高考专题复习闭合电路欧姆定律_电路的分析
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高中物理闭合电路的欧姆定律专题训练答案一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路中,r是电源的内阻,R1和R2是外电路中的电阻,如果用P r,P1和P2分别表示电阻r,R1,R2上所消耗的功率,当R=R=r时,求:(1)I r:I1:I2等于多少解析】详解】(1)设干路电流为/,流过R1和R2的电流分别为I1和/2。
由题,R1和R2并联,电压相等,电阻也相等,则电流相等,故/1=/2=21即/r:/1:/2=2:1:1⑵根据公式P=/2R,三个电阻相等,功率之比等于电流平方之比,即P r:P1:P2=4:1:1r122.如图所示,质量m=1kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37°、宽度L=1m的光滑绝缘框架上。
匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。
右侧回路中,电源的电动势E=8V,内阻r=1Q。
电动机M的额定功率为8W,额定电压为4V,线圈内阻R 为0.20,此时电动机正常工作(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2)。
试求:⑴通过电动机的电流/M以及电动机的输出的功率P出;⑵通过电源的电流/总以及导体棒的电流I;总⑶磁感应强度B的大小。
M【答案】(1)7.2W;(2)4A;2A;(3)3T。
【解析】【详解】(1)电动机的正常工作时,有所以故电动机的输出功率为(2)对闭合电路有所以故流过导体棒的电流为P二P-12R二7.2W 出M二I二I—I二2A总MF=mg sin37°=6N 安F=BIL安FB=亠=3TIL3.如图所示,E=IOV,r=1Q,R]=R3=5Q,R2=4Q,C=100卩F,当断开时,电容器中带电粒子恰好处于静止状态;求:(1)S闭合后,带电粒子加速度的大小和方向;⑵S闭合后流过R3的总电荷量.【答案】⑴g,方向竖直向上⑵4x10-4C【解析】【详解】(1)开始带电粒子恰好处于静止状态,必有qE=mg且qE竖直向上.S闭合后,qE=mg的平衡关系被打破.S断开时,带电粒子恰好处于静止状态,设电容器两极板间距离为d,有RU=-2E=4VC R+-+r,21qUC=mgdS闭合后,RU'=E二8Vc-+r2设带电粒子加速度为a,则qU'j-mg=ma,d解得a=g,方向竖直向上.(2)S闭合后,流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量,所以\Q=C(U C,-U C)=4x10-4C4.如图所示,电源电动势E二27V,内阻r二2Q,固定电阻R2二4Q,R】为光敏电阻.C为平行板电容器,其电容C二3pF,虚线到两极板距离相等,极板长L二0.2m,间距d二1.0x10—2m.P为一圆盘,由形状相同透光率不同的二个扇形a、b构成,它可绕AA'轴转动.当细光束通过扇形a、b照射光敏电阻R]时,R]的阻值分别为12Q、3Q.有带电量为q二-1.0x10—4C微粒沿图中虚线以速度v°=10m/s连续射入C的电场中.假设照在R】上的光强发生变化时R]阻值立即有相应的改变.重力加速度为g二10m/s2.⑴求细光束通过a照射到%上时,电容器所带的电量;(2)细光束通过a照射到R]上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,求细光束通过b照射到R]上时带电微粒能否从C的电场中射出.【答案】(1)Q二1.8X10-11C(2)带电粒子能从C的电场中射出【解析】【分析】由闭合电路欧姆定律求出电路中电流,再由欧姆定律求出电容器的电压,即可由Q=CU求其电量;细光束通过a照射到R]上时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,电场力与重力二力平衡.细光束通过b照射到%上时,根据牛顿第二定律求粒子的加速度,由类平抛运动分位移规律分析微粒能否从C的电场中射出.【详解】27(1)由闭合电路欧姆定律,得1———1.5A-+-+r12+4+212又电容器板间电压U=U2=/-得U C=6Vc22C设电容器的电量为Q,则Q=CU C解得Q=1.8X10-11C(2)细光束通过a照射时,带电微粒刚好沿虚线匀速运动,则有mg二解得m=0.6x10-2kg细光束通过b照射时,同理可得U C f=12VU,由牛顿第二定律,得q~C-mg=ma解得a=10m/s21+l微粒做类平抛运动,得y=at2,t=-解得y=0.2x10-2m<£,所以带电粒子能从C的电场中射出.【点睛】本题考查了带电粒子在匀强电场中的运动,解题的关键是明确带电粒子的受力情况,判断其运动情况,对于类平抛运动,要掌握分运动的规律并能熟练运用.5.如图所示,为某直流电机工作电路图(a)及电源的U-I图象(b)。
闭合电路的欧姆定律考点一闭合电路的动态分析问题【温馨提示】对于UI图象中纵坐标(U)不从零开始的情况,图线与横坐标的交点坐标小于短路电流,但直线的斜率大小仍等于电源的内阻.[诊断小练](1)闭合电路中的电流与电源电动势成正比,与整个电路的电阻成反比.()(2)电动势是电源两极间的电压.()(3)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.()(4)当外电阻增大时,路端电压也增大.()(5)非静电力做的功越多,电动势就越大.( )(6)E =Wq 只是电动势的定义式而非决定式,电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的.( )【答案】 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)√命题点1 电阻变化引起的动态变化1.如图为某控制电路,由电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及电位器(滑动变阻器)R 连接而成,L 1、L 2是两个指示灯.当电位器的触片由b 端滑向a 端时,下列说法正确的是( )A .L 1、L 2都变亮B .L 1、L 2都变暗C .L 1变亮,L 2变暗D .L 1变暗,L 2变亮【解析】 当滑片由b 端向a 端滑动时,R 接入电阻增大,总电阻增大;由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小,则内电压减小,由U =E -Ir 可知路端电压增大,则R 1两端的电压增大,所以通过R1的电流增大,而总电流减小,所以通过L1的电流变小,即L1变暗;L1两端电压减小,并联电压增大,所以R2两端的电压增大,所以通过R2的电流增大,而通过L1的电流变小,所以通过L2电流变小,即L2变暗.故B正确.【答案】B命题点2传感器引起的动态变化2.(2013·江苏卷,4)在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示.M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻R M发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时()A.R M变大,且R越大,U增大越明显B.R M变大,且R越小,U增大越明显C.R M变小,且R越大,U增大越明显D.R M变小,且R越小,U增大越明显【解析】电阻R M变化时S两端电压U增大,说明电阻R M变小,同时,传感器M对全电路的控制是通过其电阻R M的变化来实现的.