2024年高考物理復(fù)習(xí)第一輪：第 2講　閉合電路的歐姆定律

第2講閉合電路?的歐姆定律

二三三色三季棗必備知識新學(xué)法基礎(chǔ)落實(shí)至連年垣至年

［主干知識填一填1

一、串聯(lián)電路與并聯(lián)電路

串聯(lián)并聯(lián)

電流關(guān)系1=11=12=3=1"l=l\+h-\-----\~ln

電壓關(guān)系

u=u}+u2+-+unU=U\=U2=***=Un

11,1,,1

電阻關(guān)系R=Ri+R2H---卜R”元=正+及+■■?+瓦

P\PlP

功率分配--==???=nPR=PR2=-=P?R?

R\&Rn]i2

二、電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻

1.電動(dòng)勢

(1)電源：電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能的裝置.

(2)電動(dòng)勢：非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功與搬運(yùn)的電荷量的比值，￡=§.

(3)電動(dòng)勢的物理含義：電動(dòng)勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能本領(lǐng)的大小,在數(shù)

值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓.

2.內(nèi)阻：電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻.

三、閉合電路的歐姆定律

1.閉合電路歐姆定律

(1)內(nèi)容：閉合電路里的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電阻之和成反比.

(2)公式：/=公■(只適用于純電阻電路).

K~rI'

(3)其他表達(dá)形式

①電勢降落表達(dá)式：￡="外+。內(nèi)或￡="外+".

②能量表達(dá)式：EI=UI+I2r.

2.路端電壓與外電阻的關(guān)系

pP

工.，當(dāng)R增大時(shí)，U增大

一般情況UTR—p?R-

1+及

①當(dāng)外電路斷路時(shí)，/=0,U=E

特殊情況F

②當(dāng)外電路短路時(shí)，/加=7，u=o

［規(guī)律結(jié)論記一記J

1.當(dāng)"個(gè)等值電阻Ro串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，R產(chǎn)〃Ro,R產(chǎn)*

2.外電路任一處的一個(gè)電阻增大，總電阻增大，總電流減小，路端電壓增大；外電路任

一處的一個(gè)電阻減小，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小.

E2

3.純電阻電路，內(nèi)、外電路阻值相等時(shí)輸出功率最大，Pm=/：；凡&=於時(shí)輸出功率相

等.

4.含電容器電路中，電容器是斷路，電容器不是電路的組成部分，僅借用與之并聯(lián)部分

的電壓，穩(wěn)定時(shí)，與它串聯(lián)的電阻是虛設(shè)，相當(dāng)于導(dǎo)線，在電路變化時(shí)電容器有充、放電電

流.

［必刷小題?測一測］

一、易混易錯(cuò)判斷

1.電動(dòng)勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量.（J）

2.電動(dòng)勢就等于電源兩極間的電壓.（X）

3.閉合電路中外電阻越大，路端電壓越小.（X）

4.在閉合電路中，外電阻越大，電源的輸出功率越大.（X）

5.電源的輸出功率越大，電源的效率越高.（X）

二、經(jīng)典小題速練

1.（魯科版必修第三冊PgT2）（多選）關(guān)于電動(dòng)勢，下列說法正確的是（）

A.電源電動(dòng)勢等于電源正、負(fù)極之間的電勢差

B.用電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數(shù)值，實(shí)際上總略小于電源電動(dòng)勢的準(zhǔn)確值

C.電源電動(dòng)勢總等于內(nèi)、外電路上的電壓之和，所以它的數(shù)值與外電路的組成有關(guān)

D.電源電動(dòng)勢越大，說明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大

解析：BD電源正、負(fù)極之間的電勢差為電源的路端電壓，只有當(dāng)電源處于斷路狀態(tài)時(shí)，

電源的電動(dòng)勢才等于路端電壓，故A錯(cuò)誤；用電壓表直接測量電源兩極間電壓時(shí)，電壓表與

電源構(gòu)成一個(gè)閉合回路，電路中有電流，電源有內(nèi)電壓，則路端電壓略小于電動(dòng)勢，即電壓

表的測量值略小于電動(dòng)勢，故B正確；電動(dòng)勢反映電源的特性，與外電路的結(jié)構(gòu)無關(guān)，故C

錯(cuò)誤；電動(dòng)勢反映了電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，電動(dòng)勢越大則轉(zhuǎn)化本領(lǐng)越大，

故D正確.

2.（魯科版必修第三冊P82Tl）（多選）電阻R、R”/?3串聯(lián)在電路中，已知R1=1Oc,R3

=5Q,凡兩端的電壓為6V,&兩端的電壓為12V,則（）

A.電路中的電流為2.4A

B.電路中的電流為0.6A

C.電阻&的阻值為20C

D.三只電阻兩端的總電壓為21V

_U\6V555U2S

解析：BCD電路如圖所示，則/］=^-=77777=O.6A,&=丁=^C=FH=H^

Al1012hK,R2R,

12V

=07A=20Q'UG=UI+U2+/IR3=6V+12V+3V=21V,故B、C、D正確，A錯(cuò)誤.

