步步高2015高三物理(新課標(biāo))一輪講義：72電路-閉合電路歐姆定律

第第頁(yè)第2課時(shí)電路閉合電路歐姆定律考綱解讀1.熟練掌握串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，并能分析、計(jì)算.2.理解閉合電路歐姆定律，并能進(jìn)行電路的動(dòng)態(tài)分析和計(jì)算．1．[串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)]電阻R1與R2并聯(lián)在電路中，通過(guò)R1與R2的電流之比為1∶2，則當(dāng)R1與R2串聯(lián)后接入電路中時(shí)，R1與R2兩端電壓之比U1∶U2為 ()A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1答案B解析根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知R1與R2的比值為2∶1，當(dāng)將它們串聯(lián)接入電路中時(shí)，電壓之比為電阻之比，B選項(xiàng)正確．2．[對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解]下列關(guān)于電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法正確的是 ()A．電源的電動(dòng)勢(shì)跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比，跟通過(guò)的電荷量成反比B．電動(dòng)勢(shì)的單位跟電壓的單位一致，所以電動(dòng)勢(shì)就是兩極間的電壓C．非靜電力做的功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大D．E＝eq\f(W,q)只是電動(dòng)勢(shì)的定義式而非決定式，電動(dòng)勢(shì)的大小是由電源內(nèi)非靜電力的特性決定的答案D解析電動(dòng)勢(shì)的定義式E＝eq\f(W,q)中，E與W、q無(wú)關(guān)，E反映的是電源的屬性，由電源內(nèi)部非靜電力的特性決定，故A、C錯(cuò)誤，D正確；電動(dòng)勢(shì)的單位雖然與電壓的單位相同，但兩者有本質(zhì)的區(qū)別，B錯(cuò)誤．3．[閉合電路歐姆定律的應(yīng)用]一電池外電路斷開(kāi)時(shí)的路端電壓為3V，接上8Ω的負(fù)載后路端電壓降為2.4V，則可以判定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r為 ()A．E＝2.4V，r＝1Ω B．E＝3V，r＝2ΩC．E＝2.4V，r＝2Ω D．E＝3V，r＝1Ω答案B解析當(dāng)外電路斷路時(shí)，I＝0，U外＝E＝3V；接上8Ω負(fù)載時(shí)，I′＝eq\f(U外′,R)＝eq\f(2.4,8)A＝0.3A，則r＝eq\f(U內(nèi),I′)＝eq\f(E－U外′,I′)＝eq\f(3－2.4,0.3)Ω＝2Ω.一、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)1．特點(diǎn)對(duì)比串聯(lián)并聯(lián)電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n電壓U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un電阻R＝R1＋R2＋…＋Rneq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)電壓分配eq\f(U1,U2)＝eq\f(R1,R2)，eq\f(Un,U)＝eq\f(Rn,R)電流分配eq\f(I1,I2)＝eq\f(R2,R1)，eq\f(I1,I)＝eq\f(R,R1)功率分配eq\f(P1,P2)＝eq\f(R1,R2)，eq\f(Pn,P)＝eq\f(Rn,R)eq\f(P1,P2)＝eq\f(R2,R1)，eq\f(P1,P)＝eq\f(R,R1)2．幾個(gè)常用的推論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻．(2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻．(3)無(wú)論電阻怎樣連接，某一段電路的總耗電功率P總是等于該段電路上各個(gè)電阻耗電功率之和．(4)無(wú)論電路是串聯(lián)還是并聯(lián)，電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí)，電路的總電阻變大．二、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1．電動(dòng)勢(shì)(1)定義：電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功．(2)表達(dá)式：E＝eq\f(W,q).(3)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量．2．內(nèi)阻電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，也有電阻，叫做電源的內(nèi)阻，它是電源的另一重要參數(shù)．三、閉合電路歐姆定律1．內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．2．公式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I＝\f(E,R＋r)只適用于純電阻電路,E＝U外＋U內(nèi)適用于任何電路))3．路端電壓U與電流I的關(guān)系(1)關(guān)系式：U＝E－Ir.(2)U－I圖象如圖1所示．圖1①當(dāng)電路斷路即I＝0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為電源電動(dòng)勢(shì)．