（人教版）2021年新高二物理暑假講義-第十九講 閉合電路歐姆定律

【暑假輔導(dǎo)班】2021年新高二物理暑假精品課程(人教版)

第十九講閉合電路歐姆定律

【基礎(chǔ)知識(shí)梳理】

1.基本概念、規(guī)律

-電動(dòng)勢(shì)-*

閉￡=3

電源的電

合動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻

電一內(nèi)阻~*%=/r

路閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)

歐L內(nèi)容.成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之

姆

定___I和成反比

律公式7=點(diǎn)(加于純電阻皿

L路端電壓fU=E-g=E，r

2.路端電壓與外電阻的關(guān)系

UTR_RR_/當(dāng)R增大時(shí)，U增大

一般情況R+r1+2

F

特殊情況當(dāng)外電路斷路時(shí)，/=0,U=E；當(dāng)外電路短路時(shí)，/短=：,u=o

3.路端電壓跟電流的關(guān)系

(1)關(guān)系式：U=E-Ir.

(2)用圖象表示如圖所示，其中縱軸截距為電動(dòng)勢(shì),橫軸截距為短路電流,斜率的絕對(duì)值為內(nèi)阻.

【模型考點(diǎn)剖析】

一、閉合電路的動(dòng)態(tài)分析

閉合電路動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析方法

1.程序法

(1)分析電路，明確各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測(cè)量對(duì)象;

(2)由局部電阻變化判斷總電阻的變化；

E

⑶由/=看;判斷總電流的變化；

⑷據(jù)U=E—〃判斷路端電壓的變化；

(5)由歐姆定律及串、并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分的電路電壓及電流的變化.

2.結(jié)論法——“并同串反”

“并同”：是指某一電阻增大時(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；某

一電阻減小時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小.

“串反”：是指某一電阻增大時(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?。荒?/p>

一電阻減小時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大.

二、閉合電路的功率

1.電源的總功率

P『EI；電源內(nèi)電阻消耗的功率P內(nèi)="內(nèi)/=/，；電源輸出功率P出

2.對(duì)于純電阻電路，電源的輸出功率

P出=伙=（需;}/?=與----,當(dāng)R=r時(shí)，，電源的輸出功率最大，其最大輸出功率為/=與.電源輸出

丫+4「

功率隨外電阻變化曲線如圖3所示.

3.電源的效率

指電源的輸出功率與電源的總功率之比，

即X100%=1X100%=-^X100%.

'P&IEE

r2oRi

對(duì)于純電阻電路，電源的效率〃=而=X100%=而X100%=--x100%,所以當(dāng)R增大時(shí)，效率〃

'"1+斤

提高.當(dāng)R=，?（電源有最大輸出功率）時(shí)，效率僅為50%,效率并不高.

三、含電容器電路的分析與計(jì)算

1.電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò)，此支路相當(dāng)于斷路，因此電容器兩極板間的電壓就等于

該支路兩端的電壓.

2.當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等.

3.電路的電流、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；如

果電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放電.

4.根據(jù)公式（2=（：{/或AQ=CAU,求電荷量及其變化量.

【真題分項(xiàng)演練】

1.（2020.北京高考真題）圖甲表示某金屬絲的電阻/?隨攝氏溫度f(wàn)變化的情況。把這段金屬絲與電池、電

流表串聯(lián)起來(lái)（圖乙），用這段金屬絲做測(cè)溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)

簡(jiǎn)易溫度計(jì)。下列說(shuō)法正確的是（）

A.乙應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

B.r八應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

C.應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系

D.fp應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系

【答案】B

【解析】

由甲圖可知，心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻阻值較小，由閉合電路歐姆定律知對(duì)應(yīng)電路中的電流較大，故心應(yīng)標(biāo)在電流

較大的刻度匕而1點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻阻值較大，由閉合電路歐姆定律知對(duì)應(yīng)電路中的電流較小，故攵應(yīng)標(biāo)在

電流較小的刻度上；由圖甲得

R=Rg+kt

其中&為圖線的縱截距，由閉合電路歐姆定律得

1=~~--

R+R^+r

聯(lián)立解得

「E&+Rg+r

~klk

可知，與/是非線性關(guān)系，故B正確，ACD錯(cuò)誤。

故選B。

2.（2020?全國(guó)高考真題）圖（a）所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以控制電容器C兩端的電壓

Uc。如果Uc隨時(shí)間，的變化如圖（b）所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時(shí)間，變化的圖像中，正確

的是（）

【答案】A

【解析】

根據(jù)電容器的定義式C=,可知

Uc=2，t

'CC

結(jié)合圖像可知，圖像的斜率為器，則1:2s內(nèi)的電流兒與3?5s內(nèi)的電流，35關(guān)系為

，12=2,35

且兩段時(shí)間中的電流方向相反，根據(jù)歐姆定律，=巨可知R兩端電壓大小關(guān)系滿足

UR1A21Z=2“Agy

由于電流方向不同，所以電壓方向不同。

故選Ao

3.（2019?江蘇高考真題）如圖所示的電路中，電阻R=2。。斷開(kāi)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.IQB.2cC.3CD.4c

【答案】A

【解析】

E

開(kāi)關(guān)s斷開(kāi)時(shí)有：七=3V,開(kāi)s閉合時(shí)有：2=-R,其中H=2C，解得：r=lQ）

R+r

故A正確.