3.如圖是有兩個(gè)量程的電壓表，當(dāng)使用。、。兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0?10V,當(dāng)使用人

c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0?100V.已知電流表的內(nèi)阻%為500Q,滿偏電流及為1mA,則

電阻凡、&的值分別為（）

：yR>R2

6aObOc

10V100V

A.9500Q90000QB.90000。9500Q

C.9500Q9000QD.9000。9500Q

解析：A接服〃時(shí)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)有R總=幻+&=苧?得我產(chǎn)學(xué)一心=9500。.接a、

c時(shí)，同理有Rs'=R+&+Rg=詈得&=^_Rg_Ri=90000Q.

區(qū)運(yùn)至六三季至關(guān)鍵能力新探究思維拓展追追造連連吾

命題點(diǎn)一串、并聯(lián)電路規(guī)律的應(yīng)用（自主學(xué)習(xí)）

［核心整合］

1.串聯(lián)電路的總電阻大于電路中的任意一個(gè)電阻，串聯(lián)電阻增多時(shí)，總電阻增大.

2.并聯(lián)電路的總電阻小于任意支路的電阻，并聯(lián)支路增多時(shí).，總電阻減小.

3.無論是并聯(lián)電路還是串聯(lián)電路，只要某個(gè)電阻增大，總電阻就增大.

4.無論是并聯(lián)電路還是串聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的電功率之和.

［題組突破］

1.（串聯(lián)電路的分析）如圖所示，a,。、c為同種材料做成的電阻，

b與a的長度相等但橫截面積是a的兩倍;c與〃的橫截面積相等但長

度是a的兩倍.當(dāng)開關(guān)閉合后，三個(gè)理想電壓表的示數(shù)關(guān)系是（）061

A.環(huán)的示數(shù)是丫2的2倍

B.V］的示數(shù)是丫3的2倍

C.V2的示數(shù)是Vi的2倍

D.V2的示數(shù)是丫3的2倍

解析：A由題意可知：Lc=2La=2Lh,Sh=2Sa=2Sc；設(shè)匕的電阻R〃=R,由電阻定律R

=/>［得：R0=2Rb=2R,Rc=2R0=4R,R（：R?：&=4:2：1.由題圖可知，a、b、c三個(gè)電阻

串聯(lián)，通過它們的電流相等，由U=1R得：Uc：Ua:（4=4：2：1,故Uv3：Uvi：Uv2=

4：2：1,%的示數(shù)是V2的2倍，故A正確，C錯(cuò)誤；V3的示數(shù)是V1的2倍，故B錯(cuò)誤;

V3的示數(shù)是V2的4倍，故D錯(cuò)誤.

2.（并聯(lián)電路的分析汝口圖所示電路中，電壓U保持不變，當(dāng)開

關(guān)S斷開時(shí)，理想電流表的示數(shù)為0.6A；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，理想電

流表的示數(shù)為0.9A.則兩電阻阻值之比Ri：/?2為（）

A.1：2B.2：1

C.2：3D.3:2

解析：A由歐姆定律/=m導(dǎo)，電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比，則有各=一心

K

R\+R2

整理得能，故A正確?

3.（混聯(lián)電路的分析與計(jì)算）阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電

池E（內(nèi)阻可忽略）連接成如圖所示的電路.開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí),

C所帶的電荷量為0；閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷

量為。2.則Qi與。2的比值為（）

c1D.|

解析：C斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、乙所示.根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電

阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓（72=|E,C所帶的電荷量。=

CU,則0：。2=3：5,選項(xiàng)C正確.

E

乙

命題點(diǎn)二閉合電路的動(dòng)態(tài)分析（多維探究）

1.動(dòng)態(tài)電路的特點(diǎn)

斷開或閉合開關(guān)、滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)、電阻增大或減小，導(dǎo)致電路電壓、電流、功

率等的變化.

2.電路動(dòng)態(tài)分析的方法

（1）程序法

固并聯(lián)分流

|確定局||分析總|分析總電流、定

部電阻卜電阻的一路端電壓的支變化支路

|的艮化|慢化變化路

串聯(lián)分壓

(2)“串反并同”結(jié)論法

①所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，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(shí)，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.

U-.f.\、CM

即:/.■)|I-Rt—t

P小"[Pnt

(3)極限法

因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將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.

第1維度：常規(guī)電路的動(dòng)態(tài)分析.............................

(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小).

(2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)

的支路增多時(shí)，電路的總電阻減小.

(3)在如圖所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R井與用電器

并聯(lián)，另一段R*與并聯(lián)部分串聯(lián).A、B兩端的總電阻與R中的變化趨勢一致.

