1、1第 2 讲 闭合电路欧姆定律基础知识填一填知识点 1 电源的电动势和内阻 1电动势(1)电源：电源是通过非静电力做功把 其他形式 的能转化成 电势能 的装置(2)电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值， E .Wq(3)电动势的物理含义：电动势表示电源 把其他形式的能转化成电势能 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判断正误，正确的划“” ，错误的划“” (1)电动势是电源两极间的电压()(2)电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压()(3)非静电力做的功越多，电动势就越大()(4)E 只是电动势的定义式而非决定式，
2、电动势的大小是由电源内非静电力的特性决Wq定的()知识点 2 闭合电路的欧姆定律 1闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成 正比 ，跟内、外电阻之和成 反比 .(2)公式： I (只适用于纯电阻电路)ER r(3)其他表达形式电势降落表达式： E U 外 U 内 或 E U 外 Ir.能量表达式： EI UI I2r.2路端电压与外电阻的关系一般情况U IR R ，当 R 增大时， U 增大 ER r E1 rR特殊情况当外电路断路时， I0， U E 当外电路短路时， I 短 ， U0Er2判断正误，正确的划“” ，错误的划“” (1)闭合电路中外电阻越大，路端电压越小
3、()(2)闭合电路中的短路电流无限大()(3)在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大()(4)电源的输出功率越大，电源的效率越高()教材挖掘做一做1(人教版选修 31 P63 第 1 题改编)一个电源接 8 电阻时，通过电源电流为0.15 A，接 13 电阻时，通过电源的电流为 0.10 A，则电源的电动势和内阻分别为( )A2 V 1.5 B1.5 V 2 C2 V 2 D1.5 V 1.5 解析：B 由闭合电路欧姆定律得E I1(R1 r)E I2(R2 r)代入数据联立得 r2 ， E1.5 V2(人教版选修 31 P63 第 3 题改编)许多人造卫星都用太阳电池供电太阳电池由许多
4、片电池板组成某电池板不接负载时的电压是 600 V，短路电流是 30 A.则这块电池板的内阻为( )A2 B20 C200 D2 000 答案：B3(人教版选修 31 P63 第 4 题改编)电源的电动势为 4.5 V、外电阻为 4.0 时，路端电压为 4.0 V，若在外电路中分别并联一个 6.0 的电阻和串联一个 6.0 的电阻则两种情况下的路端电压为( )A4.3 V 3.72 V B3.73 V 4.3 VC3.72 V 4.3 V D4.2 V 3.73 V答案：C4(人教版选修 31 P52 第 4 题改编)如图是有两个量程的电压表，当使用 a、 b 两个端点时，量程为 010 V，
5、当使用 a、 c 两个端点时，量程为 0100 V已知电流表的内阻Rg为 500 ，满偏电流 Ig为 1 mA，则电阻 R1、 R2的值分别为( )A9 500 90 000 B90 000 9 500 3C9 500 9 000 D9 000 9 500 解析：A 接 a、 b 时，由串联电路特点有 R 总 R1 Rg 得 R1 Rg9 500 .U1Ig U1Ig接 a、 c 时，同理有 R 总 R1 R2 Rg 得 R2 Rg R190 000 .U2Ig U2Ig考点一 闭合电路的动态分析考点解读1动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、
6、功率等的变化2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典例赏析典例 1 (多选)如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r.电路中的 R2、 R3分别为总阻值一定的滑动变阻器， R0为定值电阻， R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)当开关 S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态下列说法中正确的是( )A只逐渐增大对 R1的光照强度时，电阻 R0消耗的电功率增大，电阻 R3中有向上的电流B只
