2025高考物理復(fù)習(xí)閉合電路的歐姆定律課件教案練習(xí)題

第九章電路與電能第2講閉合電路的歐姆定律課標(biāo)要求1．了解電動(dòng)勢(shì)的物理意義，理解并掌握閉合電路的歐姆定律。2．會(huì)用閉合電路歐姆定律分析電路的動(dòng)態(tài)變化。3．會(huì)計(jì)算涉及電源的電路功率。4．掌握路端電壓和電流的關(guān)系及電源的U-I圖像?？键c(diǎn)一閉合電路的歐姆定律考點(diǎn)二閉合電路的功率和效率考點(diǎn)三閉合電路的動(dòng)態(tài)分析內(nèi)容索引聚焦學(xué)科素養(yǎng)課時(shí)測(cè)評(píng)考點(diǎn)四電源的U-I圖像問(wèn)題考點(diǎn)一閉合電路的歐姆定律1．電動(dòng)勢(shì)(1)非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量的比叫作電動(dòng)勢(shì)。(2)物理意義：電動(dòng)勢(shì)表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成________本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。2．閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成______，跟內(nèi)、外電阻之和成______。(2)公式：I＝

(只適用于純電阻電路)。(3)其他表達(dá)形式E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋_____(適用于任意電路)。知識(shí)梳理電勢(shì)能正比反比Ir自主訓(xùn)練1電動(dòng)勢(shì)的理解(多選)關(guān)于電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是A．電源電動(dòng)勢(shì)等于電源正、負(fù)極之間的電勢(shì)差B．用電壓表直接測(cè)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(shì)的準(zhǔn)確值C．電源電動(dòng)勢(shì)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(shì)越大，說(shuō)明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大√√電源正、負(fù)極之間的電勢(shì)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(shì)才等于路端電壓，故A錯(cuò)誤；用電壓表直接測(cè)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(shì)，即電壓表的測(cè)量值略小于電動(dòng)勢(shì)，故B正確；電動(dòng)勢(shì)反映電源的特性，與外電路的組成無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)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(shì)越大則轉(zhuǎn)化本領(lǐng)越大，故D正確。自主訓(xùn)練2閉合電路歐姆定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用如圖所示的電路中，電阻R＝2Ω。斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V，則電源的內(nèi)阻r為A．1Ω B．2ΩC．3Ω D．4Ω√當(dāng)斷開S后，電壓表的讀數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即E＝3V；當(dāng)閉合S后，有U＝IR，又由閉合電路歐姆定律可知I＝

，聯(lián)立解得r＝1Ω，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。自主訓(xùn)練3含容電路的分析與計(jì)算(2023·海南高考)如圖所示電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，電容器電容為C，閉合開關(guān)K，待電路穩(wěn)定后，電容器上電荷量為A．CE B．

CEC．

CE D．

CE√電路穩(wěn)定后，由于電源內(nèi)阻不計(jì)，則整個(gè)回路可看成3R、2R的串聯(lián)部分與R、4R的串聯(lián)部分并聯(lián)，若取電源負(fù)極為零電勢(shì)點(diǎn)，則電容器上極板的電勢(shì)為φ上＝

·2R＝

，電容器下極板的電勢(shì)為φ下＝

·4R＝

，則電容器兩極板間的電壓U下上＝φ下－φ上＝

，則電容器上的電荷量為Q＝CU上下＝

CE，故選C。電動(dòng)勢(shì)和電勢(shì)差的區(qū)分歸納提升項(xiàng)目電動(dòng)勢(shì)E電勢(shì)差U物理意義非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能靜電力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能定義式E＝

，W為非靜電力做功U＝

，W為靜電力做功單位伏特(V)聯(lián)系E＝U內(nèi)＋U外，電動(dòng)勢(shì)等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電勢(shì)差返回考點(diǎn)二閉合電路的功率和效率1．電源的總功率(1)任意電路：P總＝______＝________＋U內(nèi)I＝P出＋P內(nèi)。(2)純電阻電路：P總＝_________＝

。知識(shí)梳理2．電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝____＝U內(nèi)I＝P總－P出。3．電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝____＝EI－I2r＝P總－P內(nèi)。(2)純電阻電路：P出＝_____＝

。EIU外II2(R＋r)I2rUII2R4．電源的效率(1)任意電路：η＝

×100%＝

×100%。(2)純電阻電路：η＝

×100%。1．外電阻越大，電源的輸出功率越大。 (

)2．電源的輸出功率越大，電源的效率越高。 (

)3．電源內(nèi)部發(fā)熱功率越大，輸出功率越小。 (

)基礎(chǔ)知識(shí)判斷×××純電阻閉合電路中，電源的輸出功率P出與外電阻R的關(guān)系：P出＝UI＝I2R核心突破P出與外電阻R的函數(shù)關(guān)系如圖所示，由圖像可以看出：P出隨R的增大先增大后減小。(1)當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，為Pm＝