运用极值法:若R趋近于无限大,电阻R M与R的并联电阻的变化就等于R M的变化;若R为有限值,则R M与R的并联电阻的变化就会小一些.所以,R越大,电阻R M阻值减小同样的数值时,U增大的数值越大,即越明显,C正确.【答案】C1.程序法2.“串反并同”结论法(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.即:⎭⎪⎬⎪⎫U 串↓I 串↓P 串↓←R ↑→⎩⎪⎨⎪⎧U 并↑I 并↑P 并↑3.极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零去讨论.4.特殊值法:对于某些电路问题,可以采取代入特殊值法判定,从而得出结论. 命题点3 断路(短路)引起的动态变化3.如图所示的电路,闭合开关,灯L 1、L 2正常发光.由于电路出现故障,突然发现L 1变亮,L 2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是( )A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路【解析】等效电路如图所示.若R1断路,总外电阻变大,总电流减小,路端电压变大,L1两端电压变大,L1变亮;ab部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,总电流减小,通过L2、R4的电流都减小,故A项正确.若R2断路,总电阻变大,总电流减小,ac部分电路结构没变,电流仍按原比例分配,R1、L1中电流都减小,与题意相矛盾,故B项错.若R3短路或R4短路,总电阻减小,总电流增大,A中电流变大,与题意相矛盾,故C、D项错,正确选项只有A.【答案】A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,运用欧姆定律进行推理,推理结果若与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路;若不符合,则故障不发生在这部分电路.用这种方法逐段找下去,直至找到发生故障的全部可能为止,这里应用了排除法.考点二闭合电路的功率及效率问题出①当R=r时,电源的输出功率最大为P m=E2 4r.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.④当P出<P m时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2.[诊断小练](1)外电阻越大,电源输出功率越大,效率越高.()(2)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.()(3)在纯电阻电路中,当外电阻与电源内阻相等时,效率最大.()(4)在纯电阻电路中,当外电阻与电源内阻相等时,电源输出功率达到最大.()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)√命题点1 电源效率的分析4.有一个电动势为3 V 、内阻为1 Ω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( )A .0.5 ΩB .1 ΩC .1.5 ΩD .2 Ω【解析】 由闭合电路欧姆定律得I =E R +r ,P =I 2R >2 W ,即(E R +r )2R >2 W ,得12Ω<R <2 Ω.要使电源的效率大于50%,即η=IRI (R +r )×100%>50%,应使R >r =1 Ω,故选项C正确.【答案】 C命题点2 电源功率的分析与计算5.如图所示,已知电源的内电阻为r ,固定电阻R 0=r ,可变电阻R 的总阻值为2r ,若滑动变阻器的滑片P 由A 端向B 端滑动,则下列说法中正确的是( )A .电源的输出功率由小变大B .固定电阻R 0上消耗的电功率由小变大C .电源内部的电压即内电压由小变大D .滑动变阻器R 上消耗的电功率变小【解析】 由闭合电路欧姆定律推出电源的输出功率随外电阻变化的规律表达式P 出=E 2(R 外-r )2R 外+4r ,根据上式作出P 出R 外图象如图所示.当滑片P 由A 端向B 端滑动时,外电路电阻的变化范围是0~23r ,由图可知,当外电路电阻由0增加到23r 时,电源的输出功率一直变大,选项A 正确.R 0是纯电阻,所以其消耗的电功率PR 0=U 2R 0,因全电路的总电压即电源电动势E 一定,当滑动变阻器的滑片P 由A 端向B 端滑动时,外电阻增大,总电流减小,内电压减小,外电压升高,R 0上消耗的电功率也一直增大,选项B 正确,C 错误.讨论滑动变阻器R 上消耗的电功率的变化情况时,可以把定值电阻R 0当作电源内电阻的一部分,即电源的等效内电阻为r ′=rR 0r +R 0=r2,这时滑动变阻器R 上消耗的电功率相当于外电路消耗的功率,即等效电源的输出功率.随着滑片P 由A 端向B 端滑动,在R 的阻值增大到r2之前,滑动变阻器R 上消耗的电功率是一直增大的;则根据闭合电路欧姆定律可知,当R =r2时,滑动变阻器R 上消耗的电功率达到最大值,滑片P 再继续向B 端滑动,则滑动变阻器R 上消耗的电功率就会逐渐减小,故选项D 错误.【答案】AB命题点3PI图象的理解与应用6.某同学将一直流电源的总功率P E、输出功率P R和电源内部的发热功率P r随电流I 变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示.以下判断正确的是()A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点,这三点的纵坐标一定满足关系P A=P B+P CB.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为1∶2,纵坐标之比一定为1∶4C.电源的最大输出功率P m=9 WD.电源的电动势E=3 V,内电阻r=1 Ω【解析】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P E等于输出功率P R和电源内部的发热功率P r的和,所以这三点的纵坐标一定满足关系P A =P B +P C ,所以A 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 图线的交点处的电流,此时电流的大小为E R +r =E 2r ,功率的大小为E 24r ,a 、b 图线的交点表示电源的总功率P E 和电源内部的发热功率P r 相等,此时只有电源的内电阻,所以此时电流的大小为E r ,功率的大小为E 2r ,所以横坐标之比为1∶2,纵坐标之比为1∶4,所以B 正确;图线c 表示电源的输出功率与电流的关系图象,很显然,最大输出功率小于3 W ,故C 错误;当I =3 A 时,P R =0,说明外电路短路,根据P E =EI 知电源的电动势E =3 V ,内电阻r =EI=1 Ω,故D 正确.【答案】 ABD考点三 两种图线的理解及应用电源UI 图象电阻UI 图象命题点1对电源UI图象的理解7.