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  • 2021-05-31 发布

高考物理考点38 闭合电路欧姆定律

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1 考点 38 闭合电路欧姆定律 一、串、并联电路的特点 1.特点对比 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 = + +…+ 2.几个常用的推论 (1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。 (2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻。 (3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率 P 总是等于各个电阻耗电功率之和。 (4)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大。 二、闭合电路欧姆定律 1.闭合电路 (1)组成 (2)电源电动势与内、外电压的关系:E=U 内+U 外。 2.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)公式 (3)路端电压 U 与电流 I 的关系 ①关系式:U=E–Ir。 ②U–I 图像如图所示。 1 R 1 1 R 2 1 R 2 1 R    内电路:电源内部的电路。内电路两端的电压称为内电压。 外电路:电源两极之间的外部电路。外电路两端的电压称为外电压,也称为路段电压。 EI R r E U U       外 内 只适用于纯电阻电路 适用于任何电路 2 a.当电路断路即 I=0 时,纵坐标的截距为电源电动势。 b.当外电路电压为 U=0 时,横坐标的截距为短路电流。 c.图线的斜率的绝对值为电源的内阻。 3.路端电压与外电阻的关系 (1)当外电阻 R 增大时,I 减小,内电压减小,路端电压 U 外增大。当外电路断开时,I=0,U 外+E。 (2)当外电阻 R 减小时,I 增大,内电压增大,路端电压 U 外减小。当外电路短路时,外电阻 R=0, , U 外=0。 4.闭合电路中的功率 (1)电源的总功率:P 总=IE=IU 外+IU 内=P 出+P 内。 (2)电源的内耗功率:P 内=I2r=IU 内。 (3)电源的输出功率:P 出=UI=EI–I2r=P 总–P 内。 三、电源的功率和效率 1.电源的功率 (1)任意电路:P 总=IE=IU 外+IU 内=P 出+P 内。 (2)纯电阻电路: 。 2.电源内部消耗的功率: 。 3.电源的输出功率 (1)任意电路:P 出=UI=EI–I2r=P 总–P 内。 (2)纯电阻电路: 。 (3)输出功率和外阻的关系 ①当 R=r 时,电源的输出功率最大,为 。 ②当 R>r 时,随着 R 的增大,输出功率越来越小。 ③当 RP2 B.P1η2 D.η1<η2 9.(2018·长春校级月考)如图甲所示为某一小灯泡的 U-I 图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个 4 Ω 的定值电阻 R 串联,接在内阻为 1 Ω、电动势为 3 V 的电源两端,如图乙所示,则 A.通过每盏小灯泡的电流强度约为 0.2 A B.通过每盏小灯泡的电流强度约为 0.3 A C.此时每盏小灯泡的电功率约为 0.2 W D.此时每盏小灯泡的电功率约为 0.6 W 10.如图所示,电路中电源的电动势 E 恒定,内阻 r=2 Ω,定值电阻 R3=4 Ω。ab 段电路消耗的电功率在开 关 S 断开与闭合时相等,电压表和电流表均为理想电表,则以下说法中正确的 16 A.开关 S 断开时电压表的示数一定等于 S 闭合时的示数 B.电阻 R1、R2 可能分别为 4 Ω、6 Ω C.电阻 R1、R2 可能分别为 3 Ω、9 Ω D.开关 S 断开与闭合时,电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小之比与 R1、R2 无关 11.某同学将一直流电源的总功率 PE、输出功率 PR 和电源内部的发热功率 Pr 随电流 I 变化的图线画在同一 坐标系中,如图中的 a、b、c 所示,则下列说法中正确的是 A.