专题64电路和闭合电路欧姆定律（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

这是一份专题64电路和闭合电路欧姆定律（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练，文件包含专题64电路和闭合电路欧姆定律解析版-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练docx、专题64电路和闭合电路欧姆定律原卷版-2023高考一轮复习知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共30页， 欢迎下载使用。

2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十二章 恒定电流
专题64 电路和闭合电路欧姆定律
第一部分 知识点精讲
一、电路的串联、并联

串联
并联
电流关系
I＝I1＝I2＝…＝In
I＝I1＋I2＋…＋In
电压关系
U＝U1＋U2＋…＋Un
U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻关系

R＝R1＋R2＋…＋Rn
＝＋＋…＋
功率
分配
＝＝…＝
P1R1＝P2R2＝…＝PnRn
【温馨提示】电阻关系式只适用于纯电阻的串联与并联。
功率关系式只适用于纯电阻的串联与并联。
电阻串联、并联的几个重要结论
1．电阻的串联
(1)串联电路的总电阻大于其中任何一部分电路的电阻。
(2)串联电阻个数增加时，总电阻增大。
特例：n个相同的电阻串联，总电阻R总＝nR。
2．电阻的并联
(1)并联电路的总电阻小于其中任何一支路的电阻，且小于其中最小的电阻。
(2)并联支路条数增多时，总电阻减小。
特例： n个相同的电阻并联，总电阻等于其中一个电阻的，即R总＝R。
3．电阻无论是串联、并联还是混联，其中任何一个电阻增大(或减小)，总电阻就一定增大(或减小)。
4．无论是串联、并联还是混联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。
二、电源的电动势和内阻
1．电动势
(1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。
(2)表达式：E＝。
【特别提醒】E＝是电动势的定义式，不是E的决定式，电动势是描述电源的参量，由电源本身决定。
(3)物理意义：反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小。
2．内阻：电源内部导体的电阻。
三、闭合电路欧姆定律
1．闭合电路欧姆定律
(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)表达式：I＝
(3)适用条件：只适用于外电路是纯电阻电路。
【特别提醒】闭合电路的欧姆定律不适用于含有电动机、电解槽的电路。
2．电动势与内、外电压的关系：E＝U内＋U外_。(适用于任何电路)
3．路端电压U与电流I的关系
(1)关系式：U＝E－Ir。(适用于任何电路)
(2)电源的U­I图象(如图所示)

①当电路断路，即I＝0时，纵轴的截距为电源电动势。
②当路端电压U＝0时，横轴的截距为短路电流。
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻。
【特别提醒】
（1）将电压表直接接在电源两极间，测得的电压是指路端电压，不是内电阻两端的电压，也不是电源电动势。
（2）在电源的U­I图象中，如果U轴不从零开始、I轴从零开始，则纵轴的截距仍为电源电动势E、图线的斜率的绝对值仍为电源的内阻r，但是横轴的截距不再是短路电流。
四、　闭合电路的功率及效率问题
电源
总功率
任意电路：P总＝EI＝P出＋P内
纯电阻电路：P总＝＝I2(R＋r)
内部功率
P内＝I2r＝P总－P出
输出功率
任意电路：P出＝UI＝P总－P内
纯电阻电路：P出＝＝I2R＝
P出与外电阻R的关系


P出随R的增大先增大后减小，当R＝r时达到最大Pm＝，P出＜Pm时对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。
电源的
效率
任意电路：η＝×100%＝×100%
纯电阻电路：η＝×100%

五、闭合电路的动态分析
1.程序法
(1)思路“局部电路⇒整体电路⇒局部电路”。
(2)具体步骤：


2．结论法——“串反并同” (适用条件：电源内阻不为零的电路)
(1)所谓“串反”，即某一电阻增大(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)。
(2)所谓“并同”，即某一电阻增大(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．极限法
因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零，然后再讨论有关问题。
六、分析含电容器电路应注意的两点
(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路上的电阻无电压降低，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。在电路稳定后，与电容器串联的电阻中无电流通过，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度。
(2)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小。　 　　
七、故障电路特点
(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零；
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零。　 　　
八、两种U­I图象对比