如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,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 【解析】 由于该电源的UI 图象的纵轴坐标不是从零开始的,故纵轴上的截距虽为电源的电动势,即E =6.0 V ,但横轴上的截距0.5 A 并不是电源的短路电流,且内阻应按斜率的绝对值计算,即r =|ΔU ΔI |=6.0-5.00.5-0Ω=2 Ω.由闭合电路欧姆定律可得电流I =0.3 A 时,外电阻R =EI-r =18 Ω.故选项A 、D 正确.【答案】 AD命题点2 同一坐标系中两种图线的比较8.如图所示,图线甲、乙分别为电源和某金属导体的伏安特性曲线,电源的电动势和内阻分别用E 、r 表示,根据所学知识分析下列选项正确的是( )A .E =50 VB .r =253ΩC .当该导体直接与该电源相连时,该导体的电阻为20 ΩD .当该导体直接与该电源相连时,电路消耗的总功率为 80 W【解析】 由图象的物理意义可知电源的电动势E =50 V ,内阻r =ΔU ΔI =50-206-0Ω=5 Ω,故A 正确,B 错误;该导体与该电源相连时,电阻的电压、电流分别为U =40 V ,I =2 A ,则R =UI=20 Ω,此时,电路消耗的总功率P 总=EI =100 W ,故C 正确,D 错误.【答案】 AC考点四 含容电路的分析与计算(高频46)1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器处的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.2.电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,但电容器两端可能出现电势差.3.电压变化带来的电容器的变化:电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电.若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电,可由ΔQ=C·ΔU计算电容器上电荷量的变化.4.含电容器电路的处理方法:如果电容器与电源并联,且电路中有电流通过,则电容器两端的电压不是电源电动势E,而是路端电压U.5.含电容器电路的动力学问题的处理方法:含电容器电路如果和力学知识相结合一般是分析电容器内电场强度的变化,进而分析带电粒子在电容器内的运动状态,常涉及牛顿第二定律,动能定理等知识.命题点1含容电路的动态分析9.在如下图所示的电路中,当闭合开关S后,若将滑动变阻器的滑片P向下调节,则正确的是()A.电压表和电流表的示数都增大B.灯L2变暗,电流表的示数减小C.灯L1变亮,电压表的示数减小D.灯L2变亮,电容器的带电量增加【解析】据题意,从图可知,电压表与滑动变阻器并联,电流表与滑动变阻器串联,灯泡L1与滑动变阻器串联,灯泡L2与滑动变阻器并联,电容器C与滑动变阻器并联,当滑片向下移动时,滑动变阻器的阻值减小,据结论“串反并同”可得:电流表示数增加而电压表示数减小,A选项错误;灯泡L2上的电流减小,灯泡变暗,但电流表示数增加,B选项错误;灯泡L1电流增加,灯泡变亮,而电压表示数减小,故C选项正确;电容器电压减小,据Q=CU,则电荷量减小,故D选项错误.【答案】C命题点2电容器电荷量的分析与计算10.(2016·课标卷Ⅱ,17)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.25 B .12C.35D .23【解析】 根据等效电路,开关S 断开时,电容器的电压U 1=E R +23R×23R ×12=15E ,得Q 1=CU 1;S 闭合时,U 2=E R +12R×12R =13E ,Q 2=CU 2,故Q 1Q 2=U 1U 2=35,故选C.【答案】 C含电容器电路的分析技巧分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压.(3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压即等于电源电动势.11.(2018·黑龙江大庆市高三上学期质检)如图所示,R1、R2、R3、R4均为可变电阻,C1、C2均为电容器,电源的电动势为E,内阻r≠0.若改变四个电阻中的一个阻值,则()A.减小R1,C1、C2所带的电量都增加B.增大R2,C1、C2所带的电量都增加C.增大R3,C1、C2所带的电量都增加D.减小R4,C1、C2所带的电量都增加【解析】R1上没有电流流过,R1是等势体,故减小R1,C1两端电压不变,C2两端电压不变,C1、C2所带的电量都不变,选项A错误;增大R2,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电量都增加,选项B正确;增大R3,C1两端电压减小,C2两端电压增大,C1所带的电量减小,C2所带的电量增加,选项C错误;减小R4,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电量都增加,选项D正确.【答案】BD命题点3电容器中含带电体的力电综合问题12.如图所示电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R1、R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,C为平行板电容器,开关S闭合后,电容器两板正中央有一个带电液滴恰好静止.电流表和电压表都可以视为理想电表.当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,下述说法中正确的是()A.电压表示数变大,电流表示数变小B.电压表示数变小,电流表示数变大C.电容器C所带电荷量增加,液滴向上加速运动D.电容器C所带电荷量减小,液滴向下加速运动【解析】当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,接入电路的电阻减小,R2与R3并联的电阻减小,总电阻减小,则总电流增大,R1两端电压增大,则电压表示数变大;R2与R3并联的电压减小,通过R3电流减小,则电流表示数变大,故A、B错误;R2与R3并联的电压减小,电容器板间的电压减小,板间场强减小,液滴所受的电场力减小,则液滴将向下加速运动,故C错误,D正确.【答案】D思想方法系列(八)等效电源法的应用1.方法概述:等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法.2.常见类型(1)物理量的等效:如等效电阻、等效电源、等效长度、等效力、等效重力加速度等.(2)过程的等效:如平抛运动可等效为水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动,带电粒子在匀强电场中做类平抛运动等.例如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是()A.当R2=R1+r时,R2上获得最大功率B.当R2=R1+r时,R1上获得最大功率C.