9.2闭合电路欧姆定律（原卷版）-2023年高考物理一轮复习提升核心素养

这是一份9.2闭合电路欧姆定律（原卷版）-2023年高考物理一轮复习提升核心素养，共17页。试卷主要包含了电源，闭合电路欧姆定律，路端电压与外电阻的关系等内容，欢迎下载使用。
9.2闭合电路欧姆定律1．电源(1)电动势①计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，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．2．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成    ，跟内、外电阻之和成    ；(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外＋U内或E＝U外＋Ir；②功率表达式：EI＝UI＋I2r.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短＝，U＝0.三、电路中的功率1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝  ＝  ＋IU内＝P出＋P内．(2)纯电阻电路：P总＝     ＝.2．电源内部消耗的功率P内＝    ＝IU内＝P总－P出．3．电源的输出功率(1)任意电路：P出＝    ＝IE－I2r＝P总－P内．(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．③当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大． 闭合电路欧姆定律的理解及应用在恒流电路中常会涉及两种U－I图线，一种是电源的伏安特性曲线(斜率为负值的直线)，另一种是电阻的伏安特性曲线(过原点的直线)。求解这类问题时要注意二者的区别。 电源U－I图像电阻U－I图像关系式U＝E－IrU＝IR图像物理意义电源的路端电压随电流的变化关系　电阻两端电压与电阻中的电流的关系截距与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外电阻的大小表示该电阻的大小斜率(绝对值)电源内阻r的大小若图像为过原点的直线，图像斜率表示电阻的大小两曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电流和两端的电压 例题1.(多选)如图所示，这是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是(　　)A．电源的电动势为6.0 VB．电源的内阻为12 ΩC．电源的短路电流为0.5 AD．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法中正确的是 (　　)A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2B.电动势E1=E2,内阻r1>r2C.电动势E1>E2,内阻r1<r2D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大 如图所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2两端的电压与通过电阻的电流的关系图线。若将这两个电阻分别接到该电源上,则              (　　)A.R1接在电源上时,电源的效率高B.R2接在电源上时,电源的效率高C.R1接在电源上时,电源的输出功率大D.电源的输出功率一样大电路的动态分析及电路故障问题1．解决电路动态变化的基本思路“先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化。“先干后支”——先分析干路部分，再分析支路部分。“先定后变”——先分析定值电阻所在支路，再分析阻值变化的支路。2．电路动态分析的方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”。即(2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)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(或增大)。“并同”是指某一电阻增大(或减小)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(或减小)。3．电路故障的分析方法(1)仪器检测法①断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中可能有断点。②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该并联段电路被短路。若电压表示数不为零，则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。(2)假设法：已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法。 例题2.(多选)如图所示,闭合开关S并调节滑动变阻器滑片P的位置,使A、B、C三灯亮度相同。若继续将P向下移动,则三灯亮度变化情况为　              (　　)A.A灯变亮　　　B.B灯变亮C.B灯变暗　　　D.C灯变亮 如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中              (　　)A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大 如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,与分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则(　　)A.的读数变大,的读数变小B.的读数变大,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变小,的读数变大  电源的功率和效率1．