电源U­I图象
电阻U­I图象
图形


图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路电流的变化关系
电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系
图线与坐标轴交点
(1)与纵轴交点表示电源电动势E，(2)与横轴交点表示电源短路电流
注意：坐标数值是否从零开始。
过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值
表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同
每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小
图线斜率的大小
图线斜率的绝对值等于内电阻r的大小(注意坐标数值是否从零开始)
电阻的大小

第二部分 最新高考题精选
1. （2022山东物理）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。

【参考答案】（1）；（2）
【命题意图】本题考查能量守恒定律、平衡条件、牛顿运动定律及其相关知识点。
【名师解析】
（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有

解得
小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有
设斜面倾角为，对小车匀速有
而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有

联立各式解得，
（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有

可得

由运动学公式可知

解得

2. （2020高考北京卷）图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙）,用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是
A.应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
B.应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
C.应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
D. 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系

【参考答案】B
【命题意图】本题考查闭合电路欧姆定律及其相关知识点。
【解题思路】对图乙电路，由闭合电路欧姆定律，I=，由图甲可知tA对应的电阻R较小，可知电流I较大，所以tA应该标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性的关系，选项B正确ACD错误。
3.（2020年7月浙江选考）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为、额定功率为的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过到达高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（ ）

A．空气对无人机的作用力始终大于或等于
B．直流电源对无人机供电的额定电流为
C．无人机上升过程中消耗的平均功率为
D．无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功
【参考答案】BD
【名师解析】空气对无人机的作用力始终等于无人机重力，选项A错误；由P=UI可得直流电源对无人机供电的额定电流为，选项B正确；无人机上升过程中需要克服重力做功，WG=mgh=20×10×100J=20000J，还需要克服空气阻力做功，所以消耗的平均功率大于P= WG /t=，选项C错误；无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功，选项D正确。
4．（2019高考江苏卷物理3）如图所示的电路中，电阻R=2 Ω．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 Ω
【参考答案】A
【名师解析】断开S后，电压表的读数为3 V，由开路电压等于电源电动势可知E=3V。闭合S后，电压表的读数为2 V，根据闭合电路欧姆定律，E=U+Ir，I=U/R，解得电源的内阻r=1Ω，选项A正确。
5. （2018海南高考物理）如图，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻r
A. R2消耗的功率变小
B. R3消耗的功率变大
C. 电源输出的功率变大
D.电源内阻消耗的功率变大
【参考答案】CD
【名师解析】本题考查电路动态变化、电功率等知识点。闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由c点向a端滑动，R2中电流增大，R3中电流减小，所以R2消耗的功率变大，R3消耗的功率变小，选项AB错误；由于外电路总电阻减小，电源输出电流增大，电源内阻消耗的功率变大，选项D正确；由于电源的内阻r

第三部分 最新模拟题精选
1． （2022北京朝阳二模）在如图所示的电路中，电源电动势为6V，内阻为2Ω，定值电阻R的阻值为10Ω，电动机的线圈阻值为2Ω。闭合开关S后，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（　　）

A. 电源的输出功率为
B. 电动机消耗的功率为
C. 电动机线圈在1分钟内产生的热量为0.125J
D. 如果电动机被卡住，电压表的示数将变大
【参考答案】B
【名师解析】
假设电路电流为，根据闭合电路欧姆定律可得
解得
可知外电压为
电源的输出功率为，A错误；
电动机消耗的功率为，B正确；
电动机线圈在1分钟内产生的热量为，C错误；
如果电动机被卡住，电动机变成纯电阻，根据闭合电路欧姆定律可得
解得
电压表示数为，可知电压表的示数将变小，D错误；故选B。
2. (2022广东潮州二模)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，下列说法正确的是（　　）


A. 车灯变暗 B. 路端电压变大
C. 电路的总电流变小 D. 电源的总功率变小
【参考答案】A
【名师解析】
当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，灯与电动机并联，外电路总电阻减小。
由上述分析及公式可知电路总电流变大，由公式
可知，路端电压变小，再由公式,可知，车灯电流减小，故车灯变暗所以A项正确，B项、C项错误；电源总功率公式,总电流变大，故电源总功率变大，故D项错误。
3.(2022·四川成都联考)如图所示的电路中变阻器的最大阻值大于电源的内阻。调节变阻器的阻值使其由大到小，发现理想电流表A的示数为1.5 A时，电源的输出功率达到最大值9 W。由此可知(　　)