。(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)可能的外電阻R1和R2，且R1R2＝r2。

如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V、內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω。(1)求當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，保護(hù)電阻R0消耗的電功率最大，最大功率是多少？例1保護(hù)電阻消耗的電功率為P0＝因R0和r是常量，而R是變量，所以R最小時(shí)，P0最大，即R＝0時(shí)，P0max＝

W＝8W。答案：0

8W(2)求當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R消耗的功率PR最大，最大功率是多少？答案：

1.5Ω

6W將電阻R0當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，當(dāng)R＝R0＋r即R＝0.5Ω＋1Ω＝1.5Ω時(shí)，電阻箱R消耗的功率最大，PRmax＝

W＝6W。(3)求當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大，最大功率是多少？答案：0.5Ω

9W電功率公式P出＝

R外＝

，則當(dāng)R外＝r時(shí)，P出最大，即R＝r－R0＝0.5Ω時(shí)，P出max＝

W＝9W。(4)若電阻箱R的最大值為3Ω，R0＝5Ω，求當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R的功率最大，最大功率是多少？答案：3Ω

W把R0＝5Ω當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，則等效電源內(nèi)阻r等＝R0＋r＝6Ω，而電阻箱R的最大值為3Ω，小于6Ω，由P＝

R＝

，可知不能滿足R＝r等，所以當(dāng)電阻箱R的電阻取3Ω時(shí)，R消耗的功率最大，最大值為P＝

R＝W。規(guī)律總結(jié)“等效電源”問(wèn)題一個(gè)電源(E、r)與電阻串聯(lián)或者并聯(lián)，可以等效為新的“電源”，其“等效電動(dòng)勢(shì)”“等效內(nèi)阻”如下：1．如圖甲所示，電源(E、r)與電阻R串聯(lián)：(1)等效電動(dòng)勢(shì)：E′＝E；(2)等效內(nèi)阻：r′＝r＋R。

規(guī)律總結(jié)2．如圖乙所示，電源(E、r)與電阻R并聯(lián)：(1)等效電動(dòng)勢(shì)：E′＝

E；(2)等效內(nèi)阻：r′＝

。對(duì)點(diǎn)練1．(多選)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr和輸出功率PR隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)系中，如圖中的a、b、c所示。以下判斷正確的是A．在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C三點(diǎn)，這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PC

B．b、c圖線的交點(diǎn)與a、b圖線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)之比一定為1∶2，縱坐標(biāo)之比一定為1∶4C．電源的最大輸出功率PRmax＝9WD．電源的電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)電阻r＝1Ω√√√在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標(biāo)相同的A、B、C三點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟娫吹目偣β蔖E等于輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr之和，所以這三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PC，故A正確；圖線c表示電路的輸出功率與電流的關(guān)系圖線，很顯然，最大輸出功率小于3W，故C錯(cuò)誤；當(dāng)內(nèi)電阻和外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，此時(shí)電流即為b、c圖線的交點(diǎn)處的電流，此時(shí)電流的大小為

，輸出功率的大小為

，a、b圖線的交點(diǎn)表示電源的總功率PE和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr相等，此時(shí)電源短路，所以此時(shí)電流的大小為

，功率的大小為

，所以橫坐標(biāo)之比為1∶2，縱坐標(biāo)之比為1∶4，故B正確；當(dāng)I＝3A時(shí)，PR＝0，說(shuō)明外電路短路，根據(jù)PE＝EI知電源的電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)電阻r＝

＝1Ω，故D正確。對(duì)點(diǎn)練2．(多選)如圖所示，三個(gè)電阻R1、R2、R3的阻值均為R，電源的內(nèi)阻r＜R，c為滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)。閉合開關(guān)后，將滑動(dòng)變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是A．R2消耗的功率變小B．R3消耗的功率變大C．電源輸出的功率變大D．電源內(nèi)阻消耗的功率變大√√當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在中點(diǎn)c時(shí)，電路中并聯(lián)部分阻值最大，將滑動(dòng)變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動(dòng)時(shí)，并聯(lián)部分阻值減小，因R1＞r，故外電阻越小，電源的輸出功率越大，選項(xiàng)C正確；電路中并聯(lián)部分阻值減小，故電路總阻值減小，總電流增大，電源內(nèi)阻消耗的功率變大，選項(xiàng)D正確；電路中并聯(lián)部分阻值減小，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律，并聯(lián)部分的電壓減小，滑動(dòng)變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動(dòng)時(shí)，右側(cè)并聯(lián)部分電阻增大，電流減小，則R3消耗的功率變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電路總電流增大，右側(cè)部分電流減小，故左側(cè)部分電流增大，R2消耗的功率變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。返回考點(diǎn)三閉合電路的動(dòng)態(tài)分析純電阻電路中路端電壓與外電阻的關(guān)系路端電壓：U＝IR＝