4.（2007?寧夏高考真題）在如圖所示的電路中，E為電源電動(dòng)勢(shì)，/■為電源內(nèi)阻，R和R3均為定值電阻,

后為滑動(dòng)變阻器.當(dāng)R2的滑動(dòng)觸點(diǎn)在。端時(shí)合上開(kāi)關(guān)S,此時(shí)三個(gè)電表Ai、A2和V的示數(shù)分別為h/2

和U.現(xiàn)將R2的滑動(dòng)觸點(diǎn)向〃端移動(dòng)，則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是

B./1減小，/2增大，U減小

C.增大，/2減小，。增大

D.八減小，/2不變，U減小

【答案】B

【解析】

&的滑動(dòng)觸點(diǎn)向6端移動(dòng)時(shí)，&減小，整個(gè)電路的總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，外電壓減小，

即電壓表示數(shù)減小，R3電壓增大，R、&并聯(lián)電壓減小，通過(guò)R的電流R減小，即Al示數(shù)減小，而總電

流/增大，則流過(guò)此的電流上增大，即A2示數(shù)增大.故A、C、D錯(cuò)誤，B正確.

5.（2014?天津高考真題）如圖所示，電路中Ri、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略.平行板電容器C

的極板水平放置.閉合電鍵S,電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng).如果僅改變下列某

一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是（）

A.增大Ri的阻值B.增大Rz的阻值

C.增大兩板間的距離D.斷開(kāi)電鍵S

【答案】B

【解析】

試題分析：以油滴為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析可知，油滴靜止不動(dòng)，所受電場(chǎng)力與重力平衡，即

.=磔=上寫(xiě)，現(xiàn)欲使油滴仍能處于平衡狀態(tài)，則保證電場(chǎng)強(qiáng)度不發(fā)生變化即可，Ri的電壓不變即可，

iS"

題中R2沒(méi)有電流通過(guò)，故改變R2時(shí)時(shí)電路工作狀態(tài)無(wú)影響，所以選項(xiàng)B正確、A錯(cuò)誤；而增大兩板間距

離時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，油滴下落，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；斷開(kāi)電鍵S時(shí)，電容器與可變電阻構(gòu)成閉合回路，電

容器放電，油滴下落，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤；

考點(diǎn)：閉合電路歐姆定律、平行板電容器

6.（2009?廣東高考真題）如圖所示，電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)的電源與三個(gè)燈泡和三個(gè)電阻相接，只合上開(kāi)

關(guān)子,三個(gè)燈泡都能正常工作，如果再合上S2,則下列表述正確的是（）

B.Li上消耗的功率增大

C.通過(guò)用上的電流增大

D.通過(guò)用上的電流增大

【答案】C

【解析】

A.只合上開(kāi)關(guān)Si,三個(gè)燈泡都能正常工作，再合上S2,并聯(lián)部分的電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)

閉合電路歐姆定律得知，干路電流增大.由于電源的內(nèi)阻不計(jì)，電源的輸出功率P=EI,與電流成正比，則

電源輸出功率增大.故A錯(cuò)誤.

B.由于并聯(lián)部分的電阻減小，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，并聯(lián)部分分擔(dān)的電壓減小，L兩端的電壓減小，其消

耗的功率減小.故B錯(cuò)誤.

C.再合上S2,外電路總電阻減小，干路電流增大，而Ri在干路中，通過(guò)Ri上的電流增大.故C正確.

D.并聯(lián)部分的電壓減小，通過(guò)R3上的電流將減小.故D錯(cuò)誤.

7.（2011?海南高考真題）如圖，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R、&、R3為定值電阻，So、S為開(kāi)關(guān)，V與

A分別為電壓表與電流表.初始時(shí)So與S均閉合，現(xiàn)將S斷開(kāi)，則（）

A.V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變小B.V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大

C.V的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變小D.V的讀數(shù)變小，A的讀數(shù)變大

【答案】B

【解析】

S斷開(kāi)，相當(dāng)于電阻變大，則由閉合電路歐姆定律可得電路中總電流減小，故路端電壓增大，V的讀數(shù)變大;

把當(dāng)歸為內(nèi)阻，內(nèi)電壓減小，故當(dāng)中的電壓增大，由歐姆定律可知以中的電流也增大，電流表示數(shù)增大,

A.分析得V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大，故A錯(cuò)誤；

B,分析得V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大，故B正確；

C.分析得V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大，故C錯(cuò)誤；

D.分析得V的讀數(shù)變大，A的讀數(shù)變大，故D錯(cuò)誤；

8.（2020.江蘇高考真題）某汽車的電源與啟動(dòng)電機(jī)、車燈連接的簡(jiǎn)化電路如圖所示。當(dāng)汽車啟動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)