②當(dāng)外電路電壓為U＝0時(shí)，橫坐標(biāo)的截距為短路電流．③圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻．考點(diǎn)一電路動(dòng)態(tài)變化的分析1．電路動(dòng)態(tài)分析類問(wèn)題是指由于斷開(kāi)或閉合開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)等造成電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，一處變化又引起了一系列的變化．2．電路動(dòng)態(tài)分析的方法(1)程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(并聯(lián)分流I,串聯(lián)分壓U))→變化支路.(2)極限法：即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論．(3)判定總電阻變化情況的規(guī)律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(kāi)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(kāi)關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減?。?巨磁電阻(GMR)電流傳感器可用來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電線路中的強(qiáng)電流，其原理利用了巨磁電阻效應(yīng)．巨磁電阻效應(yīng)是指某些磁性材料的電阻R在一定磁場(chǎng)作用下隨磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增加而急劇減小的特性．如圖2所示檢測(cè)電路，設(shè)輸電線路電流為I(不是GMR中的電流)，GMR為巨磁電阻，R1、R2為定值電阻，已知輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與I成正比，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 ()圖2A．如果I增大，電壓表V1示數(shù)減小，電壓表V2示數(shù)增大B．如果I增大，電流表A示數(shù)減小，電壓表V1示數(shù)增大C．如果I減小，電壓表V1示數(shù)增大，電壓表V2示數(shù)增大D．如果I減小，電流表A示數(shù)減小，電壓表V2示數(shù)減小解析如果I增大，輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B增大，GMR電阻值減小，回路中電流增大，電流表A示數(shù)增大，電壓表V1示數(shù)減小，電壓表V2示數(shù)增大，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；如果I減小，輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減小，GMR電阻值增大，回路中電流減小，電流表A示數(shù)減小，電壓表V1示數(shù)增大，電壓表V2示數(shù)減小，選項(xiàng)D正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．答案AD利用程序法分析電路動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的一般步驟(1)明確局部電路變化時(shí)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?cè)绾巫兓?3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總＝eq\f(E,R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)確定支路兩端的電壓及通過(guò)各支路的電流如何變化．突破訓(xùn)練1在如圖3所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片P向b端移動(dòng)時(shí) ()圖3A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小答案B解析當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片P向b端移動(dòng)時(shí)，電阻R3變小，電路總電阻變小，電源輸出電流增大，電壓表示數(shù)變小，并聯(lián)電路兩端電壓變小，通過(guò)R2的電流變小，通過(guò)R3的電流變大，即電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)B正確．

考點(diǎn)二電路中的功率及效率問(wèn)題1．電源的總功率(1)任意電路：P總＝EI＝U外I＋U內(nèi)I＝P出＋P內(nèi)．(2)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r).2．電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r＝U內(nèi)I＝P總－P出．3．電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝UI＝EI－I2r＝P總－P內(nèi)．(2)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r).(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系①當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大為Pm＝eq\f(E2,4r).