当R2=0时,R1上获得最大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大【解析】在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路,如图所示,R2的电功率是等效电源的输出功率,显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,选项A正确;在讨论R1的电功率时,由I=ER1+R2+r及P1=I2R1可知,R2=0时,R1获得的电功率最大,故选项B错误,选项C正确;当R1+R2=r时,电源的输出功率最大,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不一定最大,故选项D错误.【答案】AC[高考真题]1.(2016·上海卷,18)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【解析】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B、C正确;由于电压表示数没有变化,故选项D错误.【答案】BC2.(2016·江苏卷,8)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出.闭合开关S ,下列说法正确的有( )A .路端电压为10 VB .电源的总功率为10 WC .a 、b 间电压的大小为5 VD .a 、b 间用导线连接后,电路的总电流为1 A【解析】 外电路的总电阻R =20×2020+20 Ω=10 Ω,总电流I =ER +r =1 A ,则路端电压U=IR =10 V ,A 项对;电源的总功率P 总=EI =12 W ,B 项错误;a 、b 间电压大小为U ab =0.5×15 V -0.5×5 V = 5 V ,C 项对;a 、b 间用导线连接后,外电路的总电阻为R ′=2×5×155+15Ω=7.5 Ω,电路中的总电流I =ER ′+r≈1.26 A ,D 项错误.【答案】 AC3.(2014·天津卷,2)如图所示,电路中R 1、R 2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【解析】增大R1的阻值,稳定后电容器两板间的电压升高,带电油滴所受电场力增大,将向上运动,A错误.电路稳定后,电容器相当于断路,无电流通过电阻R2,故R2两端无电压,所以增大R2的阻值,电容器两板间的电压不变,带电油滴仍处于静止状态,B 正确.增大两板间的距离,两板间的电压不变,电场强度减小,带电油滴所受电场力减小,将向下运动,C错误.断开电键S后,电容器放电,两板间的电势差为0,带电油滴只受重力作用,将向下运动,D错误.【答案】B[名校模拟]4.(2018·杭州高三质检)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【解析】当S断开时,R2所在支路断路,总电阻R变大,根据I=ER+r知,干路电流I变小,根据U=E-Ir知,路端电压变大,即读数变大;根据U=IR知,R1两端电压U1=IR1变小,所以R3两端的电压U3=U-U1要变大,通过R 3的电流I 3=U 3R 3变大,即的读数变大,所以B 正确.【答案】 B5.(2018·天津高三模拟)如图所示为两电源的UI 图象,则下列说法正确的是( )A .电源①的电动势和内阻均比电源②大B .当外接相同的电阻时,两电源的输出功率可能相等C .当外接同样的电阻时,两电源的效率可能相等D .不论外接多大的相同电阻,电源①的输出功率总比电源②的输出功率大【解析】 图线在U 坐标轴上的截距等于电源电动势,图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,因此A 对;作外接电阻R 的UI 曲线分别交电源①、②的伏安特性曲线于S 1、S 2两点,电源的工作点横、纵坐标的乘积IU 为电源的输出功率,由图可知,无论外接多大电阻,两工作点S 1、S 2横、纵坐标的乘积都不可能相等,且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大,故B 错,D 对;电源的效率η=P 出P 总=I 2R I 2(R +r )=RR +r ,因为电源内阻不同则电源效率不同,C 错.【答案】 AD6.(2018·衡阳八中模拟)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 向上滑动过程中,下列说法正确的是( )A .电容器的电荷量增大B .电流表A 的示数减小C .电压表V 1示数在变大D .电压表V 2示数在变大【解析】 当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动过程中,滑动变阻器阻值减小,故路端电压减小,而电容器的两端间的电压就是路端电压,结合Q =CU 可得,电容器的电荷量减小,故A 错误;滑动变阻器阻值减小,电路的电流增大,电流表A 的示数变大,故B 错误;电压表V 1示数等于电流与R 1阻值的乘积,故示数在变大,故C 正确;路端电压减小,而电压表V 1示数在变大,电压表V 2示数在减小,故D 错误.【答案】 C课时作业(二十三) [基础小题练]1.(2018·河南南阳市高三上学期期中)如图所示,电源电动势E =3 V ,小灯泡L 标有“2 V ,0.4 W”,开关S 接1,当变阻器调到R =4 Ω时,小灯泡L 正常发光;现将开关S 接2,小灯泡L 和电动机M 均正常工作.则( )A .电源内阻为1 ΩB .电动机的内阻为4 ΩC .电动机的正常工作电压为1 VD .电源效率约为93.3%【解析】 由小灯泡的额定功率P =UI 可知,I =0.2 A ,由欧姆定律得R L =UI ,可知小灯泡正常发光时电阻R L =10 Ω,由闭合电路欧姆定律可知,I =ER +R L +r ,解得r =1 Ω,A正确;接2时小灯泡正常发光,说明电中电流仍为0.2 A ,故电动机两端电压U ′=E -IR L -Ir =0.8 V ,电动机为非纯电阻用电器,故电动机内阻不等于4 Ω,B 、C 错误;由P 电源=I 2r ,η=P 总-P 电源P 总×100%,代入数据可得电源效率约93.3%,D 正确.【答案】 AD2.阻值相等的四个电阻、电容器C 及电池E (内阻可忽略)连接成图示电路,保持S 1闭合、S 2断开且电流稳定时,C 所带的电荷量为Q 1;再闭合开关S 2,电流重新稳定后,C 所带的电荷量为Q 2,则Q 1与Q 2之比为( )A .5∶3B .1∶1 C.1∶2 D .1∶3【解析】 当S 2断开且电流稳定时,由电路的连接方式可知,电容器两极板间的电压为U 1=23E ,电容器所带的电荷量为Q 1=CU 1=23CE ;当闭合开关S 2且电流重新稳定后,电容器两极板间的电压为U 2=25E ,电容器所带的电荷量为Q 2=CU 2=25CE ,则Q 1Q 2=53,选项A 正确.【答案】 A3.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(电池内阻不是常数),图线b 是某电阻R 的U I 图象.