1、1第 2讲 闭合电路欧姆定律考试标准知识内容 考试要求 说明串联电路和并联电路 c闭合电路的欧姆定律 d1.不要求解决无穷网络等复杂电路的问题2.电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表3.不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题.一、串联电路和并联电路1电路的串、并联串联 并联电流 I I1 I2 In I I1 I2 In电压 U U1 U2 Un U U1 U2 Un电阻 R R1 R2 Rn 1R 1R1 1R2 1Rn电压与电流分配 电压与各部分电路的电阻成正比 电流与各支路的电阻成反比功率分配 与各部分电路的电阻成正比 与各支路的电阻成反比2两个重要的结论(1)串联电路的总电阻大于
2、电路中任意一个电阻的电阻值，电路中任意一个电阻值变大或变小时，串联电路的总电阻变大或变小(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻的电阻值，任意一个支路电阻值变大或变小时，电路的总电阻变大或变小自测 1 如图 1所示，有三个电阻，已知 R1 R2 R3136，则电路工作时，电压U1 U2为( )2图 1A16 B19C13 D12答案 D解析 由题图可知 R2与 R3并联后再与 R1串联， U1为 R1两端电压， U2为并联部分电压，由电阻关系知 R23 R1， R36 R1， R2与 R3并联总电阻 R23 2 R1，根据串联电路电3R16R13R1 6R1压分配规律有 U1 U2 R
3、1 R2312.二、闭合电路的欧姆定律1公式(1)I (只适用于纯电阻电路)ER r(2)E U 外 Ir(适用于所有电路)2路端电压与外电阻的关系(1)一般情况： U 外 IR R.ER r(2)特殊情况：当外电路断路时， I0， U 外 E.当外电路短路时， I 短 ， U 外 0.Er3路端电压 U与电流 I的关系(1)关系式： U E Ir.(2)U I图象(如图 2所示)图 2当电路断路即 I0 时，纵坐标的截距为电源电动势当外电路电压为 U0 时，横坐标的截距为短路电流3图线的斜率的绝对值为电源的内阻自测 2 将一电源电动势为 E，内阻为 r的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，
4、用R表示外电路总电阻， I表示电路的总电流，下列说法正确的是( )A由 U 外 IR可知，外电压随 I的增大而增大B由 U 内 Ir可知，电源两端的电压随 I的增大而增大C由 U 外 E Ir可知，电源输出电压随输出电流 I的增大而减小D由 P IU 外 可知，电源的输出功率 P随输出电流 I的增大而增大答案 C解析 因 R的变化，才使 I发生了改变，故不能用 U 外 IR来分析 U 外 随 I的变化情况由闭合电路欧姆定律知， U 外 E Ir， E、 r为定值，故 U 外 随 I的增大而减小，故A、B 错，C 对；对于 P IU 外 ， I增大， R减小，若 R r，由输出功率 P随外电阻变
5、化曲线可知， R减小， P减小，故 D错自测 3 某电源电动势为 E，内阻为 r.根据路端电压与电流的关系式 U E Ir，作出 U与 I的函数图象如图 3所示下列说法正确的是( )图 3A图线斜率的绝对值表示内阻的大小B电源短路的状态对应于图中的 P点C电动势越大， P点位置越接近坐标原点D外电路断开的状态对应于图中的 Q点答案 A解析 U I图象中，由 U E Ir知，图线为一条直线，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流，直线的斜率的绝对值等于电源的内阻，故 A正确.命题点一 闭合电路欧姆定律及动态分析1总电阻变化的规律4(1)当外电路的任何一个电阻阻值增大(或减小)时，电路的总电阻一
6、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2电路动态分析的两种方法(1)程序法：电路结构的变化 R的变化 R 总 的变化 I 总 的变化 U 端 的变化固定支路Error!变化支路(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论类型 1 闭合电路欧姆定律例 1 (2018湖州市三县期中)如图 4所示的电路中，电源电动势 E6V，电源内阻r1，电阻 R13，电阻 R26.当闭合开关 S后，流过 R1的电流为( )图 4A. A B. A43 23C2A D1A答案
7、 A解析 R1与 R2并联电阻 R12 2363 6I 总 A2A，流过 R1的电流 I1 I 总 2A A，故 A正确ER12 r 62 1 R2R1 R2 63 6 43变式 1 有两个阻值都为 R的电阻，串联起来接在电动势为 E的电源上，通过每个电阻的电流为 I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为 I，23则该电源的内阻是( )A RB. C4 RD.R2 R8答案 C解析 由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时 I ，两电阻并联时 I ，解E2R r 23 12 ER2 r得 r4 R，故选项 C正确5类型 2 电路的动态分析例 2 (2018书生中学月考)巨