②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越小．③當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越大．④當(dāng)P出<Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻R1和R2，且R1R2＝r2.⑤P出與R的關(guān)系如圖4所示．圖44．電源的效率(1)任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%.(2)純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%因此在純電阻電路中R越大，η越大；當(dāng)R＝r時(shí)，電源有最大輸出功率，效率僅為50%.特別提醒當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，效率并不是最大，只有50%；當(dāng)R→∞時(shí)，η→100%，但此時(shí)P出→0，無(wú)實(shí)際意義．例2如圖5所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝5V，內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R1＝0.5Ω，滑動(dòng)變阻器R2的阻值范圍為0～10Ω.求：圖5(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的阻值為多大時(shí)，電阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，電源的輸出功率最大？最大功率是多少？解析(1)定值電阻R1消耗的電功率為P1＝I2R1＝eq\f(E2R1,R1＋R2＋r2)，可見(jiàn)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值R2＝0時(shí)，R1消耗的功率最大，最大功率為P1m＝eq\f(E2R1,R1＋r2)＝2W.(2)將定值電阻R1看做電源內(nèi)阻的一部分，則電源的等效內(nèi)阻r′＝R1＋r＝2.5Ω，故當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值R2＝r′＝2.5Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大，最大功率為P2m＝eq\f(E2,4r′)＝2.5W.(3)由電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系可知，當(dāng)R1＋R2＝r，即R2＝r－R1＝(2－0.5)Ω＝1.5Ω時(shí)，電源有最大輸出功率，最大功率為P出m＝eq\f(E2,4r)＝3.125W.答案(1)R2＝0時(shí)，R1消耗的功率最大，為2W(2)R2＝2.5Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大，為2.5W(3)R2＝1.5Ω時(shí)，電源的輸出功率最大，為3.125W對(duì)閉合電路功率的兩點(diǎn)新認(rèn)識(shí)(1)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，EI＝P內(nèi)＋P外就是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn)．(2)外電阻的阻值向接近內(nèi)阻的阻值方向變化時(shí)，電源的輸出功率變大．突破訓(xùn)練2如圖6所示電路中，R為一滑動(dòng)變阻器，P為滑片，若將滑片向下滑動(dòng)，則在滑動(dòng)過(guò)程中，下列判斷錯(cuò)誤的是 ()圖6A．電源內(nèi)電路消耗功率一定逐漸增大B．燈泡L2一定逐漸變暗C．電源效率一定逐漸減小D．R上消耗功率一定逐漸變小答案D解析滑動(dòng)變阻器滑片P向下滑動(dòng)，R↓→R并↓→R外↓，由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,r＋R外)推得I↑，由電源內(nèi)電路消耗功率P內(nèi)＝I2r可得P內(nèi)↑，A正確．U外↓＝E－I↑r，U1↑＝(I↑－IL1↓)R1，UL2↓＝U外↓－U1↑，PL2↓＝eq\f(U\o\al(2,L2)↓,RL2)，故燈泡L2變暗，B正確．電源效率η↓＝eq\f(I2R外,I2R外＋r)＝eq\f(R外,R外＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R外↓))，故C正確．R上消耗的功率PR＝eq\f(U\o\al(2,L2)↓,R↓)，PR增大還是減小不確定，故D錯(cuò)．考點(diǎn)三電路故障問(wèn)題的分析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)：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過(guò)電路但它兩端電壓為零．2．檢查方法(1)電壓表檢測(cè)：如果電壓表示數(shù)為零，則說(shuō)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(cè)：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過(guò)對(duì)電流值的分析，可以確定故障的位置．在運(yùn)用電流表檢測(cè)時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程．(3)歐姆表檢測(cè)：當(dāng)測(cè)量值很大時(shí)，表示該處斷路，當(dāng)測(cè)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(cè)時(shí)，電路一定要切斷電源．(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．