S閉合，電機(jī)工作，車燈突然變暗，此時(shí)（)

車燈

E,r

A.車燈的電流變小B.路端電壓變小

C.電路的總電流變小D.電源的總功率變大

【答案】ABD

【解析】

A.開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，車燈變暗，故流過(guò)車燈的電流/燈變小，A正確；

B.電路的路端電壓為

。路=。燈―/燈R燈

/燈變小，路端電壓變小，B正確；

C.總電流即干路電流為

_"內(nèi)_七一"路

/干一------------------

u路減小，干路電流增大，C錯(cuò)誤；

D.電源總功率為

%=EI干

/干增大，總功率變大，D正確。

故選ABD。

9.（2012.上海高考真題）直流電路如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電源的（）

A.總功率一定減小B.效率一定增大

C.內(nèi)部損耗功率一定減小D.輸出功率一定先增大后減小

【答案】ABC

【解析】

當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻變大，整個(gè)回路的電流變小，內(nèi)部消耗的功率P=/2「

定減小，C正確；總功率P=EI一定減小，A正確；而內(nèi)電壓降低，外電壓升高，電源的效率〃=旦=?■增

ElE

大，B正確；當(dāng)內(nèi)電阻等于外電阻時(shí)，輸出功率最大，此題中無(wú)法知道內(nèi)外電阻的關(guān)系，因此D不對(duì)

10.(2016?江蘇高考真題)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12V,內(nèi)阻為2C,四個(gè)電阻的阻值已在圖

中標(biāo)出.閉合開(kāi)關(guān)S,下列說(shuō)法正確的有

A.路端電壓為10V

B.電源的總功率為10W

C.〃、〃間電壓的大小為5V

D.a、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1A

【答案】AC

【解析】

20x20E12

外阻為R：R=-------Q=10Q,則/=-----=------A=1A,則外壓U=IR=10V,功率P=EI=12W,

20+20R+r10+2

則A正確,B錯(cuò)誤；根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)可求流過(guò)a、b電流均為0.5A,所以Ub；,=0.5x(15-5)=5V,故C正

15x5

確；a、b間用導(dǎo)線連接后，根據(jù)電路的連接可求外電路電阻為R=2x(-----)0=7.50,電流

15+5

E12

r=A?1.26A故D錯(cuò)

R'+r7.5+2

【點(diǎn)睛】

考查串并聯(lián)電路電阻的求解及全電路歐姆定律，計(jì)算前要明確電路結(jié)構(gòu)是求解問(wèn)題的關(guān)鍵；

11.(2014?上海高考真題)如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r.將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑

動(dòng)，理想電壓表X、VsV3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為AV|、理想電流表示數(shù)變化量的絕

2AV2,AV3,A

對(duì)值A(chǔ)Z,則

B.匕的示數(shù)增大

C.AV?與△/的比值大于rD.△匕大于△匕

【答案】ACD

【解析】

A.滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，導(dǎo)致滑動(dòng)變阻器阻值變小，由于電壓表斷路，定值電阻和滑動(dòng)變阻器為串

聯(lián)，滑動(dòng)變阻器阻值變小，總電阻變小，電源電動(dòng)勢(shì)不變，總電流變大，即電流表示數(shù)變大，選項(xiàng)A對(duì)；

B.電壓表乂測(cè)量定值電阻R的電壓，電阻不變，總電流變大，所以電壓變大即匕示數(shù)增大.電壓表匕測(cè)

量定值電阻和滑動(dòng)變阻器總電壓即路端電壓，示數(shù)變小，選項(xiàng)B錯(cuò)；

D.電壓表匕測(cè)量滑動(dòng)變阻器電壓，設(shè)電流增加量為△/，則根據(jù)△K=A/XR,AK=AZxr,所以

AV1>△匕，選項(xiàng)D對(duì)；

C.電壓表匕的變化量△匕=A/x（r+H）,所以等=（r+/?）>r，選項(xiàng)c對(duì).

三、實(shí)驗(yàn)題

12.（2021?湖南高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組需測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，器材有：一節(jié)待測(cè)電池、一個(gè)單刀雙

擲開(kāi)關(guān)、一個(gè)定值電阻（阻值為&）、一個(gè)電流表（內(nèi)阻為此）、一根均勻電阻絲（電阻絲總阻值大于凡，

并配有可在電阻絲上移動(dòng)的金屬夾）、導(dǎo)線若干。由于缺少刻度尺，無(wú)法測(cè)量電阻絲長(zhǎng)度，但發(fā)現(xiàn)桌上有

一個(gè)圓形時(shí)鐘表盤(pán)。某同學(xué)提出將電阻絲繞在該表盤(pán)上，利用圓心角來(lái)表示接入電路的電阻絲長(zhǎng)度。主要

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）將器材如圖（a）連接:

電嚶金屬夾

O9

圖(b)圖(c)

圖(a)

（2）開(kāi)關(guān)閉合前，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的端（填Z"或“”）；