R申R并

EE(2021?全國高三專題練習(xí))如圖所示的電路中，當(dāng)變阻器照的滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)

時(shí)，A、B兩燈亮度的變化情況為(

A.A燈和B燈都變亮B.A燈和B燈都變暗

C.A燈變亮，B燈變暗D.A燈變暗，B燈變亮

解析：A“串反并同”指的是在一個(gè)閉合回路中某一個(gè)電學(xué)元件的阻值發(fā)生了變化，

則與其并聯(lián)的電學(xué)元件的電學(xué)量的變化趨勢與其相同，與其串聯(lián)的電學(xué)元件的電學(xué)量的變化

趨勢與其相反，這里的關(guān)聯(lián)是指兩電學(xué)元件之間沒有電流的流進(jìn)流出關(guān)系，串聯(lián)指的是電流

有流進(jìn)流出關(guān)系.當(dāng)變阻器凡的滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值增大，根據(jù)“串反

并同”規(guī)律可知A、B燈泡與之并聯(lián)，則兩燈都變亮，所以A正確；B、C,D錯(cuò)誤.

第2維度：含熱敏電阻、光敏電阻等的動(dòng)態(tài)電路.............................

電路中有光敏電阻、熱敏電阻且阻值發(fā)生變化時(shí)，電路中各個(gè)部分的電流、電壓和功率

都會(huì)隨之發(fā)生變化.對含有敏感元件的電路，弄清楚敏感元件的特性是解題的關(guān)鍵.

EE（多選）某溫度檢測、光電控制加熱裝置原理如圖所示.圖中RT為熱敏電阻（隨溫

度升高阻值減?。?用來探測加熱電阻絲R的溫度,RG為光敏電阻（隨光照強(qiáng)度增大阻值減?。?

接收小燈泡L的光照，除RT、RG外，其他電阻均為定值電阻.當(dāng)K處溫度降低時(shí)（）

A.L變亮

B.通過心的電流減小

C.反的路端電壓增大

D.R消耗的功率減小

解析：BC當(dāng)R處溫度降低時(shí)，熱敏電阻RT限值變大，由閉合電路歐姆定律可知，左

側(cè)電路中的電流減小，通過小燈泡L的電流減小，小燈泡L的光照強(qiáng)度減小，光敏電阻RG

的阻值變大，對右側(cè)電路，由閉合電路歐姆定律可知，通過&的電流變小，右側(cè)電路中的電

源良的路端電壓變大，R兩端電壓變大，通過R的電流也變大，R消耗的功率變大，通過

當(dāng)?shù)碾娏髯冃?，選項(xiàng)B、C正確.

第3維度：含電容器的動(dòng)態(tài)電路.............................

（1）電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路上的電阻無電壓降，因

此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓.在電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電阻中

無電流通過，與電容器串聯(lián)的電阻阻值變化，不影響電路中其他電表示數(shù)和燈泡亮度.

（2）電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充、放電.如果電容器兩端電壓升高，

電容器將充電，電荷量增大；如果電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電,

電荷量減小.

假13］如圖所示，電源內(nèi)阻不可忽略且電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻保持不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的

滑動(dòng)片向下移動(dòng)時(shí)，關(guān)于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是（）

A.L變暗，Q增大B.L變暗，Q減小

C.L變亮，Q增大D.L變亮，Q減小

解析：B當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片向下移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的有效電阻減小，電路的總

電阻減小，干路電流變大，內(nèi)電壓變大，外電壓變小.燈泡電壓與外電壓相等，所以燈泡變

暗.因?yàn)闊襞葑儼?，所以流過燈泡電流減小，則流過滑動(dòng)變阻器電流變大，所以電阻R的電

壓變大，則滑動(dòng)變阻器電壓減小，根據(jù)電容公式可得電容器電量減小.

第4維度：含二極管的直流電路.............................

EE（多選）在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,。為理想二極管（具有

單向?qū)ㄗ饔茫?，R為定值電阻，C為電容器，電壓表和電流表均為理想電表，S,,S2均斷開,

則下列說法正確的是（）

A.僅閉合Si，將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，電壓表、電流表示數(shù)均變大

B.僅閉合％,將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，電容器的帶電荷量不變

C.先閉合S1,將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，再閉合S2電容器有放電現(xiàn)象

D.同時(shí)閉合吊、S2,將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移，定值電阻吊兩端的電壓增大

解析：BC僅閉合Si,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移時(shí)，&的有效阻值減小，故總電阻

減小，總電流增大，路端電壓減小，即電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大，因電容器與二極

管串聯(lián)，電容器不能放電，故電容器的帶電荷量不變，故A錯(cuò)誤，B正確；先閉合S”將滑

動(dòng)變阻器的滑片向右移，再閉合S2,電容器與&形成閉合回路，電壓減小，故電容器所帶的

電荷量減小，電容器對外放電，故C正確；同時(shí)閉合吊、S2,二極管與吊并聯(lián)，而二極管

的正向?qū)щ姷碾娮铻榱悖蚀藭r(shí)凡被短接，故D錯(cuò)誤.

