文档文本内容
第40讲 闭合电路欧姆定律及应用
目录
01、考情透视，目标导
航
02、知识导图，思维引航.............................................................................................2
03、考点突破，考法探究.............................................................................................2
考点一 串、并联电路分析 电表的改装原理...........................................................2
知识点1．串、并联电路的特点......................................................................2
知识点2.串、并联电路几个常用的推论.........................................................3
知识点3．电表的两种改装的比较..................................................................3
考向1．串联电路的分析与计算......................................................................3
考向2．并联电路的分析与计算......................................................................4
考向3．混联电路分析......................................................................................4
考向4.电表的改装.............................................................................................5
考点二 闭合电路欧姆定律.........................................................................................5
知识点1．电源..................................................................................................5
知识点2．闭合电路欧姆定律..........................................................................6
知识点3．路端电压与外电阻的关系..............................................................6
知识点4．总电阻变化的几种情况..................................................................6
知识点5.闭合电路动态分析的常用方法.........................................................6
知识点6.含电容器电路的处理方法.................................................................7
考向1.闭合电路的有关计算.............................................................................7
考向2.闭合电路的动态分析.............................................................................8
考向3.含电容器电路的分析.............................................................................8
考点三 闭合电路的功率和效率问题...........................................................................9
知识点1．电源的总功率..................................................................................9
知识点2．电源内部消耗的功率......................................................................9
知识点3．电源的输出功率..............................................................................9
知识点4．电源的效率......................................................................................9
考向1 闭合电路功率问题的定性分析........................................................10
考向2 闭合电路功率问题的定量计算........................................................10
考点四 电源的U－I图像与电阻的U－I图像的比较...........................................12
考向1 电源的U-I图像的理解及应用.........................................................12
考向2 两类U-I图像的综合应用.................................................................13
04、真题练习，命题洞见...........................................................................................142023·海南·高考物理第6题
考情
2023·北京·高考物理第5题
分析
2022·江苏·高考物理第8题
目标1.了解电动势的物理意义，理解并掌握闭合电路的欧姆定律。
复习
目标2.会用闭合电路欧姆定律分析电路的动态变化。
目标
目标3.会计算涉及电源的电路功率。
目标4.掌握路端电压和电流的关系及电源的U－I图像。考点一 串、并联电路分析 电表的改装原理
知识点1．串、并联电路的特点
串联电路 并联电路
电流 I＝________________ I＝________________
电压 U＝________________ U＝________________
电阻 R＝________________ ＝＋＋…＋
＝＝…＝ PR＝PR＝…＝PR
1 1 2 2 n n
功率分配
P ＝P＋P＋…＋P
总 1 2 n
知识点2.串、并联电路几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻_______其中任一部分电路的总电阻。
(2)并联电路的总电阻_______其中任一支路的总电阻。
(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总电功率P总是_______各个电阻的电功率之和。
(4)无论是串联电路还是并联电路，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻_______。