8、磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻在一定磁场作用下随磁感应强度 B的增加而急剧减小的特性如图 5所示为检测电路，设输电线路电流为 I(不是 GMR中的电流)，GMR 为巨磁电阻， R1、 R2为定值电阻，已知输电线路电流 I在巨磁电阻 GMR处产生的磁场的磁感应强度 B的大小与 I成正比，下列有关说法正确的是( )图 5A如果 I增大，电压表 V1示数减小，电压表 V2示数减小B如果 I增大，电流表 A示数减小，电压表 V1示数增大C如果 I减小，电压表 V1示数增大，电压表 V2示数增大 D.如果 I减小，电
9、流表 A示数减小，电压表 V2示数减小答案 D变式 2 (多选)如图 6所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点 O接滑动变阻器 R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的是( )图 6A触点 O向下滑动 B触点 O向上滑动C电路中的电流增大了 D电路中的电流减小了答案 BD解析 当油面下降时，浮标位置降低，在杠杆作用下，滑动变阻器的触点 O向上移动，滑6动变阻器连入电路的阻值变大，根据 I 可知电路中的电流变小，电流表示数变小，ER r选项 A、C 错误，B、D 正确类型 3 闭合电路的故障分析1故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不
10、为零而电流为零(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它两端电压为零2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，或并联路段被短路(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使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程(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，表示该处短路在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源例 3 用电压表检查图 7电路中的故障，测得 Uad5.0V， Ucd0， Ubc0， Uab5.0V，则此故障可能是( )图 7AL 断
11、路 B R断路C R断路 DS 断路答案 B解析 由 Uad5.0V 和 Uab5.0V 可知，开关 S、灯泡 L、电阻 R均为通路，由Ucd0， Ubc0 可知电路为断路故障(电路中无电流)，所以故障可能是 R断路，选项 B正确命题点二 电路中的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路： P 总 IE IU 外 IU 内 P 出 P 内7(2)纯电阻电路： P 总 I2(R r) .E2R r2电源内部消耗的功率P 内 I2r IU 内 P 总 P 出3电源的输出功率(1)任意电路： P 出 IU 外 IE I2r P 总 P 内(2)纯电阻电路： P 出 I2R .E2RR r2 E2R
12、 r2R 4r(3)纯电阻电路中输出功率随 R的变化关系当 R r时，电源的输出功率最大为 Pm .E24r当 Rr时，随着 R的增大输出功率越来越小当 Rr时，随着 R的增大输出功率越来越大4电源的效率(1)任意电路： 100% 100%.P出P总 UE(2)纯电阻电路： 100% 100%.RR r 11 rR因此在纯电阻电路中 R越大， 越大；当 R r时，电源有最大输出功率，但电源的效率仅为 50%.例 4 直流电路如图 8所示，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器的滑片 P向右移动时，电源的( )图 8A总功率一定增大B效率一定减小C内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小答案 C8
13、解析 滑片 P向右移动时外电路电阻 R 外 增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由 P 总 EI可得 P 总 减小，选项 A错误；根据 100% 100%可知选项 B错误；R外R外 r 11 rR外由 P 内 I2r可知，选项 C正确；由 P 出 R 外 图象，因不知道 R 外 的初始值与 r的关系，所以无法判断 P 出 的变化情况，选项 D错误变式 3 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率 P与电阻箱读数 R变化的曲线如图 9所示，由此可知( )图 9A电源最大输出功率可能大于 45WB电源内阻一定等于 5C电源电动势为 45VD电阻箱所消耗功率 P最大时，电源效率大于