当它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻可表示为( )A.U 3I 3B .U 2-U 1I 1C.U 1I 1 D .U 2I 2 【解析】 由闭合电路的欧姆定律得U =E -Ir ,由于硅光电池内阻r 不是常数,所以ΔU ΔI的大小不等于r ,即a 图线切线的斜率大小不等于内阻,故U 3I 3≠r ,A 错误;由U =E -Ir ,当I =0时,E =U ,由a 与纵轴的交点读出电动势为E =U 2;根据题图中两图线交点处的状态可知,电阻的电压为U 1,则此时硅光电池的内阻r =E -U 1I 1=U 2-U 1I 1,B 正确;电阻R 为线性元件,U 1I 1=R ,C 错误;由题图中几何关系可知U 2-U 1I 1≠U 2I 2,D 错误. 【答案】 B4.如图甲所示的电路中,R 1为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为R 2,电源电动势为E ,内阻不计.闭合开关S 后,滑动变阻器滑片P 从A 端滑到B 端的过程中,电流表示数I 与电压表示数U 的变化关系的完整图线如图乙所示,则下列选项中正确的是( )A .R 1=5 Ω,R 2=15 ΩB .R 2=15 Ω,E =3 VC .R 1的最大功率为1.8 W ,滑动变阻器消耗的功率一直变大D .R 1的最小功率为0.2 W ,滑动变阻器消耗的功率先增大后减小【解析】 由电路图可知,两电阻串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,由题图乙可知,I 1=0.6 A ,根据欧姆定律可得,电源的电压U =I 1R 1=0.6 A ×R 1,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,电路中的电流最小,由题图乙可知I 2=0.2 A ,U 2=2 V ,滑动变阻器的最大阻值R 2=U 2I 2=10 Ω,串联电路中总电压等于各分电压之和,电源电动势为E =I 2R 1+U 2=0.2 A ×R 1+2 V ,0.6 A ×R 1=0.2 A ×R 1+2 V ,解得R 1=5 Ω,电源电动势为E =0.6 A ×R 1=0.6 A ×5 Ω=3 V ,选项A 、B 错误;由R 1的功率为P 1=I 2R 1可知,当电流最大时,功率最大,则有P 1max =1.8 W ,当电流最小时,功率最小,则有P 1min =0.2 W ,把R 1看成电源内阻,当滑动变阻器的阻值等于R 1时,滑动变阻器消耗的功率最大,所以滑动变阻器滑片P 从A 端滑到B 端过程中,滑动变阻器消耗的功率先增大后减小,选项C 错误,D 正确.【答案】 D5.竖直放置的一对平行金属板的左极板上,用绝缘细线悬挂了一个带正电的小球,将平行金属板按如右图所示的电路连接,开关闭合后绝缘细线与左极板间的夹角为θ.保持开关闭合,当滑动变阻器R 的滑片在a 位置时,电流表的读数为I 1,夹角为θ1;当滑片在b 位置时,电流表的读数为I 2,夹角为θ2,则( )A .θ1<θ2,I 1<I 2B .θ1>θ2,I 1>I 2C .θ1=θ2,I 1=I 2D .θ1<θ2,I 1=I 2【解析】 在滑动变阻器的滑片由a 位置滑到b 位置的过程中,平行金属板两端的电压增大,小球受到的电场力增大,因此夹角θ增大,即θ1<θ2;另外,电路中的总电阻不变,因此总电流不变,即I 1=I 2.对比各选项可知,答案选D.【答案】 D6.(2018·天门月考)某同学将一直流电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在同一坐标系内,如图所示,根据图线可知下列叙述正确的是( )。
高考物理部分电路欧姆定律解题技巧分析及练习题(含答案)及解析一、高考物理精讲专题部分电路欧姆定律1.材料的电阻随磁场的增强而增大的现象称为磁阻效应,利用这种效应可以测量磁感应强度.如图所示为某磁敏电阻在室温下的电阻—磁感应强度特性曲线,其中R B、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.为了测量磁感应强度B,需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值R B.请按要求完成下列实验.(1)设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路,并在图中的虚线框内画出实验电路原理图(磁敏电阻及所处磁场已给出,待测磁场磁感应强度大小约为0.6~1.0 T,不考虑磁场对电路其他部分的影响).要求误差较小.提供的器材如下:A.磁敏电阻,无磁场时阻值R0=150 ΩB.滑动变阻器R,总电阻约为20 ΩC.电流表A,量程2.5 mA,内阻约30 ΩD.电压表V,量程3 V,内阻约3 kΩE.直流电源E,电动势3 V,内阻不计F.开关S,导线若干(2)正确接线后,将磁敏电阻置入待测磁场中,测量数据如下表:123456U(V)0.000.450.91 1.50 1.79 2.71I(mA)0.000.300.60 1.00 1.20 1.80根据上表可求出磁敏电阻的测量值R B=______Ω.结合题图可知待测磁场的磁感应强度B=______T.(3)试结合题图简要回答,磁感应强度B在0~0.2 T和0.4~1.0 T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同?________________________________________________________________________.(4)某同学在查阅相关资料时看到了图所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻—磁感应强度特性曲线(关于纵轴对称),由图线可以得到什么结论?___________________________________________________________________________.【答案】(1)见解析图(2)1500;0.90(3)在0~0.2T范围内,磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化(或不均匀变化);在2.如图所示,电源电压恒定不变,小灯泡L上标有“6V 3W”字样,滑动变阻器R最大阻值为36Ω,灯泡电阻不随温度变化。
课题:闭合电路的欧姆定律知识点总结:一、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 ①I =E R +r (只适用于纯电阻电路); ②E =U外+Ir (适用于所有电路)。