知识点3．电表的两种改装的比较
改装成大量程电压表 改装成大量程电流表
内部电路
改装原理 串联分压 并联分流
所需电阻阻值 R＝－R R＝
g
改装后的量程 U＝I(R＋R) I＝I
g g g
校准电路考向1．串联电路的分析与计算
1.(多选)如图所示，已知R＝10 Ω，R＝5 Ω，R 两端的电压为6 V，R 两端的电压为12 V，则( )
1 3 1 2
A．电路中的电流为2.4 A
B．电路中的电流为0.6 A
C．R 为20 Ω
2
D．ab两端的总电压大小为24 V
考向2．并联电路的分析与计算
2.如图，虚线框内为改装好的电表，M、N为新电表的接线柱，其中灵敏电流计G的满偏电流为200 μA，
已测得它的内阻为490 Ω，图中电阻箱读数为10 Ω。现将M、N接入某电路，发现灵敏电流计G刚好满偏，
则根据以上数据计算可知( )
A．M、N两端的电压为1 mV
B．M、N两端的电压为100 mV
C．流过M、N的电流为2 μA
D．流过M、N的电流为10 mA
考向3．混联电路分析
3.如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是( )
A．L B．L C．L D．L
1 2 3 4
考向4.电表的改装
4.在如图所示的电路中，灵敏电流计G的内阻为R ＝10 Ω，满偏电流为I ＝1 mA，R ＝990 Ω，R ＝ Ω。
g g 1 2
下列说法正确的是( )A.当S 和S 均断开时，可改装成为电流表
1 2
B.当S 和S 均断开时，改装成的是量程为1 kV的电压表
1 2
C.当S 和S 均闭合时，改装成的是量程为10 mA的电流表
1 2
D.当改装为电流表时，仅闭合开关S 时的量程比开关S 和S 均闭合时大
1 1 2
考点二 闭合电路欧姆定律
知识点1．电源
(1)电动势
①定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量的比值，E＝；
②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成_______本领的大小，在数值上等于电源没有接入电
路时两极间的电压。
(2)内阻：电源内部导体的电阻。
知识点2．闭合电路欧姆定律
(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成_______；
(2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)；
(3)其他表达形式
①电势降落表达式：E＝U ＋U 或E＝U ＋_______；(适用于任意电路)
外 内 外
②功率表达式：EI＝UI＋_______。
知识点3．路端电压与外电阻的关系
(1)一般情况：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U_______；
(2)特殊情况：
①当外电路断路时，I＝0，U＝E；
②当外电路短路时，I ＝，U＝0。
短
知识点4．总电阻变化的几种情况
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电
路的总电阻减小。
(3)在如图甲所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R 与用电器并联，另一段R
并 串
与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R 的变化趋势一致。
串(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R 组成的如图乙所示的电路中，两支路电阻越趋于相等，乙图中电路
0
电阻越大，两支路电阻相等时，乙图中电路电阻最大。
知识点5.闭合电路动态分析的常用方法
(1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路。
(2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零。
①所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都
将减小，反之则增大。
②所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都
将增大，反之则减小。
(3)极限法：因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让
电阻最大或电阻为零，然后再讨论有关问题。
(4)特殊值法：对有些复杂难以直接判断的问题，可采用特殊值代入帮助分析。
知识点6.含电容器电路的处理方法
(1)电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉此
支路，求电荷量时再在相应位置补上。
(2)电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导
线，即电阻不起降低电压的作用，电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
(3)电容器的电荷量及变化
①电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电
压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。
②如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q－Q|。
1 2
③如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q＋Q。
1 2
考向1.闭合电路的有关计算
1.电源、开关、小灯泡、电压表等连接成如图所示的电路，小灯泡上标有“0.6 A 1.5 W”字样，电源的电
动势为3 V，电压表为理想电表、导线电阻不计。闭合开关，小灯泡恰好正常发光，则电源的内阻约为(
)A.0.30 Ω B.0.83 Ω
C.1.2 Ω D.1.5 Ω
考向2.闭合电路的动态分析
2.在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，V、A、V 、V 四个理想电表的
1 2
示数都发生变化，电表的示数分别用U、I、U、U 表示，下列判断正确的是( )
1 2
A.I减小，U 增大
1
B.I减小，U 减小
2
C.电压表V 的示数与电流表A示数之比不变
2
D.电压表V的示数与电流表A示数之比变大
考向3.含电容器电路的分析
3.如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器
上电荷量为( )
A.CE B.CE
C.CE D.CE
考点三 闭合电路的功率和效率问题
知识点1．电源的总功率
(1)任意电路：P ＝_______＝_______＋IU ＝P ＋P 。
总 内 出 内
(2)纯电阻电路：P ＝_______＝。
总
知识点2．电源内部消耗的功率
P ＝_______＝IU ＝P －P 。
内 内 总 出
知识点3．电源的输出功率
(1)任意电路：P ＝_______＝IE－I2r＝P －P 。
出 总 内(2)纯电阻电路：P ＝_______＝。
出
知识点4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%。
(2)纯电阻电路：η＝×100%。
5．纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图)
P ＝UI＝I2R＝R＝
出
＝。
当R＝r时，电源的输出功率最大，为P ＝。
m
由P 与外电阻R的关系图像可知：
出
①当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。
