2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)（新人教版） 第10章　第2課時(shí)　閉合電路歐姆定律及應(yīng)用

第十章電路及其應(yīng)用第2課時(shí)閉合電路歐姆定律及應(yīng)用目標(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。內(nèi)容索引考點(diǎn)一閉合電路歐姆定律考點(diǎn)二電源的功率及效率考點(diǎn)三兩種U－I圖像的比較與應(yīng)用課時(shí)精練><考點(diǎn)一閉合電路歐姆定律1.電源(1)電動(dòng)勢(shì)①定義：非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量的比值，E＝

；②物理含義：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。電勢(shì)能2.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_____，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成_____；(2)公式：I＝______(只適用于純電阻電路)；(3)其他表達(dá)形式①電勢(shì)降落表達(dá)式：E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋____；(適用于_____電路)②功率表達(dá)式：EI＝UI＋____。正比反比Ir任意I2r3.路端電壓與外電阻的關(guān)系增大(2)特殊情況：①當(dāng)外電路斷路時(shí)，I＝0，U＝____；E②當(dāng)外電路短路時(shí)，I短＝____，U＝0。4.總電阻變化的幾種情況(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)在如圖甲所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢(shì)一致。(4)在一個(gè)定值電阻R和一個(gè)可變電阻R0組成的如圖乙所示的電路中，兩支路電阻越趨于相等，乙圖中電路電阻越大，兩支路電阻相等時(shí)，乙圖中電路電阻最大。例1有一電池，外電路斷開時(shí)的路端電壓為3.0V，外電路接上阻值為8.0Ω的負(fù)載電阻后路端電壓降為2.4V，則可以確定電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r為A.E＝2.4V，r＝1.0ΩB.E＝2.4V，r＝2.0ΩC.E＝3.0V，r＝2.0ΩD.E＝3.0V，r＝1.0Ω√外電路斷開時(shí)的路端電壓為3.0V，則電池的電動(dòng)勢(shì)E＝3.0V。當(dāng)外電路接上阻值為8.0Ω的負(fù)載電阻后路端電壓降為2.4V，由U＝IR，U＝E－Ir，得r＝2.0Ω，故C正確。例2

(2023·山東煙臺(tái)市期末)如圖所示，將一根粗細(xì)均勻的電阻絲彎成一個(gè)閉合的圓環(huán)，接入電路中，電路與圓環(huán)的接觸點(diǎn)O點(diǎn)固定，P為電路與圓環(huán)良好接觸的滑動(dòng)觸頭，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，閉合開關(guān)S，在滑動(dòng)觸頭P緩慢地從m點(diǎn)開始經(jīng)n點(diǎn)移到q點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是A.電壓表和電流表的示數(shù)都一直變大B.燈L1先變暗后變亮，電流表的示數(shù)一直變小C.燈L2先變暗后變亮，電壓表的示數(shù)先變大后變小D.電容器C所帶電荷量先減少后增多√閉合的圓環(huán)接入電路中，接觸點(diǎn)O點(diǎn)與P間電阻絲并聯(lián)接入到電路中，在滑動(dòng)觸頭P緩慢地從m點(diǎn)開始經(jīng)n點(diǎn)移到q點(diǎn)的過程中，圓環(huán)接入電路中的總電阻先變大后變小，故電路中的總電阻先變大后變小，則干路電流I先減小后增大，燈L2先變暗后變亮，根據(jù)閉合電路歐姆定律U＝E－Ir，可知路端電壓即電壓表示數(shù)先變大后變小，圓環(huán)與燈L1并聯(lián)電路的電壓U并＝U－U2，U2與U并之和等于外電路電壓，U2先減小后增大，故U并先增大后減小，L1先變亮后變暗，I1先增大后減小，流過電流表的電流IA＝I－I1，IA先減小后增大，故A、B錯(cuò)誤，C正確；圓環(huán)與燈L1并聯(lián)的電壓先增大后減小，則電容器板間的電壓先增大后減小，由Q＝CU，可得電容器所帶的電荷量先增多后減少，故D錯(cuò)誤。電路動(dòng)態(tài)分析的方法1.程序法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。3.極限法解決因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)而引起電路變化的問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，使電阻最大或電阻為零去討論。例3

