1、1第 2 讲 闭合电路欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律1内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小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：(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)3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 1 所示图 1当电路断路即 I0 时，纵坐标的截距为电源电动势当外电路短路即 U0 时，横坐标的截距为短路电流图线的斜率的绝对值为电源的内阻二、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(2)纯电阻电路： P 总
2、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 IE I2r P 总 P 内2(2)纯电阻电路： P 出 I2R .E2RR r2 E2R 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当 P 出 Pm时，每个输出功率对应两个外电阻 R1和 R2，且 R1R2 r2. P 出 与 R 的关系如图 2 所示图 24电源的效率(1)任意电路： 100% 10
3、0%.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， 越大深度思考 当 R r 时，电源的输出功率最大，则此时电源的效率是不是最大？答案 不是解析 由 100%可知，当 R r 时， 50%.故此时效率不是最大11 rR1判断下列说法是否正确(1)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比( )(2)电动势是电源两极间的电压( )(3)当外电阻增大时，路端电压也增大( )(4)闭合电路中的短路电流无限大( )(5)电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压( )(6)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越
4、大( )3(7)电源的输出功率越大，电源的效率越高( )2(人教版选修 31P63 第 3 题)许多人造卫星都用太阳电池供电太阳电池由许多片电池板组成某电池板不接负载时的电压是 600V，短路电流是 30A.则这块电池板的内阻( )A2B20C200D2000答案 B3(人教版选修 31P63 第 4 题)电源的电动势为 4.5V、外电阻为 4.0 时，路端电压为4.0V，若在外电路中分别并联一个 6.0 的电阻和串联一个 6.0 的电阻则两种情况下的路端电压为( )A4.3V 3.72V B3.73V 4.3VC3.72V 4.3V D4.2V 3.73V答案 C4(人教版选修 31P66
5、第 2 题)一个量程为 0150V 的电压表，内阻为 20k，把它与一个大电阻串联后接在 110V 电路的两端，电压表的读数是 5V这个外接电阻是( )A240B420kC240kD420答案 B命题点一 闭合电路欧姆定律及动态分析1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2闭合电路的故障分析(1)故障特点断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但
6、它两端电压为零(2)检查方法电压表检测：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4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极性和量程欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源例 1 (多选)如图 3 所示的电路中，电源电动势为 12V，内阻为 2，四个电阻的阻值已在图中标出，闭合开关 S，下列说法正确的有( )图 3A路端电压为 10VB电源的总功率为 10WC a、 b 间电压的大小为 5VD
7、 a、 b 间用导线连接后，电路的总电流为 1A答案 AC解析 外电路的总电阻 R 10，总电流 I 1A，则路端电压202020 20 ER rU IR10V，A 对；电源的总功率 P 总 EI12W，B 错； a、 b 间电压大小为Uab0.515V0.55V5V，C 项对； a、 b 间用导线连接后，外电路的总电阻为R2 7.5，电路中的总电流 I 1.26A，D 项错误5155 15 ER r1如图 4 所示， E 为内阻不能忽略的电池， R1、 R2、 R3为定值电阻，S 0、S 为开关，V 与 A分别为电压表与电流表初始时 S0与 S 均闭合，现将 S 断开，则( )图 4AV 的