·R＝(1)當(dāng)R增大時(shí)，U______。當(dāng)R減小時(shí)，U______。(2)特殊情況①當(dāng)外電路斷路時(shí)，I＝0，U＝____。②當(dāng)外電路短路時(shí)，I短＝

，U＝___。知識(shí)梳理增大減小E01．閉合電路中外電阻越大，路端電壓一定越大。 (

)2．閉合電路中外電阻等于零時(shí)路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。 (

)3．閉合電路中外電阻無(wú)限大時(shí)路端電壓為零 (

)基礎(chǔ)知識(shí)判斷√××閉合電路動(dòng)態(tài)分析的三種方法1．程序法(1)思路“局部電路?整體電路?局部電路”。(2)具體步驟：核心突破2．結(jié)論法——“串反并同”(適用條件：電源內(nèi)阻不為零的電路)(1)所謂“串反”，即某一電阻增大(或減小)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(或增大)。(2)所謂“并同”，即某一電阻增大(或減小)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(或減小)。3．極限法因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將滑動(dòng)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，然后再討論有關(guān)問(wèn)題?？枷?常規(guī)電路的動(dòng)態(tài)分析

(多選)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r一定，R1、R2是定值電阻，R0是光敏電阻(光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，L是小燈泡。閉合開關(guān)，當(dāng)照射到R0的光照強(qiáng)度減小時(shí)，以下分析正確的是A．電流表示數(shù)減小

B．電壓表示數(shù)不變C．燈泡變亮

D．電源效率增大例2√√當(dāng)照射到R0的光照強(qiáng)度減小時(shí)，R0的阻值增大，回路中的總電阻增大，干路電流減小，即電流表示數(shù)減小，A正確；干路電流減小，由U內(nèi)＝Ir，可知內(nèi)電壓減小，U＝E－U內(nèi)，則路端電壓增大，即電壓表示數(shù)增大，B錯(cuò)誤；干路電流減小，即流經(jīng)R1的電流減小，R1兩端電壓減小，又知電壓表示數(shù)增大，故R2兩端電壓增大，流經(jīng)R2的電流增大，則流經(jīng)燈泡的電流減小，燈泡變暗，C錯(cuò)誤；路端電壓U增大，根據(jù)η＝

×100%，可知電源的效率η增大，D正確?？枷?含容電路的動(dòng)態(tài)分析

(多選)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻恒為r，R是定值電阻，熱敏電阻RT的阻值隨溫度的降低而增大，C是平行板電容器，電路中的電表均為理想電表。閉合開關(guān)S，帶電液滴剛好靜止在C內(nèi)。在溫度降低的過(guò)程中，分別用I、U1、U2和U3表示電流表A、電壓表V1、電壓表V2和電壓表V3的示數(shù)，用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3分別表示電流表A、電壓表V1、電壓表V2和電壓表V3的示數(shù)變化量的絕對(duì)值。溫度降低時(shí)，關(guān)于該電路工作狀態(tài)的變化，下列說(shuō)法正確的是A．一定都不變B．均不變C．帶電液滴一定向下加速運(yùn)動(dòng)D．電源的工作效率一定變大例3√√由題意可知，

＝R，

＝RT，

＝R＋RT，當(dāng)溫度降低時(shí)，RT增大，則

不變，

增大，

增大，A錯(cuò)誤；

＝R不變，

＝r不變，

＝R＋r不變，B正確；RT增大時(shí)，其兩端電壓增大，平行板電容器兩端的電壓也增大，液滴向上加速運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；RT增大，則路端電壓增大，電源的工作效率增大，D正確。規(guī)律總結(jié)分析含電容器電路的兩點(diǎn)注意1．電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò)，所以在此支路上的電阻無(wú)電壓降低，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(wú)電流通過(guò)，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(guò)與它連接的電路放電，電荷量減小。

考向3電路的故障分析

(2023·河北唐山模擬)某同學(xué)按如圖所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電壓表內(nèi)阻看作無(wú)限大，電流表內(nèi)阻看作零。實(shí)驗(yàn)中由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了(但不為零)，若這種情況的發(fā)生是由于某一電阻引起的，則可能的故障是A．RP斷路

