1、1第 2 讲 闭合电路欧姆定律考试标准知识内容 必考要求 加试要求 说明串联电路和并联电路 c c闭合电路的欧姆定律 c d1.不要求解决无穷网络等复杂电路的问题2.电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表3.不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题.一、串联电路和并联电路1电路的串、并联串联 并联电流 I I1 I2 In I I1 I2 In电压 U U1 U2 Un U U1 U2 Un电阻 R R1 R2 Rn 1R 1R1 1R2 1Rn电压与电流分配电压与各部分电路的电阻成正比 电流与各支路的电阻成反比2功率分配 与各部分电路的电阻成正比 与各支路的电阻成反比2.两个重要的结论(1
2、)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻值变大或变小时，串联的总电阻变大或变小(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个支路电阻值变大或变小时，电路的总电阻变大或变小自测 1 电阻 R1与 R2并联在电路中，通过 R1与 R2的电流之比为 12，则当 R1与 R2串联后接入电路中时， R1与 R2两端电压之比 U1 U2为( )A12 B21C14 D41答案 B解析 两电阻并联时，两端电压相等，因电流之比为 12，故 R1 R221；当两电阻串联时，有相同的电流，由 U IR 可知， U1 U221，选项 B 正确二、闭合电路的欧姆定律1公式(1)I (只
3、适用于纯电阻电路)ER r(2)E U 外 Ir(适用于所有电路)2路端电压与外电阻的关系(1)一般情况： U IR R.ER r(2)特殊情况：当外电路断路时， I0， U E.当外电路短路时， I 短 ， U0.Er3路端电压 U 与电流 I 的关系(1)关系式： U E Ir.(2)U I 图象(如图 1 所示)图 1当电路断路即 I0 时，纵坐标的截距为电源电动势3当外电路电压为 U0 时，横坐标的截距为短路电流图线的斜率的绝对值为电源的内阻自测 2 将一电源电动势为 E，内阻为 r 的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用R 表示外电路总电阻， I 表示电路的总电流，下列说法正确的
4、是( )A由 U 外 IR 可知，外电压随 I 的增大而增大B由 U 内 Ir 可知，电源两端的电压随 I 的增大而增大C由 U 外 E Ir 可知，电源输出电压随输出电流 I 的增大而减小D由 P IU 外 可知，电源的输出功率 P 随输出电流 I 的增大而增大答案 C解析 因 R 的变化，才使 I 发生了改变，故不能用 U 外 IR 来分析 U 外 随 I 的变化情况由闭合电路欧姆定律知， U 外 E Ir， E、 r 为定值，故 U 外 随 I 的增大而减小，故A、B 错，C 对；对于 P IU 外 ， I 增大， R 减小，若 R r，由输出功率 P 随外电阻变化曲线可知， R 减小，
5、 P 减小，故 D 错命题点一 闭合电路欧姆定律及动态分析1当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)2若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小3电路动态分析的两种方法(1)程序法：电路结构的变化 R 的变化 R 总 的变化 I 总 的变化 U 端 的变化固定支路Error! 变化支路(2)极限法：即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片分别滑至两个极端去讨论例 1 如图 2 所示的电路中，调节滑动变阻器，电压表的读数由 6 V 变为 5 V，电流表读数的变化量为 0.5 A，则下
6、列说法中正确的是( )图 2A电流表的读数变小了，电源的内阻为 10 B电流表的读数变大了，电源的内阻为 20 4C电流表的读数变大了，电源的内阻为 2 D不知道电流表的具体读数，无法计算电源的内阻答案 C解析 电压表测量的是路端电压，根据题目信息，电压表读数减小，则内电压增大，内电压 U 内 Ir，电源的内电阻不变，所以电路总电流增大，由闭合电路欧姆定律知，路端电压的减少量等于内电压的增加量，所以 U Ir，代入数据得，电源的内阻 r2 ，选项 C 正确变式 1 一电池外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 的负载后路端电压降为 2.4 V，则可以判定电池的电动势 E 和内阻 r 为(