(2023·河北邯鄲市模擬)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，R0＝3Ω，R1＝7.5Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，電容器的電容C＝2μF。開始時(shí)開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，則下列說法正確的是A.開關(guān)S閉合時(shí)，電容器上極板帶正電B.開關(guān)S閉合時(shí)，電容器兩極板間電勢(shì)差是3VC.將開關(guān)S斷開，穩(wěn)定后電容器極板所帶的電荷量是

3.6×10－6CD.將開關(guān)S斷開至電路穩(wěn)定的過程中通過R0的電荷量是9.6×10－6

C√開關(guān)S斷開時(shí)的等效電路圖如圖乙所示，穩(wěn)定后電容器C兩端電壓等于R2兩端電壓U2，此時(shí)U2＝

＝3V，電容器所帶電荷量Q2＝CU2＝6×10－6C，且上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，故通過R0的電荷量Q＝Q1＋Q2＝9.6×10－6C，故C錯(cuò)誤，D正確。含容電路的分析1.電路簡(jiǎn)化把電容器所在的支路穩(wěn)定時(shí)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.電容器兩端的電壓(1)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻兩端無電壓，相當(dāng)于導(dǎo)線。(2)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。3.電容器的電荷量及變化(1)電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1－Q2|。(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1＋Q2。返回電源的功率及效率><考點(diǎn)二1.電源的總功率(1)任意電路：P總＝_____＝_____＋I(xiàn)U內(nèi)＝P出＋P內(nèi)。(2)純電阻電路：P總＝_________＝

。2.電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝_____＝IU內(nèi)＝P總－P出。IEIU外I2(R＋r)I2r3.電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝____＝IE－I2r＝P總－P內(nèi)。(2)純電阻電路：P出＝_____＝

。4.電源的效率IUI2R5.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)由P出與外電阻R的關(guān)系圖像可知：①當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小。②當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大。6.提高純電阻電路效率的方法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.路端電壓增大時(shí)，電源的輸出功率一定變大。(

)×××例4

(多選)(2023·黑龍江大慶市鐵人中學(xué)期末)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝10V、內(nèi)阻r＝1Ω，電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻R0＝4Ω，閉合開關(guān)S后，標(biāo)有“8V

12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，則A.圖中理想電流表示數(shù)為1AB.電源的輸出功率為16WC.10s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為10JD.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為4W√√標(biāo)有“8V

12W”的燈泡恰能正常發(fā)光，則外電路并聯(lián)部分的電壓為8V，由閉合電路的歐姆定律有I＝

＝2A，即干路電流為2A，理想電流表的示數(shù)為2A，故A錯(cuò)誤；電源的輸出功率為P出＝EI－I2r＝16W，故B正確；正常發(fā)光的燈泡中的電流為IL＝

＝1.5A，故流過電動(dòng)機(jī)的電流為IM＝I－IL＝0.5A，則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為P機(jī)＝UIM－IM2R0＝3W，故D錯(cuò)誤；10s內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量為Q＝IM2R0t＝10J，故C正確。例5

(2023·湖南省長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)如圖甲所示的電路，其中電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝2Ω，定值電阻R＝4Ω，已知滑動(dòng)變阻器消耗的功率P與其接入電路的阻值RP的關(guān)系如圖乙所示。則下列說法中正確的是A.圖乙中滑動(dòng)變阻器的最大功率

P2＝2WB.圖乙中R1＝6Ω，R2＝12ΩC.滑動(dòng)變阻器消耗功率P最大時(shí)，

定值電阻R消耗的功率也最大D.調(diào)整滑動(dòng)變阻器RP的阻值，可以使電源的輸出電流達(dá)到2A√當(dāng)回路中電流最大時(shí)，即RP＝0時(shí)，定值電阻R消耗的功率最大，C錯(cuò)誤；等效電源把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動(dòng)勢(shì)”“內(nèi)阻”如下：(1)兩點(diǎn)間斷路時(shí)的電壓等效為電動(dòng)勢(shì)E′。(2)兩點(diǎn)短路時(shí)的電流為等效短路電流I短′，等效內(nèi)電阻r′＝

。常見電路等效電源如下：返回兩種U－I圖像的比較與應(yīng)用><考點(diǎn)三電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像比較