电源的效率η＝×100%＝×100%.2．纯电阻电路P总＝EI＝，P出＝R，η＝×100%＝×100%.3．电源的最大输出功率P出＝UI＝I2R＝R＝＝P出与外电阻R的函数关系可用如图所示图象表示，由图象可以看出：(1)当R＝r时，输出功率最大，Pm＝.(2)当R“接近”r时，P出增大，当R“远离”r时，P出减小．(3)当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2＝r2. 例题3.如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.2 Ω,标有“8 V　16 W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.15 Ω,则电源的输出功率为              (　　)A.16 W　　　B.440 WC.80 W　　　D.400 W(多选)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的 (　　)A.总功率一定减小B.效率一定增大C.内部损耗功率一定减小D.输出功率一定先增大后减小如图所示电路中,L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡,R为光敏电阻(光照越强,阻值越小)。闭合开关S后,随着光照强度逐渐增强　              (　　)A.L1逐渐变暗,L2逐渐变亮B.L1逐渐变亮,L2逐渐变暗C.电源内电路消耗的功率逐渐减小D.光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐增大含容电路的分析1．电路简化把电容器所在的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．2．电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压．(2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导线．3．电容器的电荷量及变化(1)利用Q＝UC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2；(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|Q1－Q2|；(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Q1＋Q2.例题4. 在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器,A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是              (深度解析)A.电压表示数变小B.电流表示数变小C.电容器C所带电荷量增多D.a点的电势降低 如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻不计,电容器电容为C,电阻R1∶R2∶R3∶R4=3∶2∶1∶1,开关S断开。现将S闭合,由S闭合到电路稳定的过程中通过R3的电荷量是　              (　　)A.　　　B.C.　　　D.EC (多选)如图所示,C1=6 μF,C2=3 μF,R1=3 Ω,R2=6 Ω,电源电动势E=18 V,内阻不计。下列说法正确的是              (　　)A.开关S断开时,a、b两点电势相等B.开关S闭合、电路稳定后,流过a、b两点的电流是2 AC.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大 1．（2023·全国·高三专题练习）图所示的电路中，电阻R=2 Ω。电路中的电压表内阻非常大，断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为 2 V，则电源的内阻r为（   ）A．1 Ω B．2 Ω C．3 Ω D．4 Ω2．（2021·新疆·一模）如图所示电路中，电源内阻r=2Ω，外电阻R1=1Ω时，电源的输出功率为P。如果将外电阻换成电阻R2，电源的输出功率仍为P。则电阻R2的阻值为（　　）A．2Ω B．3Ω C．4Ω D．5Ω3．（2023·全国·高三专题练习）如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A，则以下判断中正确的是（　　） A．电动机的输出功率为14W B．电动机两端的电压为7.0VC．电动机产生的热功率为4.0W D．电源输出的功率为24W4．（2022·河南·高三阶段练习）在如图所示的电路图中，电压表、电流表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片P由a向b滑动时，下列判断正确的是（　　） A．电压表的示数变小 B．电流表的示数变大C．电源的内阻消耗的功率变小 D．整个电路消耗的功率变大5．（2022·陕西·西安蓝田工业园高级中学高一期末）在如图所示的电路中，C为一平行板电容器，闭合开关S，给电容器充电，当电路中电流稳定之后，下列说法正确的是（　　）A．保持开关S闭合，把滑动变阻器R1的滑片向上滑动，电流表的示数变大，电压表的示数变小B．断开开关S，若此时刚好有一带电油滴P静止在电容器两平行板之间，将电容器上极板与下极板稍微错开一些的过程中，油滴将向上运动C．保持开关S闭合，将电容器上极板与下极板距离稍微拉开一些的过程中，R2中有由b到a的电流D．保持开关S闭合，不论滑动变阻器R1的滑片是否滑动，都有电流流过R26．（2022·陕西·西安蓝田工业园高级中学高一期末）某同学将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图所示，下列说法正确的是（　　） A．反映输出功率变化的图线是cB．电源的电动势为8VC．电源的内阻为2ΩD．当电流为0.5A时，外电路的电阻为4Ω7．