7、调节电阻 R3的滑动端 P2向上端移动时，电源消耗的电功率变大，电阻 R3中有向上的电流C只调节电阻 R2的滑动端 P1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D若断开开关 S，带电微粒向下运动解析 AD 当逐渐增大光照强度时，光敏电阻 R1的阻值减小，依据“串反并同”可知电流 I 增大，则 PR0增大， UC增大， QC CUC增大，即电容器充电， R3中有向上的电流，A 正确；当 P2向上移动时， UC不变， R3中没有电流，故 B 错误；当 P1向下移动时， I 不变，4但 UC变大， EC 变大，电场力 FC qEC变大，微粒向上运动，故 C 错误；若断开开关 S，UCd电容器放
8、电， UC降为 0，则微粒只受重力作用而向下运动，故 D 正确1总电阻变化情况的判断(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2 “串反并同”(1)所谓“串反” ，即某一电阻增大时，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，反之则增大(2)所谓“并同” ，即某一电阻增大时，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，反之则减小题组巩固1(2019怀化模拟)(多选)如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片
9、P 向右端移动时，下面说法中正确的是( )A电压表 V1的读数减小，电流表 A1的读数增大B电压表 V1的读数增大，电流表 A1的读数减小C电压表 V2的读数减小，电流表 A2的读数增大D电压表 V2的读数增大，电流表 A2的读数减小解析：AD 滑动变阻器滑片 P 向右端移动，使得 RP变小，总电阻变小，总电流变大，即电流表 A1的读数增大内电压变大， R1所分电压变大，并联电路电压即电压表 V1的读数变小，即 R3两端电压变小，通过 R3的电流变小，即电流表 A2的读数减小，由于总电流增大，所以经过另外一个支路即经过 R2的电流变大， R2两端电压变大，即电压表 V2的读数增大，选项 A、D
10、 正确2(多选)在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡 A 的亮度变暗，小灯泡 B 的亮度变亮则下列对电路故障的分析正确的是( )5A可能是定值电阻 R1短路B可能是定值电阻 R2断路C可能是定值电阻 R3断路D可能是定值电阻 R4短路解析：BC 由于小灯泡 A 串联于干路中，且故障发生后小灯泡 A 变暗，可知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项 A、D.若 R2断路，则 R1和小灯泡 B 所在支路的电压增大，而 R2的断路又使小灯泡 B 分配的电压增大，故小灯泡 B 变亮，选项
11、 B 对；若 R3断路，必引起与之并联的支路(即 R1所在支路)中电流增大，小灯泡 B 分得的电流也变大，小灯泡 B 变亮，故选项 C 对考点二 闭合电路的功率及效率问题考点解读任意电路： P 总 EI P 出 P 内电源总功率纯电阻电路： P 总 I2(R r)E2R r电源内部消耗的功率 P 内 I2r P 总 P 出任意电路： P 出 UI P 总 P 内电源的输出功率纯电阻电路： P 出 I2RE2RR r2P 出 与外电阻 R 的关系任意电路： 100% 100%P出P总 UE电源的效率纯电阻电路： 100%RR r由 P 出 与外电阻 R 的关系图象可以看出：(1)当 R r 时，
12、电源的输出功率最大为 Pm .E24r(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6(4)当 P 出 Pm时，每个输出功率对应两个外电阻 R1和 R2，且 R1R2 r2.典例赏析典例 2 如图所示，已知电源电动势为 6 V，内阻为 1 ，保护电阻 R00.5 ，则当保护电阻 R0消耗的电功率最大时，这个电阻箱 R 的读数和电阻 R0消耗的电功率的最大值为( )A1 4 W B1 8 WC0 8 W D0.5 8 W解析 C 保护电阻消耗的功率为 P0 ，因 R0和 r 是常量，而 R 是变量，E2R0r R R02所以 R 最小
13、时， P0最大，即 R0 时， P0max W8 W，故选项 C 正E2R0r R02 620.51.52确解决最大功率问题的两点注意1解决最大功率问题时，要弄清是定值电阻还是可变电阻的最大功率，定值电阻的最大功率用 P I2R 分析，可变电阻的最大功率用等效电源法求解U2R2电源输出功率最大时，效率不是最大，只有 50%.题组巩固1(多选)如图所示， A 为电解槽，M 为电动机， N 为电炉，恒定电压 U12 V，电解槽内阻 rA2 .当 S1闭合，S 2、S 3断开时，电流表 A 示数为 6 A；当 S2闭合，S 1、S 3断开时，电流表 A 示数为 5 A，且电动机输出功率为 35 W；
