通用版2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題七恒定電流第3講閉合電路的歐姆定律及其應(yīng)用

第3講閉合電路的歐姆定律及其應(yīng)用一、電源的特征量(電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻)電能電源1.電源：把其他形式的能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______的裝置.2.電動(dòng)勢(shì)：等于外電路斷開(kāi)時(shí)________兩端的電壓.電動(dòng)勢(shì)用E表示，單位是伏特(V).電能功

(1)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______的本領(lǐng)大小的物理量. (2)大?。簲?shù)值上等于非靜電力移送1C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極至正極所做的________.

3.電源的內(nèi)阻：電源內(nèi)部電路的電阻.電源向外供電時(shí)，電源內(nèi)部也有電流流過(guò)，內(nèi)部電流通過(guò)內(nèi)阻時(shí)要產(chǎn)生熱量，內(nèi)部電阻消耗電能，把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.電動(dòng)勢(shì)與電壓的區(qū)別及聯(lián)系

(1)電源電動(dòng)勢(shì)是表征電源特性的物理量，只與電源有關(guān)，與外電路的狀況無(wú)關(guān)；電路中任意兩點(diǎn)之間的電壓與電源電動(dòng)勢(shì)和電路參數(shù)無(wú)關(guān).

(2)電動(dòng)勢(shì)的大小反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)；電壓的大小表示電場(chǎng)力在電場(chǎng)中兩點(diǎn)之間移動(dòng)1C

正電荷做的功，是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.(3)兩者之間的聯(lián)系：電路閉合時(shí)，E＝U內(nèi)＋U外；電路斷開(kāi)時(shí)，E＝U外.二、閉合電路的歐姆定律正比反比

1.內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成________，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成________.2.公式：I＝

ER＋r(只適用于純電阻電路)；E＝U內(nèi)＋U外也可以寫(xiě)成U外＝E－Ir(適用于任何電路).3.路端電壓與外電阻的關(guān)系：增大E【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)當(dāng)電源兩端短路時(shí)，路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì).())(2)非靜電力做的功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大.((3)閉合電路中外電阻越大，路端電壓越大.()(4)在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大.()(5)電源的輸出功率越大，電源的效率越高.()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×＝

2.一太陽(yáng)能電池板，測(cè)得它的開(kāi)路電壓(電動(dòng)勢(shì))為800mV，短路電流為40mA，若將該電池板與一阻值為60Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A.0.10VB.0.20VC.0.40VD.0.60V解析：r＝

E0.8I短

0.04Ω＝20Ω，U＝

ER＋rR＝0.6V.答案：D

3.如圖7-3-1所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝8V，內(nèi)電阻為r＝0.5Ω，“3V3W”規(guī)格的燈泡L與電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)剛好正常工作，電動(dòng)機(jī)的線)圈電阻R0＝1.5Ω.下列說(shuō)法中正確的是( A.通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為1.6A B.電源的輸出功率是8W C.電動(dòng)機(jī)消耗的功率為3W D.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為3W圖7-3-1解析：“3V3W”規(guī)格的燈泡L與電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)，說(shuō)明1A；路端電壓U＝E－Ir＝8V－1×0.5V＝7.5V，電源的輸出功率P出＝UI＝7.5×1W＝7.5W；電動(dòng)機(jī)消耗的功率PM＝12×1.5W＝1.5W；電動(dòng)機(jī)的輸出功率

P出′＝PM－P熱＝4.5W－1.5W＝3W.故D正確.

