12.2闭合电路的欧姆定律（练习）（原卷版）

12.2\o"2.闭合电路的欧姆定律"闭合电路的欧姆定律（知识解读+练习）（原卷版）•知识点1电动势•知识点2闭合电路欧姆定律及其能量分析•知识点3路端电压与负载的关系•知识点4电源功率•作业巩固训练知识点1电动势知识点1电动势1、非静电力：电源把正电荷从负极搬运到正极的力。2、电源：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置（比如在发电机中非静电力为电磁相互作用，干电池中非静电力为化学作用）。3、电动势：（1）定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势。表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即利用非静电力所做的功与移动的电荷量之比来表示电源的这种特性。电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。（2）公式：E＝eq\f(W,q)。E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同。（3）单位：伏特，用“V”表示。（4）电动势与电源的体积无关，跟外电路的组成及变化无(选填“有”或“无”)关。【典例1-1】关于电源电动势E的下列说法中正确的是（）A．电动势E可表示为，可知电源内部非静电力做功越多，电动势越大B．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力所做的功C．电动势E的单位与电势差的单位相同，都是伏特，所以电动势就是电势差D．电源的电动势与外电路结构有关，外电路变化，电动势也要变化【典例1-2】（多选）铅蓄电池的电动势为2V，这表示（）A．电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能B．蓄电池两极间的电压为2VC．蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能D．蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强【变式1-1】关于电动势，下列说法正确的是（）A．电动势是矢量B．电源两极的电压就是电动势C．电动势是标量D．电源的电动势越大，电源内储存的电荷量越多【变式1-2】（多选）关于电动势及闭合电路欧姆定律，下列说法正确的是（）A．电源电动势越大，电源所能输出的电能就越多B．电源电动势等于路端电压C．外电路的电阻越大，路端电压就越大D．纯电阻电路中路端电压增大时，电源的输出功率可能减小知识点2闭合电路欧姆定律及其能量分析知识点2闭合电路欧姆定律及其能量分析 1、电路、电压、电阻（1）将电源和用电器用导线连接起来就构成闭合电路，如下图所示。（2）内电路：电源内部的闭合电路；内电路的电阻叫电源的内阻。（3）内电压：当电路中有电流通过时，内电路两端的电压，用U内表示。（4）外电路：电源外部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低。（5）外电压：外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U外表示。（6）电动势、内电压和路端电压三者的关系为E＝U内＋U外。2、闭合电路中的能量转化（1）时间t内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W＝Eq＝EIt。（2）在时间t内，外电路转化的内能为Q外＝I2Rt；内电路转化的内能为Q内＝I2rt。（3）根据能量守恒定律，非静电力所做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即W＝Q外＋Q内，即EIt＝I2Rt＋I2rt，进一步得：I＝eq\f(E,R＋r)。（4）闭合电路电功率的计算表达式物理意义适用条件EIt＝I2Rt＋I2rt电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和。适用于纯电阻电路W＝W外＋W内适用于任意的闭合电路3、闭合电路的欧姆定律（1）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。（2）表达式：I＝eq\f(E,R＋r)。（3）另一种表达形式：E＝U外＋U内．即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。【典例2-1】如图，电源电动势为9V，内阻为1Ω，“4V；2W”的灯泡与一个线圈电阻为0.4Ω的电动机串联。当电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列说法正确的是（

）A．电动机两端的电压为0.2VB．电路中的电流为2AC．电源的总功率为4.5WD．电动机的输出功率为2.25W【典例2-2】（多选）如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1=10Ω，R3为滑动变阻器。当其滑片P从最左端滑至最右端时，测得电源的路端电压随干路电流变化图线如图乙所示，则（）A．定值电阻R2=2Ω B．定值电阻R2=0.5ΩC．电源的电动势E=6V D．R3=2Ω时，电源的输出功率最大【典例2-3】在如图所示的电路中，电阻箱接入电路的阻值为，电源的电动势，电源内阻为，闭合开关。求：（1）闭合开关后，通过电阻箱的电流；（2）闭合开关后，电压表示数；（3）闭合开关后，电阻箱R产生的热功率P。【变式2-1】如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，电表均为理想电表，R为滑动变阻器，闭合开关后灯泡正常发光，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，下列正确的是（）A．电压表、电流表示数均变大，灯泡L将变暗B．定值电阻R0中将有从左向右的电流C．电压表示数改变量与电流表示数改变量之比不变D．电源输出功率一定变小【变式2-2】（多选）如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，C为电容器，R1、R2为定值电阻，R为滑动变阻器，闭合开关后当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列判断正确的是（）A．定值电阻R1消耗的电功率增加B．流过定值电阻R2的电流方向向上C．电压表的示数减小、电流表的示数增大D．若电压表、电流表的示数变化量分别为和，则保持不变【变式2-3】如图所示，电源的电动势E=110V，电阻R1=21Ω，当电键S2断开时，电阻R1的电压U=105V；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是P=336W。求（1）当电键S2断开时R1上的电流I和电源的内电阻r；（2）当电键S2闭合时R1上的电压和流过电动机的电流。