電源U－I圖像電阻U－I圖像圖形

物理意義電源的路端電壓隨電路中電流的變化關(guān)系電阻兩端的電壓隨電阻中電流的變化關(guān)系

電源U－I圖像電阻U－I圖像截距與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E，與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流過坐標(biāo)原點(diǎn)，表示電流為零時(shí)電阻兩端的電壓為零圖線斜率的絕對(duì)值電源內(nèi)阻r電阻大小(電阻為純電阻)

電源U－I圖像電阻U－I圖像圖線上每一點(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)的外電阻大小不同表示電阻的大小，每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均等大思考在同一坐標(biāo)系中畫出電源的U－I圖像與電阻的U－I圖像，兩圖像的交點(diǎn)有何含義？答案兩圖像的交點(diǎn)表示電阻的實(shí)際工作點(diǎn)，即交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示實(shí)際工作電壓，橫坐標(biāo)表示實(shí)際工作電流，乘積表示實(shí)際功率。例6

(2023·山西太原市期末)如圖甲所示，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從一端滑到另一端的過程中，理想電壓表V1、V2的示數(shù)隨理想電流表A示數(shù)的變化情況如圖乙所示，下列說法正確的是A.滑動(dòng)變阻器的最大阻值為12ΩB.電源的電動(dòng)勢(shì)為9VC.R0＝15ΩD.電源內(nèi)阻為3Ω√由題圖乙可得r＝1Ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝U1＋I(xiàn)1r，解得E＝8V，故B、D錯(cuò)誤。返回課時(shí)精練1.如圖所示為一個(gè)外電阻R和電源組成的閉合電路。在正常工作時(shí)，若1C正電荷從負(fù)極B移到正極A的過程中，非靜電力做功，將3J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)靜電力做功0.5J。則此時(shí)該電路中電源電動(dòng)勢(shì)E、電源內(nèi)電壓U內(nèi)、電源路端電壓U外大小為A.E＝2.5V，U外＝0.5VB.E＝3V，U外＝0.5VC.E＝2.5V，U內(nèi)＝0.5VD.E＝3V，U外＝2.5V√1234567891011121234567891011122.(2023·四川內(nèi)江市第六中學(xué)模擬)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U－I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√123456789101112由電源的U－I圖線可知，縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示內(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U－I圖線交點(diǎn)表示該電阻的工作狀態(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U－I圖線交點(diǎn)橫、縱坐標(biāo)乘積(矩形面積)表示電源的輸出功率，如圖所示，123456789101112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＝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。1234567891011123.(多選)(2023·河南新鄉(xiāng)市期中)如圖所示，直線OC為電源的總功率隨電流I變化的圖線，拋物線ODC為該電源內(nèi)部熱功率隨電流I變化的圖線，若該電源與電阻B串聯(lián)后，電路中的電流為0.5A，則下列說法正確的是A.電阻B的阻值為11.5ΩB.電源的內(nèi)阻為1.5ΩC.電源與電阻B串聯(lián)后，路端電壓為5.75VD.電源與電阻B串聯(lián)后，電源內(nèi)部熱功率為0.375W√123456789101112√123456789101112路端電壓為U＝I′R＝0.5×10.5V＝5.25V，電源內(nèi)部熱功率為Pr＝I′2r＝0.52×1.5W＝0.375W，故A、C錯(cuò)誤，D正確。1234567891011124.(多選)(2024·廣東佛山市檢測(cè))安裝了感光系統(tǒng)的新型路燈，能根據(jù)環(huán)境明暗程度自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度。某興趣小組為了研究路燈的感光系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了甲、乙兩個(gè)電路，如圖所示。Rt為光敏電阻(光照越強(qiáng)，電阻越小)，R0與R1為定值電阻，下列說法正確的是A.環(huán)境變暗時(shí)，甲電路的燈泡亮度變亮B.環(huán)境變暗時(shí)，乙電路的燈泡亮度變亮C.環(huán)境變亮?xí)r，甲電路的R1電功率減小D.環(huán)境變亮?xí)r，乙電路的R1電功率增大√123456789101112√設(shè)電源內(nèi)阻為r，題圖甲中，當(dāng)環(huán)境變暗時(shí)，Rt阻值變大，電路總電阻變大，干路電流減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律UL＝E－I(R0＋r)，可知燈泡兩端電壓變大，燈泡亮度變亮；當(dāng)環(huán)境變亮?xí)r，Rt阻值變小，123456789101112電路總電阻變小，干路電流增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知燈泡兩端電壓變小，流過燈泡的電流變小，由于通過干路的總電流增大，故流過R1的電流I1增大，根據(jù)P1＝I12R1可知R1電功率增大，故A正確，C錯(cuò)誤；題圖乙中，當(dāng)環(huán)境變暗時(shí)，Rt阻值變大，電路總電阻變大，干路電流減小，因?yàn)镽1的阻值和燈泡的阻值不變，故流過燈泡的電流減小，燈泡變暗；當(dāng)環(huán)境變亮?xí)r，Rt阻值變小，電路總電阻變小，干路電流增大，流過R1的電流變大，電功率增大，故B錯(cuò)誤，D正確。1234567891011125.如圖所示電路中，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，故障可能是A.R1短路