I總結(jié)提升I

（1）理想二極管正向?qū)娮铻榱?，反向連接時(shí)電阻視為無窮大.

（2）與二極管并聯(lián)的用電器，二極管正向?qū)〞r(shí)被短路.

（3）與二極管串聯(lián)的電容器，只能充電，不能放電.

第5維度：電路中電表變化量的分析...........................

EE（2020?浙江卷）在如圖所示電路中，閉合開關(guān)S,「

當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，六個(gè)理想電表的示數(shù)都日

發(fā)生了變化，電表的示數(shù)分別用/,?和L/,（/=k2、3下同）表示，@

電表示數(shù)變化量的大小分別用A和△U表示.下列分析結(jié)論

正確的是（）

A.心、卜、U\示數(shù)均減小

B用、17'9的比值均不變

c米、?^中的比值絕對值均變化

D.-77L＞。華的比值絕對值均不變

解析：D當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的有效電阻增大，電路總

電阻增大，干路電流減小，外電壓增大.即4減小，S增大，3減小，并聯(lián)電路部分電壓

增大，即5增大，6增大，/3減小.A錯(cuò)誤；售表示電阻R,該限值不變；華表示滑動(dòng)變阻

器的有效阻值，該限值增大；而華=駕馬=華+&,因?yàn)榕p小，所以華減小.B錯(cuò)誤；

1212122212

曾表示滑動(dòng)變阻器的有效阻值，該阻值增大；根據(jù)閉合電路的歐姆定律得償+/3）（廠+以）+

lh=E,化簡得5（5F+l）+/3（r+Ri）=E,S與A是線性關(guān)系，所以其斜率不變，即篝

不變.C錯(cuò)誤；售表示電阻R不變，所以5與A是線性關(guān)系，即智不變；根據(jù)閉合

電路的歐姆定律得U2=E—/ir,所以苦的絕對值表示電源內(nèi)阻，其比值不變.D正確.

△h

I總結(jié)提升I

比較動(dòng)態(tài)電路中電表變化量的方法

（1）掌握理論基礎(chǔ)：導(dǎo)體的U-I圖線上一點(diǎn)縱橫坐標(biāo)的比值表示電阻，即R=￥，某點(diǎn)切

線的斜率為k=E，對純電阻，R=￥=k=E，電源的U-I圖線的斜率的絕對值表示電源

內(nèi)阻，在縱軸（U軸）的截距表示電源電動(dòng)勢，在橫軸（I軸）的截距表示短路電流.電源的伏安

特性曲線上點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)的乘積表示電源的輸出功率.

（2）明確比較方法：比較動(dòng)態(tài)電路中電表變化量，就要弄清電表所測量的是純電阻還是非

純電阻，弄清什么量變，什么量不變，然后根據(jù)伏安特性特點(diǎn)求解.要看/U和/I之比的

情況，就是看它們的比值是什么，然后就可判斷結(jié)果.

命題點(diǎn)三閉合電路的功率及效率問題（師生互動(dòng)）

［核心整合］

1.有關(guān)電源功率和效率的重要公式

任意電路：+尸內(nèi)

電源總功率

純電阻電路：P患—/（R+r）—R+r

電源內(nèi)部消

P內(nèi)=產(chǎn)r=尸總一產(chǎn)出

耗的功率

電源的輸出任意電路：PHI=U/=/\€一尸內(nèi)

功率

2.對純電阻電路來說

(1)當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大為Pm=fJ.此時(shí)的效率并不是最大，只有50%.

(2)當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小.

(3)當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大.

(4)當(dāng)時(shí)，每個(gè)輸出功率對應(yīng)兩個(gè)外電阻R和R2，且&/?2=尺

3.閉合電路是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.內(nèi)外電路將電能轉(zhuǎn)

化為其他形式的能，口=「內(nèi)+戶外就是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn).

EE如圖所示，已知電源電動(dòng)勢E=6V,內(nèi)阻r=lQ,保護(hù)

^―

電阻Ro=O.5Q,求當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為多少時(shí)，保護(hù)電阻品消耗的

電功率最大，并求這個(gè)最大值.

Ra

4rS

H'——p

解析：保護(hù)電阻消耗的電功率為Po=(上Fp、2,

(r~vK~vKQ)

因Ro和廠是常量，而R是變量，所以R最小時(shí)，Po最大，即R=0時(shí)，=

\r-rAO>

62X0.5

W=8W.

答案：08W

◎變式拓展

(1)例6中的條件不變，求當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R消耗的功率PR最大，

并求這個(gè)最大值.

(2)在例6中，若電阻箱R的最大值為3Q,Ro=5C,求當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為多少時(shí),

電阻箱R的功率最大，并求這個(gè)最大值.

(3)例6中的條件不變，求電源的最大輸出功率.