14、50%答案 B解析 由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率 P等于电源输出功率由电阻箱所消耗功率 P与电阻箱读数 R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率 P最大为 45W，所以电源最大输出功率为 45W，选项 A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于 5，选项 B正确；由电阻箱所消耗功率 P最大值为 45W时，电阻箱读数为 R5，电流 I 3A，电源电PR动势 E I(R r)30V，选项 C错误；电阻箱所消耗功率 P最大时，电源效率为 50%，选项D错误变式 4 (多选)(2018杭州市期末)许多人造卫星都用太阳能
15、电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板不接负载时电压是 600V，短路电流是 30A，下列说法正确的是( )A该电池板电动势约为 600V9B该电池板内阻约为 20C该电池板最大输出功率为 4.5109 WD该电池板最大输出效率为 50%答案 ABC解析 当电池板不接负载时所测量电压为电源的电动势，故电池板的电动势 E约为600V，由题意可知电池板的内阻为 r 20，故 A、B 正确；当内外电阻相EI 600 V30 A等时，电源的输出功率最大，此时最大输出功率Pmax W4.510 9 W，故 C正确；由 100% 100%E24r 60010 62420 P出P总 IUIE100
16、% 100%知， R越大，效率越高，可高于 50%，故 D错误RR r 11 rR变式 5 如图 10所示，电源电动势 E12V，内阻 r3， R01，直流电动机内阻R01，当滑动变阻器阻值为 R1时可使甲电路输出功率最大，滑动变阻器阻值为 R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为 P02W)，则 R1和 R2的值分别为( )图 10A2，2B2，1.5C1.5，1.5D1.5 ,2答案 B解析 因为题中甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以 R12，故选项 C、D 错误；而乙电路是含电动机电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率 P
17、IU I(E Ir)，当 I 2A 时，输出功率 P有最大值，此时电动机的输出功E2r率为 P02W，发热功率为 P 热 I2R04W，所以电动机的输入功率为 P 入 P0 P 热 6W，电动机两端的电压为 UM 3V，电阻 R2两端的电压为 UR2 E UM Ir3V，所以 R2P入I101.5，选项 A错误，选项 B正确UR2I命题点三 电源和电阻 U I图象的比较两种图线的比较物理意义图象上的特征电源 U I图象 电阻 U I图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路中电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电
18、源短路电流 (横、纵坐标从 0开始)Er过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积 UI 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的 U、 I的比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率的大小 内电阻 r的大小 电阻的大小例 5 如图 11所示，直线 A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线 B、 C分别是电阻R1、 R2两端的电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则( )图 11A R1接在电源上时，电源的效率高B R2接在电源上时，电源的效率高C R1接在电源上时，电源的输出功率大D电源的
19、输出功率一样大答案 A11解析 由题图图线的交点读出， R1接在电源上时 U1 U0， I1 I0，电源的输出功率34 14P1 U1I1 U0I0，电源的效率 1 100%75%； R2接在电源上时316316U0I014U0I0U2 U0， I2 I0，电源的输出功率 P2 U2I2 U0I0，电源的效率12 12 14 2 100%50%，故 A正确，B、C、D 错误14U0I012U0I0变式 6 如图 12所示为某一电源的 U I图线，由图可知( )图 12A电源电动势为 2VB电源内电阻为 13C电源短路时电流为 6AD电路路端电压为 1V时，电路中电流为 2.5A答案 A解析 I