例3如圖7是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖，開(kāi)關(guān)閉合后A、B燈都不亮，他采用下列兩種方法進(jìn)行故障檢查．圖7(1)應(yīng)用多用電表的直流擋進(jìn)行檢查，選擇開(kāi)關(guān)置于10V擋．該同學(xué)測(cè)試結(jié)果如表1所示，在測(cè)試a、b間直流電壓時(shí)，紅表筆應(yīng)接觸________(填a或b)．根據(jù)測(cè)試結(jié)果，可判定故障是________．A．燈A短路 B．燈B短路C．cd段斷路 D．df段斷路表1測(cè)試點(diǎn)電壓示數(shù)a、b有示數(shù)b、c有示數(shù)c、d無(wú)示數(shù)d、f有示數(shù)表2測(cè)試點(diǎn)指針偏轉(zhuǎn)情況c、dd、ee、f(2)將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，再選擇歐姆擋測(cè)試，測(cè)量結(jié)果如表2所示，那么檢查出的故障是()A．燈A斷路B．燈B短路C．燈A、B都斷路D．d、e間導(dǎo)線斷路解析(1)應(yīng)用多用電表判斷電路故障，首先要正確使用多用電表，對(duì)多用電表而言，電流應(yīng)從紅表筆流入該表內(nèi)，由題圖能看出a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，知紅表筆應(yīng)接觸a.由表1條件可知，d、f間有示數(shù)，則d—c—a—干電池—b—f間無(wú)斷路，又因?yàn)閏、d間無(wú)示數(shù)，故d、f段斷路，選項(xiàng)D正確；若燈A短路或燈B短路，不會(huì)造成A、B燈都不亮，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若cd段斷路，則d、f間不會(huì)有示數(shù)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．(2)由表2可知，c、d間有一定的電阻但不是很大，即燈A既不短路也不斷路，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；d、e間存在很大電阻，表明d、e間導(dǎo)線斷路，選項(xiàng)D正確；e、f間電阻為零，則燈B短路，選項(xiàng)B正確．答案(1)aD(2)BD突破訓(xùn)練3在如圖8所示的電路中，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，燈不亮，已經(jīng)確定是由燈泡斷路或短路引起的，在不能拆開(kāi)電路的情況下(開(kāi)關(guān)可閉合，可斷開(kāi))，現(xiàn)用一個(gè)多用電表的直流電壓擋、直流電流擋和歐姆擋分別對(duì)故障電路進(jìn)行如下檢查并作出判斷(如表所示)：圖8次序操作步驟現(xiàn)象和結(jié)論1閉合開(kāi)關(guān)，選直流電壓擋，紅、黑表筆分別接a、b指針偏轉(zhuǎn)，燈斷路；指針不偏轉(zhuǎn)，燈短路2閉合開(kāi)關(guān)，選直流電流擋，紅、黑表筆分別接a、b指針偏轉(zhuǎn)，燈斷路；指針不偏轉(zhuǎn)，燈短路3閉合開(kāi)關(guān)，選歐姆擋，紅、黑表筆分別接a、b指針不動(dòng)，燈斷路；指針偏轉(zhuǎn)，燈短路4斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，選歐姆擋，紅、黑表筆分別接a、b指針不動(dòng)，燈斷路；指針偏轉(zhuǎn)最大，燈短路以上操作和判斷錯(cuò)誤的是 ()A．1 B．2 C．3 D．4答案C解析選直流電壓擋時(shí)，紅、黑表筆分別接高、低電勢(shì)點(diǎn)，若指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明a、b兩點(diǎn)有電壓，其他地方完好且a、b之間有斷路；若指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，a、b之間必短路，1正確．選直流電流擋時(shí)，指針若偏轉(zhuǎn)說(shuō)明有電流流過(guò)表頭，而燈不亮，則燈必?cái)嗦?；若不偏轉(zhuǎn)，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，燈必短路，2正確．選歐姆擋時(shí)，已啟用歐姆表內(nèi)部電源，必須將外電路電源斷開(kāi)，故3是錯(cuò)誤的，而4顯然正確，故選C.突破訓(xùn)練4如圖9所示電路中，開(kāi)關(guān)閉合穩(wěn)定后，某時(shí)刻理想電壓表和電流表的讀數(shù)都突然增大，造成這一現(xiàn)象的原因是電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障 ()圖9A．R3斷路 B．R1短路C．R2斷路 D．R3短路答案D解析若R3短路，回路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R外＋r)得干路的總電流增大，由U＝E－Ir可知電路的外電壓減小，通過(guò)R1的電流減??；因I＝I1＋I(xiàn)2，所以通過(guò)電流表所在支路的電流增大，由U2＝R2I2可知電壓表示數(shù)增大，D可能；A、B、C均不可能．