14、当 S3闭合，S 1、S 2断开时，电流表 A 示数为 4 A则( )A电炉的电阻为 2 B仅 S1闭合时，电炉的发热功率为 72 WC电动机的内阻为 1.2 D在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为 48 W7解析：AB 电炉为纯电阻电器，仅当 S1闭合时，由欧姆定律得 R 2 UI1 126，其发热功率为 P UI1126 W72 W，所以选项 A、B 正确；电动机为非纯电阻设备，仅当 S2闭合时，由能量守恒定律得 UI2 I rM P 输出 ，所以 rM 2UI2 P输 出I2 125 35521 ，选项 C 错误；电解槽为非纯电阻装置，仅当 S3闭合时，由能量守恒定律得 P 化 UI
15、3 I rA，所以 P 化 (1244 22) W16 W，选项 D 错误232如图所示，电源电动势 E12 V，内阻 r3 ， R01 ，直流电动机内阻R01 ，当调节滑动变阻器 R1时可使甲电路输出功率最大，调节 R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为 P02 W)，则 R1和 R2的值分别为( )A2 ，2 B2 ，1.5 C1.5 ，1.5 D1.5 ，2 解析：B 因为题中甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以 R12 ；而乙电路是含电动机电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率P IU I(E Ir)，当 I 2 A 时，
16、输出功率 P 有最大值，此时电动机的输出功率为E2rP02 W，发热功率为 P 热 I2R04 W，所以电动机的输入功率为 P 入 P0 P 热 6 W，电动机两端的电压为 UM 3 V，电阻 R2两端的电压为 UR2 E UM Ir3 V，所以P入IR2 1.5 ，选项 B 正确UR2I考点三 两类 U I 图象的比较与应用考点解读电源 U I 图象 电阻 U I 图象图形物理意义电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化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Er 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零8坐标 U、 I 的乘积 表示电源的输出功
17、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，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小斜率(绝对值) 电源电阻 r 电阻大小典例赏析典例 3 (多选)如图所示，图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是( )A电源的电动势为 50 VB电源的内阻为 253C电流为 2.5 A 时，外电路的电阻为 15 D输出功率为 120 W 时，输出电压是 30 V审题指导 根据 U I 图线可以求出电源的内阻和电动势，由 P I 图线可以求出电路中的电流，并由电源的路端电压和电流的关系求出路端电压
18、解析 ACD 电源的路端电压和电流的关系为： U E Ir，显然直线的斜率的绝对值等于 r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出 E50 V， r 5 50 206 0，A 正确，B 错误；当电流为 I12.5 A 时，由回路中电流 I1 ，解得外电路的电Er R外阻 R 外 15 ，C 正确；当输出功率为 120 W 时，由题图中 P I 关系图线看出对应干路电流为 4 A，再从 U I 图线读取对应的输出电压为 30 V，D 正确非线性元件有关问题的求解，关键在于确定其实际电压和电流，确定方法如下：(1)先根据闭合电路欧姆定律，结合实际电路写出元件的电压 U 随电流 I 的变化关系式(2
19、)在原 U I 图象中，画出 U、 I 关系图象(3)两图象的交点坐标即为元件的实际电压和电流题组巩固1如图，直线 A 为某电源的 U I 图线，曲线 B 为某小灯泡 L1的 U I 图线的一部分，用该电源和小灯泡 L1串联起来组成闭合回路时灯泡 L1恰能正常发光，则下列说法中正确的9是( )A此电源的内电阻为 23B灯泡 L1的额定电压为 3 V，额定功率为 6 WC把灯泡 L1换成阻值恒为 1 的纯电阻，电源的输出功率将变小D由于小灯泡 L1的 U I 图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用解析：B 由图象知，电源的内阻为 r 0.5 ，A 错误；因为灯 L1| U I| 4 1
