2025年高考物理一輪復習（新人教版） 第10章　第2課時　閉合電路歐姆定律及應用

第十章電路及其應用第2課時閉合電路歐姆定律及應用目標要求1.了解電動勢的物理意義，理解并掌握閉合電路的歐姆定律。2.會用閉合電路歐姆定律分析電路的動態(tài)變化。3.會計算涉及電源的電路功率。4.掌握路端電壓和電流的關系及電源的U－I圖像。內容索引考點一閉合電路歐姆定律考點二電源的功率及效率考點三兩種U－I圖像的比較與應用課時精練><考點一閉合電路歐姆定律1.電源(1)電動勢①定義：非靜電力所做的功與所移動的電荷量的比值，E＝

；②物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉化成_______本領的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。(2)內阻：電源內部導體的電阻。電勢能2.閉合電路歐姆定律(1)內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成_____，跟內、外電路的電阻之和成_____；(2)公式：I＝______(只適用于純電阻電路)；(3)其他表達形式①電勢降落表達式：E＝U外＋U內或E＝U外＋____；(適用于_____電路)②功率表達式：EI＝UI＋____。正比反比Ir任意I2r3.路端電壓與外電阻的關系增大(2)特殊情況：①當外電路斷路時，I＝0，U＝____；E②當外電路短路時，I短＝____，U＝0。4.總電阻變化的幾種情況(1)當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時，電路的總電阻一定增大(或減小)。(2)若開關的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時，電路的總電阻增大；若開關的通、斷使并聯(lián)的支路增多時，電路的總電阻減小。(3)在如圖甲所示分壓電路中，滑動變阻器可視為由兩段電阻構成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致。(4)在一個定值電阻R和一個可變電阻R0組成的如圖乙所示的電路中，兩支路電阻越趨于相等，乙圖中電路電阻越大，兩支路電阻相等時，乙圖中電路電阻最大。例1有一電池，外電路斷開時的路端電壓為3.0V，外電路接上阻值為8.0Ω的負載電阻后路端電壓降為2.4V，則可以確定電池的電動勢E和內電阻r為A.E＝2.4V，r＝1.0ΩB.E＝2.4V，r＝2.0ΩC.E＝3.0V，r＝2.0ΩD.E＝3.0V，r＝1.0Ω√外電路斷開時的路端電壓為3.0V，則電池的電動勢E＝3.0V。當外電路接上阻值為8.0Ω的負載電阻后路端電壓降為2.4V，由U＝IR，U＝E－Ir，得r＝2.0Ω，故C正確。例2

(2023·山東煙臺市期末)如圖所示，將一根粗細均勻的電阻絲彎成一個閉合的圓環(huán)，接入電路中，電路與圓環(huán)的接觸點O點固定，P為電路與圓環(huán)良好接觸的滑動觸頭，電源的電動勢為E，內阻為r，閉合開關S，在滑動觸頭P緩慢地從m點開始經(jīng)n點移到q點的過程中，下列說法正確的是A.電壓表和電流表的示數(shù)都一直變大B.燈L1先變暗后變亮，電流表的示數(shù)一直變小C.燈L2先變暗后變亮，電壓表的示數(shù)先變大后變小D.電容器C所帶電荷量先減少后增多√閉合的圓環(huán)接入電路中，接觸點O點與P間電阻絲并聯(lián)接入到電路中，在滑動觸頭P緩慢地從m點開始經(jīng)n點移到q點的過程中，圓環(huán)接入電路中的總電阻先變大后變小，故電路中的總電阻先變大后變小，則干路電流I先減小后增大，燈L2先變暗后變亮，根據(jù)閉合電路歐姆定律U＝E－Ir，可知路端電壓即電壓表示數(shù)先變大后變小，圓環(huán)與燈L1并聯(lián)電路的電壓U并＝U－U2，U2與U并之和等于外電路電壓，U2先減小后增大，故U并先增大后減小，L1先變亮后變暗，I1先增大后減小，流過電流表的電流IA＝I－I1，IA先減小后增大，故A、B錯誤，C正確；圓環(huán)與燈L1并聯(lián)的電壓先增大后減小，則電容器板間的電壓先增大后減小，由Q＝CU，可得電容器所帶的電荷量先增多后減少，故D錯誤。電路動態(tài)分析的方法1.程序法2.“串反并同”結論法(1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大。(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小。3.極限法解決因滑動變阻器滑片滑動而引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，使電阻最大或電阻為零去討論。例3

