2022年高考物理總復(fù)習(xí)講義：2、閉合電路歐姆定律

2、閉合電路歐姆定律

[P3.]一、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容

⑴閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路中的電

__

阻之和成反比.這個(gè)結(jié)論通常叫做閉合電路的歐八姆定

律一

⑵閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：

①E=U外+U內(nèi)②1=工（/、H間關(guān)系）

R+r

③U=E-Ir（U、/間關(guān)系）④。=」一E（U、H間關(guān)系）

R+r

從③式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)（/=0）,路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。而這

時(shí)用電壓表去測(cè)量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)（有微弱電流）。當(dāng)

外電路短路時(shí)（R=0,因而U=0）電流最大為/m=E"（一般不允許

出現(xiàn)這種情況，會(huì)把電源燒壞）。

U=-^—E

R+rR+r

[P4.](3)討論：U-E-Ir

a.從上式可以看出:（￡、r是常量，R、I、U是變量）a.當(dāng)外電阻R減小

時(shí)，可知I增大，內(nèi)電壓U，=Ii"增大，路端電壓U減小.

b.當(dāng)外電路短路時(shí)，R趨近于零，I趨近于E/r,路端電壓U趨近于

零.電源的內(nèi)阻一般都很小，所以短路時(shí)電流很大為/m=￡"

c.當(dāng)外電阻R增大時(shí)，貝1）1減小，內(nèi)電壓U，=Ir減小，路端電壓U

增大.

當(dāng)外電路斷開時(shí)，R變?yōu)闊o限大，I變?yōu)榱?，k也變?yōu)榱悖琔=E.

這就是說，開路時(shí)的路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì).而這時(shí)用電壓表

去測(cè)量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)（還有微弱電流通過電源）。

[P5.]二、閉合電路的圖象。

右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I

圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電

路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形

的

面積表示輸出功率；Q的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻

大小；

b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大??；當(dāng)兩個(gè)斜率相等

時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大，即輸出功率

最大（可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最

大電流的一半）。

[P6.]三、電源的功率和效率

⑴電功率：

①電源的功率（電源的總功率）PE=EI

②電源的輸出功率尸產(chǎn)U/

③電源內(nèi)部消耗的功率Pr=/2〃

222

電源的輸出功率,----E---R-----iE/--E--

(R+r)2---(R-r)2/R+4r~4r

電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示,

而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為「=互。

4r

⑵電源的效率：〃=上=巨=」_(最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路)

PEER+r

[P7.]如圖四所示的是甲、乙、丙三個(gè)電源的U—/圖線，甲和丙兩

圖線平行，下列判斷正確的是(BC),

A.甲電源的電動(dòng)勢(shì)比乙大卜q,

B.乙電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都比丙電源大

圖四

C.甲和丙電源的內(nèi)阻相等

D.甲電源內(nèi)阻最大，丙電源內(nèi)阻最小

[P8.]如圖所示電路，R為變阻器，七為定值電阻，r為電源內(nèi)阻,

且廠〉/?2。若R上的電功率為B，&上的電功率為尸2。以下敘述中正

確的是(ABD)

(A)要使B與尸2的和最大，必須使Ri=r—/?2。-------------

(B)要使Pi最大，必須使R產(chǎn)&+廣。同匚L旨2一

(C)要使尸2最大，必須使&=尺+八

(D)(丹+02)的最大值，由￡和廠決定。

[P9.汝口圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)E為6V,內(nèi)阻r為2d電阻R為8d

電動(dòng)機(jī)M線圈電阻RM為2Q。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電阻R消耗的電功

率為2W,則動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率是(B)

A.0.5WB.1.5W

C.2WD.3.56W

[P10.改口圖十三所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E=7.5V,內(nèi)阻r=1.0C,定

值電阻4=12Q,電動(dòng)機(jī)M的線圈的電阻R=0.50Q.閉合開關(guān)S,

圖十三

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后，電壓表的示數(shù)Ui=4V,電阻以消耗的電功率

P2=3.0W.求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后：

（1）電路的路端電壓.