(3) 在外电路中,沿电流方向电势降低.二、.路端电压与外电阻的关系1.路端电压随着外电阻的增大而增大,随着外电阻的减小而减小,但不呈线性变化.2.U -I 图像中,直线斜率的绝对值等于电源的内阻,即内阻r =|ΔU ΔI|. 典例强化例1、将一电源电动势为E ,内电阻为r 的电池与外电路连接,构成一个闭合电路,用R 表示外电路电阻,I 表示电路的总电流,下列说法正确的是() 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 =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 可知,电源的输出功率P 随输出电流I 的增大而增大例2、如图所示,R 为电阻箱,电表为理想电压表.当电阻箱读数为R 1=2 Ω时,电压表读数为U 1=4 V ;当电阻箱读数为R 2=5 Ω,电压表读数为U 2=5 V .求:电源的电动势E 和内阻r .例3、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R 0的滑片向下滑动的过程中( )A .电压表的示数增大,电流表的示数减小一般情况 U =IR =E R +r ·R =E 1+r R ,当R 增大时,U 增大 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=E r ,U =0B .电压表的示数减小,电流表的示数增大C .电压表与电流表的示数都增大D .电压表与电流表的示数都减小例4、如图所示的电路,水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态,现将滑动变阻器的滑片P 向左移动,则( )A .电容器中的电场强度将增大B .电容器的电容将减小C .电容器上的电荷量将减少D .液滴将向上运动例5、如图所示为某一电源的U -I 图线,由图可知() A .电源电动势为2 V B .电源内电阻为13Ω C .电源短路时电流为6 A D .电路路端电压为1 V 时,电路中电流为5 A例6、如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a 、b 分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下列说法正确的是()A .阴影部分的面积表示电源输出功率B .阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C .当满足α=β时,电源效率最高D .当满足α=β时,电源效率小于50% 知识巩固练习1.下列关于电动势的说法正确的是() A .电动势就是电压,就是内、外电压之和B .电动势不是电压,但在数值上等于内、外电压之和C .电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量D .电动势的大小与外电路的结构无关2.电动势为E ,内阻为r 的电源,向可变电阻R 供电,关于路端电压说法正确的是()A .因为电源电动势不变,所以路端电压也不变B .因为U =IR ,所以当I 增大时,路端电压也增大C .因为U =E -Ir ,所以当I 增大时,路端电压减小D .若外电路断开,则路端电压为E3..某电路如图所示,已知电池组的总内阻r =1 Ω,外电路电阻R =5 Ω,理想电压表的示数U =3.0V,则电池组的电动势E等于()A.3.0 V B.3.6 V C.4.0 V D.4.2 V4.如图所示电路,电源内阻不可忽略。
高考物理闭合电路的欧姆定律解题技巧分析及练习题(含答案)含解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路,A 、B 两点间接上一电动势为4V 、内电阻为1Ω的直流电源,三个电阻的阻值均为4Ω,电容器的电容为20μF ,电流表内阻不计,求:(1)闭合开关S 后,电容器所带电荷量;(2)断开开关S 后,通过R 2的电荷量。
【答案】(1)6.4×10-5C ;(2)53.210C -⨯【解析】【分析】【详解】(1)当电键S 闭合时,电阻1R 、2R 被短路,据欧姆定律得电流表的读数为34A 0.8A 14E I r R ===++ 电容器所带电荷量 653320100.84C 6.410C Q CU CIR --=⨯⨯⨯=⨯==(2)断开电键后,电容器相当于电源,外电路1R 、2R 并联后与3R 串联,由于各个电阻相等,则通过2R 的电荷量为51 3.210C 2Q Q -==⨯'2.手电筒里的两节干电池(串联)用久了,灯泡发出的光会变暗,这时我们会以为电池没电了。
但有人为了“节约”,在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用。
设一节新电池的电动势E 1=1.5V ,内阻r 1=0.3Ω;一节旧电池的电动势E 2=1.2V ,内阻r 2=4.3Ω。
手电筒使用的小灯泡的电阻R =4.4Ω。
求:(1)当使用两节新电池时,灯泡两端的电压;(2)当使用新、旧电池混装时,灯泡两端的电压及旧电池的内阻r 2上的电压;(3)根据上面的计算结果,分析将新、旧电池搭配使用是否妥当。
【答案】(1)2.64V ;(2)1.29V ;(3)不妥当。
因为旧电池内阻消耗的电压U r 大于其电动势E 2(或其消耗的电压大于其提供的电压),灯泡的电压变小【解析】【分析】【详解】(1)两节新电池串联时,电流 11A 2=20.6E I R r =+ 灯泡两端的电压 2.64V U IR ==(2)一新、一旧电池串联时,电流12120.3A =E E I R r r =+'++ 灯泡两端的电压 1.32V U I R '='=旧电池的内阻r 2上的电压2 1.29V r U I r ='=(3)不妥当。
第47课时 闭合电路的欧姆定律(重点突破课)[考点一 闭合电路的动态分析]动态分析问题是闭合电路欧姆定律的具体应用,这类问题由于形式多样、考法灵活,考生不能统筹系统地去想问题,而导致分析不够全面而失误。
1.闭合电路的欧姆定律(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:I =E R +r (只适用于纯电阻电路)。
(3)其他表达形式①电压表达式:E =U +Ir 。
②能量表达式:EI =UI +I 2r 。
2.路端电压与外电阻的关系(1)一般情况:U =E -Ir ,当外电阻R 增大时,路端电压U 增大。
U I 图像如图。
(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=E r,U =0。
[典例] 如图所示电路,当滑动变阻器R 1的滑片向上滑动时,下列说法正确的是( )A .R 2的功率增大B .R 3两端的电压减小C .电流表的示数变大D .R 1的电流增大[解析] 当滑动变阻器R 1的滑片向上滑动时,其接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,则干路电流I 减小,路端电压U 增大,R 3两端的电压等于路端电压,则R 3两端的电压增大,通过R 3的电流I 3增大,通过R 2的电流I 2=I -I 3,I 减小,I 3增大,则I 2减小,故R 2的功率减小,电压U 2也减小;R 1、R 4的并联电压U 并=U -U 2,U 增大,U 2减小,则U 并增大,故通过电流表的电流I A 增大,电流表的示数变大,通过R 1的电流I 1=I 2-I A ,I 2减小,I A 增大,则I 1减小,故只有C 正确。
[答案] C[规律方法]闭合电路动态分析的三种方法1.程序法2.“串反并同”结论法 (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、消耗的电功率都将减小,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、消耗的电功率都将增大,反之则减小。
高考物理专题汇编物理闭合电路的欧姆定律(一)及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示的电路中,电源电动势E =12 V ,内阻r =0.5 Ω,电动机的电阻R 0=1.0 Ω,电阻R 1=2.0Ω。