7、)A E2.4 V， r1 B E3 V， r2 C E2.4 V， r2 D E3 V， r1 答案 B解析 电路断开时，路端电压等于电动势 E3 V，又 E U Ir U r 解得内阻 r2 .UR变式 2 在如图 3 所示的电路中，电源的内阻不能忽略，当电路中接入的电灯数目增多时，下列说法正确的是( )图 3A外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变大C外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变大D外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小答案 D拓展点 闭合电路的故障分析1故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零(
8、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它两端电压为零2检测方法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段被短路(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量5程(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源例 2 用电压表检查图 4 电路中的故障，测得 Uad5.0 V， Ucd0 V， Ubc0 V， Uab5.0 V，则此故障可能是( )图 4AL 断
9、路 B R 断路C R断路 DS 断路答案 B解析 由 Uad5.0 V 和 Uab5.0 V 可知，开关 S、灯泡 L、电阻 R均为通路，由Ucd0， Ubc0 可知电路为断路故障(电路中无电流)，所以故障可能是 R 断路，选项 B 正确命题点二 电路中的功率及效率问题1电源的总功率(1)任意电路： P 总 IE IU 外 IU 内 P 出 P 内(2)纯电阻电路： P 总 I2(R r) .E2R r2电源内部消耗的功率P 内 I2r IU 内 P 总 P 出3电源的输出功率(1)任意电路： P 出 IU 外 IE I2r P 总 P 内(2)纯电阻电路： P 出 I2R .E2RR r2
10、 E2R r2R 4r(3)纯电阻电路中输出功率随 R 的变化关系当 R r 时，电源的输出功率最大为 Pm .E24r当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越小当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越大4电源的效率(1)任意电路： 100% 100%.P出P总 UE6(2)纯电阻电路： 100% 100%.RR r 11 rR因此在纯电阻电路中 R 越大， 越大；当 R r 时，电源有最大输出功率，但电源的效率仅为 50%.例 3 直流电路如图 5 所示，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电源的( )图 5A总功率一定增大 B效率一定减小C内部损耗功率一定减小 D
11、输出功率一定先增大后减小答案 C解析 滑片 P 向右移动时外电路电阻 R 外 增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由 P 总 EI 可得 P 总 减小，故选项 A 错误；根据 100% 100%可知选项 B 错R外R外 r 11 rR外误；由 P 内 I2r 可知，选项 C 正确；由 P 出 R 外 图象，因不知道 R 外 的初始值与 r 的关系，所以无法判断 P 出 的变化情况，选项 D 错误变式 3 如图 6 所示，已知电源内电阻 r 为 2 ，定值电阻 R0为 3 ，滑动变阻器的阻值范围为 010 .当滑动变阻器 R 阻值为 R1时，在 R1上获得最大功率，则 R1的阻值应为( )图
12、6A2 B3 C4 D5 答案 D解析 R0为定值电阻，把它等效为电源内阻，当 R1 R0 r，即 R15 时， R1上获得最大功率，故选项 D 正确7变式 4 将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率 P 与电阻箱读数 R变化的曲线如图 7 所示，由此可知( )图 7A电源最大输出功率可能大于 45 WB电源内阻一定等于 5 C电源电动势为 45 VD电阻箱所消耗功率 P 最大时，电源效率大于 50%答案 B解析 由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率 P 等于电源输出功率由电阻箱所消耗功率 P 与电阻箱读数 R 变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率 P 最大为
13、 45 W，所以电源最大输出功率为 45 W，选项 A 错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于 5 ，选项 B 正确；由电阻箱所消耗功率 P 最大值为 45 W 可知，此时电阻箱读数为 R5 ，电流I 3 A，电源电动势 E I(R r)30 V，选项 C 错误；电阻箱所消耗功率 P 最大时，PR电源效率为 50%，选项 D 错误变式 5 (2016 东海中学月考)有一个电动势为 3 V、内阻为 1 的电源下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于 2 W，且使该电源的效率大于 50%的是( )A0.5 B1 C1.5 D2 答案 C解析