20、6正常发光，故灯 L1的额定电压为 3 V，额定功率为 P UI32 W6 W，B 正确；正常工作时，灯 L1的电阻为 R1 1.5 ，换成 R21 的纯电阻后，该电阻更接近电源内阻UIr，故电源的输出功率将变大，C 错误；小灯泡是纯电阻，适用欧姆定律，其 U I 图线是一条曲线的原因是灯泡的电阻随温度的变化而发生变化，故 D 错误2(2019河南南阳模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图所示，图线 a 是该电池在某光照强度下路端电压 U 和电流 I 的关系图象(电池内阻不是常量)，图线 b 是某电阻 R 的 U I 图象在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为(
21、)A5.5 B7.0 C12.0 D12.5 解析：A 由欧姆定律得 U E Ir，当 I0 时， E U，由图线 a 与纵轴的交点读出电源的电动势为 E3.6 V，根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为 U2.5 V，电流为 I0.2 A，则硅光电池的内阻为 r 5.5 ，故选项 A 正确E UI 3.6 2.50.2思想方法(十七) 电路故障分析方法10方法阐述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(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零2.检查方法(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
22、路段短路(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运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程(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，表示该处短路在运用欧姆表检测时，被检测元件应从电路中拆下来(4)假设法：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某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理.典例赏析典例 在如图所示的电路中，闭合开关 S 后，L 1、L 2两灯泡都正常发光，后来由于某种故障使 L2突然变亮，电压表读数减小，由此推断，该故障可能是( )AL 1灯丝烧断 B电阻
23、R2断路C电阻 R2短路 D电容器被击穿短路解析 D 若 L1灯丝烧断，则总电阻增大，总电流减小，L 2两端电压减小，L 2变暗，选项 A 错误；若 R2断路，则总电阻增大，电压表读数增大，总电流减小，L 1与 R1并联部分两端的电压减小，故 L2两端的电压增大，L 2变亮，选项 B 错误；若电阻 R2短路，则通过L2的电流为零，L 2不亮，选项 C 错误；若电容器被击穿短路，则电路总电阻减小，路端电压减小，总电流增大，L 2变亮，选项 D 正确题组巩固1如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的 A、B 两灯变亮，C、D 两灯变暗，故障的原因可能是( )11A R1短路 B R2断路C
24、 R2短路 D R3短路解析：D A 灯在干路上，A 灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项 B 被排除因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D 两灯变暗，A、B 两灯变亮，这说明发生短路的电阻与 C、D 两灯是并联的，而与 A、B 两灯是串联的观察电路中电阻的连接形式，只有 R3短路符合条件，故选 D.2(多选)如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关 S，电路正常工作，过了一会儿，电流表 的示数变为零若电路中故障发生在灯 L、电阻 R 上，用一根导线来判断电路故障，则下列判
25、断正确的是( )A将导线并联在 R 两端，电流表无示数，一定是 L 断路B将导线并联在 L 两端，电流表无示数，一定是 R 断路C将导线并联在 R 两端，电流表有示数，一定是 R 断路D将导线并联在 L 两端，电流表有示数，一定是 L 断路解析：CD 电流表 的示数变为零，说明电路故障为断路将导线与用电器并联进行检测时，若电流表有示数，说明与导线并联的用电器断路；若电流表无示数，说明另一个用电器断路或两个用电器都断路若将导线并联在 R 两端，电流表无示数，则可能是 L断路，也可能是 R、L 都断路，故选项 A 错误；若将导线并联在 L 两端，电流表无示数，则可能是 R 断路，也可能是 R、L 都断路，故选项 B 错误；若将导线并联在 R 两端，电流表有示数，则一定是 R 断路，选项 C 正确；若将导线并联在 L 两端，电流表有示数，则一定是L 断路，选项 D 正确12