电动机正常工作时,电压表的示数U 1=4.0 V ,求: (1)流过电动机的电流; (2)电动机输出的机械功率; (3)电源的工作效率。
【答案】(1)2A ;(2)14W ;(3)91.7% 【解析】 【分析】 【详解】(1)电动机正常工作时,总电流为I =11U R = 2A (2)电动机两端的电压为U =E -Ir -U 1=(12-2×0.5-4.0) V =7 V电动机消耗的电功率为P 电=UI =7×2 W =14 W电动机的热功率为P 热=I 2R 0=22×1 W =4 W电动机输出的机械功率P 机=P 电-P 热=10 W(3)电源释放的电功率为P 释=EI =12×2 W =24 W有用功率P 有=2122W UI I R +=电源的工作效率=91.7%P P η=有释2.爱护环境,人人有责;改善环境,从我做起;文明乘车,低碳出行。
随着冬季气候的变化,12月6号起,阳泉开始实行机动车单双号限行。
我市的公交和出租车,已基本实现全电动覆盖。
既节约了能源,又保护了环境。
电机驱动的原理,可以定性简化成如图所示的电路。
在水平地面上有5B =T 的垂直于平面向里的磁场,电阻为1Ω的导体棒ab 垂直放在宽度为0.2m 的导体框上。
电源E 是用很多工作电压为4V 的18650锂电池串联而成的,不计电源内阻及导体框电阻。
接通电源后ab 恰可做匀速直线运动,若ab 需要克服400N 的阻力做匀速运动,问:(1)按如图所示电路,ab 会向左还是向右匀速运动? (2)电源E 相当于要用多少节锂电池串联?【答案】(1)向右;(2)100节 【解析】 【分析】 【详解】(1)电流方向由a 到b ,由左手定则可知导体棒ab 受到向右的安培力,所以其向右匀速运动。
高考必刷题物理闭合电路的欧姆定律题及解析一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示,R 1=R 2=2.5Ω,滑动变阻器R 的最大阻值为10Ω,电压表为理想电表。
闭合电键S ,移动滑动变阻器的滑片P ,当滑片P 分别滑到变阻器的两端a 和b 时,电源输出功率均为4.5W 。
求 (1)电源电动势;(2)滑片P 滑动到变阻器b 端时,电压表示数。
【答案】(1) 12V E = (2) 7.5V U = 【解析】 【详解】(1)当P 滑到a 端时,21124.5RR R R R R =+=Ω+外 电源输出功率:22111(E P I R R R r==+外外外) 当P 滑到b 端时,1212.5R R R =+=Ω外电源输出功率:22222(E P I R R R r==+'外外外) 得:7.5r =Ω 12V E =(2)当P 滑到b 端时,20.6A EI R r==+'外电压表示数:7.5V U E I r ='=-2.如图所示,水平U 形光滑框架,宽度1L m =,电阻忽略不计,导体棒ab 的质量0.2m kg =,电阻0.5R =Ω,匀强磁场的磁感应强度0.2B T =,方向垂直框架向上.现用1F N =的拉力由静止开始向右拉ab 棒,当ab 棒的速度达到2/m s 时,求此时:()1ab 棒产生的感应电动势的大小; ()2ab 棒产生的感应电流的大小和方向; ()3ab 棒所受安培力的大小和方向; ()4ab 棒的加速度的大小.【答案】(1)0.4V (2)0.8A 从a 流向b (3)0.16N 水平向左 (4)24.2/m s 【解析】 【分析】 【详解】试题分析:(1)根据切割产生的感应电动势公式E=BLv ,求出电动势的大小.(2)由闭合电路欧姆定律求出回路中电流的大小,由右手定则判断电流的方向.(3)由安培力公式求出安培力的大小,由左手定则判断出安培力的方向.(4)根据牛顿第二定律求出ab 棒的加速度.(1)根据导体棒切割磁感线的电动势0.2120.4E BLv V V ==⨯⨯= (2)由闭合电路欧姆定律得回路电流0.40.80.5E I A A R ===,由右手定则可知电流方向为:从a 流向b(3)ab 受安培力0.20.810.16F BIL N N ==⨯⨯=,由左手定则可知安培力方向为:水平向左(4)根据牛顿第二定律有:F F ma -=安,得ab 杆的加速度2210.16/ 4.2/0.2F F a m s m s m安--===3.如图所示,电解槽A 和电炉B 并联后接到电源上,电源内阻r =1Ω,电炉电阻R =19Ω,电解槽电阻r ′=0.5Ω.当S 1闭合、S 2断开时,电炉消耗功率为684W ;S 1、S 2都闭合时,电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变).试求:(1)电源的电动势;(2)S 1、S 2闭合时,流过电解槽的电流大小;(3)S 1、S 2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率. 【答案】(1)120V (2)20A (3)1700W 【解析】(1)S 1闭合,S 2断开时电炉中电流106P I A R== 电源电动势0()120E I R r V =+=; (2)S 1、S 2都闭合时电炉中电流为25B P I A R== 电源路端电压为95R U I R V == 流过电源的电流为25E UI A r-== 流过电槽的电流为20A B I I I A =-=; (3)电解槽消耗的电功率1900A A P I U W ==电解槽内热损耗功率2'200A P I r W ==热电解槽转化成化学能的功率为1700A P P P W 化热=-=.点睛:电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路,不能用欧姆定律求解其电流,只能根据电路中电流关系求电流.4.如图所示的电路中,电源电动势E =12 V ,内阻r =0.5 Ω,电动机的电阻R 0=1.0 Ω,电阻R 1=2.0Ω。
高中物理关于闭合电路欧姆定律的动态电路分析习题知识点总结一、部分电路欧姆定律电功和电功率(一 ) 部分电路欧姆定律1.电流(1) 电流的形成:电荷的定向移动就形成电流。
形成电流的条件是:①要有能自由移动的电荷;②导体两端存在电压。
(2) 电流强度:通过导体横截面的电量q 跟通过这些电量所用时间t 的比值,叫电流强度。
①电流强度的定义式为:l=q/t②电流强度的微观表达式为:I=nqSvn 为导体单位体积内的自由电荷数,q 是自由电荷电量,v 是自由电荷定向移动的速率,S是导体的横截面积。
(3)电流的方向:物理学中规定正电荷的定向移动方向为电流的方向,与负电荷定向移动方向相反。
在外电路中电流由高电势端流向低电势端,在电源内部由电源的负极流向正极。
2.电阻定律(1) 电阻:导体对电流的阻碍作用就叫电阻,数值上:R=U/I。
(2) 电阻定律:公式:R=ρL/S,式中的ρ为材料的电阻率,由导体的材料和温度决定。
纯金属的电阻率随温度的升高而增大,某些半导体材料的电阻率随温度的升高而减小,某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化。
(3) 半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,如锗、硅、砷化镓等。
半导体的特性:光敏特性、热敏特性和掺杂特性,可以分别用于制光敏电阻、热敏电阻及晶体管等。
(4) 超导体:有些物体在温度降低到绝对零度附近时。