知识点3\o"点电荷的电场"路端电压与负载的关系知识点3\o"点电荷的电场"路端电压与负载的关系1、路端电压的表达式：U＝E－Ir。2、路端电压随外电阻的变化规律。对于确定的电源，电动势E和内阻r是一定的。（1）当外电阻R增大时，由I＝eq\f(E,R＋r)可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大。（2）当外电阻R减小时，由I＝eq\f(E,R＋r)可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小。（3）两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U＝E，即断路时的路端电压等于电源电动势；当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时电流I＝eq\f(E,r)。3、闭合电路的动态分析分析思路：（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。“并同”：指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。“串反”：指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。※注意：闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir(E、r不变)和部分电路欧姆定律U＝IR联合使用；局部电阻增则总电阻增，反之总电阻减；支路数量增则总电阻减，反之总电阻增；两个关系：外电压等于外电路上串联各分电压之和；总电流等于各支路电流之和。理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路。【典例3-1】如图所示电路，电源的内电阻不能忽略。现闭合开关S，电压表有确定示数，调节可变电阻R的阻值，电压表的示数增大ΔU。下列判断正确的是（）

A．可变电阻R被调到较小的阻值B．电阻R2两端的电压减小，减小量等于ΔUC．通过电阻R2的电流减小，减小量小于D．路端电压增大，增大量等于ΔU【典例3-2】（多选）如图所示的电路，L是小灯泡，C是极板水平放置的平行板电容器。有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动。若滑动变阻器的滑片向下滑动，则（  ）A．L变暗 B．电容器C电荷量增加C．油滴向下运动 D．油滴保持静止不动【变式3-1】二氧化锡传感器的电阻随着一氧化碳的浓度增大而减小，将其接入如图所示的电路中，可以测量汽车尾气一氧化碳的浓度是否超标。两电表均为理想电表，当一氧化碳浓度增大时，下列说法中正确的是（）A．电流表示数变小 B．电压表示数变小C．电路的路端电压变小 D．电压表与电流表的示数之比变大【变式3-2】（多选）在如图所示的电路中，电源电动势E和内电阻r为定值，为滑动变阻器，和为定值电阻。当的滑动触头从左向右移动时，流过电源的电流的增量为，理想电压表和的示数的增量分别为和，对和有（）A． B．C．均不变化 D．知识点4\o"点电荷的电场"电源功率知识点4\o"点电荷的电场"电源功率 1、电源功率（1）电源总功率：电源将其他形式的能转化为电能的功率，也称为电源的总功率（电源的输入功率）。（2）电源总功率的计算式：P总＝Iε＝IU外＋IU内＝P出＋P内，EI＝UI＋I2r，适用于所有电路。，适用于纯电阻电路。（3）电源内部消耗的功率：电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率。（4）电源内部消耗的功率计算式：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。（5）电源输出功率：外电路上消耗的功率。（6）电源输出功率计算式：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内，适用于所有电路。P出＝＝适用于外电路为纯电阻电路。2、外电路为纯电阻电路输出功率随外电阻R的变化输出功率的计算式P出＝＝R＞r随着R的增大输出功率越来越小。R＝r电源的输出功率最大，此时Pm＝eq\f(E2,4r)。R＜r随着R的增大输出功率越来越大。P出＜Pm每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。P出与R的关系图说明：有上图可知，当R＜r时，R增大时输出功率P增大；当R＞r时，R增大时输出功率P减小；当外电阻R＝r时，电源输出功率P最大，最大值P＝。对于同一个输出功率P（小于最大值）有两个外电阻值R1、R2与之对应（如上图图中水平虚线）。将上式输出功率与外电阻关系整理后为P出R＋（2P出r－E2）R＋r2P出＝0，所以R1、R2满足R1R2＝r2。外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大。【典例4-1】如图所示，一个电源在外电阻不断变化时，内、外电阻消耗的电功率随电流变化的关系分别用抛物线C1、C2表示。由该图可知（）A．电源的电动势为6VB．电源的内电阻为2ΩC．电源输出功率的最大值为16WD．电源消耗的最大功率为16W【典例4-2】（多选）电路图如图甲所示，图乙是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像，滑动变阻器的最大阻值为，定值电阻。以下说法中正确的是（）A．电源的内阻为B．电源的内阻为7.5ΩC．当时电源的输出功率最大D．当时消耗的功率最大【典例4-3】如图所示的电路中，电源的电动势，内电阻，，为电阻箱。问：（1）如果将阻值调为时，电源的路端电压多大？此时电源效率为多少？（2）电路中取多大时，的功率最大？最大功率是多大？【变式4-1】如图甲是某型号酒精测试仪，其工作原理如图乙所示，为气敏电阻，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为、内阻为，电路中的电表均为理想电表，为定值电阻，且。如果酒后对着测试仪吹气，与未饮酒时相比（）

A．电流表的示数变小，电压表的示数变小B．电源的效率增大C．电源的输出功率减小D．电压表与电流表示数变化量和的绝对值之比不变【变式4-2】（多选）如图所示，电源电动势为E，内阻，电阻，电表为理想电表，下列说法正确的是（