8、读数变大，A 的读数变小BV 的读数变大，A 的读数变大CV 的读数变小，A 的读数变小DV 的读数变小，A 的读数变大5答案 B解析 S 断开，相当于外电阻变大，由闭合电路欧姆定律知电路中总电流减小，则路端电压增大，V 的示数变大， R1的电压减小，故 R3的电压增大，故电流表示数变大，B 正确2.如图 5 所示，虚线框内为高温超导限流器，它由超导部件和限流电阻并联组成超导部件有一个超导临界电流 IC，当通过限流器的电流 I IC时，将造成超导体失超，从超导态(电阻为零，即 R10)转变为正常态(一个纯电阻，且 R13)，以此来限制电力系统的故障电流已知超导临界电流 IC1.2A，限流电阻
9、R26，小灯泡 L 上标有“6V 6W”的字样，电源电动势 E8V，内阻 r2.原来电路正常工作，超导部件处于超导态，灯泡 L正常发光，现灯泡 L 突然发生短路，则( )图 5A灯泡 L 短路前通过 R2的电流为 A47B灯泡 L 短路后超导部件将由超导态转化为正常态，通过灯泡的电流为 1AC灯泡 L 短路后通过 R1的电流为 A43D灯泡 L 短路后通过 R2的电流为 2A答案 C解析 标有“6V 6W”的小灯泡 L 电阻 R 6，灯泡 L 正常发光时通过灯泡 L 的电流U2PI 1A，超导部件处于超导态，其电阻为零，1A 电流全部通过超导部件，即灯泡 L 短路PU前通过 R2的电流为零，A
10、 错误灯泡 L 短路后，电流增大超过超导部件超导临界电流，将由超导态转化为正常态，外电路电阻 R2，由闭合电路欧姆定律可得，通过灯泡的电流 I 2A，B 错误由并联电路电流分配规律可知，灯泡 L 短路后通过 R1的电流ER r为 A，通过 R2的电流为 A，C 正确，D 错误43 23命题点二 电路中的功率及效率问题例 2 如图 6 所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡 L 的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是( )6图 6A电流表、电压表的读数均变小B电源内阻消耗的功率变大C液滴将向上运动D电源的输出功率变大答
11、案 C解析 当 L 的灯丝突然烧断时电路中总电阻增大，则总电流减小，电源的内电压和 R1电压减小，由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压增大，故电容器 C 的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的电场力增大，则该液滴将向上运动，C 正确由于 C 两端的电压增大，R2、 R3中的电流增大，则电流表、电压表的读数均变大，A 错误因干路电流减小，则电源内阻消耗的功率变小，B 错误由于电源的内外电阻的关系未知，不能判断电源的输出功率如何变化，D 错误选 C.3.(多选)在如图 7 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
12、相连组成闭合电路，由图象可知( )图 7A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 由图线可知，电源的电动势为 3V，内阻为 r 0.5；由图线可知，电阻EI短R 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Er R压 U IR2V(可由题图读出)，电源的输出功率为 P UI4W，电源的效率为7 100%66.7%，故选项 A、B、C 正确，D 错误UIEI4(多选)如图 8 所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下
13、列说法正确的是( )图 8A电源的电动势为 50VB电源的内阻为 253C电流为 2.5A 时，外电路的电阻为 15D输出功率为 120W 时，输出电压是 30V答案 ACD解析 电源的路端电压和电流的关系为： U E Ir，显然直线的斜率的绝对值等于 r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出 E50V， r 5，A 正确，B 错误；50 206 0当电流为 I12.5A 时，由回路中电流 I1 ，解得外电路的电阻 R 外 15，C 正确；Er R外当输出功率为 120W 时，由题图中 P I 关系图线看出对应干路电流为 4A，再从 U I 图线读取对应的输出电压为 30V，D 正确.命题点
14、三 电源和电阻 U I 图象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，与横轴交点表示短路电流Er过坐标轴原点，表示没有电压时电流为 0图线上每一点坐标的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率8UI图线上每一点对应的 U、 I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，表示此电阻的大小不变图线斜率的绝对值大小 内阻 r 电阻大小例 3 如图 9 直线 A 为某电源的 U I 图线，曲线 B 为某小灯泡