图线 b 表示输出功率 PR 随电流 I 变化的关系 B.图线 a 的最高点对应的功率为最大输出功率 C.在图线上 A、B、C 三点的纵坐标一定满足关系 PA=PB+PC D.两个图线交点 M 与 N 的横坐标之比一定为 1:2,纵坐标之比一定为 1:4 12.(2018·赣州联考)一个 T 形电路如图所示,电路中的电阻 R1=120 Ω,R2=10 Ω,R3=40 Ω。另有一 测试电源,电动势为 100 V,内阻忽略不计。则 A.当 c、d 端短路时,a、b 之间的等效电阻是 130 Ω B.当 a、b 端短路时,c、d 之间的等效电阻是 40 Ω C.当 a、b 两端接通测试电源时,用理想电压表测得 c、d 两端的电压为 50 V D.当 c、d 两端接通测试电源时,用理想电压表测得 a、b 两端的电压为 80 V 13.(2018·城固校级联考)如图所示,当a、b 接入 100 V 的电压时,c、d 两点间的电压为 20 V;当 c、d 接入 100 V 的电压时,a、b 两点间的电压为 50 V,则 R1:R2:R3 之比是 17 A.4:2:1 B.2:1:1 C.3:2:1 D.以上都不对 14.(2018·青岛校级月考)某玩具赛车充电电池的输出功率 P 随电流 I 的变化图像如图所示,由图可知下 列选项错误的是 A.该电池的电动势 =4 V B.该电池的内阻 r=1 Ω C.该电池的输出功率为 3 W 时,电路中的电流可能为 1 A D.输出功率为 3 W 时,此电源的效率一定为 25% 15.(2018·淄博校级期中)如图电路中,电源有内阻,当滑动变阻器的滑片 P 向上端 a 滑动过程中,两表 的示数情况为 A.电压表示数增大,电流表示数减少 B.电压表示数减少,电流表示数增大 C.两电表示数都增大 D.两电表示数都减少 16.(2018·淮南二模)如图所示的电路中, 是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小。 、 、 是定值电阻,当开关 S 闭合且没有光照射时,电容器 C 不带电。当用强光照射 且电路稳定时。与 无光照射时比较,下列说法中正确的是  1R 2R 3R 4R 1R 18 A.电容器 C 的下极板带负电 B. 两端电压降低 C. 两端电压降低 D.电源提供的总功率变小 17.(2018·南通校级期中)许多人造卫星都用太阳能电池供电。某太阳能电池不接负载时的电压是 600 μV, 短路电流是 30 μA,则该太阳能电池的内阻为__________Ω,当外电路接上 40 Ω 电阻时,电路中的电 流强度为__________μA。 18.(2018·三明一中期中)如图所示,M、N 间电压恒定,当开关 S 合在 a 点时,电压表示数为 5.5 V,电 流表示数为 0.2 A;当开关 S 合在 b 点时,电压表示数为 6 V,电流表示数为 0.1 A,可以推断 (1)电流表的内阻是______Ω。 (2)Rx 的真实值_______Ω。 19.(2018·金山中学期中)在如图所示的电路中,Rl、R2 为定值电阻,R3 为滑动变阻器。已知电源电压 U 恒为 8 V,Rl 为 10 Ω,开始时滑动变阻器的滑片 P 处于某一位置。电键 S 断开时电流表的示数为 0.4 A,电键 S 闭合后电压表的示数为 5 V,求: (1)电键 S 断开时电压表示数。 (2)定值电阻 R2 的阻值。 (3)电键 S 闭合后电流表的示数。 2R 4R 19 20.如图所示电路中,电阻 R1=R2=R3=10 Ω,电源内阻 r=5 Ω,电压表可视为理想电表。当开关 S1 和 S2 均 闭合时,电压表的示数为 U1=10 V。 (1)电阻 R2 中的电流为多大? (2)路端电压为多大? (3)电源的电动势为多大? (4)当开关 S1 闭合而 S2 断开时,电压表的示数为多大? 21.如图所示电路中,电源电动势 E=10 V,内阻不计,电阻 R1=14 Ω,R2=6.0 Ω,R3=2.0 Ω,R4=8.0 Ω,R5=10 Ω,电容器的电容 C=2 μF。求: (1)电容器所带的电荷量,并说明电容器哪个 极板带正电; (2)若 R2 突然断路,将有多少电荷量通过 R5?电流的方向如何? 22.(2016·新课标全国Ⅱ卷)阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E(内阻可忽略)连接成如图所示 电路。