B．R2斷路C．R1短路

D．R3短路例4√若R3短路，則電壓表V2示數(shù)為零，兩電壓表示數(shù)不相同；若RP斷路，則電壓表V2示數(shù)為零，兩電壓表示數(shù)不相同；若R1短路，則V1測(cè)滑動(dòng)變阻器和R2串聯(lián)的總電壓，V2測(cè)R2兩端電壓，兩電壓表示數(shù)不同；若R2斷路，則兩電壓表均測(cè)R3兩端電壓，兩電壓表示數(shù)相同且不為零，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。規(guī)律總結(jié)兩種電路故障的特點(diǎn)1．?dāng)嗦诽攸c(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(guò)電路但用電器或電阻兩端電壓為零。返回考點(diǎn)四電源的U-I圖像問(wèn)題路端電壓U與電流I的關(guān)系1．關(guān)系式：U＝______。2．U-I圖像：如圖所示(1)當(dāng)電路斷路時(shí)，即I＝0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為電源的________。(2)當(dāng)外電路電壓U＝0時(shí)，橫軸的截距為______電流。(3)圖線斜率的絕對(duì)值為電源的______。知識(shí)梳理E－Ir電動(dòng)勢(shì)短路內(nèi)阻1．路端電壓與電流成線性關(guān)系。

(

)2．路端電壓就是電源的電動(dòng)勢(shì)。 (

)3．縱軸U不從零開始時(shí)，縱軸的截距表示電動(dòng)勢(shì)，橫軸的截距仍然表示短路電流。 (

)基礎(chǔ)知識(shí)判斷√××兩類U-I圖像的比較核心突破比較項(xiàng)目電源的U-I圖像電阻的U-I圖像圖像表述的物理量的關(guān)系電源的路端電壓與電路中干路電流的關(guān)系電阻兩端電壓與流過(guò)電阻的電流的關(guān)系圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)①與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E②與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒(méi)有電壓時(shí)電流為零圖線的斜率－r(r為電源內(nèi)阻)表示電阻大小(電阻為純電阻時(shí))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)坐標(biāo)的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)的比值均表示此時(shí)電阻的阻值大小

在如圖所示的U-I圖像中，直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，曲線Ⅱ?yàn)槟骋恍襞軱的伏安特性曲線，曲線Ⅱ與直線Ⅰ的交點(diǎn)坐標(biāo)為

，該點(diǎn)的切線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為

，用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路，由圖像可知A．電源電動(dòng)勢(shì)為2.0VB．電源內(nèi)阻為0.5ΩC．小燈泡L接入電源時(shí)的電阻為1.5ΩD．小燈泡L實(shí)際消耗的電功率為1.125W例5√根據(jù)題意，由閉合回路歐姆定律有U＝E－Ir，代入題中數(shù)據(jù)有0.75V＝E－1.5A·r，0＝E－2.0A·r，解得E＝3.0V，r＝1.5Ω，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，當(dāng)用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路時(shí)，燈泡L兩端的電壓為0.75V，流過(guò)燈泡的電流為1.5A，由歐姆定律可得，小燈泡L接入電源時(shí)的電阻為RL＝

＝0.5Ω，小燈泡L實(shí)際消耗的電功率為P＝UI＝1.125W，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。對(duì)點(diǎn)練1．如圖所示的I-U圖像中，直線I為通過(guò)電阻R的電流與其兩端電壓的關(guān)系圖線，直線Ⅱ?yàn)殡娫碋的電流與路端電壓的關(guān)系圖線。下列說(shuō)法正確的是A．電源內(nèi)阻大小為B．電阻R的阻值為C．Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)坐標(biāo)表示的是電阻R接在電源E兩端時(shí)電源的內(nèi)電壓及電流D．圖中陰影部分的面積表示把電阻R接在此電源兩端時(shí)，電源內(nèi)部消耗的功率為ab√根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝U＋I(xiàn)r，可得I＝

·U，可知直線Ⅱ斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻的倒數(shù)，則有

，解得電源內(nèi)阻大小為r＝

，故A錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可知，直線Ⅰ的斜率等于電阻R的倒數(shù)，則有

，解得R＝

，故B錯(cuò)誤；Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)坐標(biāo)表示的是電阻R接在電源E兩端時(shí)電源的外電壓及電流，故C錯(cuò)誤；直線Ⅱ的縱軸截距為