15、 L1的 U I 图线的一部分，用该电源和小灯泡 L1串联起来组成闭合回路时灯泡 L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是( )图 9A此电源的内电阻为 23B灯泡 L1的额定电压为 3V，额定功率为 6WC把灯泡 L1换成阻值恒为 1 的纯电阻，电源的输出功率将变小D由于小灯泡 L1的 U I 图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用答案 B解析 由图象知，电源的内阻为 r 0.5，A 错误；因为灯 L1正常发光，| U I| 4 16故灯 L1的额定电压为 3V，额定功率为 P UI32W6W，B 正确；正常工作时，灯 L1的电阻为 R1 1.5，换成 R21 的纯电阻后，该电阻更接
16、近电源内阻 r，故电源的输UI出功率将变大，C 错误；小灯泡是纯电阻，适用欧姆定律，其 U I 图线是一条曲线的原因是灯泡的电阻随温度的变化而发生变化5.(多选)如图 10 所示， a、 b 分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线以下说法正确的是( )图 10A电池组的内阻是 1B电阻的阻值为 0.339C将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是 4WD改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率是 4W答案 AD解析 a 图线斜率的绝对值的倒数等于电源的内阻，则电池组的内阻是r 1，选项 A 正确； b 图线的斜率的倒数等于电阻 R，则 R 3，| U I| 44 UI 31选项 B
17、 错误；由 a 图线可知，电源的电动势为 E4V，将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是 P( )2R( )23W3W，选项 C 错误；改变外电阻的阻值时，ER r 43 1该电池组的最大输出功率为 Pm W4W，选项 D 正确；故选 A、D.E24r 42416.(多选)如图 11 所示，直线、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，曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线，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( )图 11A电源 1 与电源 2 的内阻之比是 117B电源 1 与电源 2 的电动势之比是 11C在这两种连接状态下，小灯泡
18、消耗的功率之比是 12D在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 12答案 ABC解析 根据电源的路端电压随输出电流变化的特性图线斜率的绝对值表示电源内阻可知，电源 1 与电源 2 的内阻之比是 117，选项 A 正确；根据电源的路端电压随输出电流变化的特性图线在纵轴的截距表示电源电动势可知，电源 1 与电源 2 的电动势之比是 11，选项 B 正确；根据曲线交点表示工作点，交点的纵、横坐标的乘积表示电源输出功率，在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 12，选项 C 正确；根据曲线交点的纵、横坐标的比值表示小灯泡电阻，在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是 1825，选项 D 错误命题点四
19、 含电容器电路的分析1确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压2当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压103当电容器与电源直接相连，则电容器两极板间电压即等于电源电动势例 4 (2016全国卷17)阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E(内阻可忽略)连接成如图 12 所示电路开关 S 断开且电流稳定时， C 所带的电荷量为 Q1；闭合开关 S，电流再次稳定后， C 所带的电荷量为 Q2.Q1与 Q2的比值为( )图 12A. B. C. D.25 12 35 23答案 C解析 S 断开时等效电路图如图甲所示甲电容器两端电压为 U1 R
20、 E；ER 23R 23 12 15S 闭合时等效电路图如图乙所示乙电容器两端电压为 U2 R E，ER 12R 12 13由 Q CU 得 ，故选项 C 正确Q1Q2 U1U2 357.在如图 13 所示的电路中， R111， r1， R2 R36，当开关 S 闭合且电路稳定时，电容器 C 带电荷量为 Q1；当开关 S 断开且电路稳定时，电容器 C 带电荷量为 Q2，则( )11图 13A Q1 Q213B Q1 Q231C Q1 Q215D Q1 Q251答案 A解析 当开关 S 闭合时，电容器两端电压等于 R2两端的电压，U2 ， Q1 C；当开关 S 断开时，电容器两端电压等于电源电动