开关 S 断开且电流稳定时,C 所带的电荷量为 Q1;闭合开关 S,电流再次稳定后,C 所带的电 荷量为 Q2。Q1 与 Q2 的比值为 A. B. C. D. 23.(2016·江苏卷)如图所示的电路中,电源电动势为 12 V,内阻为 2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标 2 5 1 2 3 5 2 3 20 出。闭合开关 S,下列说法正确的有 A.路端电压为 10 V B.电源的总功率为 10 W C.a、b 间电压的大小为 5 V D.a、b 间用导线连接后,电路的总电流为 1 A 24.(2016·上海卷)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合电键,电压表示数为 U,电流表示数为 I;在滑动变阻器 R1 的滑片 P 由 a 端滑到 b 端的过程中 A.U 先变大后变小 B.I 先变小后变大 C.U 与 I 比值先变大后变小 D.U 变化量与 I 变化量比值等于 R3 25.(2014·上海卷)如图,电路中定值电阻阻值R 大于电源内阻阻值 r。将滑动变阻器滑片向下滑动,理 想电压表 示数变化量的绝对值分别为 ,理想电流表 示数变化量的绝对 值 ,则 A.A 的示数增大 B. 的示数增大 C. 与 的比值大于 r 1 2 3V V V、 、 1 2 3V V V  、 、 A I 2V 3V I 21 D. 大于 26.(2014·天津卷)如图所示,电路中 R1、R2 均为可变电阻,电源内阻不能忽略。平行板电容器 C 的极 板水平放置。闭合电键 S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。 如果仅改变下列某 一个条件,油滴仍能静止不动的是 A.增大 R1 的阻值 B.增大 R2的阻值 C.增大两板间的距离 D.断开电键 S 1.D【解析】串联电路的总电阻等于各串联电阻之和,即 ,D 正确,选 D。 【名师点睛】本题考查闭合电路欧姆定律及功率公式,在解题时要注意明确电源的输出功率的极值问题 的应用,注意电源的总功率随外电阻的变化而变化。 3.B【解析】A、导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关, 导体电阻在数值上等于它两端的电压与通过它的电流之比,由 可知,对于一个确定的导体来说, 所加的电压跟通过的电流的比值是一确定值;故 A 错误;B、由欧姆定律可得 ,即导体中的电流 跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,故 B 正确;C、导体的电阻变化时,电流也会发生变 化,故如不控制变量的话,不能说明电压跟电阻成正比;故 C 错误;D、导体电阻由导体材料、长度、 横截面积决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关;故 D 错误;故选 B。 1ΔV 2V 20 30 50R      串 UR I UI R 22 5 . D 【 解 析 】 R2 和 R3 并 联 后 再 与 R1 串 联 , 所 以 串 联 电 路 正 比 分 压 可 得 : , 所 以 ,所以 D 正确。 6.AC【解析】A、B、根据电阻的定义式 得,根据图象可以知道,当电流都为 1 A 时,电阻之比等 于电压的正比,所以导体 A、B 的电阻 ,故 A 项正确,B 项错误;C、根据公式 , 当两段导体中的电流相等时,他们的电压之比 ,所以 C 选项正确;D 、根据公式: ,当两段导体中的电压相等时,他们的电流之比 ,故 D 错误;故选 AC。 7.AD【解析】由图示图象可知,电源 U–I 图象与纵轴交点坐标值为 1.40,则电源的电动势 1.40 V,A 正确; 电源内阻 ,B 错误;由图示图象可知,路端电压为 1.00 V 时,电路电流为 0.4 A,C 错误;当电压表示数为 1.20 V 时, ,D 正确;故选 AD。 【名师点睛】本题考查闭合电路的欧姆定律的数据处理,要明确图象的意义,同时注意纵坐标是否从零 开始的,不能想当然的将横坐标的截距当作短路电流。 