ErR

解析：(1)這時(shí)要把保護(hù)電阻Ro與電源內(nèi)阻r算在一起，PR=

(R+Ro+r)2一

z---71------------,當(dāng)R=&+r,即R=0.5Q+lQ=L5。時(shí)，電阻箱R消耗

(pR—Rpo—r)―/?、

無+4(Ro+r)

￡2A2

=

的功率最大，P/?max~A1o\/iiW=6W.

4k(r~rK())4Avl.j

(2)把R°=5Q當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，則等效電源內(nèi)阻，Y為6Q,而電阻箱R的最

大值為3Q，小于6Q,

由p=(念A(yù)(Hg2，

'—鼠一+5

可知R越接近r.時(shí)，P越大，所以當(dāng)電阻箱R的電阻取3Q時(shí)，R消耗功率最大，最

大值為「=(帚)甘W.

(3)由電功率公式

「出=(帚"="』2，

----------+47,

R外

可知當(dāng)R外=;?時(shí)，最大，

￡262

即R=/~Ro=O.5Q時(shí)，產(chǎn)出mx=7；=EW=9W.

TV4入I

答案：(1)1.5Q6W(2)3Q；W

(3)9W

I特別提醒I

關(guān)于電源功率和效率問題的兩點(diǎn)提醒

E2

(1)當(dāng)電源的輸出功率最大為全時(shí)，電源的效率并不是最大，只有50%；當(dāng)R-8時(shí)，n

-100%,但此時(shí)產(chǎn)出-*o,無實(shí)際意義.

(2)對于電路中的定值電阻，其消耗的功率根據(jù)尸=/2R來判斷，與電源輸出功率大小的

判斷方法不同.

［題組突破］

1.(電源輸出功率變化規(guī)律分析)電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，設(shè)電源的電

動(dòng)勢為E、路端電壓為U,/為電源的輸出電流，對電源和電路的理解正確的是()

A.R=系一定是外電路的總電阻

B.電動(dòng)勢的大小等于在電源內(nèi)部電場力把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功

C.由電源的輸出功率尸出=￡7—/2r可知，P山隨/的增大而減小

D.若外電路為純電阻電路，且外電阻為R時(shí)，有/=含，因此閉合電路歐姆定律實(shí)質(zhì)

R-vr

上是能量守恒定律在閉合電路中的具體體現(xiàn)

解析：D/?=系不一定是外電路的總電阻，比如有電動(dòng)機(jī)的電路，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢的

大小等于在電源內(nèi)部非靜電力把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功與所移動(dòng)電荷量的比值，故

B錯(cuò)誤；由電源的輸出功率「出=以一產(chǎn)/可知，/增大時(shí)，「也不一定減小，故C錯(cuò)誤；在閉

合電路中，非靜電力做功等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，因此若外電路

為純電阻電路，且外電阻為R時(shí)，有/=磊，因此閉合電路歐姆定律實(shí)質(zhì)上是能量守恒定

律在閉合電路中的具體體現(xiàn)，故D正確.

2.（電源效率及某元件消耗功率變化規(guī)律分析）在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻和定值電

阻的阻值均為r,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為27?.閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片尸由〃端向&

端滑動(dòng)的過程中，下列選項(xiàng)正確的是（）

A.電壓表的示數(shù)變大

B.電流表的示數(shù)變大

C.電源的效率變大

D.滑動(dòng)變阻器消耗功率變大

解析：B開關(guān)閉合后，電壓表測量路端電壓，電流表測量總電流.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑

片P由。端向匕端滑動(dòng)過程中，接入電路的電阻減小，總電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，路

端電壓減小，故電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)電源效率

公式〃=與乂100%=取100%可知，當(dāng)路端電壓U減小時(shí)，則電源的效率變小，故C錯(cuò)誤;

將定值電阻r看成電源的內(nèi)阻，則等效電源的內(nèi)阻為2r,滑動(dòng)變阻器的最大阻值也是2r,因

為電源的內(nèi)外電阻相等時(shí)電源的輸出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑動(dòng)過程中，滑動(dòng)

變阻器消耗的功率變小，故D錯(cuò)誤.

命題點(diǎn)四兩類U-I圖像的比較與應(yīng)用(師生互動(dòng))

［核心整合］

1.電源的U-/圖像的理解

(1)圖線上的某點(diǎn)：圖線上任一點(diǎn)對應(yīng)的U、/表示該狀態(tài)下的路端ER

電壓及電流，對于純電阻外電路，其比值為此時(shí)外電路的電阻，即/?=》弋

90I

r

(2)截距：縱軸上的截距等于電源的電動(dòng)勢；橫軸上的截距等于外電路短路時(shí)的電流，即

,_E

/短一廠

(3)斜率：圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，即廠=|I不△7u\|=E/，斜率的絕對值越大，電

源的內(nèi)阻越大.

注意：如果U軸或/軸不從零開始，則圖線截距的意義會(huì)發(fā)生變化，但斜率的意義不變.