21、势，ER2R1 R2 r E3 E3U E， Q2 EC，所以 Q1 Q213，选项 A 正确8.如图 14 所示，电路中 R1、 R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器 C 的极板水平放置闭合开关 S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )图 14A增大 R1的阻值 B增大 R2的阻值C增大两板间的距离 D断开开关 S答案 B解析 由闭合电路欧姆定律可知：增大 R1的阻值会使总电阻增大，总电流减小， R1两端电压增大，则电容器两板间电压增大，板间电场强度增大，油滴受电场力增大，油滴将向上运动，选项 A 错误；电路稳定时 R
22、2中无电流， R2阻值变化对电路无任何影响，则选项 B 正确；只增大板间距离 d，会使板间电场强度减小，油滴将向下运动，选项 C 错误；断开开关 S，电容器放电，油滴将向下运动，选项 D 错误.含有非理想电表的电路分析12题型简述实际电路中电流表内阻不可能为零，电压表内阻也不会是无穷大，电表内阻对电路的影响有时不可忽略近年来非理想电表对电路的影响、有关电路的计算及非理想电表的非常规接法的应用等问题成为高考题的一大热点.方法突破在分析非理想电表问题时，要明确以下两点：(1)电压表的示数等于通过电压表的电流与其自身内阻的乘积即 U IVRV；电流表的示数就等于其两端的电压与其自身内阻之比，即： I
23、 .因此可以将UARA非理想电表当作能显示其电压或电流的电阻看待.(2)当电路中存在非理想电压表时，相当于 RV与被测电路并联，起分流作用，故读数比理想电压表偏小；当电路中接入非理想电流表时，相当于 RA串联在被测电路中，起分压作用，故读数比理想电流表偏小.典例 1 两个定值电阻 R1、 R2串联接在 U 稳定于 12V 的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于 R1、 R2的电压表接在 R1的两端，如图 15 所示，电压表示数为 8V，如果把它改接在R2的两端，则电压表的示数将( )图 15A小于 4V B等于 4VC大于 4V 而小于 8V D等于或大于 8V答案 A解析 当电压表并联在 R
24、1两端时， ab 间的电阻是 R1与电压表内阻 RV并联后的等效电阻Rab， Rab R1， Rab两端电压为 8V， R2两端电压为 4V，则 Rab2 R2，所以 R12R2，由此可以推断，当不用电压表测量时， R2分得的电压小于 4V当把电压表并在 R2上时， bc 间的电阻 Rbc为 R2和 RV的并联电阻， Rbc R2，因而 bc 间电压一定小于 4V所以本题正确选项为 A.典例 2 如图 16 甲所示电路中，电压表 V1与 V2内阻相同，V 2与 R1并联，V 1的示数为U13V，V 2的示数为 U22V；现将 V2改为与 R2并联，如图乙所示，再接在原来的电源上，那么( )13
25、图 16AV 1的示数必增大，V 2的示数必减小BV 1的示数必增大，V 2的示数必增大CV 1的示数必减小，V 2的示数必增大DV 1的示数必减小，V 2的示数必减小答案 A解析 题图甲中，由 R2两端的电压小于 R1两端的电压知， R2 R1， R 串 R2R1RVR1 RV，在题图乙中，显然 R2， R 串 R1 ； R 串 R 串 R2 R1R1RVR1 RV R2RVR2 RV R2RVR2 RV ，因为 R2 R1，所以 R 串 R 串 0，即 R 串R1RVR1 RV R2RVR2 RV R2 R1R1R2 R1RV R2RVR1 RVR2 RV R 串 ，由闭合电路欧姆定律可知
26、，电压表 V1的示数变大，电压表 V2的示数减小，A 正确题组 1 电路的动态分析1.如图 1 所示电路，电源内阻不可忽略开关 S 闭合后，在变阻器 R0的滑动端向下滑动的过程中( )图 1A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大14答案 A解析 由变阻器 R0的滑动端向下滑动可知， R0连入电路的有效电阻减小， R 总 减小，由 I可知 I 增大，由 U 内 Ir 可知 U 内 增大，由 E U 内 U 外 可知 U 外 减小，故电压表示ER总 r数减小由 U1 IR1可知 U1增大，由 U 外 U1 U
27、2可知 U2减小，由 I2 可知电流表示数U2R2减小，故 A 正确2.(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 2 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( )图 2A电灯 L 变亮 B电灯 L 变暗C电流表的示数减小 D电流表的示数增大答案 AC解析 探测装置从无磁场区进入强磁场区时，磁敏电阻阻值变大，则电路的总电阻变大，根据 I 可知总电流变小，所以电流表的示数减小，根据 U E Ir，可知 I 减小， U 增
