通用版2022屆高考物理一輪復習專題七恒定電流第3講閉合電路的歐姆定律及其應用

第3講閉合電路的歐姆定律及其應用一、電源的特征量(電動勢和內(nèi)阻)電能電源1.電源：把其他形式的能轉化為________的裝置.2.電動勢：等于外電路斷開時________兩端的電壓.電動勢用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化為________的本領大小的物理量. (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，電源內(nèi)部也有電流流過，內(nèi)部電流通過內(nèi)阻時要產(chǎn)生熱量，內(nèi)部電阻消耗電能，把電能轉化為內(nèi)能.電動勢與電壓的區(qū)別及聯(lián)系

(1)電源電動勢是表征電源特性的物理量，只與電源有關，與外電路的狀況無關；電路中任意兩點之間的電壓與電源電動勢和電路參數(shù)無關.

(2)電動勢的大小反映了電源把其他形式的能轉化為電能的本領；電壓的大小表示電場力在電場中兩點之間移動1C

正電荷做的功，是把電能轉化為其他形式的能.(3)兩者之間的聯(lián)系：電路閉合時，E＝U內(nèi)＋U外；電路斷開時，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勢成________，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外也可以寫成U外＝E－Ir(適用于任何電路).3.路端電壓與外電阻的關系：增大E【基礎自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)當電源兩端短路時，路端電壓等于電源電動勢.())(2)非靜電力做的功越多，電動勢就越大.((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)×＝

2.一太陽能電池板，測得它的開路電壓(電動勢)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，電源電動勢E＝8V，內(nèi)電阻為r＝0.5Ω，“3V3W”規(guī)格的燈泡L與電動機M串聯(lián)接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動機剛好正常工作，電動機的線)圈電阻R0＝1.5Ω.下列說法中正確的是( A.通過電動機的電流為1.6A B.電源的輸出功率是8W C.電動機消耗的功率為3W D.電動機的輸出功率為3W圖7-3-1解析：“3V3W”規(guī)格的燈泡L與電動機M串聯(lián)，說明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；電動機消耗的功率PM＝12×1.5W＝1.5W；電動機的輸出功率

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，當開關S0、S閉合時，電流表的示數(shù)為0.30A，則當S0

閉合、S斷開時，電流表的示數(shù)可能是(

)圖7-3-2A.0.28AB.0.42AC.0.52AD.0.58A

解析：當開關S閉合時，阻值為4Ω的電阻被短路，電路總電阻較小.當S斷開時，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系電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關系熱點1兩類U-I圖象的比較與應用[熱點歸納]兩種圖象的比較.圖象類型電源U-I圖象電阻U-I圖象截距與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表

E示電源短路電流I短＝

r過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零坐標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)圖象類型電源U-I圖象電阻U-I圖象坐標U、I的比值表示外電阻的大小，不同點對應的外電阻大小不同每一點對應的比值均等大，表示此電阻的大小斜率(絕對值)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系圖線，直線Ⅱ為某一電阻R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.電源電動勢為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系圖線Ⅰ的斜率的絕對值等于電源內(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錯誤；電源的路端電壓與電流的關系圖線和電阻R的U-I圖線交點縱、橫坐標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單獨連接.則下列說法正確的是()

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的電動勢之比是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勢，故E1＝E2＝10V，故B錯誤；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即為燈泡與電源連接時的工作狀態(tài)，則連接電源1時，

故P1∶P2＝1∶2，R1∶R2＝18∶25，故C錯誤，D正確.

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

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

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

消耗的功率最大？最大功率是多少？

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

(3)當滑動變阻器的阻值為多大時，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

當滑動變阻器R2接入電路的電阻為0時，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，當滑動變阻器的阻值R2＝r′＝2.5Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大.

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

方法技巧電源輸出功率的極值問題的處理方法

對于電源輸出功率的極值問題，可以采用數(shù)學中求極值的方法，也可以采用電源的輸出功率隨外電阻的變化規(guī)律來求解.但應當注意的是，當待求的最大功率對應的電阻值不能等于等效電源的內(nèi)阻時，此時的條件是當電阻值最接近等效電源的內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大.假設一電源的電動勢為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：以上表達式可知電源的輸出功率隨外電路電阻R的變化關系為：(2)當R>r

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

時，每個輸出功率對應兩個外電阻阻值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，電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，外電路接有三個定值電阻R1＝2Ω、R2＝3Ω、R3＝6Ω，虛線框內(nèi)的電路可等效為一個電源，如圖乙所示，其等效電動勢E′等于CD間未接入用電器時CD間的電壓，若用導線直接將C、D兩點連接起來，通過該導線的電流等于等效電源的短路電流.下列說法正確的是()甲乙圖7-3-6＝1A，CD間電壓UCD＝E′＝I1R2＝A.等效電源的電動勢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CD

間未接入用電器時，由閉合電路歐姆定律得回路中電流I1＝

ER1＋R2＋r3V，故A錯誤；若CD間用導線連接，通過電源的電流I2＝

ER1＋R23＋r＝1.2A，R23＝

R2R3R2＋R3，根據(jù)并聯(lián)電路電流分配關系

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

[熱點歸納] 1.電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所處的支路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上. 2.電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當于導線，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算：(1)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過所連導線的電荷量等于初、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，那么通過所連導線的電荷量等于初、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，電源電動勢E＝3V，內(nèi)電阻r＝1Ω，定值電阻R1＝3Ω，R2＝2Ω，電容器的電容C＝100μF.則下列說法正確的是()圖7-3-7A.閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器兩端的電壓為1.5VB.閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.0×10－4C

C.閉合開關S，電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為1.5×10－4C D.先閉合開關S，電路穩(wěn)定后斷開開關S，通過電阻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：閉合開關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錯誤，C正確；先閉合開關S，電路穩(wěn)定后斷開開關S，

10－4C，故D錯誤.

答案：AC電容器

C通過電阻

R1放電，通過電阻

R1的電荷量為

1.5×方法技巧電容器正、負極板及兩板電壓的確定

在電路中通過導線相連的各點電勢相等，找出兩極板通過導線分別與有電流的電路中哪兩點電勢相等，電路中這兩點所含電阻消耗的電壓就等于電容器兩端的電壓，與電勢高處相連的極板為電容器的正極板，與電勢低處相連的極板為電容器的負極板.

【遷移拓展】如圖7-3-8所示，電源的電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計，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狀態(tài).若在工作的過程中，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.變化過程中流過電流表的電流方向由下到上C.R2發(fā)生斷路后原來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錯誤；R2發(fā)生斷路前，UAB＝－2V，電容器上極板帶負電，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，下極板帶負電，則在變化過程中，通過電流表的電流由上向下，故B錯誤；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力作用，且電場力大小等于重力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力是原來電場力的二倍，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錯誤.答案：C閉合電路的動態(tài)分析法1.閉合電路動態(tài)分析的方法.(1)程序法.(2)“串反并同”結論法.(3)極限法.

因滑動變阻器滑片滑動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，讓電阻最大或電阻為零去討論.(4)特殊值法.對有些復雜難以直接判斷的問題，可采用特殊值代入幫助分析.

【典題4】(多選，2020年江蘇卷)某汽車的電源與啟動電機、車燈連接的簡化電路如圖7-3-9所示.當汽車啟動時，開關)S閉合，電機工作，車燈突然變暗，此時(

圖7-3-9A.車燈的電流變小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：開關閉合時，車燈變暗，故流過車燈的電流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方法技巧電路動態(tài)分析的一般步驟

(1)明確局部電路變化時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外總如何變化.(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