高二物理举一反三系列（人教版必修第三册）专题12.2 闭合电路的欧姆定律（学生版）

专题12.2闭合电路的欧姆定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【题型1电动势的理解】 【题型2闭合电路动态分析问题】 【题型3闭合电路功率问题的定性分析】 【题型4闭合电路功率问题的定量计算】 【题型5含容电路】 【题型6电路故障问题】 【题型7两类U-I图像的比较与应用】 【题型8联系实际问题】 【题型1电动势的理解】【例1】（多选）下列说法正确的是（）A．从能量的观点来看，电源是把电势能转化为其它形式的能的装置B．电源电动势的大小，等于非静电力在电源内部把正电荷从负极送到正极所做的功的大小C．电动势是标量D．电动势的大小可以用内阻很大的伏特表粗略测出【变式1-1】如图所示是研究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置，电池的两极A、B与电压传感器2相连，位于两个电极内侧的探针a、b与电压传感器1相连，R是滑动变阻器。则()A．电压传感器1测得的是外电压B．电压传感器2测得的是电动势C．移动挡板，减小内阻，传感器1的读数增大D．变阻器R阻值增大时传感器2的读数增大【变式1-2】（多选）干电池的电动势为1.5V，这表示（）A．电路中每通过1C的电量，电源把1.5J的化学能转化为电能B．干电池在1s内将1.5J的化学能转化为电能C．干电池与外电路断开时两极间电势差为1.5VD．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2V的蓄电池强【变式1-3】（多选）关于电源的电动势，下面说法正确的是（）A．电动势是表征电源把其它形式的能转化为电能本领的物理量B．电动势在数值上等于电路中通过1C电量时电源提供的能量C．电源的电动势跟电源的体积有关，跟外电路有关D．电动势有方向，因此电动势是矢量【题型2闭合电路动态分析问题】【例2】(多选)如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小)，L是小灯泡。闭合开关，当照射到R0的光照强度减小时，以下分析正确的是()A．电流表示数减小 B．电压表示数不变C．灯泡亮度变亮 D．电源效率增大【变式2-1】如图所示，电路中c点接地。若不考虑电流表和电压表对电路的影响，将滑动变阻器的滑片向a点移动，则()A．a点电势升高B．电源的输出功率增加C．电压表读数减小D．电源的效率变小【变式2-2】在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容量为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，当变阻器的滑片P由a端向b端移动过程中，以下说法中正确的是()A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮C．电容器极板所带的电量先减小后增大D．电源的效率先减小后增大【变式2-3】(多选)在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，各电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是()A.eq\f(U1,I)不变，eq\f(ΔU1,ΔI)不变 B.eq\f(U2,I)变大，eq\f(ΔU2,ΔI)变大C.eq\f(U2,I)变大，eq\f(ΔU2,ΔI)不变 D.eq\f(U3,I)变大，eq\f(ΔU3,ΔI)不变【题型3闭合电路功率问题的定性分析】【例3】有两位同学用同一组电学元件分别连接成图甲和图乙的调光电路。在闭合开关后，使滑动变阻器的滑片由最左端开始向右滑动，直到灯泡正常发光。则灯泡正常发光时电源总功率和整个过程中灯泡的亮度变化情况是()A．甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围大B．甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围小C．乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围大D．乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围小【变式3-1】(多选)如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻r<R，c为滑动变阻器的中点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是()A．R2消耗的功率变小 B．R3消耗的功率变大C．电源输出的功率变大 D．电源内阻消耗的功率变大【变式3-2】电源是将其他形式的能转化成电能的装置，设电源的电动势为E、路端电压为U，I为电源的输出电流，对电源和电路的理解正确的是()A．R＝eq\f(U,I)一定是外电路的总电阻B．电动势的大小等于在电源内部电场力把正电荷从负极送到正极所做的功C．由电源的输出功率P出＝EI－I2r可知，P出随I的增大而减小D．若外电路为纯电阻电路，且外电阻为R时，有I＝eq\f(E,R＋r)，因此闭合电路的欧姆定律实质上是能量守恒定律在闭合电路中的具体体现【变式3-3】在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是()A．电压表的示数变大 B．电流表的示数变大C．电源的效率变大 D．滑动变阻器消耗功率变大【题型4闭合电路功率问题的定量计算】【例4】(多选)在如图甲所示的电路中，电源的U-I图像如图乙中的图线a所示，定值电阻R0的U-I图像如图乙中的图线b所示，滑动变阻器Rx的总电阻为1Ω，下列说法正确的是()A．定值电阻R0的阻值为4ΩB．电源的内阻为0.5ΩC．当Rx＝0时电源输出的功率最大D．当Rx＝0.25Ω时电源输出的功率最大【变式4-1】如图所示，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝0.5Ω。(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。(3)求电源的最大输出功率。(4)若电阻箱R的最大值为3Ω，R0＝5Ω，当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。【变式4-2】有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U与电流I的关系图像分别如图(a)、(b)、(c)、(d)所示，将一个6Ω的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是()A．甲电源 B．乙电源C．丙电源 D．丁电源【变式4-3】如图甲所示电路中，R1为滑动变阻器，R2、R3均为定值电阻，且R2＝135Ω，R3阻值未知。当滑动变阻器的滑片P从右端滑至左端时，测得电源的路端电压随流过电源的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点对应的U、I值。求：(1)电源的电动势E和内阻r；(2)滑动变阻器的最大阻值；(3)当输出功率最大时滑动变阻器的阻值(保留两位有效数字)。