＝3b，解得電源電動(dòng)勢(shì)為E＝3br＝3a，把電阻R接在此電源兩端時(shí)，由題圖中交點(diǎn)可知，此時(shí)電流為b，外電壓為2a，則電源內(nèi)部消耗的功率為Pr＝U內(nèi)I＝(E－U外)I＝(3a－2a)b＝ab，故D正確。對(duì)點(diǎn)練2．硅光電池是一種太陽(yáng)能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，如圖所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像，圖線b是某純電阻電器的U-I圖像，則在該光照強(qiáng)度下，把該電池和該電器組成一個(gè)電路時(shí)，電池的A．內(nèi)阻為12.5Ω B．輸出功率為12.5WC．內(nèi)耗功率為0.22W D．效率為50%√由閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時(shí)E′＝U，由a與縱軸的交點(diǎn)讀出電動(dòng)勢(shì)為E＝3.6V，根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，將它們組成閉合回路時(shí)路端電壓為U＝2.5V，電流為I＝0.2A，則電池的內(nèi)阻為r＝

Ω＝5.5Ω，故A錯(cuò)誤；電池的輸出功率為P出＝UI＝2.5×0.2W＝0.5W，故B錯(cuò)誤；內(nèi)耗功率為P內(nèi)＝I2r＝0.22×5.5W＝0.22W，故C正確；電池的效率為η＝

×100%＝

×100%≈69.4%，故D錯(cuò)誤。故選C。返回聚焦學(xué)科素養(yǎng)

閉合電路中的STSE問(wèn)題在人們的日常生產(chǎn)生活中，閉合電路的歐姆定律等有關(guān)知識(shí)有著廣泛的應(yīng)用，也是高考命題的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，考查學(xué)生對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析、歸納、模型構(gòu)建的能力。應(yīng)用1．[電子秤](多選)有一種測(cè)量人體重的電子秤，其原理如圖中的虛線所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(是一個(gè)阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是理想電流表)。設(shè)踏板的質(zhì)量可忽略不計(jì)，已知理想電流表的量程為3A，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為2Ω，電阻R隨壓力變化的函數(shù)式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)。下列說(shuō)法正確的是A．該秤能測(cè)量的最大體重是1400NB．該秤能測(cè)量的最大體重是1300NC．該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.375A處D．該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.400A處√√電路中允許的最大電流為3A，因此根據(jù)閉合電路歐姆定律，壓力傳感器的最小電阻應(yīng)滿足R＋r＝

，解得R最小值為2Ω，代入R＝30－0.02F，求出F最大值Fm＝1400N，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)F＝0時(shí)，R＝30Ω，這時(shí)電路中的電流I＝

A＝0.375A，C正確，D錯(cuò)誤。應(yīng)用2．[汽車啟動(dòng)電路]如圖為汽車啟動(dòng)電路原理圖，汽車電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)車燈會(huì)瞬間變暗。在打開車燈的情況下，電動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)為10A，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)為58A。已知電源的電動(dòng)勢(shì)為12.5V，內(nèi)阻為0.05Ω，設(shè)電流表的內(nèi)阻不計(jì)、車燈的電阻不變。則A．車燈的電阻為1.0ΩB．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為0.2ΩC．打開車燈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為480WD．打開車燈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電源的工作效率為60%√根據(jù)閉合電路歐姆定律，車燈的電阻為R＝

－r＝

Ω－0.05Ω＝1.2Ω，A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電路外電壓為U外＝E－I′r＝12.5V－58×0.05V＝9.6V，流過(guò)車燈的電流為I1＝

A＝8A，流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I2＝I′－I1＝50A，由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)E，可知電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻應(yīng)滿足rM＜

Ω＝0.192Ω，B錯(cuò)誤；打開車燈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P＝U外I2＝9.6×50W＝480W，C正確；打開車燈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電源的工作效率為η＝

＝76.8%，D錯(cuò)誤。×100%應(yīng)用3．[水位預(yù)警系統(tǒng)]某同學(xué)利用壓力傳感器設(shè)計(jì)水庫(kù)水位預(yù)警系統(tǒng)。如圖所示，電路中的R1和R2，其中一個(gè)是定值電阻，另一個(gè)是壓力傳感器(可等效為可變電阻)。水位越高，對(duì)壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。當(dāng)a、b兩端的電壓大于U1時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)開啟低水位預(yù)警；當(dāng)a、b兩端的電壓小于U2(U1、U2為定值)時(shí)，控制開關(guān)自動(dòng)開啟高水位預(yù)警。下列說(shuō)法正確的是A．U1＜U2B．R2為壓力傳感器C．若定值電阻的阻值越大，開啟高水位預(yù)警時(shí)的水位越低D．若定值電阻的阻值越大，開啟低水位預(yù)警時(shí)的水位越高√由題意可知，水位越高，對(duì)壓力傳感器的壓力越大，壓力傳感器的電阻值越小。控制開關(guān)自動(dòng)開啟低水位預(yù)警，此時(shí)水位較低，壓力傳感器的電阻值較大，由于a、b兩端此時(shí)的電壓大于U1，根據(jù)串聯(lián)電路電壓分布特點(diǎn)可知，R1為壓力傳感器，故高水位時(shí)壓力傳感器的電阻值越小，R1壓力傳感器兩端的電壓越小，

