专题9-2-闭合电路欧姆定律及闭合电路常见问题(原卷版)-2021年高考物理一轮复习考点扫描

2021年一轮考点扫描微专题专题9.2闭合电路欧姆定律及闭合电路常见问题目录TOC\o"1-3"\h\u【考点扫描】 11．闭合电路欧姆定律 12．路端电压与外电阻的关系 13．电源的特性曲线 24．电源的特性曲线与电阻的伏安特性曲线交点 25．ΔU内与ΔU外 26．U/I和ΔU/ΔI区别 37．电路的简化 38．电路动态分析的三种常用方法 39．电路动态变化的常见类型： 410．滑动变阻器的几种接法 411．含电容器电路的分析 512．电路故障的分析 5【典例分析】 5【专题精练】 7【考点扫描】1．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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式：①I＝eq\f(E,R＋r)(只适用于纯电阻电路)．②E＝U外＋Ir(适用于所有电路)．(3)电动势和内阻是电源的重要参数，其中电动势表征了电源将其他形式的能转化为电能的本领，它等于非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极所做的功与被移送的电荷量的比值，电动势的方向规定为由负极经电源内部指向正极(即电势升高的方向)。2．路端电压与外电阻的关系U端-R图U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))可见U端随外电阻R的增大而增大，如图所示。特殊情况①当外电路断路时，I＝0，U＝E，开路电压即电动势②当外电路短路时，I短＝eq\f(E,r)，U＝0，开路电压与短路电流的比值即为内阻3．电源的特性曲线从图中读出：(1)电源电动势E——纵轴的截距(2)电源内阻r（即ΔU/ΔI）——直线的斜率的绝对值(3)内、外电压——每一点纵坐标为外电压(4)外电阻R——每一点的纵横坐标的比值(5)电源的三个功率——图线上每一点的横纵坐标的乘积为输出功率(6)电源的效率——图线上每一点的纵坐标与纵轴截距的比值4．电源的特性曲线与电阻的伏安特性曲线交点(1)对电源：U＝E－Ir，如图乙中a线所示。(2)对定值电阻：U＝IR，如图乙中b线所示。(3)交点的横纵坐标表示二者连成的电路中的工作电流和工作电压。注意：a.图乙中a线常用来分析电源电动势和内电阻。b．图中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面积”分别表示电源的总功率、输出功率和内电阻消耗的功率。5．ΔU内与ΔU外因为E=U内+ΔU外,所以ΔU内=-ΔU外,绝对值相等。6．U/I和ΔU/ΔI区别（1）对于定值电阻R：R=U/I=ΔU/ΔI；（2）对于可变电阻（滑动变阻器滑片移动时）：R=U/I≠ΔU/ΔI,ΔU/ΔI表示电源内阻或等效内阻；7．电路的简化对一个复杂的电路,画出等效电路图,是一项基本功,也是电路分析和计算的基础。在复杂电路中,当导体间串、并联的组合关系不很规则时,要进行电路的简化,简化电路方法较多,这里介绍两种常用的方法:(1)分支法;(2)等势法。（1）电路化简原则：①无电流的支路化简时可去除；②等电势的各点化简时可合并；③理想导线可任意长短；④理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；⑤电压稳定时电容器可认为断路.（2）等势点排列法：a.将各结点用字母标出；b.判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假设加上电压）；c.将各结点电势高低自左到右排列，再将各结点之间支路画出；d.将画出的等效图加工整理.（3）例题分析先找结点，按电势高低设置序号1、2、3，确定好每个电阻两端电势，最后把电阻填入确定好的两电势间，如图戊所示。8．电路动态分析的三种常用方法（1）程序法【需要记住的几个结论】：①当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，整个电路的总电阻一定增大（或减小）。②若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小③用电器断路相当于该处电阻增大至无穷大，用电器短路相当于该处电阻减小至零。（2）“串反并同”结论法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、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、电功率都将增大，反之则减小。即：eq\b\lc\\rc\)(\a\vs4\al\co1(U串↓,I串↓,P串↓))←R↑→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U并↑,I并↑,P并↑))【注意】此时电源要有内阻或有等效内阻，“串反并同”的规律仅作为一种解题技巧供参考。（3）极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或为零再讨论。9．电路动态变化的常见类型：①滑动变阻器滑片移动引起的动态变化：限流接法时注意哪部分是有效电阻，分压接法两部分电阻一增一减，双臂环路接法有最值；②半导体传感器引起的动态变化：热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等随温度、光强、压力的增大阻值减小；③开关的通断引起的动态变化：开关视为电阻，接通时其阻值为零，断开时其阻值为无穷大，所以，由通而断阻值变大，由断而通阻值变小。10．滑动变阻器的几种接法限流接法分压接法双臂环路接法左部分为有效电阻，向←滑动，AB间总阻值减小。向←滑动，R并增大，R串减小，AB间总电阻减小。两部分电阻并联，RAB先增大后减小，当并联的两部分阻值相等时RAB最大。11．含电容器电路的分析（1）．电路的简化“先去后并”：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．（2）．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，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．（3）．电容器所带电荷量的变化的计算：①如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；②如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和．12．电路故障的分析电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等，检查故障的基本方法有两种。(1)电压表检测若电压表示数等于电源电压，说明电路中有电流通过电压表，电路为通路(电压表作为一个大电阻把开关和电源接通了)，则开关S和导线不断路，灯L断路即故障所在。(2)假设法已知电路发生某种故障，寻找故障发生位置时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理。推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路，若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路。直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法。【典例分析】【例1】.(2019·高考江苏卷)如图所示的电路中，电阻R＝2Ω.断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻r为()A．1Ω B．2ΩC．3Ω D．4Ω【例2】．(多选)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5.2，3.5)、Q(6，5)．