（2）通過電動(dòng)機(jī)的電流.

解：（1）路端電壓等于&兩端的電壓，由P=￡得---------（2

R

分）

U=U2=J＞叫=J3.0X12V=6.0V-----------（3分）

（2）電源的電動(dòng)勢(shì)￡=5+〃，-------------（2

分）

由此得干路電流/=￡&=H^A=L5A------（2分）

r1.0

通過形的電流，2=號(hào)=苧A=0.5A-----------------（2分）

凡12

通過電動(dòng)機(jī)的電流/1=/一，2=（1.5-0.5）A=1.0A---------（2分）

［P12.］如圖所示，電解槽A和電爐B并聯(lián)后接到電源上，電源內(nèi)阻

r=lQ,電爐電阻7?=19C,電解槽電阻r=0.5C。當(dāng)

Si閉合、S2斷開時(shí)，電爐消耗功率684W；S八S2.

都閉合時(shí)電爐消耗功率475W（電爐電阻可看作不

變）。試求：

（1）電源的電動(dòng)勢(shì)；

（2）SrS2都閉合時(shí)，流過電解槽的電流大?。?/p>

（3）Si、S2都閉合時(shí)，電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率。

解：（1）當(dāng)S1閉合S2斷開時(shí)電爐功率為［

電爐中電流M岳6A

（2分）

電源電動(dòng)勢(shì)E=/(/?+r)=120V

（2分）

（2）當(dāng)冬、S2都閉合時(shí)電爐功率為6

小停

電爐中電流=/=5A

（1分）

電源路端電壓為u=/碑=5X19=95V

（1分）

通過電源的電流為/=j=12Q^=25A

r1

(2分)

通過電解槽的電流為IA=I-IR=20A

（1分）

（3）電解槽消耗的電功率乙=〃U=20x95=1900W

（2分）

電解槽內(nèi)熱損耗功率L=/0,=2()2X0.5=200W

（2分）

電解槽轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率4=心一4=1700W

（2分）

[P14.]如圖所示電源電動(dòng)勢(shì)f=10V,內(nèi)阻r=0.5Q,電動(dòng)機(jī)的電阻

Ro=1.0Q，定值電阻R=l.5Q,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)電壓表的示數(shù)為

3.0V.求電源釋放的電功率為多少？電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為多少？

某同學(xué)求解如下：整個(gè)回路的電流是：

I=——-——=-----------=3.33A

尸+/?+R。0.5+1.5+1.0

電源釋放的電功率：P=E/=10x3.33=33.3W

22

電動(dòng)機(jī)消耗功率：P=/7?o=3.33xl.0=ll.lW

經(jīng)檢查，數(shù)值計(jì)算無誤，該同學(xué)求解過程是否有不當(dāng)之處，若有請(qǐng)予

以改正。

解：此解法不當(dāng)（2分）

整個(gè)回路的電流是：1=且=巨=2A（3分）

R1.5

電源釋放的電功率：P^,=E/=10x2=20W（3分）

電動(dòng)機(jī)消耗功率：P=P總功-/2（R+r）=20-22（1.5+0.5）=12W（4分）

[P16.]高溫超導(dǎo)限流器由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成，如圖。超

導(dǎo)部件有一個(gè)超導(dǎo)臨界電流人，當(dāng)通過限流器的電流/＞人時(shí)，將造

成超導(dǎo)體失超，從超導(dǎo)態(tài)（電阻為零）轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（一個(gè)純電阻）。