U1＞U2，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，a、b兩端的電壓為U＝

，若定值電阻的阻值越大，當(dāng)開啟低水位預(yù)警時(shí)a、b兩端的電壓大于U1，R1壓力傳感器的阻值需要越大，則水位越低；當(dāng)開啟高水位預(yù)警時(shí)a、b兩端的電壓小于U2，R1壓力傳感器的阻值需要越大，則水位越低，C正確，D錯(cuò)誤。故選C。應(yīng)用4．[酒精測(cè)試儀]交警使用的某型號(hào)酒精測(cè)試儀如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均為理想電表。當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B．電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變小C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D．電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比保持不變√當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，R的阻值減小，電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中電流I變大，所以電流表的示數(shù)變大，R兩端電壓為U＝E－I(R0＋r)變小，所以電壓表的示數(shù)變小，故A、B錯(cuò)誤；因?yàn)椴恢劳怆娮鑂0＋R與電源內(nèi)阻r的關(guān)系，所以無(wú)法判斷電源的輸出功率如何變化，故C錯(cuò)誤；電壓表示數(shù)為U＝E－I(R0＋r)，則電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比為

＝R0＋r，保持不變，故D正確。返回課時(shí)測(cè)評(píng)1．在一次分組實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)中，某小組用如圖甲所示電路做實(shí)驗(yàn)，電路中R1是滑動(dòng)變阻器，R2是定值電阻，滑動(dòng)變阻器的滑片從左端往右滑動(dòng)，分別記錄多組電流表和電壓表的示數(shù)，用這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，得到的U-I圖像如圖乙中的AB所示，下列說(shuō)法中正確的是A．R1的最大阻值為20ΩB．R2的阻值為5ΩC．電源電動(dòng)勢(shì)為2VD．電源內(nèi)阻為5Ω√由題圖乙可知當(dāng)R1的阻值最大時(shí)，對(duì)應(yīng)電壓和電流分別為2V、0.1A，則R1的最大阻值為R1＝

Ω＝20Ω，故A正確；根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝U＋I(xiàn)(R2＋r)，根據(jù)數(shù)學(xué)方法可知圖像的縱軸截距為2.5V，斜率的絕對(duì)值為|k|＝

Ω＝5Ω，則電源電動(dòng)勢(shì)為E＝2.5V，R2＋r＝5Ω，所以電源內(nèi)阻和R2的阻值都小于5Ω，故B、C、D錯(cuò)誤。故選A。2．電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。直線A、B和C分別是電源a、電源b和電阻R的伏安特性圖線。將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上，那么A．電源a、b電動(dòng)勢(shì)一樣大，b內(nèi)阻較大B．R接到電源a上，電路中的電流較小C．R接到電源b上，電源的輸出功率較大D．R接到電源b上，電源效率較高√由電源的伏安特性圖線可知，縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻，故電源a、b電動(dòng)勢(shì)一樣大，b內(nèi)阻較大，A正確；當(dāng)電源與電阻直接相連時(shí)，電源和電阻的伏安特性圖線交點(diǎn)表示電阻的工作狀態(tài)，其橫坐標(biāo)表示電路中的電流，故R接到電源a上，電路中的電流較大，B錯(cuò)誤；由P＝UI，可知電源和電阻的伏安特性圖線交點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)的乘積(矩形面積)即為電源的輸出功率，如圖所示，可知R接到電源a上，電源的輸出功率較大。電源的效率可表示為η＝