B.R2斷路C.R2短路

D.R3短路√123456789101112A燈在干路上，A燈變亮，說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。謮鹤饔脺p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。1234567891011126.如圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，電壓表示數(shù)為U、電流表示數(shù)為I。電源的總功率P與電壓U、電流I的關(guān)系正確的是123456789101112√若I是自變量，則電源的總功率P＝EI，即電源的總功率P與電流I是正比關(guān)系，故C、D錯(cuò)誤。1234567891011127.如圖所示，圖線a是太陽能電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像(電池內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U－I圖像。在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)，則A.電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝5VB.電阻兩端的電壓為U＝4VC.電阻的電流為I＝0.4AD.太陽能電池的內(nèi)阻為5Ω√123456789101112由閉合電路的歐姆定律可得U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時(shí)，E＝U，由題圖中圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝4V，故A錯(cuò)誤；根據(jù)題圖中兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，電阻兩端的電壓為U＝3V，電流為I＝0.2A，故B、C錯(cuò)誤；太陽能電池的內(nèi)阻為r＝

＝5Ω，故D正確。1234567891011128.(2023·海南卷·7)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123456789101112√9.(2024·江蘇淮安市檢測(cè))如圖所示電路，電源內(nèi)阻為r，兩相同燈泡L1、L2

電阻均為R，D為理想二極管(具有單向?qū)щ娦?，電表均為理想電表。閉合S后，一帶電油滴恰好在平行板電容器中央靜止不動(dòng)?，F(xiàn)把滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)，電壓表V1、V2

示數(shù)變化量絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2，電流表示數(shù)變化量絕對(duì)值為ΔI，則下列說法中錯(cuò)誤的是

A.兩燈泡逐漸變亮

B.油滴將向下運(yùn)動(dòng)C.＝R＋r

D.ΔU2>ΔU1123456789101112√滑片向上滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，總電阻減小，回路中電流變大，兩燈泡變亮，選項(xiàng)A正確；123456789101112總電流增大，故內(nèi)電壓增大，所以外電壓減小，即V1的示數(shù)減小，而L1兩端的電壓變大，所以L2與滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之和減小，所以V2的示數(shù)及電容器板間電壓變小，應(yīng)放電，12345678910111210.(多選)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)正確作出標(biāo)有“5V

2.5W”的小燈泡的U－I圖像如圖甲所示，現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)中使用的小燈泡接到如圖乙所示的電路中，其中電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，定值電阻R＝9Ω，則A.由甲圖可知，小燈泡的電阻值隨

電壓的升高而增大B.由甲圖可知，小燈泡的電阻值隨

電壓的升高而減小C.閉合乙圖開關(guān)，小燈泡的實(shí)際功

率約為2.7WD.閉合乙圖開關(guān)，小燈泡的實(shí)際功率約為0.84W√√123456789101112由題圖甲可知，隨電壓的升高，各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率變大，則小燈泡的電阻值增大，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；將電阻R看作電源的內(nèi)阻，則U＝E－123456789101112I(R＋r)＝6－10I(V)，將此函數(shù)關(guān)系的圖像畫在燈泡的U－I圖像上，如圖，兩圖線的交點(diǎn)為小燈泡的工作點(diǎn)，則I＝0.38A，U＝2.2V，則小燈泡的實(shí)際功率約為P＝IU＝0.38×2.2W≈0.84W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。11.在如圖甲所示的電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3是一滑動(dòng)變阻器，當(dāng)其滑片