（3）改變金屬夾的位置，閉合開(kāi)關(guān)，記錄每次接入電路的電阻絲對(duì)應(yīng)的圓心角。和電流表示數(shù)/,得到多

組數(shù)據(jù)；

（4）整理數(shù)據(jù)并在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)繪圖，所得圖像如圖（b）所示，圖線斜率為左,與縱軸截距為d,設(shè)單

位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值為石，該電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻可表示為￡=，r=（用與、

&、k、d、4表示）

（5）為進(jìn)一步確定結(jié)果，還需要測(cè)量單位角度對(duì)應(yīng)電阻絲的阻值%。利用現(xiàn)有器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在圖（c）

方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖（電阻絲用滑動(dòng)變阻器符號(hào)表示）；

（6）利用測(cè)出的“，可得該電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。

【答案】b?華一飛一&

Kk

【解析】

（2）[1]開(kāi)關(guān)閉合前，為了保護(hù)電路中的元件，應(yīng)將電阻絲的最大阻值接入電路，根據(jù)電阻定律R=「"可

3

知電阻絲接入越長(zhǎng)，接入電阻越大，金屬夾應(yīng)夾在電阻絲的人端。

（4）[2]設(shè)圓心角為。時(shí)，電阻絲接入電路中的電阻為。石,根據(jù)閉合電路歐姆定律七=。+〃可知

E=/（&+凡+。石）+〃

整理得

1=功?&+&+廠

1一EE

結(jié)合圖象的斜率和截距滿足

E

解得電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為

E1

k

亍一RA

（5）13］實(shí)驗(yàn)器材中有定值電阻&和單刀雙擲開(kāi)關(guān)，考慮使用等效法測(cè)量電阻絲電阻，如圖

原理的簡(jiǎn)單說(shuō)明：

①將開(kāi)關(guān)置于凡位置，讀出電流表示數(shù)/。：

②將開(kāi)關(guān)置于電阻絲處，調(diào)節(jié)電阻絲的角度，直到電流表示數(shù)為/。，讀出此時(shí)角度。；

③此時(shí)即可求得為的數(shù)值。

13.（2019,全國(guó)高考真題）某小組利用圖（a）所示的電路，研究硅二極管在恒定電流條件下的正向電壓U

與溫度f(wàn)的關(guān)系，圖中VI和V2為理想電壓表；R為滑動(dòng)變阻器，Ro為定值電阻（阻值100C）；S為開(kāi)關(guān)，

E為電源.實(shí)驗(yàn)中二極管置于控溫爐內(nèi)，控溫爐內(nèi)的溫度f(wàn)由溫度計(jì)（圖中未畫(huà)出）測(cè)出.圖（b）是該小

組在恒定電流為50.0HA時(shí)得到的某硅二極管UY關(guān)系曲線.回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)中，為保證流過(guò)二極管的電流為50.0pA,應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R,使電壓表Vi的示數(shù)為。產(chǎn)mV；

根據(jù)圖（b）可知，當(dāng)控溫爐內(nèi)的溫度f(wàn)升高時(shí)，硅二極管正向電阻（填“變大”或“變小”），電壓表

Vi示數(shù)（填"增大”或"減小”），此時(shí)應(yīng)將R的滑片向（填“A”或"B”）端移動(dòng)，以使V示數(shù)仍為

l/i.

（2）由圖（b）可以看出U與，成線性關(guān)系，硅二極管可以作為測(cè)溫傳感器，該硅二極管的測(cè)溫靈敏度為

xlO-3V/℃（保留2位有效數(shù)字）.

Ar

【答案】5.00變小增大B2.8

【解析】

（1）U產(chǎn)/Ro=1000x50xlO-6A=5xl（y3v=5mV由R=?,/不變，溫度升高，U減小，故R減小;由于R

變小，總電阻減小，電流增大；&兩端電壓增大，即Vi表示數(shù)變大，只有增大電阻才能使電流減小，故滑

動(dòng)變阻器向右調(diào)節(jié)，即向B端調(diào)節(jié).

△U

（2）由圖可知,=2.8x10-,V/℃

△t

14.（2011.山東高考真題）（1）某探究小組設(shè)計(jì)了“用一把尺子測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)”的實(shí)驗(yàn)方案.如圖所示,

將一個(gè)小球和一個(gè)滑塊用細(xì)繩連接，跨在斜面上端.開(kāi)始時(shí)小球和滑塊均靜止，剪斷細(xì)繩后，小球自由下

落，滑塊沿斜面下滑，可先后聽(tīng)到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，保持小球和滑塊釋放的位置不變，調(diào)

整擋板位置，重復(fù)以上操作，直到能同時(shí)聽(tīng)到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音.用刻度尺測(cè)出小球下落的

高度H、滑塊釋放點(diǎn)與擋板處的高度差h和沿斜面運(yùn)動(dòng)的位移x.（空氣阻力對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響可以忽略）

①滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的加速度與重力加速度的比值為

②滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.

③以下能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是.

a.滑塊的質(zhì)量

b.當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?/p>

c.長(zhǎng)度測(cè)量時(shí)的讀數(shù)誤差

d.小球落地和滑塊撞擊擋板不同時(shí)

（2）某同學(xué)利用圖甲所示電路，探究了電源在不同負(fù)載下的輸出功率.