【题型5含容电路】【例5】(多选)直流电源E、定值电阻R1、R2以及电容器C和开关S构成的电路如图所示。电源的电动势E＝5V，内阻忽略不计，R1＝2Ω，R2＝3Ω，C＝5μF，开关S处于闭合状态，下面说法正确的是()A．电容器C上的电荷量为1.0×10－5CB．电容器C上的电荷量为1.5×10－5CC．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.5×10－5CD．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.0×10－5C【变式5-1】如图所示，电源内阻不可忽略且电源电动势和内阻保持不变，当滑变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是()A．L变暗，Q增大 B．L变暗，Q减小C．L变亮，Q增大 D．L变亮，Q减小【变式5-2】(多选)如图所示电路中，C为电容器，R1为0～99.00Ω的电阻箱，电源内阻r＝5Ω，定值电阻R2＝2Ω，R3＝R4＝5Ω。现闭合开关S，调节R1使其电阻从零逐渐增至最大，在此过程中()A．电容器的a板先带正电后带负电B．电容器的a板先带负电后带正电C．电源的输出功率先增大后减小D．电容器两板间的电压先增大后减小【变式5-3】在如图所示的电路中，电源的电动势E＝28V，内阻r＝2Ω，电阻R1＝12Ω，R2＝R4＝4Ω，R3＝8Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0pF，虚线到两极板的距离相等，极板长L＝0.20m，两极板的间距d＝1.0×10－2m，g取10m/s2。(1)若最初开关S处于断开状态，则将其闭合后，流过R4的电荷量为多少；(2)若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则：当开关S闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间后，能否从极板间射出？(要求写出计算和分析过程)【题型6电路故障问题】【例6】如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是()A.R1短路 B.R2断路C.R2短路 D.R3短路【变式6-1】如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表、电流表均有示数，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是()A．R1断路 B．R2断路C．R1短路 D．R3短路【变式6-2】如图所示的电路中，电源的电动势为6V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是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．变阻器R断路【变式6-3】如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。(1)为了检测小灯泡及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡。(2)在开关闭合的情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明________________________可能有故障。为保证用电器的安全，检测时应让多用电表的红表笔接________(“5”或“6”)点接线柱。(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤：①将多用电表调至欧姆挡。②将红、黑表笔短接，检查电阻挡能否正常工作。③测量小灯泡的电阻，如果电阻为无穷大，说明________________。【题型7两类U-I图像的比较与应用】【例7】用某种材料做成的电池，其路端电压U和电流I的关系如图中曲线a所示(电池电动势一定，内阻可变)，一电阻两端电压U和通过的电流I的关系如图中直线b所示，当用该电池只对该电阻供电时，电池的内阻为()A．13Ω B．20ΩC．22Ω D．25Ω【变式7-1】(多选)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()A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3A时的外电阻是18Ω【变式7-2】(多选)如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是()A.电源的电动势为50VB.电源的内阻为eq\f(25,3)ΩC.电流为2.5A时，外电路的电阻为15ΩD.输出功率为120W时，输出电压是30V【变式7-3】某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻R1、R2组成电路，R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大，可采用的接法是()A．将R1单独接到电源两端B．将R1、R2并联后接到电源两端C．将R1、R2串联后接到电源两端D．将R2单独接到电源两端【题型8联系实际问题】【例8】交警使用的某型号酒精测试仪如图甲所示，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，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，下列说法中正确的是()A．电压表的示数变大，电流表的示数变小B．电压表的示数变小，电流表的示数变小C．酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变【变式8-1】在电喷汽车的进气管道中，广泛地使用着一种叫“电热丝式空气流量传感器”的部件，其核心部分是一种用特殊的合金材料制作的电热丝。如图所示，当进气管道中的冷空气流速越大时，电阻R两端的电压U0就变得越高，反之，电压U0就越低。这样管道内空气的流量就转变成了可以测量的电压信号，便于汽车内的电脑系统实现自动控制。如果将这种电热丝从汽车的进气管道中取出，放在实验室中测量这种电热丝，得到的伏安特性曲线正确的是()【变式8-2】太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，人们正致力研究着。有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积为600cm2，太阳能电池电动势为30V，内阻为3Ω。现使玩具汽车在水平路面上匀速行驶，其太阳能集光板正对太阳，测得电流强度为2A。已知电动机的直流电阻为2Ω，太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率为1.6×103W/m2。(1)求玩具汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率；(2)这辆玩具汽车的总重为80N，在水平路面上行驶的阻力是车重的0.2倍，这辆玩具车在水平路面上的最大速度是多大？【变式8-3】(