×100%＝

×100%，由電源的伏安特性圖線可知，兩電源的電動(dòng)勢(shì)E相等，當(dāng)R接到電源a上，路端電壓U較大，電源效率較高，C、D錯(cuò)誤。故選A。3．(多選)(2024·四川內(nèi)江模擬)如圖所示，曲線C1、C2分別是純電阻直流電路中內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖像。由該圖像可知下列說(shuō)法正確的是A．電源輸出功率最大值為8WB．電源的電動(dòng)勢(shì)為4VC．電源的內(nèi)電阻為1ΩD．電源被短路時(shí)，電源消耗的最大功率可達(dá)16W√√√當(dāng)內(nèi)電阻等于外電阻時(shí)，電源的輸出功率最大，由題圖可知，最大值為4W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)P＝UI可得，當(dāng)I＝2A時(shí)，外電壓為2V，內(nèi)電壓也為2V，電源的電動(dòng)勢(shì)為4V，選項(xiàng)B正確；電源的內(nèi)電阻為r＝

＝1Ω，選項(xiàng)C正確；電源被短路時(shí)，電源消耗的最大功率可達(dá)P＝

＝16W，選項(xiàng)D正確。4．阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為A． B．

C． D．√S斷開時(shí)等效電路圖如圖甲所示。電容器兩端電壓為U1＝

；S閉合時(shí)等效電路圖如圖乙所示。電容器兩端電壓為U2＝

，由Q＝CU得

，故選項(xiàng)C正確。5．如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為6V，當(dāng)開關(guān)S閉合后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測(cè)得各部分的電壓分別為Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可斷定A．L1和L2的燈絲都燒斷了B．L1的燈絲燒斷了C．L2的燈絲燒斷了D．滑動(dòng)變阻器R斷路√由Uab＝6V可知電源完好，燈泡都不亮，說(shuō)明電路中出現(xiàn)斷路故障，由Ucd＝6V可知，燈泡L1與滑動(dòng)變阻器R完好，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈泡L2的燈絲燒斷了，選項(xiàng)C正確。6．(2024·江蘇淮安模擬)如圖甲所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器接入電路的有效阻值為RP，已知定值電阻R0為4Ω，R為8Ω，滑動(dòng)變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關(guān)系如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是A．電源的電動(dòng)勢(shì)E＝4VB．電源的內(nèi)阻r＝2ΩC．滑動(dòng)變阻器的滑片從右向左移動(dòng)時(shí)，R消耗的功率先增大后減小D．滑動(dòng)變阻器的滑片從右向左移動(dòng)時(shí)，電源的輸出功率一直增大√把滑動(dòng)變阻器RP看作外電阻，剩余部分等效為電源內(nèi)阻，由題圖可知，當(dāng)RP阻值為10Ω時(shí)功率最大，說(shuō)明等效電源內(nèi)阻r′為10Ω，所以r′＝

＋R＝10Ω，代入數(shù)據(jù)解得r＝4Ω，當(dāng)RP阻值為10Ω時(shí)，由公式P＝IRP＝0.4W，代入數(shù)據(jù)解得IP＝0.2A，所以R0兩端的電壓為U0＝IP(RP＋R)＝0.2×(10＋8)V＝3.6V，所以通過(guò)R0的電流為I0＝

A＝0.9A，所以內(nèi)電壓為U內(nèi)＝(I0＋I(xiàn)P)r＝1.1×4V＝4.4V，所以電源電動(dòng)勢(shì)為E＝U0＋U內(nèi)＝3.6V＋4.4V＝8V，故A、B錯(cuò)誤；滑動(dòng)變阻器的滑片從右向左移動(dòng)時(shí)，有效阻值RP阻值不斷增大，則總電阻不斷增大，總電流不斷減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，所以通過(guò)R0的電流增大，流過(guò)R的電流減小，根據(jù)P＝I2R可知，R消耗的功率一直減小，故C錯(cuò)誤；當(dāng)RP阻值為零時(shí)，R0和R并聯(lián)阻值為R并＝＝Ω＝Ω，并聯(lián)部分的總電阻一定小于各部分電阻，定值電阻R0為4Ω，雖然隨著滑動(dòng)變阻器電阻不斷增大，并聯(lián)總電阻增大，但是并聯(lián)后的總電阻一定小于4Ω，一定小于電源內(nèi)阻r＝4Ω，內(nèi)、外電阻越接近，電源輸出功率越大，則電源輸出功率一直增大，故D正確。故選D。7．(多選)如圖所示，圖甲中M為一電動(dòng)機(jī)，開關(guān)S閉合后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片從一端滑到另一端的過(guò)程中，兩電壓表V1和V2的讀數(shù)隨電流表A讀數(shù)的變化情況如圖乙所示，已知電流表A讀數(shù)在0.2A以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)。不考慮電表內(nèi)阻，以下判斷正確的是A．圖線①為V2讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線B．電路中電源電動(dòng)勢(shì)為3.4VC．此電路中，電動(dòng)機(jī)的最大輸入功率為0.9WD．滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30Ω√√由題圖甲知，電壓表V2測(cè)量路端電壓，電流增大時(shí)，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以圖線①為V2的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線，故A正確；圖線①斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，為r＝Ω＝2Ω，當(dāng)電流I1＝0.1A時(shí)，U1＝3.4V，則電源的電動(dòng)勢(shì)E＝U1＋I(xiàn)1r＝(3.4＋0.1×2)V＝3.6V，故B錯(cuò)誤；當(dāng)I2＝0.3A時(shí)，U2＝3V，此時(shí)電動(dòng)機(jī)輸入功率最大，且P＝U2I2＝3×0.3W＝0.9W，故C正確；若電流表A示數(shù)小于0.2A，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)的電阻rM＝Ω＝4Ω，當(dāng)I1＝0.1A時(shí)，電路中電流最小，滑動(dòng)變阻器的電阻為最大值，所以R與R0并聯(lián)電阻的最大值R并＝