(4)“面積”：如圖所示，圖中的陰影“面積”表示電源的輸出功率.

2.電源與電阻的U/圖像的對比

電源U-I圖像電阻U-I圖像

K,

圖形K

圖像表述的物

電源的路端電壓隨電路電流的變化電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變

理量間的變化

關(guān)系化關(guān)系

關(guān)系

與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢E,與橫

圖線與坐標(biāo)軸過坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒有電壓時(shí)電流

軸交點(diǎn)表示電源短路電流會(huì)注意縱

交點(diǎn)為零

坐標(biāo)數(shù)值是否從零開始)

圖線上每

一點(diǎn)坐標(biāo)的乘表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率

積UI

圖線上每

表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對應(yīng)的外每一點(diǎn)對應(yīng)的比值均等大，表示此電

一點(diǎn)對應(yīng)

電阻大小不同阻的大小

的U、I比值

圖線的斜率的圖線斜率的絕對值等于內(nèi)電阻r的大

電阻的大小

大小小

EE如圖，直線A為某電源的U-/圖線，曲線8為某燈泡Li的U-/圖線的一部分,

用該電源和燈泡L,串聯(lián)起來組成閉合回路時(shí)燈泡Li恰能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是

A.此電源的內(nèi)阻為］2Q

B.燈泡Li的額定電壓為3V,額定功率為6W

C.把燈泡L換成阻值恒為1Q的純電阻，電源的輸出功率將變小

D.由于燈泡Li的U-/圖線是一條曲線，所以燈泡發(fā)光過程中歐姆定律不適用

AU4—1

解析：B由題圖知，電源的內(nèi)阻為，=才=-Q=Q5。，A錯(cuò)誤；因?yàn)闊鬖,

正常發(fā)光，故燈Li的額定電壓為3V,額定功率為尸=U/=3X2W=6W,B正確；正常工

作時(shí)，燈Li的電阻為R=，=1.5Q,換成&=1Q的純電阻后，該電阻更接近電源內(nèi)阻，,

故電源的輸出功率將變大，C錯(cuò)誤；燈泡是純電阻，適用歐姆定律，其U-/圖線是一條曲線

的原因是燈泡的電阻隨溫度的變化而發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤.

I題后反思I

電源的U-/圖線與電阻的U-/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，

通過電源的電流與通過用電器的電流相等，故交點(diǎn)表示該電源單獨(dú)對該用電器供電的電壓和

電流.

I題組突破］

1.（電源的U/圖像的理解及應(yīng)用）（多選）如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系

圖像，下列結(jié)論正確的是（）

A.電源的電動(dòng)勢為6.0V

B.電源的內(nèi)阻為12Q

C.電源的短路電流為0.5A

D.電流為0.3A時(shí)的外電阻是18Q

解析：AD該電源的U/圖像縱軸上的截距為電源的電動(dòng)勢，即E=6.0V,A項(xiàng)正

確；由于橫軸上的截距0.5A并不是電源的短路電流，故內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對值計(jì)算，即r

AU6.0-5.0

17=0.5-0Q=2Q,B,C錯(cuò)誤；由閉合電路歐姆定律可得電流/=0.3A時(shí)，外電

E

阻r=18Q,D項(xiàng)正確.

2.(電源與電阻U/圖像的綜合應(yīng)用)(多選)兩位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室中利用如圖(a)所示的電

路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向某一方向移動(dòng)時(shí)，一位同學(xué)記錄電流表A和電

壓表的測量數(shù)據(jù)，另一位同學(xué)記錄電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù).兩位同學(xué)根據(jù)記錄

的數(shù)據(jù)描繪出如圖(b)所示的兩條U-/圖線.則圖像中兩圖線的交點(diǎn)表示的物理意義是()

A.滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭戶滑到了最右端

B.電源的輸出功率最大

C.定值電阻Ro消耗的功率為0.5W

D.電源的效率達(dá)到最大值

解析：BC由題圖可得，電源電動(dòng)勢E=1.5V,內(nèi)阻r=lQ,在交點(diǎn)位置有7?+汽0=牛

=2Q,/?o=y=2Q,則R=0,滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P滑到了最左端，A錯(cuò)誤；當(dāng)電路

中外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，但Ro>r,故改變滑動(dòng)變阻器的阻值時(shí)無

法使電路中外電阻等于電源內(nèi)阻，此時(shí)外電阻越接近電源內(nèi)阻，電源的輸出功率越大，B正

El—Pr

確；Po=5/=O.5W,C正確；電源的效率〃=一以一，電流越小，電源的效率越大，可見滑

動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭尸滑到最右端時(shí)電源的效率最大，D錯(cuò)誤.

夏瑩瑩君瑩造三核心素養(yǎng)新導(dǎo)向?qū)W科培優(yōu)班送m連吾

素養(yǎng)培優(yōu)24電路故障分析

1.故障特點(diǎn)

(1)斷路特點(diǎn)：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零.