）A．开关S打开时，电流表读数为B．开关S闭合后，电压表读数为C．开关S由打开到闭合的过程中，电阻消耗的电功率一定增大D．开关S由打开到闭合的过程中，电源输出的电功率一定增大【变式4-3】如图所示，电源电动势，内阻，小灯泡L标有“4V，2W”，电动机的内阻，当变阻器调到，电灯和电动机正常工作。求：（1）电路消耗的总功率；（2）电动机输出的机械效率。1．电路中的电源电动势恒定，下列说法正确的是（）A．外电路断路时，路端电压等于电源电动势B．电路闭合，路端电压随外电阻的增大而减小C．用电压表直接测量电源两极间的电压，得到的数值实际上总略大于电源电动势的准确值D．电源电动势越大说明电源单位时间内把其他形式的能转化为电能越多2．所示的电路中，已知电源的电动势E=1.5V，内电阻r=1.0Ω，电阻R=2.0Ω，闭合开关S后，电路中的电流I等于（）A．5A B．3.0A C．1.5A D．0.5A3．如图所示，R1为定值电阻，R2是电阻箱，L为小灯泡，当R2电阻变大时（）A．R1两端的电压增大 B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强 D．小灯泡的亮度变弱4．如图所示，图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线，OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图线，用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图可知（）A．该电源的电动势为6V，内阻是2ΩB．固定电阻R的阻值为1ΩC．电源的输出功率为8WD．电源的效率为33.3%5．如图所示的电路中，电流表和电压表均为理想电表，电源电动势和内阻均恒定。闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片从a端缓慢滑向b端，下列说法正确的是（

）A．小灯泡变亮 B．滑动变阻器两端电压变大C．电压表示数变大 D．电流表示数变大6．微型螺旋桨型无人机电源电动势为，内阻是，总质量为，电源对电动机供电，使螺旋桨高速水平旋转，带动无人机竖直匀速上升。若某次测试时，电源的输出功率等于该电源对纯电阻电路供电时的最大输出功率，电动机输出的机械功率占其总功率的60%，空气阻力不计，重力加速度g取。则无人机匀速竖直上升的速度大小是（）A． B． C． D．7．如图甲所示是光电计数器的工作示意图，其中A是发光仪器，B是传送带上的物品，R1为光敏电阻（有光照时电阻为2Ω，无光照时电阻为223Ω），R2为定值电阻，阻值未知，电源内阻为4Ω；如图乙所示是输出电信号与时间的关系。若传送带始终匀速运动，两个相邻工件的中心间距为0.2m，则（）A．当有光照射R1时，信号输出电压一定为高压B．当有光照射R1时，电源的输出效率一定变大C．传送带匀速运动的速度v=0.2m/sD．当R2=2Ω时，电源的输出功率最大8．“开车不喝酒，喝酒不开车”，酒后开车危害无穷，必须严厉打击。如图甲是用气敏电阻改装的酒精含量测试仪电路图，测试仪用于测试汽车司机是否酒驾，为定值电阻，为气敏电阻。的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙，电源电动势保持不变。若测试对象呼出的气体中酒精气体浓度越大，则（）A．测试仪中电压表的示数越小 B．测试仪中电流表的示数越大C．测试仪中电源的效率越大 D．电源内部发热功率变大9．（多选）以下说法正确的是（）A．通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大B．电动势是表征电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量C．电场强度较大的地方电势一定越高D．金属的电阻率随温度的升高而增大10．（多选）图示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，其中，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，下列说法正确的是（）A．电路中电流增大 B．两端电压增大C．整个电路消耗的功率减小 D．电源输出功率一定减小11．（多选）如图，电路接通后平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，电源内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（）

A．电压表读数增大 B．带电质点P向下运动C．电阻R1消耗的功率增大 D．电源的输出功率变小12．（多选）在如图甲所示的电路中，R为滑动变阻器。闭合开关后，多次改变滑片的位置，分别记录电压表和电流表的示数，由测得的数据作出如图乙所示的U-I图线，则下列判断正确的是（）A．当滑片向右滑动时，电源的效率增大B．当滑片向右滑动时，电源的输出功率一定减小C．电源的内阻约为4.0ΩD．电源的电动势约为1.60V13．（多选）在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，、为定值电阻，G为灵敏电流计，V为理想电压表，平行板电容器两极板水平，开关S闭合后，位于电容器两板间的带电油滴恰好静止。现将滑动变阻器的滑片P向上移动，则以下说法正确的是（

）A．G中有从a到b的电流 B．V示数减小C．油滴向上运动 D．电源内阻消耗功率减小14．某实验兴趣小组为了研究电表的改装原理和练习使用多用电表，设计了如下实验。

（1）图甲为某同学随意设计的电流表、电压表两用表的电路图，已知电流计G的量程是，内阻是，电阻，，则选择开关接到（填“1”或“2”）时是电流表，电流表、电压表的量程分别是