答案：D

4.如圖7-3-2所示的電路中，電源的內(nèi)阻不可忽略，當(dāng)開(kāi)關(guān)S0、S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為0.30A，則當(dāng)S0

閉合、S斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)可能是(

)圖7-3-2A.0.28AB.0.42AC.0.52AD.0.58A

解析：當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，阻值為4Ω的電阻被短路，電路總電阻較小.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電路總電阻增加4Ω，電流表的示數(shù)減小，故A正確.答案：A圖象類(lèi)型電源U-I圖象電阻U-I圖象圖象物理意義電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系熱點(diǎn)1兩類(lèi)U-I圖象的比較與應(yīng)用[熱點(diǎn)歸納]兩種圖象的比較.圖象類(lèi)型電源U-I圖象電阻U-I圖象截距與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E，與橫軸交點(diǎn)表

E示電源短路電流I短＝

r過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒(méi)有電壓時(shí)電流為零坐標(biāo)U、I的乘積表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率(續(xù)表)圖象類(lèi)型電源U-I圖象電阻U-I圖象坐標(biāo)U、I的比值表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電阻大小不同每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小斜率(絕對(duì)值)電源電阻r外電阻大小(續(xù)表)

【典題1】(多選，2019年黑龍江哈爾濱質(zhì)檢)如圖7-3-3所示的U-I圖象中，直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂的U-I圖線，用該電源直接與電阻R連接成閉合電路.由圖象可知()A.R的阻值為1.5ΩB.電源電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為0.5ΩC.電源的輸出功率為3.0WD.電源內(nèi)部消耗功率為1.5W圖7-3-3

解析：由于電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線Ⅰ和電阻R的U-I圖線Ⅱ都為直線，所以電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線Ⅰ的斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻，r＝1.5Ω；電阻R的U-I圖線Ⅱ的斜率等于電阻R的阻值，R＝1.5Ω，故A正確，B錯(cuò)誤；電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線和電阻R的U-I圖線交點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)的乘積表示電源的輸出功率，電源的輸出功率為P＝UI＝1.5×1.0W＝1.5W，故C錯(cuò)誤；由EI＝P＋Pr

解得電源內(nèi)部消耗的功率為Pr＝EI－P＝3.0×1.0W－1.5W＝1.5W，故D正確.

答案：AD

【遷移拓展】(多選)如圖7-3-4所示，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的特性圖線，曲線Ⅲ是一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線，如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨(dú)連接.則下列說(shuō)法正確的是()

A.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是11∶7 B.電源1與電源2的電動(dòng)勢(shì)之比是11∶7 C.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶2 D.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是1∶2圖7-3-4解析：U-I圖象的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻，根據(jù)電源U-I圖線，r1＝10 7Ω，r2＝1011Ω，則r1∶r2＝11∶7，故A正確；U-I圖象的縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì)，故E1＝E2＝10V，故B錯(cuò)誤；燈泡伏安特性曲線與電源的路端電壓隨輸出電流變化的特性圖線的交點(diǎn)即為燈泡與電源連接時(shí)的工作狀態(tài)，則連接電源1時(shí)，

故P1∶P2＝1∶2，R1∶R2＝18∶25，故C錯(cuò)誤，D正確.

答案：AD方法技巧兩圖線的交點(diǎn)表示，電源的路端電壓與用電器兩端的電壓相等，通過(guò)電源的電流與通過(guò)用電器的電流相等，故交點(diǎn)表示該電源單獨(dú)對(duì)該用電器供電的電壓和電流.熱點(diǎn)2電路中的功率及效率[熱點(diǎn)歸納](續(xù)表)

【典題2】如圖7-3-5所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝5V，內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R1＝0.5Ω，滑動(dòng)變阻器R2

的阻值范圍為0～10Ω.圖7-3-5(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的阻值為多大時(shí)，電阻R1

消耗的功率最大？最大功率是多少？

(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？

(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，電源的輸出功率最大？最大功率是多少？

解：(1)定值電阻R1

消耗的電功率

當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2接入電路的電阻為0時(shí)，R1

消耗的電功率最大.

(2)將R1看成電源內(nèi)阻的一部分，電源的等效內(nèi)阻r′＝R1＋r＝2.5Ω，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值R2＝r′＝2.5Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大.

(3)當(dāng)R1＋R2＝r，即R2＝r－R1＝2Ω－0.5Ω＝1.5Ω時(shí)，電源的輸出功率最大.