8.C【解析】由直线A 可知,E=6 V,r=1 Ω,由直线 B、C 可知,R1=2 Ω,R2=0.5 Ω,P1=( )2·R1=8 W,η1= 并R R U U 1 2 1  2 1 63 63 11 2 1    并R R U U UR I 1 1 2 2 1 3 R U R U  U IR 1 1 2 2 1 3 U R U R  U IR 1 2 2 1 3 1 I R I R  Δ 1.40-1.00= = Ω=1ΩΔ 0.4 Ur I 1.40 1.20 A=0.20 A1 E UI r     1 E R r 23 = ,P2=( )2R2=8 W,η2= = ,故有 P1=P2,η1>η2,只有 C 正确。 10.CD【解析】开关断开时外电路总电阻大于闭合时外电路总电阻,则开关断开时电压表的示数一定大于 闭合时的示数,故 A 错误;由题,开关 S 断开与闭合时,ab 段电路消耗的电功率相等,则有 ,将 3 Ω、9 Ω 代入方程成立,而将 4 Ω、6 Ω 代入方程不成立,故 C 正确,B 错误;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。~网 11.CD【解析】由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式PE=EI、Pr=I2r 可知,a 是直线,表示的是电源 消耗的总电功率,b 是抛物线,表示的是电源内电阻上消耗的功率,c 表示外电阻的功率即为电源的输 出功率 PR,所以 AB 错误;在 a、b、c 三条图线上分别取横坐标相同的 A、B、C 三点,因为直流电源 的总功率 PE 等于输出功率 PR 和电源内部的发热功率 PR 的和,所以这三点的纵坐标一定满足关系 PA=PB+PC,所以 C 正确;当内电阻和外电阻相等时,电源输出的功率最大,此时即为 b、c 线的交点 M 时的电流,此时电流的大小为 ,功率的大小为 ,a、b 线的交点 N 表示电源的总功率 PE 和电源内部的发热功率 Pr 相等,此时只有电源的内电阻,所以此时的电流的大小为 ,功率的大小为 ,所以横坐标之比为 1:2,纵坐标之比为 1:4,所以 D 正确。 12 .BD 【解析】当 cd 端短路时,ab 间电路的结构是:电阻 R2 、R3 并联后与 R1 串联,等效电阻为 ,故 A 错误;当 ab 端短路时,cd 之间电路结构是:电 阻 R1、R3 并联后与 R2 串联,等效电阻为 ,故 B 正确; 当 ab 两 端 接 通 测 试 电 源 时 , cd 两 端 的 电 压 等 于 电 阻 R3 两 端 的 电 压 1 1 R R r 2 3 2 E R r 2 2 R R r 1 3 2 2 1 2 1 1 2 1 ( ) ( ) ( )E ER R RR R r R r    3( )U E R r I   3 Δ 6 ΩΔ U R rI    2 E E R r r 2 4 E r E r 2E r 2 3 1 2 3 10 40 120 12810 40 R RR RR R          1 3 2 1 3 120 40 10 40120 40 R RR RR R          24 ,故 C 错误;当 cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压等 于电阻 R3 两端的电压: ,故 D 正确。所以 BD 正确,AC 错 误。 13.A【解析】当a、b 接入 100 V 的电压时,c、d 间的输出电压为 ;解得 2R2=R1;当 c、d 间接入 100 V 的电压时,a、b 两点间的输出电压为 ;解得 R2=2R3;故电阻之比为 R1:R2:R3=4:2:1,故选 A。 15.A【解析】当滑动变阻器的滑片 P 向上滑动时,接入电路的电阻增大,与 R2 并联的电阻增大,外电路 总电阻 R 总增大,总电流 I 减小,路端电压 U=E–Ir 增大,电压表读数增大,并联部分的电阻增大,分 担的电压增大,U2 增大,流过 R2 的电流 I2 增大,电流表的读数 IA=I–I2,则减小,故 BCD 错误,A 正 确。 16.C【解析】强光照射,R1 电阻减小,那么电路总电阻减小,故总电流增大,所以路端电压 减 小,电源提供的总功率 变大;故通过 R3、R4 的电流减小,所以通过 R1、R2 的电流增大,故 R4 两端的电压变小,R2 两端电压变大;故 BD 错误,C 正确;强光照射,R1 电阻减小,那么 R1、R2 上电 压降的比值减小,而 R3、R4 上电压降的比值不变,故电容器 C 上极板电压比下极板电压低,所以电容 器 C 的下极板带正电,故 A 错误。