(2)短路特點(diǎn)：表現(xiàn)為有電流通過電路但用電器或電阻兩端電壓為零.

2.檢測方法

(1)電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段

短路.

(2)電流表檢測：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電

流值的分析，可以確定故障的位置.在運(yùn)用電流表檢測時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程.

(3)歐姆表檢測：當(dāng)測量值很大時(shí)，表示該處斷路；當(dāng)測量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處短

路.在運(yùn)用歐姆表檢測時(shí)，被檢測元件應(yīng)從電路中拆下來.

(4)假設(shè)法：將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障，運(yùn)用

閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理.

典例如圖，電源內(nèi)阻不能忽略，電流表和電壓表均為理想電表.若發(fā)現(xiàn)電流表示

數(shù)變小，電壓表示數(shù)為零，則可能的故障是()

C./?2斷路D.&短路

解析：B分析電路結(jié)構(gòu)可知，電流表測量流過電阻R3的電流，電壓表測量電阻R兩端

的電壓，若R斷路，外電阻增大，則干路電流減小，內(nèi)電壓減小，則路端電壓增大，則電阻

以兩端的電壓變大，此時(shí)電壓表測量電阻R3兩端的電壓，示數(shù)變大，根據(jù)歐姆定律可知，通

過電阻尺的電流變大，電流表示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；若用短路，電壓表測量電阻R兩端的

電壓，示數(shù)為零；外電阻減小，路端電壓減小，根據(jù)歐姆定律可知，通過電阻用的電流變小，

電流表示數(shù)變小，故B正確；若&斷路，則電壓表示數(shù)為零；外電阻增大，干路電流減小，

內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，則電阻以兩端的電壓變大，根據(jù)歐姆定律可知，通過電阻治

的電流變大，電流表示數(shù)變大，故C錯(cuò)誤；若R2短路，外電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知，

干路電流增大，內(nèi)電壓增大，則路端電壓減小，通過R3的電流減小，通過/?4的電流減小，

則流過電阻品的電流變大，兩端電壓變大，電壓表示數(shù)變大，故D錯(cuò)誤.

I反思領(lǐng)悟I

已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生的位置時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分；然后

逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行推理，推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象符合，

則故障可能發(fā)生在這部分電路；若不符合，則故障不發(fā)生在這部分電路.用這種方法逐段找

下去，直至找到發(fā)生故障的全部可能為止，這里應(yīng)用了排除法.

限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練

［基礎(chǔ)鞏固］

1.小明在一根細(xì)橡膠管中灌滿食鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱,

他將此鹽水柱接到電源兩端，電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻恒定，握住鹽水柱兩端將它水平均勻拉伸到

原長的1.2倍，若忽略溫度對電阻率的影響，則此鹽水柱（）

A.通過的電流增大

B.兩端的電壓增大

C.阻值增大為原來的1.2倍

D.電功率增大為原來的1.44倍

解析：B根據(jù)電阻定律可知R=p/橡膠管的體積不變，即由此可知當(dāng)長度

拉伸到原長的1.2倍時(shí)，電阻變?yōu)樵瓉淼?.44倍，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.根據(jù)閉合電路的歐姆定律/

=三一，當(dāng)外電阻變大，則電流變小，內(nèi)電壓變小，而路端電壓變大，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B

正確.根據(jù)P=/2R,如果電流保持不變則電功率增大為原來的1.44倍，但是電流在變小，所

以選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

2.（2021?北京高三一模）如圖所示，接通電鍵S,燈泡Li、L2都正常發(fā)光.某時(shí)刻由于

電路故障，兩燈突然熄滅.若故障只有一處，則下列說法正確的是（）

A.如果將電壓表并聯(lián)在〃兩端有示數(shù)，說明cd間完好

B.如果將電壓表并聯(lián)在nc兩端示數(shù)為0,說明ac間斷路

C.如果將電流表并聯(lián)在4c兩端示數(shù)為0,說明間完好

D.如果將電壓表并聯(lián)在4兩端有示數(shù)，并聯(lián)對兩端示數(shù)為0,說明cd間斷路

解析：D電路故障分為斷路和短路，故障只有一處，假設(shè)發(fā)生了短路，如果是某盞燈

短路，該燈熄滅，而另一盞燈應(yīng)該變亮，如果是兩盞燈以外的元件短路，則兩盞燈均變亮，

故假設(shè)不成立.電路故障應(yīng)為斷路.電壓表并聯(lián)在cd兩端有示數(shù)，說明cd間發(fā)生了斷路，

故A錯(cuò)誤；電壓表并聯(lián)在碇兩端示數(shù)為0,說明“c部分以外的電路發(fā)生了斷路，而ac間電

路完好，故B錯(cuò)誤；電流表并聯(lián)在於兩端示數(shù)為0,說明砒部分以外的電路發(fā)生了斷路，

而訛間電路完好，無法說明以間情況，故C錯(cuò)誤；電壓表并聯(lián)在兩端有示數(shù)，說明ad

段發(fā)生了斷路，并聯(lián)ac兩端示數(shù)為0,說明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路，故綜合以上兩

點(diǎn)，應(yīng)是M間斷路，故D正確.