方法技巧電源輸出功率的極值問(wèn)題的處理方法

對(duì)于電源輸出功率的極值問(wèn)題，可以采用數(shù)學(xué)中求極值的方法，也可以采用電源的輸出功率隨外電阻的變化規(guī)律來(lái)求解.但應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)待求的最大功率對(duì)應(yīng)的電阻值不能等于等效電源的內(nèi)阻時(shí)，此時(shí)的條件是當(dāng)電阻值最接近等效電源的內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大.假設(shè)一電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，外電路有一可調(diào)電阻R，電源的輸出功率為：以上表達(dá)式可知電源的輸出功率隨外電路電阻R的變化關(guān)系為：(2)當(dāng)R>r

時(shí)，隨著R的增大，電源的輸出功率越來(lái)越??；(3)當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大，電源的輸出功率越來(lái)越大；(4)當(dāng)P出<Pm

時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻阻值R1

和R2，且R1R2＝r2.

【遷移拓展】(多選，2020年內(nèi)蒙古自治區(qū)一模)如圖7-3-6甲所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，外電路接有三個(gè)定值電阻R1＝2Ω、R2＝3Ω、R3＝6Ω，虛線框內(nèi)的電路可等效為一個(gè)電源，如圖乙所示，其等效電動(dòng)勢(shì)E′等于CD間未接入用電器時(shí)CD間的電壓，若用導(dǎo)線直接將C、D兩點(diǎn)連接起來(lái)，通過(guò)該導(dǎo)線的電流等于等效電源的短路電流.下列說(shuō)法正確的是()甲乙圖7-3-6＝1A，CD間電壓UCD＝E′＝I1R2＝A.等效電源的電動(dòng)勢(shì)E′＝5VB.等效電源的短路電流為1.2AC.等效電源的內(nèi)阻r′＝7.5ΩD.等效電源的最大輸出功率為0.3W解析：當(dāng)CD

間未接入用電器時(shí)，由閉合電路歐姆定律得回路中電流I1＝

ER1＋R2＋r3V，故A錯(cuò)誤；若CD間用導(dǎo)線連接，通過(guò)電源的電流I2＝

ER1＋R23＋r＝1.2A，R23＝

R2R3R2＋R3，根據(jù)并聯(lián)電路電流分配關(guān)系

等效電源的短路電流為0.4A，故B錯(cuò)誤；等效電源的內(nèi)阻r′答案：CD熱點(diǎn)3含容電路的處理

[熱點(diǎn)歸納] 1.電路的簡(jiǎn)化：不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí)，把電容器所處的支路視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上. 2.電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒(méi)有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，與電容器串聯(lián)的電阻視為等勢(shì)體.電容器的電壓為與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓.3.電容器所帶電荷量的變化的計(jì)算：(1)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差.(2)如果變化前后極板帶電的電性相反，那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和.

【典題3】(多選，2019年河北滄州模擬)在如圖7-3-7所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)電阻r＝1Ω，定值電阻R1＝3Ω，R2＝2Ω，電容器的電容C＝100μF.則下列說(shuō)法正確的是()圖7-3-7A.閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后電容器兩端的電壓為1.5VB.閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.0×10－4C

C.閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為1.5×10－4C D.先閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，通過(guò)電阻R1

的電荷量為3.0×10－4C電容器所帶電荷量Q＝CU＝100×10－6×1.5C＝1.5×10－4C，解析：閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后電流I＝

ER1＋R2＋r＝0.5A，電容器兩端的電壓為U＝IR1＝1.5V，故A正確；電路穩(wěn)定后故B錯(cuò)誤，C正確；先閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，

10－4C，故D錯(cuò)誤.

答案：AC電容器

C通過(guò)電阻

R1放電，通過(guò)電阻

R1的電荷量為

1.5×方法技巧電容器正、負(fù)極板及兩板電壓的確定

在電路中通過(guò)導(dǎo)線相連的各點(diǎn)電勢(shì)相等，找出兩極板通過(guò)導(dǎo)線分別與有電流的電路中哪兩點(diǎn)電勢(shì)相等，電路中這兩點(diǎn)所含電阻消耗的電壓就等于電容器兩端的電壓，與電勢(shì)高處相連的極板為電容器的正極板，與電勢(shì)低處相連的極板為電容器的負(fù)極板.