①所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下圖，請(qǐng)?jiān)诮o出的直角坐標(biāo)系上（見(jiàn)答題卡）畫(huà)出U-I的圖像.

尸Ak

②根據(jù)所畫(huà)。一/的

0.050.15

,____

圖像，可求得電流/=0.20A時(shí)電源的輸出功率為W.（保留兩位有效數(shù)）

③實(shí)驗(yàn)完成后，該同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了反思，認(rèn)為按圖甲電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中存在安全隱患，并

對(duì)電路重新設(shè)計(jì).在圖乙所示的電路中，你認(rèn)為既能測(cè)出電源在不同負(fù)載下的輸出功率，又能消除安全隱

患的是—.（Rx阻值未知）

【答案】0.37be

【解析】

分析：（1）由于同時(shí)聽(tīng)到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，說(shuō)明小球和滑塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，由勻加速運(yùn)

動(dòng)的位移時(shí)間公式和自由落體的位移時(shí)間公式即可求得加速度的比值；由牛頓第二定律及幾何關(guān)系即可求

得滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；由卜i的數(shù)學(xué)表達(dá)式就可以知道能引起實(shí)驗(yàn)誤差的因數(shù)，還要注意小球落地

和滑塊撞擊擋板不同時(shí)也會(huì)造成誤差：

（2）由圖可知：電流I=0.20A時(shí)，電源輸出電壓為1.85V,就可以求出電源的輸出功率.電路a當(dāng)滑動(dòng)變

阻器滑動(dòng)片滑動(dòng)到最右端，電源短路，存在安全隱患；電路d電壓表測(cè)量的電源路端電壓，不能測(cè)出電源

在不同負(fù)載下的輸出功率，既能測(cè)出電源在不同負(fù)載下的輸出功率，又能消除安全隱患的是電路be.

解答：解：（1）①由于同時(shí)聽(tīng)到小球落地和滑塊撞擊擋板的聲音，說(shuō)明小球和滑塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，

rhx=—at2H=—gt2：-=—；

22gH

②根據(jù)幾何關(guān)系可知：sina=〃，cosa=~

對(duì)滑塊由牛頓第二定律得：mgsina-nmgcosa=ma,R.a=紀(jì)，聯(lián)立方程解得口=（h-二）,.

HHylx2-h2

③由H得表達(dá)式可知，能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是長(zhǎng)度x、h、H測(cè)量時(shí)的讀數(shù)誤差，同時(shí)要注意小球落地和滑塊

撞擊擋板不同時(shí)也會(huì)造成誤差，故第三小問(wèn)選cd；

（2）①如題圖所示：

（"A

②電流I=0.20A0寸，電源輸出電壓為1.85V,電源的輸出功率為P=UI=1.85xO.2OW=O.37W.

③電路a當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片滑動(dòng)到最右端，電源短路，存在安全隱患；電路d電壓表測(cè)量的電源路端電

壓，不能測(cè)出電源在不同負(fù)載下的輸出功率，既能測(cè)出電源在不同負(fù)載下的輸出功率，又能消除安全隱患

的是電路be.

故答案為（I）①二；②（h-匚）-7=^=十；③cd；（2）①如圖所示；②0.37；③be.

HHylx2-h2

點(diǎn)評(píng)：本題考查了勻加速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的基本公式，要求同學(xué)們能學(xué)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差分析,

并能根據(jù)題意設(shè)計(jì)或分析電路圖，要求較高.

四、解答題

15.（2018?北京高考真題）如圖1所示，用電動(dòng)勢(shì)為從內(nèi)阻為廠的電源，向滑動(dòng)變阻器R供電.改變變

阻器R的阻值，路端電壓U與電流/均隨之變化.

0"------------

圖2

（1）以。為縱坐標(biāo)，/為橫坐標(biāo)，在圖2中畫(huà)出變阻器阻值R變化過(guò)程中U-/圖像的示意圖，并說(shuō)明U-/

圖像與兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義.

（2）a.請(qǐng)?jiān)趫D2畫(huà)好的U-/關(guān)系圖線上任取一點(diǎn)，畫(huà)出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時(shí)電源的輸出功率;

b.請(qǐng)推導(dǎo)該電源對(duì)外電路能夠輸出的最大電功率及條件.

（3）請(qǐng)寫(xiě)出電源電動(dòng)勢(shì)定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落

之和.

【答案】（1）U-/圖象如圖所示：

圖象與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流

（2）a如圖所示

（3）見(jiàn)解析

【解析】

（1）U-/圖像如圖所示,

其中圖像勺縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流

(2)a.如圖所示

p—『R一(")2R_E

b.電源輸出的電功率：(R+J?/

R+2r+——

R

當(dāng)外電路電阻R=r時(shí)，電源輸出的電功率最大，為匕?=互

4r

(3)電動(dòng)勢(shì)定義式：后=電蟹也

q

根據(jù)能量守恒定律，在圖1所示電路中，非靜電力做功卬產(chǎn)生的電能等于在外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的電熱,

即

W=I-rt+I-Rt=lrq+lRq

E=Ir+IR=l/內(nèi)+U外

本題答案是：(1)U-/圖像如圖所示，

其中圖像與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動(dòng)勢(shì)，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流

(2)a.如圖所示

當(dāng)外電路電阻R=r時(shí)，電源輸出的電功率最大，為匕?=7

（3）E=U內(nèi)+U外

點(diǎn)睛：運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)合電路求出回路中最大輸出功率的表達(dá)式，并求出當(dāng)R=，?時(shí)，輸出功率最大.