考點(diǎn)四電源U－I圖象與電阻U－I圖象的比較圖象上的特征物理意義電源U－I圖象電阻U－I圖象圖形圖象表述的物理量變化關(guān)系電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系電阻兩端電壓隨電阻中的電流的變化關(guān)系圖線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E，與橫軸交點(diǎn)表示短路電流eq\f(E,r)過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒(méi)有電壓時(shí)電流為零圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I比值表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電阻大小不同每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小圖線斜率的絕對(duì)值大小內(nèi)電阻r電阻大小例4在如圖10所示的U－I圖象中，直線Ⅰ為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂的U－I圖線．用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路，由圖象可知 ()圖10A．電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為0.5ΩB．電阻R的阻值為1ΩC．電源的輸出功率為4WD．電源的效率為50%解析由圖線Ⅰ可知，電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為r＝eq\f(E,I短)＝0.5Ω；由圖線Ⅱ可知，電阻R的阻值為1Ω，該電源與電阻R直接相連組成的閉合電路的電流為I＝eq\f(E,r＋R)＝2A，路端電壓U＝IR＝2V(可由題圖讀出)，電源的輸出功率為P＝UI＝4W，電源的效率為η＝eq\f(UI,EI)×100%≈66.7%，故選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤．答案ABC突破訓(xùn)練5如圖11所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象；直線C為一個(gè)電阻R的兩端電壓與電流的關(guān)系圖象．如果將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上，那么有 ()圖11A．R接到a電源上，電源的效率較高B．R接到b電源上，電源的輸出功率較大C．R接到a電源上，電源的輸出功率較大，但電源效率較低D．R接到b電源上，電阻的發(fā)熱功率和電源的效率都較高答案C解析由題圖判斷電源a的內(nèi)阻大，在純電阻電路中電源效率η＝eq\f(R,R＋r)×100%，內(nèi)阻越大，效率越低；電源的輸出功率P＝UI對(duì)應(yīng)圖線交點(diǎn)坐標(biāo)的乘積，只有C正確．34.含電容器電路的分析方法1．電路的簡(jiǎn)化：不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí)，把電容器所處的支路視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上．2．電路穩(wěn)定時(shí)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(méi)有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)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(shì)體．電容器的電壓為與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓．3．在計(jì)算電容器所帶電荷量的變化時(shí)，如果變化前后極板所帶電荷的電性相同，那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差；如果變化前后極板帶電的電性相反，那么通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量等于初末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和．例5如圖12所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，電容器的電容C＝3.6μF，二極管D具有單向?qū)щ娦?，開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)S1閉合，S2斷開(kāi)．圖12(1)合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電荷量變化了多少？(2)合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開(kāi)S1，求斷開(kāi)S1后流過(guò)R1的電荷量是多少？審題與關(guān)聯(lián)解析(1)設(shè)開(kāi)關(guān)S1閉合，S2斷開(kāi)時(shí)，電容器兩端的電壓為U1，干路電流為I1，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I1＝eq\f(E,R1＋r)＝1.5AU1＝I1R1＝4.5V合上開(kāi)關(guān)S2后，電容器兩端電壓為U2，干路電流為I2.根據(jù)閉合電路歐姆定律有I2＝eq\f(E,\f(R1R2,R1＋R2)＋r)＝2AU2＝I2eq\f(R1R2,R1＋R2)＝4V所以電容器上電荷量減少了：ΔQ＝(U1－U2)C＝1.8×10－6C(2)設(shè)合上S2后，電容器上的電荷量為Q，則Q＝CU2＝1.44×10－5C再斷開(kāi)S1后，R1和R2的電流與阻值成反比，故流過(guò)電阻的電荷量與阻值成反比．故流過(guò)電阻R1的電荷量為：Q1＝eq\f(R2,R1＋R2)Q＝9.6×10－6C.答案(1)減少了1.8×10－6C(2)9.6×10－6C高考題組1．(2011·北京理綜·17)如圖13所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略．