(2023·河北邯鄲市模擬)如圖所示，電源電動勢E＝6V，內阻r＝1Ω，R0＝3Ω，R1＝7.5Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，電容器的電容C＝2μF。開始時開關S處于閉合狀態(tài)，則下列說法正確的是A.開關S閉合時，電容器上極板帶正電B.開關S閉合時，電容器兩極板間電勢差是3VC.將開關S斷開，穩(wěn)定后電容器極板所帶的電荷量是

3.6×10－6CD.將開關S斷開至電路穩(wěn)定的過程中通過R0的電荷量是9.6×10－6

C√開關S斷開時的等效電路圖如圖乙所示，穩(wěn)定后電容器C兩端電壓等于R2兩端電壓U2，此時U2＝

＝3V，電容器所帶電荷量Q2＝CU2＝6×10－6C，且上極板帶正電，下極板帶負電，故通過R0的電荷量Q＝Q1＋Q2＝9.6×10－6C，故C錯誤，D正確。含容電路的分析1.電路簡化把電容器所在的支路穩(wěn)定時視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上。2.電容器兩端的電壓(1)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻兩端無電壓，相當于導線。(2)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。3.電容器的電荷量及變化(1)電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導線的電荷量為|Q1－Q2|。(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導線的電荷量為Q1＋Q2。返回電源的功率及效率><考點二1.電源的總功率(1)任意電路：P總＝_____＝_____＋IU內＝P出＋P內。(2)純電阻電路：P總＝_________＝

。2.電源內部消耗的功率P內＝_____＝IU內＝P總－P出。IEIU外I2(R＋r)I2r3.電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝____＝IE－I2r＝P總－P內。(2)純電阻電路：P出＝_____＝

。4.電源的效率IUI2R5.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)由P出與外電阻R的關系圖像可知：①當R>r時，隨著R的增大輸出功率越來越小。②當R<r時，隨著R的增大輸出功率越來越大。6.提高純電阻電路效率的方法1.外電阻越大，電源的輸出功率越大。(

)2.電源的輸出功率越大，電源的效率越高。(

)3.路端電壓增大時，電源的輸出功率一定變大。(

)×××例4

(多選)(2023·黑龍江大慶市鐵人中學期末)如圖所示，電源電動勢E＝10V、內阻r＝1Ω，電動機M的內阻R0＝4Ω，閉合開關S后，標有“8V

12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，則A.圖中理想電流表示數(shù)為1AB.電源的輸出功率為16WC.10s內電動機產(chǎn)生的熱量為10JD.電動機的機械功率為4W√√標有“8V

12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，則外電路并聯(lián)部分的電壓為8V，由閉合電路的歐姆定律有I＝

＝2A，即干路電流為2A，理想電流表的示數(shù)為2A，故A錯誤；電源的輸出功率為P出＝EI－I2r＝16W，故B正確；正常發(fā)光的燈泡中的電流為IL＝

＝1.5A，故流過電動機的電流為IM＝I－IL＝0.5A，則電動機的機械功率為P機＝UIM－IM2R0＝3W，故D錯誤；10s內電動機產(chǎn)生的熱量為Q＝IM2R0t＝10J，故C正確。例5

(2023·湖南省長郡中學模擬)如圖甲所示的電路，其中電源電動勢E＝6V，內阻r＝2Ω，定值電阻R＝4Ω，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的阻值RP的關系如圖乙所示。則下列說法中正確的是A.圖乙中滑動變阻器的最大功率

P2＝2WB.圖乙中R1＝6Ω，R2＝12ΩC.滑動變阻器消耗功率P最大時，

定值電阻R消耗的功率也最大D.調整滑動變阻器RP的阻值，可以使電源的輸出電流達到2A√當回路中電流最大時，即RP＝0時，定值電阻R消耗的功率最大，C錯誤；等效電源把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動勢”“內阻”如下：(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E′。(2)兩點短路時的電流為等效短路電流I短′，等效內電阻r′＝

。常見電路等效電源如下：返回兩種U－I圖像的比較與應用><考點三電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像比較

電源U－I圖像電阻U－I圖像圖形

物理意義電源的路端電壓隨電路中電流的變化關系電阻兩端的電壓隨電阻中電流的變化關系

電源U－I圖像電阻U－I圖像截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流過坐標原點，表示電流為零時電阻兩端的電壓為零圖線斜率的絕對值電源內阻r電阻大小(電阻為純電阻)

電源U－I圖像電阻U－I圖像圖線上每一點坐標的乘積UI表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率圖線上每一點對應的U、I比值表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同表示電阻的大小，每一點對應的比值均等大思考在同一坐標系中畫出電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像，兩圖像的交點有何含義？答案兩圖像的交點表示電阻的實際工作點，即交點的縱坐標表示實際工作電壓，橫坐標表示實際工作電流，乘積表示實際功率。例6

