 B.R2C.R3 D.R4A典题9

如图所示,曲线C1、C2是闭合回路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。由该图可知下列说法错误的是(

)A.电源的电动势为E=4V,内阻为