開(kāi)關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中 ()圖13A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大答案A解析變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中，變阻器R0接入電路中的電阻變小，從而使整個(gè)電路中的外電阻變小，干路電流變大，內(nèi)阻r分得的電壓U內(nèi)＝Ir變大，U外變小，電壓表示數(shù)變小．由U1＝IR1知U1變大，因U外＝U1＋U2，故U2變小，由于I2＝eq\f(U2,R2)，所以流過(guò)R2的電流變小，電流表示數(shù)變小，選項(xiàng)A正確．模擬題組2．如圖14所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，則 ()圖14A．電壓表讀數(shù)減小B．電流表讀數(shù)減小C．質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng)D．R1上消耗的功率逐漸增大答案BC解析R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，R4↑→R總↑→I總↓→U端↑，分析電流表示數(shù)變化時(shí)，可把R1和R3等效為電源內(nèi)阻，示數(shù)即可等效為總電流，由上面分析知其示數(shù)減小，B正確；分析示數(shù)的變化時(shí)，可把R1、R2和R3都等效為電源內(nèi)阻，其示數(shù)即為等效路端電壓，增大，A錯(cuò)誤；分析電容器兩板間電壓時(shí)，可把R1等效為電源內(nèi)阻，UC＝U端，E′＝eq\f(UC,d)，增大，C正確；P1＝Ieq\o\al(2,總)R1，減小，D錯(cuò)誤．3．豎直放置的一對(duì)平行金屬板的左極板上，用絕緣細(xì)線懸掛了一個(gè)帶正電的小球，將平行金屬板按如圖15所示的電路連接，開(kāi)關(guān)閉合后絕緣細(xì)線與左極板間的夾角為θ.保持開(kāi)關(guān)閉合，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片在a位置時(shí)，電流表的讀數(shù)為I1，夾角為θ1；當(dāng)滑片在b位置時(shí)，電流表的讀數(shù)為I2，夾角為θ2，則 ()圖15A．θ1<θ2，I1<I2 B．θ1>θ2，I1>I2C．θ1＝θ2，I1＝I2 D．θ1<θ2，I1＝I2答案D解析本題考查電路的動(dòng)態(tài)分析及帶電小球在電場(chǎng)中的受力問(wèn)題，意在考查學(xué)生對(duì)分壓電路的理解和認(rèn)識(shí)．在滑動(dòng)變阻器的滑片由a位置滑到b位置的過(guò)程中，平行金屬板兩端的電壓增大，小球受到的電場(chǎng)力增大，因此夾角θ增大，即θ1<θ2；另外，電路中的總電阻不變，因此總電流不變，即I1＝I2.對(duì)比各選項(xiàng)可知，答案選D.(限時(shí)：30分鐘)?題組1電路的動(dòng)態(tài)分析1．在如圖所示的四個(gè)電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，定值電阻阻值為R0，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，理想電壓表讀數(shù)變大的是 ()答案D解析對(duì)于圖A，電壓表被短路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，理想電壓表一直沒(méi)有讀數(shù)．對(duì)于圖B，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，理想電壓表讀數(shù)減?。畬?duì)于圖C，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，外電路中電流減小，理想電壓表讀數(shù)變?。畬?duì)于圖D，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從a向b滑動(dòng)時(shí)，理想電壓表讀數(shù)變大，選項(xiàng)D正確．2．在如圖1所示的電路中，E為電源，其內(nèi)阻為r，L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變)，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻，其阻值隨所受照射光強(qiáng)度的增大而減小，V為理想電壓表．若將照射R3的光的強(qiáng)度減弱，則 ()圖1A．電壓表的示數(shù)增大B．小燈泡消耗的功率減小C．通過(guò)R2的電流減小D．電源內(nèi)阻的電壓增大答案B解析若將照射R3的光的強(qiáng)度減弱，則R3的電阻將增大，電路中的總電阻將增大，總電流減小，故電壓表的示數(shù)減小，內(nèi)電壓也減小，A、D錯(cuò)誤；電阻R2兩端的電壓將增大，通過(guò)R2的電流增大，而總電流減小，所以通過(guò)小燈泡的電流減小，小燈泡消耗的功率減小，B正確，C錯(cuò)誤．3．如圖2所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，L1、L2兩燈均正常發(fā)光，R1為定值電阻，R為一滑動(dòng)變阻器，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，若將滑片P向下滑動(dòng)，則 ()圖2A．L1燈變亮B．L2燈變暗C．R1上消耗的功率變大D．總電流變小答案BC解析本題考查電路的動(dòng)態(tài)變化，意在考查閉合電路中各物理量隨外電阻變化的關(guān)系．由閉合電路歐姆定律可得，滑片P向下滑動(dòng)，電路總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小，所以L1、L2變暗，R1上消耗的功率變大，A、D錯(cuò)誤，B、C正確．?題組2電路中的功率與效率4．在如圖3所示的電路中，電源內(nèi)阻不能忽略，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大，則 ()圖3A．