A．电源的内阻为4 Ω
B．电源的电动势为6 V
C．电源输出功率最大时，闭合电路的总电阻为4 Ω
D．该电路中，电源效率的最大值为50%
【参考答案】A
【名师解析】　电源的输出功率达到最大时，设滑动变阻器的电阻值为R，则：P＝I2R可得：R＝＝ Ω＝4 Ω，根据电源的输出功率最大的条件：外电阻与电源的内电阻相等可知，电源的内电阻也是4 Ω。故A正确；电源的电动势：E＝I(R＋r)＝1.5×(4＋4) V＝12 V。故B错误；电源输出功率最大时，闭合电路的总电阻为：R总＝R＋r＝8 Ω。故C错误；电源的效率η＝＝＝＝×100%，随外电阻的变化而变化，外电阻越大，则效率越大，可以大于50%。故D错误。
4. (2022上海七宝中学模拟)如图所示电路中，电源电动势E恒定，内阻，定值电阻。当电键K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等。以下说法中错误的是（　　）

A. 电阻可能分别为
B. 电阻可能分别为
C. 电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数
D. 电键K断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于
【参考答案】B
【名师解析】
由题，电键K断开与闭合时，ab段电路消耗的电功率相等，则有

将,,代入方程成立，将,,代入方程不成立，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；电键K断开时外电路总电阻大于K闭合时外电路总电阻，则电键K断开时电压表的示数一定大于K闭合时的示数，故C正确，不符合题意.；根据闭合电路欧姆定律得,则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为,故D正确，不符合题意。
5.如图所示，电源电动势为E、内阻恒为r，R是定值电阻，热敏电阻RT的阻值随温度的降低而增大，C是平行板电容器，电路中的电表均为理想电表。闭合开关S，带电液滴刚好静止在C内。在温度降低的过程中，分别用I、U1、U2和U3表示电流表A、电压表V1、电压表V2和电压表V3的示数，用I、ΔU1、ΔU2和ΔU3分别表示电流表A、电压表V1、电压表V2和电压表V3的示数变化量的绝对值。温度降低时，关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是(　　)

A．、、一定都不变
B．、和均不变
C．带电液滴一定向下加速度运动
D．电源的工作效率一定变大
【参考答案】BD
【名师解析】
　由题意可知，＝R，＝RT，＝R＋RT，当温度降低时，RT增大，则不变，增大，增大，A错误；＝R不变，＝r不变，＝R＋r不变，B正确；RT增大时，其两端电压增大，平行板电容器两端的电压也增大，液滴向上加速运动，C错误；RT增大，则外电阻增大，电源的效率增大，D正确。
6．(2022山东枣庄重点高中月考)如图所示的电路中，电阻R1=9Ω，R2=15Ω，R3=30Ω，电源内电阻r=1Ω，闭合开关S，理想电流表的示数I2=0.4A，求：
（1）电阻R3两端的电压U3；
（2）流过电阻R1的电流I1的大小；
（3）电源的总功率P；
（4）电源的效率η。


【参考答案】(1)6V；(2)0.6A；(3)7.2W；(4)
【名师解析】（1）根据并联电路规律可知，电阻R2、R3两端的电压相等，则电阻R3两端电压为
（2）根据欧姆定律可知，通过电阻R3的电流大小

根据并联电路规律可知，流过R1的电流大小为

（3）根据闭合电路欧姆定律可知，电源的电动势为

电源总功率为

（4）电源输出功率

电源的效率


7．（10分）(2021河北重点高中质检)如图所示，电源电动势E=18V，内阻，滑动变阻器的最大阻值，定值电阻，，，电容器的电容。开关S闭合电路稳定后，求：
（1）滑动变阻器滑片从最左端滑到最右端过程中，通过的电量；
（2）电源的最大输出功率。

【参考答案】．（10分）（1）；（2）
【名师解析】（1）滑动变阻器滑片处于最左端时，电容器两端的电压就是电源的路端电压
带入数据解得（2分）
滑动变阻器滑片处于最右端时，R1、R2并联电阻为电容器两端的电压
带入数据解得（2分）
通过R4的电量带入数据解得（2分）
（2）电源的最大输出功率（2分）带入数据解得（2分）