28、ER总大，所以灯泡两端的电压增大，所以电灯 L 变亮，故 A、C 正确，B、D 错误3.在如图 3 所示电路中，已知电表均为理想仪表，且小灯泡的电阻小于电源的内阻，电流表 A、电压表 V1、电压表 V2的读数分别为 I、 U1和 U2， P 为被细线悬挂在两平行金属板间的带电小球，细线与竖直方向间的夹角为 ，则当滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离的过程中，电流表 A、电压表 V1、电压表 V2读数变化量大小分别是 I、 U1和 U2，下列说法中正确的是( )图 3A U2大于 U115B灯泡变亮、细线与竖直方向间的夹角 变大C电源的输出功率变大D. 变大、 变大U2I U2 I答案 C解析 滑
29、动变阻器电阻增大，总电流减小， R1电压减小， R2电压增大，而 U 外 又增大，明显 R2电压增大要超过 R1电压减小，则 A 错误 U 外 增大，即灯泡两端电压增大，灯泡变亮；R1电压减小，即电容器两端电压变小，细线与竖直方向间的夹角 变小，则 B 错误小灯泡的电阻小于电源的内阻，那么再并联 R1、 R2就更小了，因外电阻等于内电阻时， P 出 最大，所以当外电阻小于内电阻时，外电阻增大， P 出 增大，则 C 正确. 为外电阻，变大，U2I为内电阻，不变，则 D 错误 U2 I4.如图 4 所示的电路中，闭合开关 S，灯 L1、L 2正常发光由于电路突然出现故障，发现灯 L1变亮，灯 L
30、2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是( )图 4A R1断路 B R2断路C R3短路 D R4短路答案 A解析 分析电路的连接方式可知， R1与 L1并联； R2与 R3先并联再与电流表、 R4串联，然后与 L2并联发现灯 L1变亮，灯 L2变暗，说明 L1两端的电压变大，L 2两端的电压变小，可能是 R1断路，A 正确；如果 R2断路，则灯 L2变亮，灯 L1变暗，与现象不符，B 错误；若R3短路或 R4短路，与电流表示数变小不符，C、D 错误题组 2 电路中的功率及效率问题5(多选)如图 5 所示，已知电源的内电阻为 r，固定电阻 R0 r，可变电阻 R 的总阻值为2r，
31、若滑动变阻器的滑片 P 由 A 端向 B 端滑动，则下列说法中正确的是( )图 5A电源的输出功率由小变大16B固定电阻 R0上消耗的电功率由小变大C电源内部的电压即内电压由小变大D滑动变阻器 R 上消耗的电功率变小答案 AB解析 由闭合电路欧姆定律推出电源的输出功率随外电阻变化的规律表达式 P 出 ，根据上式作出 P 出 R 外 图象如图所E2R外 r2R外 4r示当滑片 P 由 A 端向 B 端滑动时，外电路电阻的变化范围是 0 r，由图可知，当外电23路电阻由 0 增加到 r 时，电源的输出功率一直变大，选项 A 正确 R0是纯电阻，所以其消23耗的电功率 PR0 ，因全电路的总电压即电
32、源电动势 E 一定，当滑动变阻器的滑片 P 由U2R0A 端向 B 端滑动时，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，外电压升高， R0上消耗的电功率也一直增大，选项 B 正确，C 错误讨论滑动变阻器 R 上消耗的电功率的变化情况时，可以把定值电阻 R0当作电源内电阻的一部分，即电源的等效内电阻为 r ，这rR0r R0 r2时滑动变阻器 R 上消耗的电功率相当于外电路消耗的功率，即等效电源的输出功率随着滑片 P 由 A 端向 B 端滑动，在 R 的阻值增大到 之前，滑动变阻器 R 上消耗的电功率是一直r2增大的；则根据闭合电路欧姆定律可知，当 R 时，滑动变阻器 R 上消耗的电功率达到最r2大值
33、，滑片 P 再继续向 B 端滑动，则滑动变阻器 R 上消耗的电功率就会逐渐减小，故选项D 错误6(多选)如图 6 所示， R1为定值电阻， R2为可变电阻， E 为电源电动势， r 为电源内电阻，以下说法中正确的是( )图 6A当 R2 R1 r 时， R2获得最大功率B当 R1 R2 r 时， R1获得最大功率C当 R20 时， R1获得最大功率D当 R20 时，电源的输出功率最大答案 AC17解析 在讨论 R2的电功率时，可将 R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为外电阻R2与电动势为 E、内阻为( R1 r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图甲所示)， R2的电功率是等效电源的输
34、出功率显然当 R2 R1 r 时， R2获得的电功率最大，A 项正确；讨论R1的电功率时，由于 R1为定值，根据 P I2R 知，电路中电流越大， R1上的电功率就越大(P1 I2R1)，所以，当 R20 时，等效电源内阻最小(等于 r，如图乙所示)， R1获得的电功率最大，故 B 项错误，C 项正确；讨论电源的输出功率时，( R1 R2)为外电阻，内电阻 r 恒定，由于题目没有给出 R1和 r 的具体数值，所以当 R20 时，电源输出功率不一定最大，故 D 项错误题组 3 U I 图象的理解和应用7.如图 7 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