電源的總功率一定增大B．電源的輸出功率一定增大C．電源內(nèi)部消耗的功率一定減小D．電源的效率一定減小答案AD解析本題考查閉合電路的動(dòng)態(tài)分析，意在考查學(xué)生對(duì)閉合電路歐姆定律的理解以及對(duì)閉合電路動(dòng)態(tài)分析的能力．滑片移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大，可知滑片向右移動(dòng)，電路的總電阻減小，總電流增大，因此電源的總功率增大，電源的效率減小，A、D正確；電源內(nèi)部消耗的功率增大，電源輸出功率的變化情況不確定，B、C錯(cuò)誤．5．在純電阻電路中，當(dāng)用一個(gè)固定的電源(E、r是定值)向變化的外電阻供電時(shí)，關(guān)于電源的輸出功率P隨外電阻R變化的規(guī)律如圖4所示，則 ()圖4A．當(dāng)R＝r時(shí)，電源有最大的輸出功率B．當(dāng)R＝r時(shí)，電源的效率η＝50%C．電源的功率P′隨外電阻R的增大而增大D．電源的效率η隨外電阻R的增大而增大答案ABD解析由題圖可知，R＝r時(shí)電源有最大輸出功率eq\f(E2,4r)，A正確；電源的功率P′＝eq\f(E2,r＋R)，隨外電阻R的增大而減小，C錯(cuò)誤；由η＝eq\f(IU,IE)＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))可知B、D正確．6．電阻非線性變化的滑動(dòng)變阻器R2接入圖5甲所示的電路中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器觸頭改變接入電路中的電阻有效長(zhǎng)度x(x為圖中a與觸頭之間的距離)，定值電阻R1兩端的電壓U1與x間的關(guān)系如圖乙所示，a、b、c為滑動(dòng)變阻器上等間距的三個(gè)點(diǎn)，當(dāng)觸頭從a移到b和從b移到c的這兩個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 ()圖5A．電流表A示數(shù)變化相等B．電壓表V2的示數(shù)變化不相等C．電阻R1的功率變化相等D．電源的輸出功率均不斷增大答案A解析由U1＝IR1，根據(jù)定值電阻R1兩端的電壓U1與x間的關(guān)系圖象可知，電流表A示數(shù)變化相等，選項(xiàng)A正確．由U＝E－Ir可知，電壓表V2的示數(shù)變化相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．電阻R1的功率P＝I2R1，所以電阻R1的功率變化不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．由于題述沒(méi)有給出電源內(nèi)阻與外電阻的大小關(guān)系，不能判斷電源的輸出功率如何變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．?題組3對(duì)電路故障及圖象問(wèn)題的考查7．在如圖6所示的電路中，由于某一電阻發(fā)生短路或斷路，A燈變暗，B燈變亮，則故障可能是 ()圖6A．R1短路B．R2斷路C．R3斷路D．R4短路答案BC解析由于A燈串聯(lián)于干路中，且故障發(fā)生后，A燈變暗，故知電路中總電流變小，即電路總電阻變大，由此推知，故障應(yīng)為某一電阻斷路，排除選項(xiàng)A、D.假設(shè)R2斷路，則其斷路后，電路總電阻變大，總電流變小，A燈變暗，同時(shí)R2斷路必引起與之并聯(lián)的燈B中電流變大，使B燈變亮，推理結(jié)果與現(xiàn)象相符，故選項(xiàng)B正確．假設(shè)R3斷路，則也引起總電阻變大，總電流變小，使A燈變暗，同時(shí)R3斷路也必引起與之并聯(lián)的電路(即R1所在支路)中電流增大，B燈中分得的電流也變大，B燈變亮，故選項(xiàng)C正確．8．如圖7所示，直線A為某電源的U－I圖線，曲線B為某小燈泡的U－I圖線的一部分，用該電源和小燈泡組成閉合電路，下列說(shuō)法中正確的是 ()圖7A．此電源的內(nèi)阻為0.5ΩB．電源的總功率為10WC．電源的輸出功率為8WD．由于小燈泡的U－I圖線是一條曲線，所以歐姆定律不適用答案A解析由電源的U－I圖線A可知，此電源的電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻為0.5Ω，選項(xiàng)A正確．用該電源和小燈泡組成閉合電路，電源輸出電流為2A，電源的總功率為P＝EI＝8W，電源的輸出功率為P＝UI＝3×2W＝6W，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤．雖然小燈泡的U－I圖線是一條曲線，但是歐姆定律仍適用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．9．某同學(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Pr隨電流I變化的圖線畫(huà)在同一坐標(biāo)系內(nèi)，如圖8所示，根據(jù)圖線可知 ()圖8A．反映Pr變化的圖線是bB．電源電動(dòng)勢(shì)為8VC．電源內(nèi)阻為2ΩD．當(dāng)電流為0.5A時(shí)，外電路的電阻為6Ω答案CD解析電源的總功率PE＝IE，與電流成正比，由Pr＝I2r知電源內(nèi)部的發(fā)熱功率與電流的平方成正比，A錯(cuò)誤．當(dāng)電流為2A時(shí)，電源的總功率與發(fā)熱功率相等，可得出電源電動(dòng)勢(shì)為4V，內(nèi)阻為2Ω.當(dāng)電流為0.5A時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得外電路的電阻為6Ω，B錯(cuò)誤，C、D正確．10．如圖9所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖線，則下列說(shuō)法正確的是 (