－r－rM＝

Ω＝30Ω，則滑動(dòng)變阻器的最大阻值大于30Ω，故D錯(cuò)誤。8．如圖所示的電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，在滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)的過(guò)程中A．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√當(dāng)滑片下移時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，則外電路總電阻減小，電路中總電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，則由閉合電路歐姆定律可知，電路的路端電壓減小，故電壓表示數(shù)減?。挥蓺W姆定律可知，R1上的分壓增大，而路端電壓減小，故并聯(lián)部分的電壓減小，則通過(guò)R2的電流減小，即電流表示數(shù)減小，A正確。9．如圖所示的電路中，由于某處出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致電路中的A、B兩燈變亮，C、D兩燈變暗，則故障的原因可能是A．R1短路

B．R2斷路C．R2短路

D．R3短路√A燈在干路上，A燈變亮，說(shuō)明電路中總電流變大，由閉合電路歐姆定律可知電路的外電阻減小，這就說(shuō)明電路中只會(huì)出現(xiàn)短路而不會(huì)出現(xiàn)斷路，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)槎搪凡糠值碾娮枳冃?，分壓作用減小，與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓減小，C、D兩燈變暗，A、B兩燈變亮，這說(shuō)明發(fā)生短路的電阻與C、D兩燈是并聯(lián)的，而與A、B兩燈是串聯(lián)的。觀察電路中電阻的連接形式，只有R3短路符合條件，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，D正確。10．(2024·河北邯鄲模擬)某壓敏電阻的阻值R隨壓力F變化的規(guī)律如圖甲所示，將它水平放在電梯地板上并接入如圖乙所示的電路中，在其受壓面上放一物體M，即可通過(guò)電路中電流表A的示數(shù)I來(lái)研究電梯的運(yùn)動(dòng)情況。已知電梯靜止時(shí)電流表的示數(shù)為I0。下列說(shuō)法正確的是A．若示數(shù)I＝I0，則電梯一定處于靜止?fàn)顟B(tài)B．若示數(shù)I保持不變，則電梯一定做勻速運(yùn)動(dòng)C．若示數(shù)I在增大，則電梯的速度在增大D．若示數(shù)I＞I0，則電梯可能在減速向下運(yùn)動(dòng)√若示數(shù)為I0，說(shuō)明物體M對(duì)壓敏電阻的壓力與靜止時(shí)相同，即M的合外力為零，電梯可能處于靜止?fàn)顟B(tài)也可能處于勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；由題圖甲可知壓敏電阻的阻值與受到的壓力有關(guān)，若示數(shù)I不變，說(shuō)明壓敏電阻的阻值保持不變，壓敏電阻受到的壓力不變，M受到的支持力不變，M的合外力恒定，故M可能做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，也可能做勻速運(yùn)動(dòng)，也可能靜止，故B錯(cuò)誤；若示數(shù)I在增大，說(shuō)明壓敏電阻的阻值在減小，由題圖甲可知，壓力越大，阻值越小，所以壓敏電阻受到的壓力在逐漸增大，由上述條件只能判斷壓敏電阻受到的合外力在變化，由于不能確定合外力方向，故無(wú)法確定電梯速度如何變化，故C錯(cuò)誤；壓敏電阻受到的壓力等于M的重力時(shí)，對(duì)應(yīng)電流表示數(shù)為I0。當(dāng)I＞I0時(shí)，電路中電流比靜止時(shí)變大，說(shuō)明壓敏電阻阻值變小，壓力增大，壓力大于重力，M的合外力向上，加速度方向向上，如果電梯正在上升，則為加速上升，如果電梯正在下降，則為減速下降，故D正確。故選D。11．(2024·安徽省蕪湖模擬)如圖甲