【分類過(guò)關(guān)檢測(cè)】

一、多選題

1.（2020?江蘇省木瀆高級(jí)中學(xué)高一月考）在如圖所示的電路中，Ri=10C,R2=8C,當(dāng)〃、人兩點(diǎn)間接理想

電流表時(shí)，其讀數(shù)為0.5A,當(dāng)外兩點(diǎn)間接理想電壓表時(shí)，其讀數(shù)為2.5V,則該電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分

別為（）

—??—

ab

口1」

A.E=2.5VB.￡=5VC./=1QD.r=2C

【答案】BD

【解析】

當(dāng)。、〃兩點(diǎn)間接理想電流表時(shí).，與被理想電流表短路，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有

E

-------=0.5A

r+/?2

當(dāng)ab兩點(diǎn)間接理想電壓表時(shí)，電壓表讀數(shù)即為&兩端電壓，可得

E

------------R.=2.5V

r+/?|+/?2

聯(lián)立兩式解得

￡=5V

r=2Q

故選BD?

2.（2020?江蘇蘇州市?蘇州中學(xué)高二月考）如圖所示，電路中電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,C為電容器，L

為小燈泡，合為定值電阻，足為光敏電阻（隨光照強(qiáng)度增大阻值減?。?，閉合電鍵，小燈泡能正常發(fā)光。

現(xiàn)增大照射光的強(qiáng)度，增大照射光的強(qiáng)度前后理想電壓表V2、V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為△3、AS、

A173,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對(duì)值為△/,不考慮燈絲電阻變化，則（）

L%

A.電源的輸出功率一定增大

B.燈泡亮度變亮

【答案】BC

【解析】

A.設(shè)回路中外電阻為凡則電源的輸出功率為

根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)/?>/■時(shí)，尸隨R的增大而減??；當(dāng)時(shí)，。隨R的增大而增大。增大照射光強(qiáng)

度后，R減小，但由于R與7?大小關(guān)系未知，所以電源的輸出功率不一定增大，故A錯(cuò)誤；

B.增大照射光強(qiáng)度后，/?減小，回路中電流增大，所以燈泡亮度變亮，故B正確；

CD.根據(jù)歐姆定律可得

U\=嗎

根據(jù)閉合電路歐姆定律可得

U,=E-Ir

t/3=E-/(r+/?1)

所以

△4

可知生、包“和繳均保持不變，故C正確，D錯(cuò)誤。

MM△/

故選BC。

3.（2021?浙江舟山市?高二期末）如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,R是定值電阻，熱敏電阻&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(kāi)關(guān)S,帶電液滴剛好靜止

在C內(nèi)。分別用/、Q、力和4表示電流表A、電壓表Y、電壓表V2和電壓表V3的示數(shù)，用△/、MJ、、

AU2和AU3表示電流表A、電壓表V1、電壓表V2和電壓表K的示數(shù)變化量的絕對(duì)值。當(dāng)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.4、牛、（，一定都不變

C.帶電液滴一定向下加速運(yùn)動(dòng)熱敏電阻弓的功率可能一直減小

【答案】BD

【解析】

A.根據(jù)電路知識(shí)知，V3測(cè)路端電壓，V2測(cè)熱敏電阻Rr的電壓，VI測(cè)定值電阻R的電壓；根據(jù)歐姆定律可

得

在溫度降低的過(guò)程中，熱敏電阻的阻值增大，牛不變，牛和（，增大，A錯(cuò)誤;

B.根據(jù)歐姆定律可得

保持不變

根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得

U2=E-l(r+R)

得

保持不變

根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得

U3=E-Ir

不變，B正確；

C.帶電液滴在平行板中受到向上的電場(chǎng)力和向下的重力處于平衡狀態(tài)，在溫度降低的過(guò)程，熱敏電阻吊

阻值變大，回路中電流變小，路端電壓增大，由于流過(guò)定值電阻R的電流變小，所以分的電壓也就變小，

而路端電壓增大，故V2讀數(shù)增大，平行板間的電場(chǎng)強(qiáng)度也增大，導(dǎo)致帶電液滴向上運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤；

D.在溫度降低的過(guò)程，熱敏電阻Rr阻值變大，回路中電流變小，根據(jù)

2

P=IRT

熱敏電阻的功率可能一宜減小，D正確。

故選BD。

4.（2020.莆田華僑中學(xué)高二期中）在如圖所示的U—/圖像中，直線I為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)

系圖像，直線II為某一電阻R的伏安特性曲線。用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路。則（）