20、0 时， E2V，A 对； r 0.2，B 错； I 短 A10A，C 错；2 0.86 Er 20.2U1V 时， I A5A，D 错E Ur 2 10.2变式 7 如图 13为两个闭合电路中两个不同电源的 U I图象，下列判断正确的是( )图 13A电动势 E1 E2，发生短路时的电流 I1 I2B电动势 E1 E2，内阻 r1 r2C电动势 E1 E2，内阻 r1 r2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2的路端电压变化大12答案 D解析 U I图象中图线与 U轴的交点表示电源的电动势，与 I轴的交点表示短路电流(横、纵坐标从 0开始)， U I图象中图线斜率的绝对值表示内阻，故电动
21、势 E1 E2，发生短路时的电流 I1 I2，内阻 r1 r2，故选项 A、B、C 错误；根据 U E Ir可知，当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2的内阻大，路端电压变化大，故选项 D正确变式 8 (多选)在如图 14所示的 U I图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻 R的 U I图线用该电源直接与电阻 R相连组成闭合电路，由图象可知( )图 14A电源的电动势为 3V，内阻为 0.5B电阻 R的阻值为 1C电源的输出功率为 4WD电源的效率为 50%答案 ABC解析 由题图中图线可知，电源的电动势为 3V，内阻为 r 0.5，由题图中图线EI短可知，电阻 R
22、的阻值为 1，该电源与电阻 R直接相连组成的闭合电路的电流为I 2A，路端电压 U IR2V(可由题图读出)，电源的输出功率为 P UI4W，电源Er R的效率为 100%66.7%，故选项 A、B、C 正确，D 错误UIEI1闭合电路欧姆定律的下列叙述中正确的是( )A E IR Ir适用于所有电路B I 仅适用于外电路是纯电阻的电路ER r13C E U 外 U 内 仅适用于纯电阻电路D电源的电动势数值上等于电源两极间的电压答案 B解析 E IR Ir和 I 仅适用于外电路是纯电阻的电路，选项 A错误，B 正确； E UER r外 U 内 对任何电路都适用，选项 C错误；电源的电动势数值上
23、等于外电路断开时电源两极间的电压，选项 D错误2将一块内阻为 600，满偏电流为 50A 的电流表 G改装成量程为 3V的电压表，应该( )A串联一个 60.0k 的电阻B并联一个 60.0k 的电阻C串联一个 59.4k 的电阻D并联一个 59.4k 的电阻答案 C解析 改装成电压表需要串联一个分压电阻，选项 B、D 错误；根据欧姆定律可知：R Rg ，解得 R59.4k，选项 A错误，C 正确UIg3一电池外电路断开时的路端电压为 3V，接上 8 的负载后路端电压降为 2.4V，则可以判定电池的电动势 E和内阻 r为( )A E2.4V， r1 B E3V， r2C E2.4V， r2 D
24、 E3V， r1答案 B解析 电路断开时，路端电压等于电动势， E3V，又 E U Ir U r，解得内阻 r2.UR4在如图 1所示的电路中，电源的内阻不能忽略，当电路中接入的电灯数目增多时，下列说法正确的是( )图 1A外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变大C外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变大14D外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小答案 D5在如图 2所示的电路中，电源的电动势为 E，内阻为 r，电阻 R1和滑动变阻器 R2串联，将 R2的滑片 P向右移动至最右端时，下列说法正确的是( )图 2A电源内消耗的功
25、率最小B电阻 R1消耗的功率最小C电路的外电阻最小D电源的内电压最小答案 C解析 将 R2的滑片 P向右移动至最右端时， R2被短路，电路的外电阻最小，总电阻最小，由闭合电路欧姆定律可得电路中电流最大，则内电压最大，根据 P I2R可知，电阻 R1消耗的功率最大，电源内消耗的功率也最大，故 C正确，A、B、D 错误6如图 3所示，电源电压恒定不变，闭合开关 S，当滑动变阻器的滑片 P向右移动时，关于理想电流表 A和理想电压表 V的示数变化叙述正确的是( )图 3A电流表 A示数变大，电压表 V示数变大B电流表 A示数变大，电压表 V示数变小C电流表 A示数变小，电压表 V示数变大D电流表 A示
26、数变小，电压表 V示数变小答案 C解析 当滑动变阻器的滑片 P向右移动时，滑动变阻器的有效电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流变小，则电流表 A示数变小根据闭合电路15欧姆定律可知：电压表 V示数 U E I(R1 r)， I变小，则 U变大，故 A、B、D 错误，C正确7如图 4所示的电路中，调节滑动变阻器，电压表的读数由 6V变为 5V，电流表读数的变化量为 0.5A，则下列说法中正确的是( )图 4A电流表的读数变小了，电源的内阻为 10B电流表的读数变大了，电源的内阻为 20C电流表的读数变大了，电源的内阻为 2D不知道电流表的具体读数，无法计算电源的内阻答