14、 电阻功率 P I2R 2R，当 P2 W 时，代入数据解得 R10.5 ， R22 ，(ER r)若使功率大于 2 W，则 0.5 R2 ，电源效率 100% 100% 100%，P出P总 IRIR r RR r因为 50%，所以 R1 ，综上可得 1 R2 ，A、B、D 错误，C 正确命题点三 电源和电阻 U I 图象的比较两种图线的比较8物理意义图象上的特征电源 U I 图象 电阻 U I 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中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Er过坐标轴原点，表示没有
15、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 的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的斜率的大小 内电阻 r 的大小 电阻的大小例 4 如图 8 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、 R2两端的电压与电流的关系图线，若这两个电阻分别接到这个电源上，则( )图 8A 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答案 A解析 电流 I 一样大时，电源的效
16、率 100% 100% 100%，效率与路端电P出P总 UIEI UE压成正比， R1接在电源上时路端电压大，效率高，故 A 正确，B 错误；由题图图线的交点读出， R1接在电源上时 U1 U0， I1 I0，电源的输出功率 P1 U1I1 U0I0； R2接在电源34 14 316上时 U2 U0， I2 I0，电源的输出功率 P2 U2I2 U0I0，故 C、D 错误12 12 149变式 6 (2017 绍兴一中期末)如图 9 为两个闭合电路中两个不同电源的 U I 图象，下列判断正确的是( )图 9A电动势 E1 E2，发生短路时的电流 I1 I2B电动势 E1 E2，内阻 r1 r2
17、C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 的路端电压变化大答案 D解析 U I 图象中图线与 U 轴的交点表示电源的电动势，与 I 轴的交点表示短路电流，U I 图象中图线斜率的大小表示内阻，故电动势 E1 E2，发生短路时的电流 I1 I2，内阻r1 r2，故选项 A、B、C 错误；根据 U E Ir 可知，当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2 的内阻大，路端电压变化大，故选项 D 正确变式 7 如图 10 所示，直线 A 为某电源的 U I 图线，曲线 B 为某小灯泡的 U I 图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分
18、别是( )图 10A4 W,8 WB2 W,4 WC2 W,3 WD4 W,6 W答案 D解析 用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率是 UI22 W4 W，电源的总功率是 EI32 W6 W，选项 D 正确变式 8 如图 11 所示，直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图线；直线 B 为电源 b的路端电压与电流的关系图线；直线 C 为一个电阻 R 两端电压与电流的关系图线如果将这个电阻 R 分别接到 a、 b 两电源上，那么有( )10图 11A R 接到 a 电源上，电源的效率较高B R 接到 b 电源上，电源的输出功率较大C R 接到 a 电源上，电源的输出功率较大，但电
19、源效率较低D R 接到 b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高答案 C解析 由题图判断电源 a 的内阻大，在纯电阻电路中电源效率 100%，内阻越大，RR r效率越低，故 R 接到 a 电源上电源效率低；电源的输出功率 P UI 对应图线交点坐标的乘积，故 R 接到 a 电源上电源的输出功率大，故 C 正确1闭合电路欧姆定律的下列叙述中正确的是( )A E IR Ir 适用于所有电路B I 仅适用于外电路是纯电阻电路ER rC E U 外 U 内 仅适用于纯电阻电路D电源的电动势数值上等于电源两极间的电压答案 B解析 E IR Ir 和 I 仅适用于外电路是纯电阻电路，选项 A 错误，B 正确； E U 外ER r U 内 对任何电路都适用，选项 C 错误；电源的电动势数值上等于外电路断开时电源两极间的电压，选项 D 错误2有两个阻值都为 R 的电阻，串联起来接在电动势为 E 的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为 I，则该电23源的内阻是( )A R B. C4 R D.R2 R8