3.（2022?德州模擬）圖甲是實(shí)驗(yàn)室的可拆卸鉛蓄電池裝置，圖乙是其示意圖.利用鉛與稀

硫酸的化學(xué)反應(yīng)，該裝置可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能.圖中M為電池正極（二氧化鉛棒上端），

N為電池負(fù)極（鉛棒上端），P、。分別為與正、負(fù)極非常靠近的探針（探針是為測量內(nèi)電壓而加

入電池的，它們不參與化學(xué)反應(yīng)）.用電壓傳感器（可看作理想電壓表）測量各端間的電勢差，

數(shù)據(jù)如表，則下列說法正確的是（）

甲乙

UMPUpQUQN

外電路斷開時(shí)1.51V約為00.59V

在M、N之間接入10

1.47V-0.42V0.63V

Q電阻時(shí)

A.外電路接通時(shí)稀硫酸溶液中的電流方向向右

B.該電池的電動(dòng)勢約為0.59V

C.該電池的電動(dòng)勢約為1.51V

D.該電池的內(nèi)阻約為2.5Q

解析：D在電源內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極，外電路接通時(shí)稀硫酸溶液中的電流方向向

左，故A錯(cuò)誤；電源電動(dòng)勢等于電源沒有接入電路時(shí)電源兩極間的電壓，由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可

知，電源電動(dòng)勢E=1.51V+0.59V=2.1V,故B、C錯(cuò)誤；在M、N之間接入10Q電阻時(shí),

電路電流/=/-=*,即於=華，解得，=2.5Q,故D正確.

4.（2022?重慶高三月考）如圖所示電路中，直流電源E的內(nèi)阻rWO,滑動(dòng)變阻器R的滑

片Pi位于岫中點(diǎn)，滑動(dòng)變阻器及的滑片P2位于M中點(diǎn)，水平平行板電容器C的兩極板中

間有一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，則能使該帶電微粒豎直向上運(yùn)動(dòng)的操作是（）

A.滑片P2向C端移動(dòng)

B.滑片P2向d端移動(dòng)

C.滑片Pi向b端移動(dòng)

D.滑片Pi向〃端移動(dòng)

解析：C要使該帶電微粒豎直向上運(yùn)動(dòng)，電容器C的兩極板間電壓需增大，滑動(dòng)變阻

器凡分壓需增大，滑片Pl應(yīng)向6端移動(dòng).故選C.

5.如圖所示，電路中電池的電動(dòng)勢E=3.0V,內(nèi)電阻片《1.5Q,電阻R=0.5Q,R2

是可變電阻，其阻值范圍是。?5Q,求:

R

0102030405060708090100t/ms

乙

(1)開關(guān)s閉合,可變電阻&為多大時(shí)，固定電阻&消耗的功率最大？最大功率是多少？

(2)若/?2取1.0Q，開關(guān)S由斷開到閉合后電路中電流表的示數(shù)變化如乙圖所示，則電

容器G的電容多大？

P

解析：(1)當(dāng)R2=0時(shí)，Ri的消耗功率最大，此時(shí)電路中的電流為/=工~=1.5A,R1

的最大功率為P=/2R|=1.125W.

(2)開關(guān)S斷開時(shí)，A、B兩點(diǎn)間的電勢差等于電源電動(dòng)勢，即UAB=E=3.0V

開關(guān)S斷開時(shí)，電容器G兩端電壓為S=E=3.0V

開關(guān)S閉合后，凡與R2串聯(lián)，電容器G兩端電壓為S'=p，工E=0.5V

十&十r

電容器Cl的電壓變化了AU=2.5V

由i-t圖像，可知：圖像圍成的面積就是電容器Ci電荷量的變化量△Q=3OQo=7.5X10

-C

則電容器G的電容為C=j^=3X103F.

答案：(1)/?2=01.125W(2)3X10-3F

［能力提升］

6.(多選)如圖所示，D是一只理想二極管，水平放置的平行板電容器AB內(nèi)部原有帶電

微粒P處于靜止?fàn)顟B(tài).下列措施下，關(guān)于P的運(yùn)動(dòng)情況說法正確的是()

A.保持S閉合，增大A、B板間距離，P仍靜止

B.保持S閉合，減小A、B板間距離，尸向上運(yùn)動(dòng)

C.斷開S后，增大A、B板間距離，尸向下運(yùn)動(dòng)

D.斷開S后，減小A、B板間距離，尸仍靜止

解析：ABD保持S閉合，電源的路端電壓不變，增大A、B板間距離，電容減小，由

于二極管的單向?qū)щ娦?，電容器不能放電，其電量不變，由推?