A.電源的電動(dòng)勢(shì)為3V

B.電源的內(nèi)阻為2。

C.電源的工作效率為75%

D.電路消耗的總功率為6W

【答案】AD

【解析】

A.根據(jù)閉合電路歐姆定律得

U=E-lr

當(dāng)/=0時(shí)

U=E

則由圖I讀出電源的電動(dòng)勢(shì)

E=3V

A正確；

B.內(nèi)阻等于圖線的斜率大小，則

r=—=-Q=0.6Q

M5

B錯(cuò)誤；

C.兩圖線的交點(diǎn)表示該電源直接與電阻R相連組成閉合電路時(shí)工作狀態(tài)，由圖讀出路端電壓U=2V,電路

中電流/=2A,則電源的效率

=—x100%?66.7%

/7EI

C錯(cuò)誤；

D.電路消耗的總功率

P=￡7=3X2W=6W

D正確。

故選AD。

5.（2020?莆田華僑中學(xué)高二期中）在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r,C為電容器，Ro

為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器。開(kāi)關(guān)閉合后，燈泡L能正常發(fā)光。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)?，下列

判斷正確的是（）

C.電容器c的電量將增加

D.電容器C的電壓將不變

【答案】AC

【解析】

AB.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電阻值增大，外電阻增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律,

通過(guò)燈泡的電流減小，燈泡L將變暗，B錯(cuò)誤A正確；

CD.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí);滑動(dòng)變阻器的電阻值增大，外電阻增大，外電壓增大，則電容器兩

端的電壓增大，根據(jù)

u

C的電量將增加，D錯(cuò)誤C正確。

故選AC。

二、單選題

6.（2020.江蘇蘇州市.蘇州中學(xué)高二月考）如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12V,內(nèi)阻為2C,四個(gè)電阻

的阻值己在圖中標(biāo)出，閉合開(kāi)關(guān)S,下列說(shuō)法正確的有（）

A.路端電壓為10V

B.電源的總功率為10W

C.6間電壓的大小為6V

D.db間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1A

【答案】A

【解析】

A.根據(jù)電阻的串并聯(lián)規(guī)律可知電路的外電阻為

R=20-20c=i0c

20+20

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知路端電壓為

ER

U=------=10V

R+r

故A正確;

B.電源的總功率為

E2

P=------=12W

R+r

故B錯(cuò)誤；

C.規(guī)定電源負(fù)極為電勢(shì)零點(diǎn)，則“點(diǎn)電勢(shì)為

(p=U--U=2.5V

04

b點(diǎn)電勢(shì)為

微=U」U=7.5V

b4

所以4、〃間電壓的大小為

故C錯(cuò)誤；

D./b間用導(dǎo)線連接后，根據(jù)電阻的串并聯(lián)規(guī)律可知電路外電阻為

/?=2xl^Q=7.5Q

15+5

根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電路的總電流為

E

/=—=—?1.26A

R'+r

故D錯(cuò)誤。

故選Ao

7.（2021?浙江舟山市?高二期末）機(jī)器人的使用提高了工作效率，將人們從繁重的生產(chǎn)勞動(dòng)中解放出來(lái)。

如圖所示，款微型機(jī)器人的直流電動(dòng)機(jī)額定電壓為U,額定電流為/,線圈電阻為R,將它接在電動(dòng)勢(shì)為區(qū)

內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間，電動(dòng)機(jī)恰好能正常工作。下列說(shuō)法正確的是（）

A.電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為E7

B.電源的效率為三E一-lLrx1()0%

E

C.電源的輸出功率為

D.若用該機(jī)器人豎直提升質(zhì)量為，〃的重物，則重物穩(wěn)定后的速度為"

mg

【答案】B

【解析】

A.電動(dòng)機(jī)正常工作，其額定電壓為U,通過(guò)的電流為/,則電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為

P「U1

A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)