如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是()A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶10【规律方法】利用两种图象解题的基本方法利用电源的U－I图象和电阻的U－I图象解题，无论电阻的U－I图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U－I图线画在同一坐标系中，图线的交点坐标的意义是电阻直接接在该电源两端时工作电压和电流，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求．【例3】(多选)如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则()A．A的示数增大 B．V2的示数增大C．ΔU3与ΔI的比值大于r D．ΔU1大于ΔU2【例4】在如图所示的电路中，当开关S闭合后，若将滑动变阻器的滑片P向下调节，下列说法正确的是()A．电压表和电流表的示数都增大B．灯L2变暗，电流表的示数减小C．灯L1变亮，电压表的示数减小D．灯L2变亮，电容器所带电荷量增加eq\a\vs4\al()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。【例5】在如图所示的电路中，闭合开关S后，L1、L2两灯泡都正常发光，后来由于某种故障使L2突然变亮，电压表读数减小，由此推断，该故障可能是()A．L1灯丝烧断B．电阻R2断路C．电阻R2短路D．电容器被击穿短路eq\a\vs4\al()电路故障问题的分析方法与技巧(1)故障特点①断路特点：表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，并且这两点与电源的连接部分没有断点．②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零．(2)检查方法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，或并联路段短路．②欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．③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，要注意电流表的极性和量程．④假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．【例6】．(2020·德州期末)图甲为某电源的U­I图线，图乙为某小灯泡的U­I图线，则下列说法中正确的是()甲乙A．电源的内阻为0.5ΩB．小灯泡的电阻随着功率的增大而减小C．当小灯泡两端的电压为0.5V时，它的电阻约为eq\f(1,6)ΩD．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为3Weq\a\vs4\al()类别线性元件非线性元件电源图象物理意义反映I和U的正比关系反映I和U的非正比关系反映电源的输出特性，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流注意问题图线的斜率的倒数表示导体的电阻，R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)，遵从欧姆定律图线的斜率仅表示电阻的变化趋势，某点的电阻值需用点的坐标值计算，即R＝eq\f(U1,I1)图线斜率的绝对值表示电源的内阻(注意纵坐标数值是否从零开始)【专题精练】一、夯实基础1．如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A．则以下判断中正确的是()A．电动机的输出功率为14WB．电动机两端的电压为7.0VC．电动机产生的热功率为4.0WD．电源输出的功率为24W2．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的U－I图象．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为()A．5.5Ω B．7.0ΩC．12.0Ω D．12.5Ω3．(多选)(2020·安徽黄山模拟)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示．图中RT为热敏电阻(随温度升高阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻．当R处温度降低时()A．L变亮 B．通过R3的电流减小C．E2的路端电压增大 D．R消耗的功率减小4.在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和2.0V．重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V．则这台电动机正常运转时输出功率为()A．32W B．44WC．47W D．48W5.在如图所示的电路中，R1＝11Ω，r＝1Ω，R2＝R3＝6Ω，当开关S闭合且电路稳定时，电容器C所带电荷量为Q1；当开关S断开且电路稳定时，电容器C所带电荷量为Q2，则()A．Q1∶Q2＝1∶3 B．Q1∶Q2＝3∶1C．Q1∶Q2＝1∶5 D．Q1∶Q2＝5∶16．(2020·枣庄模拟)如图甲所示，一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成。已知内电路的电源是一个化学电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向“跃升”。这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示，图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，D点的高度略低于C点。若减小外电路电阻R，则下列说法正确的是()甲乙A．C、D两点之间的高度差将变大B．A、D两点之间的高度差和C、B两点之间的高度差之和将变小C．A、B两点之间的高度差不变D．在电子从A点经D、C移动至B点的过程中，非静电力做功将变大7.(2020·北京西城区模拟)在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，灯泡L正常发光。两电表均为理想电表。在滑片P向右移动的过程中，下列说法正确的是()A．电流表的示数变小 B．电源的总功率变小C．灯泡L的亮度变大 D．电压表的示数变小8．(2020·重庆一诊)如图所示的电路中，闭合开关S后，灯泡L1、L2不亮，用电压表检测电压得到Ubc＝0，Ucd＝6V，若电路中只有一处断路，则发生断路的是()A．L1灯 B．L2灯C．R D．电源9．(多选)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻值越大。为探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光。若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则()A．电灯L变亮 B．电灯L变暗C．电流表的示数减小 D．电流表的示数增大10.如图所示，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡的U－I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是()A．4W，8W B．2W，4WC．2W，3W D．4W，6W11.(2020·河北石家庄模拟)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r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，C为电容器，A、V为理想电流表和电压表．在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是()A．电压表示数变小 B．电流表示数变小C．电容器C所带电荷量增多