以此來限制電力系統(tǒng)的故障電流，已知超導(dǎo)部件的正常態(tài)電阻為H尸

3Q,超導(dǎo)臨界電流7c=1.2A,限流電阻7?2=6Q,小燈泡L上標(biāo)有“6V,

6W”的字樣，電源電動(dòng)勢(shì)E=8V,內(nèi)阻r=2Q,原來電路正常工作，

現(xiàn)￡突然發(fā)生短路，則（BC）

A.短路前通過R的電流為（A

B,短路后超導(dǎo)部件將由超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為正常

態(tài)

C.短路后通過R的電流為gA

D.短路后通過尺的電流為2A

[P18.]如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E=3.0V,內(nèi)阻片1.0。；

電阻&=10Q,4=10。，%=30。，&=35Q；電容器的電容C=10陽

電容器原來不帶電.求接通電鍵K并達(dá)到穩(wěn)定這一過程中流過7?4的總

電量。

解：由電阻的串并聯(lián)公式，得閉合電路的總電

阻為

R=必旦也2-

（2分）

R|+%+&

由歐姆定律得，通過電源的電流

（2分）

電源的端電壓U=E-Ir=-V（3

3

分）

電阻尺兩端的電壓。=—^U=2V（3分）

R?+叫

通過總的總電量就是電容器的電量Q=CV=2.Oxio-5c

（4分）

[P19.]汽車電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)車燈會(huì)瞬時(shí)變暗，如圖15圖，在打開車燈

的情況下，電動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)電流表讀數(shù)為10A,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流表

讀數(shù)為58A,若電源電動(dòng)勢(shì)為12.5V,內(nèi)阻為0.05Q,電流表內(nèi)阻不計(jì),

則因電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，車燈的電功率降低了（B）

A.35.8WB.43.2W

C.48.2WD.76.8W

[P20.]如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)阻r=l。，電阻

凡=3Q,/?2=6Q,電容器的電容C=3.6|1F,二極管。具有單向?qū)щ?/p>

性，開始時(shí)，開關(guān)S閉合，號(hào)斷開.

(1)合上S2,待電路穩(wěn)定以后，求電容器C上電量變化了多少？

(2)合上S，待電路穩(wěn)定以后再斷開S”求斷開Si后流過與的電量

是多少？

解：(1)設(shè)開關(guān)S閉合，S2斷開時(shí)，電容兩端的電壓為(A，干路電流

為L

根據(jù)閉合電路歐姆定律有

/,=—^=1.5A①

G=/|R1=4.5V②

合上開關(guān)S2后，電容電壓為％,干路電流為根據(jù)閉合電路歐姆

定律有

E

=2A③

2=RR

1--+r

與+4

u,=/4勺―=4V④

2-q+與

-6

所以電容器上電量變化了AC=(t/2-C/l)C=-1.8xlOC⑤

(或電容器上電量減少了△Q=(U1-(/2)C=L8xlO-6c)

(2)合上S2后，電容上電量為Q

-5

Q=Ct/2=1.44xlOC

⑥

斷開s后，與和”的電流與阻值成反比，故流過的電量與阻值成反

比

故流過鳥的電量a=—^Q=9.6xl()-6c⑦

&+&

K評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)』本題共14分.①式得1分，②式得1分，③④⑤⑥式

各得2分，⑦式得4分.

[P23.]某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖(a)所示電路研究

電源輸出功率變化情況。電源E電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)

電阻恒定，尺為滑動(dòng)變阻器，咫、心為定值

電阻，A、V為理想電表。

(1)若滑動(dòng)片P由a滑至b時(shí)A示數(shù)一直變小，則R1和&必須滿

足的關(guān)系是。

(2)若R=6Q,R2=12。，電源內(nèi)電阻r=6Q,,當(dāng)滑動(dòng)片P由a

滑至b時(shí)，電源E的輸出功率P隨外電路總電阻R的變化關(guān)系如圖

(b)所示，則R3的阻值應(yīng)該選擇(B)

(A)2Qo(B)4QO(C)6QO(D)8Q。

[P25.]小張同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出

功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率已隨電流I變化