%网 17.20 10 【解析】短路时,外电阻 ,根据闭合电路欧姆定律,有 ,解得 ; 当外电路接上 40 Ω 电阻时,电路中的电流 。 18.(1)2.5 (2)57.5 【解析】(1)设 M、N 间电压为 U,当 S 在 b 点时,应有:U=UV =6 V,当 S 合在 a 点时,根据欧姆 定律应有:U-5.5=0.2RA,解得:RA=2.5 Ω; (2)当 S 合在 b 点时,应有:U=I(Rx+RA) 解得:Rx= Ω−2.5 Ω=57.5 Ω 19.(1)4 V (2)10 Ω (3)0.3 A 3 1 3 40 100 V 25 V120 40 RU ER R     3 2 3 40 100 V 80 V10 40 RU ER R      2 1 2 20= 1002 R R R  2 3 2 50= 1002 R R R  U E Ir  P EI 0R  E Ir 6 6 600 10 2030 10 Er I        600 μA 10 μA20 40 EI R r     6 0.1 25 20.(1)1 A (2)15 V (3)20 V (4)16 V (1)电阻 R2 中的电流 (2)外电阻 所以路端电压为 U=RI=15×1 V=15 V (3)根据闭合电路欧姆定律 得 E=I(R+r),代入数据解得 E=20 V (4)S1 闭合而 S2 断开,电路中的总电流 电压表示数 U′=I′(R1+R2)=0.8×20 V=16 V 21.(1)1.0×10–5 C (2)1.4×10–5 C 电流方向从上到下 (1)分析题中所给的电路可知,电容器两端的电压即为 ab 两点间的电势差 因为 设 d 点的电势为零电势参考点,则 故 Uc=5 V,电容器的下极板带正电,此时电容器带电荷量 Q=CUc=1.0×105 C (2)当 R2 突然断路后,Uc'= U3=2 V 此时电容器的上极板带正电,带电荷量 Q'=CUc'=4.0×10–6 C 流过 R5 的电荷量为 Q+Q'=1.4×105 C,电流方向从上到下 22.C【解析】根据等效电路,开关 S 断开时,电容器的电压 ,得 Q1=CU1;S 闭 合时, ,Q2=C2,故 ,故选 C。 23.AC【解析】由题图知外电路的总电阻为10 Ω,回路的总电阻为 12 Ω,根据欧姆定律可求得干路电流 2 1 1AUI R  1 3 2 1 3 15R RR R R R    EI R r  1 2 20 A=0.8 A20 5 EI R R r     2 1 3 3 1 2 3 4 7 V 2 VE EU R U RR R R R     , 3 V 8 Va b  , 1 2 1 1 2 3 2 5 3 EU R E R R      2 1 1 1 2 3 2 EU R E R R     1 1 2 2 3= 5 Q U Q U 26 ,所以路端电压为 ,A 正确;电源的总功率 ,故 B 错误;根据 并联电路的特点可求得流过 a、b 的电流均为 0.5 A,所以 ,故 C 正确;a、b 间用导线连接后,根据电路的连接可求得外电路的电阻为 7.5 Ω,回路的总电阻为 9.5 Ω,故 D 错误。 24.BC【解析】根据题意,由于电源内阻不计,电压表的示数总是不变,故选项A 错误;滑片滑动过程中, 电阻 R1 的阻值先增大后减小,电压不变,所以电流表示数先减小后增加,故选项 BC 正确;由于电压 表示数没有变化,故选项 D 错误。 26 .B 【解析】以油滴为研究对象进行受力分析可知,油滴静止不动,所受电场力与重力平衡,即 ,现欲使油滴仍能处于平衡状态,则保证电场强度不发生变化即可,R1 的电压不变即 可,题中 R2 没有电流通过,故改变 R2 时对电路工作状态无影响,所以选项 B 正确、A 错误;而增大两 板间距离时,电场强度减小,油滴下落,所以选项 C 错误;断开电键 S 时,电容器与可变电阻构成闭 合回路,电容器放电,油滴下落,所以选项 D 错误。*网 1AEI R  = =10 VU IR外 外 12 WP IE  0.5 (15 5) V 5 VbaU     qd UEqmg 

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