②当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大。
③当P <P 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 和R，且有R＝R，得R·R＝r2。
出 m 1 2 1 2 1 2
6．提高纯电阻电路效率的方法
η＝×100%＝×100%＝×100%，R越大，η越高。
考向1 闭合电路功率问题的定性分析
1.如图所示，电源的电动势为E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R ＝4 Ω，ab是一段粗细均匀且电阻率较大
0
的电阻丝，总阻值为10 Ω，长度l＝1 m，横截面积为0.2 cm2。下列说法正确的是( )
A．当电阻丝接入电路的阻值为1 Ω时，电阻丝的功率最大
B．当电阻丝接入电路的阻值为4 Ω时，保护电阻的功率最大
C．电源效率的最小值为80%
D．电阻丝的电阻率为1×10－4 Ω·m
考向2 闭合电路功率问题的定量计算
2.如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R＝0.5 Ω。
0
(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R 消耗的电功率最大，并求这个最大值。
0(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率P 最大，并求这个最大值。
R
(3)求电源的最大输出功率。
(4)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R＝5 Ω，当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大
0
值。
3.如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R＝4 Ω，已知滑动变阻器消耗的功
率P与其接入电路的阻值R 的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
P
A．图乙中滑动变阻器的最大功率P＝2 W
2
B．图乙中R＝6 Ω，R＝12 Ω
1 2
C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大
D．调整滑动变阻器R 的阻值，可以使电源的输出电流达到2 A
P
考点四 电源的U－I图像与电阻的U－I图像的比较
电源的U－I图像与电阻的U－I图像比较
电源的U－I图像 电阻的U－I图像
图形
与纵轴交点表示电源电动势E， 过坐标原点，表示电流为零时，
截距
与横轴交点表示电源短路电流 电阻两端的电压为零
坐标U、
表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率
I的乘积
坐标U、 表示外电阻的大小，不同点对应 表示电阻的大小，每一点对应的
I的比值 的外电阻大小不同 比值均等大
斜率的
电源内阻r 电阻大小
绝对值
考向1 电源的U-I图像的理解及应用
1．在一次分组实验的教学活动中，某小组用如图甲所示电路做实验，电路中R 是滑动变阻器，R 是定值
1 2电阻，滑动变阻器的滑片从左端往右滑动，分别记录多组电流表和电压表的示数，用这些数据在坐标纸上
描点作图，得到的U-I图像如图乙中的AB所示，下列说法中正确的是( )
A．R 的最大阻值为20 Ω B．R 的阻值为5 Ω
1 2
C．电源电动势为2 V D．电源内阻为5 Ω
考向2 两类U-I图像的综合应用
2.在如图所示的U-I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏
安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5,0.75)，该点的切线与横轴的交点坐标为(1.0,0)，用该电源
直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知( )
A．电源电动势为2.0 V
B．电源内阻为0.5 Ω
C．小灯泡L接入电源时的电阻为1.5 Ω
D．小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W
3．如图所示，图甲中在滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的
变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示，不考虑电表对电路的影响。
(1)定值电阻R、滑动变阻器的总电阻R分别为多少？
0
(2)求出电源的电动势和内阻；
(3)电源的工作效率什么时候最大，最大效率是多少？1．（2023·海南·高考真题）如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关
K，待电路稳定后，电容器上电荷量为（ ）
A．CE B． C． D．
2．（2022·北京·高考真题）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的 和 ，
其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，
压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于 时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的
电压小于 （ 、 为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（ ）
A．
B． 为压力传感器
C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低
D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
3．（北京·高考真题）图甲表示某金属丝的电阻 随摄氏温度 变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表
串联起来（图乙），用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易
温度计。下列说法正确的是（ ）A． 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系
B． 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
C． 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系
D． 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系
4．（江苏·高考真题）某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S
闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时（ ）
A．车灯的电流变小 B．路端电压变小
C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大
5．（海南·高考真题）如图，三个电阻R 、R 、R 的阻值均为R，电源的内阻r<R，c为滑动变阻
1 2 3
器的中点．闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，下列说法正确的是(
)
A．R 消耗的功率变小
2
B．R 消耗的功率变大
3
C．电源输出的功率变大
D．电源内阻消耗的功率变大