(2023·山西太原市期末)如圖甲所示，閉合開關S，將滑動變阻器的滑片P從一端滑到另一端的過程中，理想電壓表V1、V2的示數(shù)隨理想電流表A示數(shù)的變化情況如圖乙所示，下列說法正確的是A.滑動變阻器的最大阻值為12ΩB.電源的電動勢為9VC.R0＝15ΩD.電源內阻為3Ω√由題圖乙可得r＝1Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝U1＋I1r，解得E＝8V，故B、D錯誤。返回課時精練1.如圖所示為一個外電阻R和電源組成的閉合電路。在正常工作時，若1C正電荷從負極B移到正極A的過程中，非靜電力做功，將3J的其他形式的能轉化為電能，同時靜電力做功0.5J。則此時該電路中電源電動勢E、電源內電壓U內、電源路端電壓U外大小為A.E＝2.5V，U外＝0.5VB.E＝3V，U外＝0.5VC.E＝2.5V，U內＝0.5VD.E＝3V，U外＝2.5V√1234567891011121234567891011122.(2023·四川內江市第六中學模擬)電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。直線A、B和C分別是電源a、電源b和電阻R的U－I圖線。將這個電阻R分別接到a、b兩電源上，那么A.電源a、b電動勢一樣大，b內阻較大B.R接到電源a上，電路中的電流較小C.R接到電源b上，電源的輸出功率較大D.R接到電源b上，電源效率較高√123456789101112由電源的U－I圖線可知，縱軸截距表示電動勢，斜率的絕對值表示內阻，故電源a、b電動勢一樣大，b內阻較大，A正確；當電源與電阻直接相連時，電源和電阻的U－I圖線交點表示該電阻的工作狀態(tài)，其橫坐標表示電路中的電流，故R接到電源a上，電路中的電流較大，B錯誤；由P＝UI可知，電源和電阻的U－I圖線交點橫、縱坐標乘積(矩形面積)表示電源的輸出功率，如圖所示，123456789101112可知R接到電源a上，電源的輸出功率較大，電源的效率可表示為η＝當R接到電源a上，路端電壓U較大，電源效率較高，C、D錯誤。1234567891011123.(多選)(2023·河南新鄉(xiāng)市期中)如圖所示，直線OC為電源的總功率隨電流I變化的圖線，拋物線ODC為該電源內部熱功率隨電流I變化的圖線，若該電源與電阻B串聯(lián)后，電路中的電流為0.5A，則下列說法正確的是A.電阻B的阻值為11.5ΩB.電源的內阻為1.5ΩC.電源與電阻B串聯(lián)后，路端電壓為5.75VD.電源與電阻B串聯(lián)后，電源內部熱功率為0.375W√123456789101112√123456789101112路端電壓為U＝I′R＝0.5×10.5V＝5.25V，電源內部熱功率為Pr＝I′2r＝0.52×1.5W＝0.375W，故A、C錯誤，D正確。1234567891011124.(多選)(2024·廣東佛山市檢測)安裝了感光系統(tǒng)的新型路燈，能根據(jù)環(huán)境明暗程度自動調節(jié)燈光亮度。某興趣小組為了研究路燈的感光系統(tǒng)，設計了甲、乙兩個電路，如圖所示。Rt為光敏電阻(光照越強，電阻越小)，R0與R1為定值電阻，下列說法正確的是A.環(huán)境變暗時，甲電路的燈泡亮度變亮B.環(huán)境變暗時，乙電路的燈泡亮度變亮C.環(huán)境變亮時，甲電路的R1電功率減小D.環(huán)境變亮時，乙電路的R1電功率增大√123456789101112√設電源內阻為r，題圖甲中，當環(huán)境變暗時，Rt阻值變大，電路總電阻變大，干路電流減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律UL＝E－I(R0＋r)，可知燈泡兩端電壓變大，燈泡亮度變亮；當環(huán)境變亮時，Rt阻值變小，123456789101112電路總電阻變小，干路電流增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知燈泡兩端電壓變小，流過燈泡的電流變小，由于通過干路的總電流增大，故流過R1的電流I1增大，根據(jù)P1＝I12R1可知R1電功率增大，故A正確，C錯誤；題圖乙中，當環(huán)境變暗時，Rt阻值變大，電路總電阻變大，干路電流減小，因為R1的阻值和燈泡的阻值不變，故流過燈泡的電流減小，燈泡變暗；當環(huán)境變亮時，Rt阻值變小，電路總電阻變小，干路電流增大，流過R1的電流變大，電功率增大，故B錯誤，D正確。1234567891011125.如圖所示電路中，由于某處出現(xiàn)了故障，導致電路中的A、B兩燈變亮，C、D兩燈變暗，故障可能是A.R1短路