27、案 C解析 电压表测量的是路端电压，根据题目信息，电压表读数减小，则内电压增大，内电压 U 内 Ir，电源的内电阻不变，所以电路总电流增大，由闭合电路欧姆定律知，路端电压的减少量等于内电压的增加量，所以 U Ir，代入数据得，电源的内阻 r2，选项 C正确8有一个电动势为 3V、内阻为 1 的电源下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于2W，且使该电源的效率大于 50%的是( )A0.5 B1C1.5 D2答案 C解析 电阻功率 P I2R 2R，当 P2W 时，代入数据解得 R10.5， R22，若使(ER r)功率大于 2W，则 0.5 R2，电源效率 100% 100% 100%，P出P总
28、IRIR r RR r因为 50%，所以 R1，综上可得 1 R2，A、B、D 错误，C 正确169如图 5所示是某物理小组同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图，当开关闭合时，灯 L1亮，灯 L2不亮，电流表和电压表均有读数，则故障原因可能是( )图 5AL 1断路 BL 1短路CL 2断路 DL 2短路答案 D解析 电流表有示数，说明电路故障不可能是断路，故 A、C 错误；电压表有示数，说明电压表所测部分没有短路，综合判断，是 L2短路，故 B错误，D 正确10用如图 6甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，根据测得的数据作出如图乙所示的U I图线，由图可知下列判断正确的是( )图 6
29、A电源电动势的测量值为 1.40VB电源内阻的测量值为 3.50C外电路发生短路时的电流为 0.40AD电压表的示数为 1.20V时，电流表的示数为 0.30A答案 A11.如图 7所示，直线 A为电源 a的路端电压与电流的关系图线；直线 B为电源 b的路端电压与电流的关系图线；直线 C为一个电阻 R两端电压与电流的关系图线如果将这个电阻R分别接到 a、 b两电源上，那么有( )17图 7A R接到 a电源上，电源的效率较高B R接到 b电源上，电源的输出功率较大C R接到 a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低D R接到 b电源上，电阻的功率和电源的效率都较高答案 C解析 由题图判断电
30、源 a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率 100%，内阻越大，RR r效率越低，故 R接到 a电源上电源效率低；电源的输出功率 P UI对应图线交点坐标的乘积，故 R接到 a电源上电源的输出功率大，故 C正确12电动自行车已成为人们出行的重要交通工具，下表为某辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数根据表中数据可以得出(取 g10m/s 2)( )规格 后轮驱动直流电动机车型 26英寸 额定输出功率 160W整车质量 40kg 额定电压 40V最大载量 120kg 额定电流 5A水平路面额定功率下满载行驶最大速度 10m/sA.电动机在正常工作时的输入功率为 40WB水平路面上额定功率下且满载以最大速
31、度行驶过程中，电动自行车所受阻力为 20NC在额定电压下，电动机突然卡死时，电动机的总功率为 200WD电动自行车在额定功率情况下正常行驶 1小时消耗电能为 7.2105W答案 D解析 电动机在正常工作时的输入功率为P UI405W200W，故 A错误；当牵引力等于阻力时，速度达到最大，18则 P 出 Ffv，解得 Ff N16N，故 B错误；P出v 16010电动机的内阻 r 1.6，P P出I2 200 16052在额定电压下，电动机突然卡死时，电动机的总功率为P W1000W，故 C错误；U2r 4021.6电动自行车在额定功率情况下正常行驶 1小时消耗电能为 W Pt7.210 5J，
32、故 D正确13太阳能路灯以太阳光为能源，白天太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给路灯供电，安全节能无污染，已被广泛采用如图 8所示，是某地使用的太阳能路灯和它的电池板铭牌，则该电池板的内阻约为( )图 8A7.58B6.03C6.23D7.35答案 D解析 电池板的开路电压等于电池板的电动势，则该电池板的电动势为 E43V由题图知，短路电流为 I 短 5.85A根据闭合电路欧姆定律得：电池板的内阻r 7.35.EI短 435.8514如图 9所示，电源电动势 E10V，内阻 r1， R13， R26， C30F.图 9(1)闭合开关 S，求稳定后通过 R1的电流(2)然后将开关 S断开，求电
33、容器两端的电压变化量和流过 R1的总电荷量(3)如果把 R2换成一个可变电阻，其阻值可以在 010 范围变化，求开关闭合并且电路稳定时， R2消耗的最大电功率答案 (1)1A (2)4V 1.210 4 C (3)6.25W19解析 (1)稳定时，电路中的电流 I 1A.Er R1 R2(2)S闭合，电路处于稳定状态时，电容器两端的电压 U IR216V6V，S 断开后，电容器两端的电压为 10V所以 U4V，流过 R1的总电荷量为 Q C U1.210 4 C.(3)PR2( )2R2 ，可见当 R2 R1 r时， R2消耗的功率Er R1 R2 E2R2 R1 r2R2 4R1 r最大， PmR2 6.25W.E24R1 r