E=U+Ir

電源的效率

B正確；

C.電源的輸出功率等于電動(dòng)機(jī)的輸入功率，即為

C錯(cuò)誤；

D.電動(dòng)機(jī)的熱功率

W=

重物穩(wěn)定后電動(dòng)機(jī)的輸出功率

珠=UI-I2R=mgv

解得

Ul-I-R

v=-------------

"吆

D錯(cuò)誤。

故選B。

8.（2021?浙江溫州市?高二期末）如圖甲是用氣敏電阻改裝的酒精含量測(cè)試儀電路圖，測(cè)試儀用以測(cè)試汽

車司機(jī)是否酒駕，與為定值電阻，R2為氣敏電阻。R2的阻值隨酒精氣體濃度的變化曲線如圖乙，電源電

動(dòng)勢(shì)保持不變。若測(cè)試對(duì)象呼出的氣體中酒精氣體濃度越大，則（）

A.測(cè)試儀中電壓表的示數(shù)越小B.測(cè)試儀中電流表的示數(shù)越小

C.電路消耗的總功率越大D.電壓表與電流表示數(shù)的比值越小

【答案】B

【解析】

AB.山圖乙可知，酒精濃度越大，氣敏電阻阻值越大，所以電路中的總電阻越大，根據(jù)閉合電路歐姆定律

可知，電路中的電流就越小，即電流表示數(shù)越小。根據(jù)閉合電路歐姆定律

U=E-I（^+r）

可得氣敏電阻兩端電壓就越大，電壓表示數(shù)就越大，A錯(cuò)誤B正確；

C.電路消耗的總功率為

P=EI

由上面的分析可知酒精濃度越大，電路中的電流越小，電路消耗的總功率越小，C錯(cuò)誤；

D.壓表與電流表示數(shù)的比值表示氣敏電阻的阻值大小，因?yàn)榫凭珴舛仍酱?，氣敏電阻阻值就越大，所以?/p>

壓表與電流表示數(shù)的比值就越大，D錯(cuò)誤。

故選B。

9.（2021?江蘇宿遷市?高一期末）交警使用的某型號(hào)酒精測(cè)試儀如圖甲，其工作原理如圖乙所示，傳感器

電阻R的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，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,

且％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)減小，電流表的示數(shù)減小

B.電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小

C.電源對(duì)外輸出功率減小

D.電壓表示數(shù)變化量bU與電流表示數(shù)變化量AZ的絕對(duì)值之比不變

【答案】D

【解析】

AB.當(dāng)酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，傳感器電阻減小，電路中電流增大，內(nèi)電阻及凡上的電壓增大，則

傳感器電阻上的電壓減小，電壓表示數(shù)減小。AB錯(cuò)誤；

C.當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源輸出功率最大，當(dāng)傳感器電阻減小時(shí)，外電阻阻值接近內(nèi)電阻，所以電源輸出

功率變大。C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)閉合電路的歐姆定律得

U=-I（&+r）+E

則有

即比值不變。D正確。

故選D。

10.（2021?江蘇南通市?高一期末）汽車胎壓監(jiān)測(cè)的簡(jiǎn)化電路如圖所示，Ri、&為定值電阻，島為壓敏電阻,

胎內(nèi)氣壓越大其電阻越小，監(jiān)測(cè)R。兩端的電壓可判斷胎壓是否正常。如果輪胎漏氣，則（）

A.電壓表的示數(shù)增大

B.路端電壓減小

C.4中的電流增大

D.R2中的電流減小

【答案】A

【解析】

AD.如果輪胎漏氣，輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，壓敏電阻的阻值增大，根據(jù)串反并同規(guī)律，與壓敏電阻并聯(lián)

的電壓表的讀數(shù)增大，與壓敏電阻并聯(lián)的&的電流增大，A正確，D錯(cuò)誤；

C.如果輪胎漏氣，輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，壓敏電阻的阻值增大，根據(jù)串反并同規(guī)律，與壓敏電阻串聯(lián)的

體的電流減小，C錯(cuò)誤；

B.根據(jù)閉合電路歐姆定律

U=E-Ir

如果輪胎漏氣，輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)減小，壓敏電阻的阻值增大，總電阻增大，總電流減小，路端電壓增大,

B錯(cuò)誤。

故選A。

11.（2021.浙江寧波市?高二期末）如圖所示，用和凡是材料相同、厚度相同、上下表面都為正方形的導(dǎo)

體，但號(hào)的尺寸比尺2大得多，把它們分別連接在如圖所示的電路的48兩端，接飛時(shí)電壓表的讀數(shù)為G,

電源的輸出功率為片，接此時(shí)電壓表的讀數(shù)為。2，電源的輸出功率為鳥(niǎo)，則下列判斷正確的是（）

A.&<R-,B./?,>/?,C.U[=U?D.PX>P2

【答案】C

【解析】

AB.設(shè)正方向的邊長(zhǎng)為“，則導(dǎo)體的電阻

DLap

R=p-=p—=—

Sadd

由兩導(dǎo)體的夕與d相同，則兩導(dǎo)體的電阻相等，即

故AB錯(cuò)誤；

CD.導(dǎo)體接入電路中，電壓表示數(shù)

E

U=IR=------R

R+r

由于電源電動(dòng)勢(shì)E,內(nèi)阻心導(dǎo)體電阻R相同，則電壓表示數(shù)U相同，由

P上

R

可得功率相同，故C正確，D錯(cuò)誤。

故選C。

12.（2021?江蘇徐州市?高一期末）如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r,電阻Q=2r,滑動(dòng)變阻器的最大

阻值R=5r,最初滑動(dòng)變阻器的滑片處于b端，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片緩慢向a端滑動(dòng)時(shí)（）

Er

LYp

?（V）口凡

—TJ

aRb

A.電流表示數(shù)逐漸減小

B.電壓表示數(shù)逐漸減小

C.滑動(dòng)變阻器消耗的電功率先增大后減小

D.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻R=3r時(shí)，電阻e的功率最大

【答案】C

【解析】

AB.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片緩慢向〃端滑動(dòng)時(shí)，阻值減小，總電阻減小，則電流變大，即電流表示數(shù)逐漸變

大，尺上的電壓變大，則電壓表示數(shù)逐漸變大，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；

C.將電阻