B.R2斷路C.R2短路

D.R3短路√123456789101112A燈在干路上，A燈變亮，說明電路中總電流變大，由閉合電路歐姆定律可知電路的外電阻減小，這就說明電路中只會出現(xiàn)短路而不會出現(xiàn)斷路，選項B錯誤；因為短路部分的電阻變小，分壓作用減小，與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓減小，C、D兩燈變暗，A、B兩燈變亮，這說明發(fā)生短路的電阻與C、D兩燈是并聯(lián)的，而與A、B兩燈是串聯(lián)的。觀察電路中電阻的連接形式，只有R3短路符合條件，故選項A、C錯誤，D正確。1234567891011126.如圖所示電路，電源電動勢為E，內阻為r。閉合開關，調節(jié)滑動變阻器滑片，電壓表示數(shù)為U、電流表示數(shù)為I。電源的總功率P與電壓U、電流I的關系正確的是123456789101112√若I是自變量，則電源的總功率P＝EI，即電源的總功率P與電流I是正比關系，故C、D錯誤。1234567891011127.如圖所示，圖線a是太陽能電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關系圖像(電池內阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U－I圖像。在該光照強度下將它們組成閉合回路時，則A.電源的電動勢為E＝5VB.電阻兩端的電壓為U＝4VC.電阻的電流為I＝0.4AD.太陽能電池的內阻為5Ω√123456789101112由閉合電路的歐姆定律可得U＝E－Ir，當I＝0時，E＝U，由題圖中圖線a與縱軸的交點讀出電源的電動勢為E＝4V，故A錯誤；根據(jù)題圖中兩圖線交點處的狀態(tài)可知，電阻兩端的電壓為U＝3V，電流為I＝0.2A，故B、C錯誤；太陽能電池的內阻為r＝

＝5Ω，故D正確。1234567891011128.(2023·海南卷·7)如圖所示電路，已知電源電動勢為E，內阻不計，電容器電容為C，閉合開關K，待電路穩(wěn)定后，電容器上電荷量為123456789101112√9.(2024·江蘇淮安市檢測)如圖所示電路，電源內阻為r，兩相同燈泡L1、L2

電阻均為R，D為理想二極管(具有單向導電性)，電表均為理想電表。閉合S后，一帶電油滴恰好在平行板電容器中央靜止不動。現(xiàn)把滑動變阻器滑片向上滑動，電壓表V1、V2

示數(shù)變化量絕對值分別為ΔU1、ΔU2，電流表示數(shù)變化量絕對值為ΔI，則下列說法中錯誤的是

A.兩燈泡逐漸變亮

B.油滴將向下運動C.＝R＋r

D.ΔU2>ΔU1123456789101112√滑片向上滑動，滑動變阻器接入電路的阻值減小，總電阻減小，回路中電流變大，兩燈泡變亮，選項A正確；123456789101112總電流增大，故內電壓增大，所以外電壓減小，即V1的示數(shù)減小，而L1兩端的電壓變大，所以L2與滑動變阻器兩端的電壓之和減小，所以V2的示數(shù)及電容器板間電壓變小，應放電，12345678910111210.(多選)某同學通過實驗正確作出標有“5V

2.5W”的小燈泡的U－I圖像如圖甲所示，現(xiàn)把實驗中使用的小燈泡接到如圖乙所示的電路中，其中電源電動勢E＝6V，內阻r＝1Ω，定值電阻R＝9Ω，則A.由甲圖可知，小燈泡的電阻值隨

電壓的升高而增大B.由甲圖可知，小燈泡的電阻值隨

電壓的升高而減小C.閉合乙圖開關，小燈泡的實際功

率約為2.7WD.閉合乙圖開關，小燈泡的實際功率約為0.84W√√123456789101112由題圖甲可知，隨電壓的升高，各點與原點連線的斜率變大，則小燈泡的電阻值增大，選項A正確，B錯誤；將電阻R看作電源的內阻，則U＝E－123456789101112I(R＋r)＝6－10I(V)，將此函數(shù)關系的圖像畫在燈泡的U－I圖像上，如圖，兩圖線的交點為小燈泡的工作點，則I＝0.38A，U＝2.2V，則小燈泡的實際功率約為P＝IU＝0.38×2.2W≈0.84W，選項C錯誤，D正確。11.在如圖甲所示的電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3是一滑動變阻器，當其滑片