（2022·江苏南通·高二开学考试）在如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，其中R1=r，现将滑动变阻器的滑动触头逐渐向a移动过程中（　　）A．相同时间内，通过R1、R2的电荷量相等B．电压表的示数减小，电流表的示数减小C．电源的总功率增大D．电源的输出功率减小8．（2022·江苏·高三阶段练习）某小灯泡的I-U图线如图所示，现将该小灯泡与一节电动势E=1.5 V、内阻r=0.5 Ω的干电池组成闭合电路，电源的总功率和小灯泡的实际电功率约为（　　）  A．1.8 W　0.75 W  B．1.8 W　1.1 W C．1.5 W　0.75 W  D．1.5 W　1.1 W 9．（多选）（2022·辽宁营口·高二开学考试）如图所示，闭合开关，理想电流表、电压表均有示数，经过一段时间，两表示数均变大，则可能发生的故障是（　　）A．电阻R1发生短路 B．电阻R2发生断路C．电阻R3发生短路 D．电阻R4发生短路10．（多选）（2022·全国·高三课时练习）在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，V、A、V1、V2四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用U、I、U1、U2表示，下列判断正确的是（　　） A．I减小，U1增大B．I减小，U2增大C．电压表V2的示数变化量与电流表A示数变化量之比的绝对值不变D．电压表V示数的变化量与电流表A示数变化量之比的绝对值变大11．（多选）（2022·四川省仪陇宏德中学高一开学考试）如图所示的电路中，电源电压恒定不变。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P由b点移动到a点的过程中，忽略温度对灯丝电阻的影响，下列说法正确的是（　　） A．电压表V1的示数将不变B．灯泡的亮度将变暗C．整个电路的总电流将变大D．电压表V2的示数与电流表A的示数的比值将变大12．（多选）（2022·辽宁营口·高二开学考试）如图甲所示，电源电动势为16 V、内阻为1 Ω，灯泡L的额定电压为10 V，其伏安特性曲线如图乙所示，滑动变阻器R的最大阻值为19 Ω。则（    ） A．灯泡的额定功率为13.5 WB．灯泡的阻值随电流的增大而减小C．滑动变阻器接入电路的最小阻值为3 ΩD．当滑动变阻器阻值为15 Ω时，灯泡的电功率约为1.5 W13．（多选）（2022·河南河南·高三阶段练习）如图所示，电源电动势E=12V，内阻不计，定值电阻R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω。M点和N点之间接有定值电阻R5和水平放置的理想平行板电容器，电容器的电容C=0.5F。第一次将电阻箱的阻值调为R4=2Ω，第二次将电阻箱的阻值调为。下列说法正确的是（　　）A．第一次，M点的电势低于N点的电势B．第二次，电阻箱两端的电压为4.5VC．电阻箱的阻值改变的过程中，通过电阻R5的电荷量为2.25CD．电阻箱的阻值改变前后，电路消耗的电功率之比为11:1414．（多选）（2022·山东·东营市第二中学高二开学考试）如图甲所示，用内阻为充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，在充电开始后的一段时间内，充电宝的输出电压、输出电流可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间内（    ） A．充电宝输出的电功率为 B．手机电池的热功率为C．手机电池产生的焦耳热为 D．手机电池增加的化学能为15．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，甲图中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乙图中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。（1）电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图线分别为乙图中的哪一条直线？（2）定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少？（3）求出电源的电动势和内阻。（4）变阻器滑片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率为多少？16．（2022·山东省临沂第一中学高一开学考试）如图甲所示，电源电压保持不变，为定值电阻，R为滑动变阻器。当滑片P由滑动变阻器b端移动到a端的过程中，分别测出几组对应的电压值和电流值，通过计算得出滑动变阻器对应的电功率P，并画出滑动变阻器的电功率P和电流I的关系图像，如图乙所示。求：（1）滑动变阻器的最大阻值；（2）的阻值和电源电压；（3）整个电路消耗的最小电功率和最大电功率之比。17．（2022·广东实验中学高一开学考试）如图甲电路中，电源电压保持不变，R0、R1均为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，改变R2的阻值，两电压表示数与电流表示数变化关系如图乙，当滑片在b端时电流表示数为0.3A。（1）求R2的最大阻值；（2）若滑片置于变阻器的中点位置，R2消耗的电功率为0.8W，求电源电压U和R0的阻值；（3）若滑动变阻器滑片每移动1cm，阻值改变1Ω，设滑片从a端向b端滑动的距离为xcm，写出R2消耗的电功率P随x变化的关系式，并由此关系式求出R2消耗电功率的最大值。18．（2022·安徽·合肥一中高一开学考试）如图甲电路中，电源电压保持不变，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，改变R的阻值，电压表与电流表示数变化关系如图乙，当滑片在a、b端时电流表示数分别为0.6A和0.1A。求：（1）滑动变阻器最大阻值；（2）电源电压；（3）当滑片从b端滑到a端，滑动变阻器消耗的功率P随R的阻值变化关系如图丙，图像中R1=5Ω，求R2的大小。