35、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( )图 7A4W,8WB2W,4WC2W,3WD4W,6W答案 D解析 用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率是 UI22W4W，电源的总功率是 EI32W6W选项 D 正确8.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图 8 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 的关系图线(电池内阻不是常数)，图线 b 是某电阻 R 的U I 图线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( )18图 8A8.0 B10C12 D12.5答案 A解析 由闭合电路欧姆定律得 U E Ir，当 I0
36、 时， E U，由图线 a 与纵轴的交点读出电动势为 E3.6V根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为 2V，则内阻 r8.0，故 A 正确3.6 20.29(多选)在如图 9 所示的 U I 图线上， a、 b、 c 各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，在 b 点 ，则下列说法中正确的是( )图 9A在 b 点时电源有最大输出功率B在 b 点时电源的总功率最大C从 a b， 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将增大D从 b c， 角增大，电源的总功率和输出功率可能都将减小答案 AD解析 b 点对应内、外电路电阻相等，电源有最大输出功率，A 正确；电源的总功率 P 总 IE，当回路
37、电流最大时电源总功率最大，即外电路短路时电源的总功率最大，B 错误；从 a b，路端电压升高，回路电流减小，电源的总功率减小，C 错误；若 r(电源内阻)，UbIb由路端电压和干路电流可判断从 b c 外电路电阻增大，电源的输出功率和总功率都减小，D 正确题组 4 含电容器电路的分析10.(多选)如图 10 所示， C16F， C23F， R13， R26，电源电动势 E18V，内阻不计，下列说法正确的是( )图 10A开关 S 断开时， a、 b 两点电势相等19B开关 S 闭合后， a、 b 两点间的电流是 2AC开关 S 断开时 C1带的电荷量比开关 S 闭合后 C1带的电荷量大D不论开
38、关 S 断开还是闭合， C1带的电荷量总比 C2带的电荷量大答案 BC解析 S 断开时外电路处于断路状态，两电阻中均无电流通过，电阻两端电势相等，由题图知 a 点电势与电源负极电势相等，而 b 点电势与电源正极电势相等，A 错误S 断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而 C1 C2，由 Q CU 知此时 Q1 Q2.当 S 闭合时，稳定状态下 C1与 R1并联， C2与 R2并联，电路中电流 I 2A，此时两电阻两端电压分别ER1 R2为 U1 IR16V、 U2 IR212V，则此时两电容器所带的电荷量分别为Q1 C1U13.610 5 C、 Q2 C2U23.610 5 C，对电容器
39、C1来说，S 闭合后其两端电压减小，所带的电荷量也减小，故 B、C 正确，D 错误11.在如图 11 所示的电路中，电容器的电容 C2F，电源电压为 12V 且恒定不变，R1 R2 R3 R41263，则电容器极板 a 所带电荷量为( )图 11A810 6 C B410 6 CC410 6 C D810 6 C答案 D解析 设 R1、 R2、 R3、 R4的电阻分别为 R、2 R、6 R、3 R.电路稳定后，电容器所在支路无电流，左右两个支路构成并联电路，其中 R1和 R2支路中电流 I1 ， R3和 R4支路中ER1 R2 4R电流 I3 ，令电源正极的电势 0，则ER3 R4 43R a
40、 I1R14V， b I3R38V，得 Uab a b4V，即电容器极板 a 带正电荷，电荷量 Q CUab810 6 C，D 正确12.(多选)如图 12 所示， D 是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器 AB 内部原有带电微粒 P 处于静止状态下列措施下，关于 P 的运动情况说法正确的是( )20图 12A保持 S 闭合，增大 A、 B 板间距离， P 仍静止B保持 S 闭合，减小 A、 B 板间距离， P 向上运动C断开 S 后，增大 A、 B 板间距离， P 向下运动D断开 S 后，减小 A、 B 板间距离， P 仍静止答案 ABD解析 保持 S 闭合，电源的路端电压不变，增大 A、 B 板间距离，电容减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，其电量不变，由推论 E 得到，板间场强不变，微粒4 kQ rS所受电场力不变，仍处于静止状态，故 A 正确保持 S 闭合，电源的路端电压不变，电容器的电压不变，减小 A、 B 板间距离，由 E 可知，板间场强增大，电场力增大，微粒将Ud向上运动，故 B 正确断开 S 后，电容器的电量 Q 不变，由推论 E 得到，板间场强4 kQ rS不变，微粒所受电场力不变，仍处于静止状态，故 C 错误，D 正确