【遷移拓展】如圖7-3-8所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻不計(jì)，電阻R1＝R2＝R3＝6Ω，R4＝12Ω，電容器的電容C＝10μF，電容器中有一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài).若在工作的過(guò)程中，電阻R2

突然發(fā)生斷路，電流表可看作是理想電表.則下列判斷正確的是()圖7-3-8A.R2

發(fā)生斷路前UAB＝2VB.變化過(guò)程中流過(guò)電流表的電流方向由下到上C.R2發(fā)生斷路后原來(lái)靜止的帶電微粒向下加速的加速度為3gD.從電阻R2

斷路到電路穩(wěn)定的過(guò)程中，流經(jīng)電流表的電量為8×10－5

C解析：R2發(fā)生斷路前，U1＝U2＝6V，U4＝8V，UAB＝φA－φB＝－2V，故A錯(cuò)誤；R2發(fā)生斷路前，UAB＝－2V，電容器上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，R2

發(fā)生斷路后，U1′＝U3′＝6V，UAB′＝U3′＝6V，電容器上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，則在變化過(guò)程中，通過(guò)電流表的電流由上向下，故B錯(cuò)誤；R2發(fā)生斷路前，帶電微粒靜止，受到向下的重力與向上的電場(chǎng)力作用，且電場(chǎng)力大小等于重力F＝mg.R2發(fā)生斷路后，帶電微粒受到的電場(chǎng)力向下，由于R2發(fā)生斷路后兩極板間的電壓是R2發(fā)生斷路前電壓的二倍，則R2

發(fā)生斷路后微粒受到的電場(chǎng)力是原來(lái)電場(chǎng)力的二倍，為2F＝2mg，則R2發(fā)生斷路后，微粒受到的合力為3mg，方向向下，由牛頓第二定律可知，微粒的加速度為3g，方向向下，故C正確；從電阻R2

斷路到電路穩(wěn)定的過(guò)程中，流經(jīng)電流表的電量ΔQ＝Q′－Q＝CUAB′－CUAB＝C(UAB′－UAB)＝10×10－6F×[4V－(－2V)]＝6×10－5C，故D錯(cuò)誤.答案：C閉合電路的動(dòng)態(tài)分析法1.閉合電路動(dòng)態(tài)分析的方法.(1)程序法.(2)“串反并同”結(jié)論法.(3)極限法.

因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，讓電阻最大或電阻為零去討論.(4)特殊值法.對(duì)有些復(fù)雜難以直接判斷的問(wèn)題，可采用特殊值代入幫助分析.

【典題4】(多選，2020年江蘇卷)某汽車(chē)的電源與啟動(dòng)電機(jī)、車(chē)燈連接的簡(jiǎn)化電路如圖7-3-9所示.當(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān))S閉合，電機(jī)工作，車(chē)燈突然變暗，此時(shí)(

圖7-3-9A.車(chē)燈的電流變小C.電路的總電流變小B.路端電壓變小D.電源的總功率變大

解析：開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，車(chē)燈變暗，故流過(guò)車(chē)燈的電流I燈變小，故A正確；電路的路端電壓為U路＝U燈＝I燈

R燈，I燈變小，路U路減小，干路電流增大，故C錯(cuò)誤；電源總功率為P總＝EI干，I干增大，總功率變大，故D正確.

答案：ABD方法技巧電路動(dòng)態(tài)分析的一般步驟

(1)明確局部電路變化時(shí)所引起的局部電路電阻的變化. (2)根據(jù)局部電路電阻的變化，確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總＝

ER外總＋r，確定電路的總電流如何變化. (4)由U內(nèi)＝I總

r確定電源的內(nèi)電壓如何變化. (5)由U＝E－U內(nèi)確定路端電壓如何變化. (6)確定支路