8．（16分）（2020上海长宁区质检）电动汽车在行驶过程中，消耗电池能量对外做功使汽车前进。汽车安装的电池常用两个物理量衡量其性能，见下表：
物理量
定义
单位
电池容量
电池存储电量的多少
mAh
电池的能量密度ρ
单位质量携带电能的多少
Wh/kg
某质量m=0.056kg的电池以恒定电流放电时，端电压与流过电池电量的关系如下图所示。电池容量检测系统在电压为4V时显示剩余电量100%，电压为3V时显示剩余电量0%。通过计算机测得曲线与电量轴所围的面积约为7000V·mAh。
（1）该曲线与电量轴所围面积的物理意义是什么？
（2）该电池的能量密度ρ是多少？
（3）在放电过程中剩余电量从100%到80%用了时间t，由图像推测剩余电量从50%到30%约要多少时间？
（4）某电动汽车除电池外总质量为M，配上质量为m、能量密度为ρ的电池，单次充电后可以在水平路面行驶距离s（s较长，近似认为全程匀速行驶），行驶中所受阻力与总质量成正比，比例系数为k。假设电池能量的3/4用来对外做功使汽车前进，写出汽车行驶距离s的表达式。为提升电动车单次充电行驶最大距离，国家大力支持研发提高电池的能量密度，而不是仅靠增加车上电池质量，请通过分析说明原因。

U/V
3.0
3.5
4.0
0%
50%
100%
显示剩余电量
0.0
0 400 800 1200 1600 2000
q/mAh








【名师解析】.
（2分）（1）根据图像的坐标轴可知，图像所围面积物理意义是U·It，表示对外做功的值。
（3分）（2）由（1）知，能量密度ρ=W/m=U·It/m=7/0.056=125Wh/kg
（3分）（3）q=It，I不变则电量与时间成正比，（1分）
由U-q图像可知剩余电量从100%到80%，通过电池电量约300mAh，剩余电量从50%到30%，通过电池电量约600mAh，则时间约为2t。 （2分）
（8分）（4）设汽车质量M，电池质量m，单次充电行驶最大距离s
由题意，阻力与总质量成正比，即 f=k（m +M） （2分）
汽车消耗电能，克服阻力做功 fs=k（m +M）s
电池能量的3/4用来对外做功 W=fs =3/4 mρ （2分）
单次充电行驶最大距离 <3ρ/ 4k （1分）
s与m为非线性关系，有上限。可见行驶的最大距离随着电池质量的增加，提升得越来越慢。（1分）
s与ρ成正比，ρ增大并不增加阻力，不造成电能额外损耗。 （1分）
可见，提高电池的能量密度ρ比增加电池质量m更合理。 （1分）
9.如图甲所示为一灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线。由图可知，两者不成线性关系，这是焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故(不计电流表和电源的内阻)，参考这条曲线回答下列问题：

(1)若把三个这样的灯泡串联后，接到电动势为12 V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻；
(2)如图乙所示，将两个这样的灯泡并联后再与10 Ω的定值电阻R0串联，接在电动势为8 V的电源上，求通过电流表的电流值以及每个灯泡的实际功率。
【参考答案】(1)0.4 A　10 Ω　(2)0.6 A　0.6 W
【名师解析】(1)把三个这样的灯泡串联后，每个灯泡得到的实际电压为U实＝ V＝4 V
在图甲上可以查到每个灯泡加上4 V实际电压时的工作电流为I实＝0.4 A
由此可以求出此时每个灯泡的实际电阻为
R＝＝ Ω＝10 Ω
(2)在图乙所示的电路中，设每个灯泡加上的实际电压和实际电流分别为U和I，在这个闭合电路中，有
E＝U＋2IR0
代入数据并整理得U＝8－20I
这是一个反映了电路约束的直线方程，把该直线在题图甲上画出，可得如图所示图象。

这两条图线的交点为U＝2 V、I＝0.3 A，同时满足了电路结构和元件的工作要求，此时通过电流表的电流值IA＝2I＝0.6 A每个灯泡的实际功率P＝UI＝2×0.3 W＝0.6 W