电阻会突然减小到无法测量的程度,这种现象叫超导;发生超导现象的物体叫超导体,材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度T c。
3.部分电路欧姆定律内容:导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比。
公式:I=U/R适用范围:金属、电解液导电,但不适用于气体导电。
欧姆定律只适用于纯电阻电路,而不适用于非纯电阻电路。
伏安特性:描述导体的电压随电流怎样变化。
若U-I图线为过原点的直线,这样的元件叫线性元件;若u-i图线为曲线叫非线性元件。
(二)电功和电功率1.电功(1) 实质:电流做功实际上就是电场力对电荷做功,电流做功的过程就是电荷的电势能转化为其他形式能的过程。
努力必有收获,坚持必会胜利,加油向未来!高三复习专题9 闭合电路欧姆定律应用一、闭合电路欧姆定律应用【知识梳理】【题型1】如图,电路中电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,小灯泡L额定电压U=8V,额定功率字迹模糊不清,电动机M线圈电阻RM=2Ω.闭合开关S后,灯泡恰好正常发光,电动机输出机械功率P=3.5W.求:(1)电源中电流I;(2)电动机线圈中电流IM;(3)小灯泡额定功率PL。
【强化练习1】如图所示,电源电动势E=6V,小灯泡L标有“3V,0.9W”,开关S接1,当滑动变阻器调到R=4Ω时,小灯泡L正常发光;现将开关S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作,则()A.电源的内阻为10ΩB.电动机的内阻为4ΩC.电动机正常工作的电压为1.8VD.电源的效率为70%【强化练习2】如图所示,图线a是某一电源的U-I曲线,图线b是一定值电阻的U-I曲线,若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(该电源的内阻r=2.0Ω),则下列说法正确的是()A.该定值电阻为6ΩB.该电源的电动势为20VC .将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大D .将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大二、闭合电路动态分析【题型1】在图所示电路中,电源电动势为E ,内阻为r ,电流表A 、电压表V 1、V 2、V 3均为理想电表,R 1为定值电阻,R 2为滑动变阻器。
闭合开关S ,当R 2的滑动触头P 由下端向上滑动的过程中( )A .电压表V 1、V 2的示数增大,电压表V 3的示数不变B .电流表A 示数变大,电压表V 3的示数变小C .电压表V 2示数与电流表A 示数的比值不变D .电压表V 3示数变化量的绝对值与电流表A 示数变化量的绝对值的比值不变【题型2】如图所示,当滑线变阻器的滑动触头向上端移动时( )A .电压表V 的示数增大,电流表A 的示数减小B .电流表A 和电压表V 的示数都增大C .电流表A 和电压表V 的示数都减小D .电压表V 的示数减小,电流表A 的示数增大【方法总结】【强化练习1】如图所示的电路中,E 为电源电动势,r 为电源内阻,R 1和R 3均为定值电阻,R 2为滑动变阻器。
第七章恒定电流1.应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析。
2.非纯电阻电路的分析与计算,将结合实际问题考查电功和电热的关系.能量守恒定律在电路中的应用,是高考命题的热点,多以计算题或选择题的形式出现。
3.稳态、动态含电容电路的分析,以及电路故障的判断分析,多以选择题形式出现。
4.实验及相关电路的设计,几乎已成为每年高考必考的题型。
1.熟练掌握串、并联电路的特点,并能分析、计算.2.理解闭合电路欧姆定律,并能进行电路的动态分析和计算.一、串、并联电路的特点1.特点对比串联并联电流I=I1=I2=…=I n I=I1+I2+…+I n电压U=U1+U2+…+U nU=U1=U2=…=U n电阻R=R1+R2+…+R n 1R=11R+21R+…+21R2(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、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:qW E =(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量. 2.内阻电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数. 三、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⎩⎪⎨⎪⎧I =E R +r 只适用于纯电阻电路E =U 外+U 内适用于任何电路3.路端电压U 与电流I 的关系 (1)关系式:U =E -Ir . (2)U -I 图象如图所示.①当电路断路即I =0时,纵坐标的截距为电源电动势. ②当外电路电压为U =0时,横坐标的截距为短路电流. ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻.考点一 电路动态变化的分析1.电路动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化,一处变化又引起了一系列的变化. 2.电路动态分析的方法(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⎩⎨⎧并联分流I 串联分压U→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动端分别滑至两个极端去讨论.(3)判定总电阻变化情况的规律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在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R 并与灯泡并联,另一段R 串与并联部分串联.A 、B 两端的总电阻与R 串的变化趋势一致.★重点归纳★ 1、电路动态分析思路电路动态分析要注意以下三点:(1)闭合电路欧姆定律E =U +Ir (E 、r 不变)和部分电路欧姆定律U =IR 联合使用. (2)局部电阻增则总电阻增,反之总电阻减;支路数量增则总电阻减,反之总电阻增. (3)两个关系:外电压等于外电路上串联各分电压之和;总电流等于各支路电流之和. ★典型案例★压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,有同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置,其工作原理如图甲所示,将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上,中间放置一个绝缘重球,重球直径略小于压敏电阻和挡板间距,小车向右做直线运动的过程中,电流表示数如图乙所示,下列判断正确的是( )AE压敏电阻vt t t It甲乙A .从0到t 1时间内,小车一定做匀速直线运动B .从t 1到t 2时间内,小车做匀加速直线运动C .从t 2到t 3时间内,小车做匀加速直线运动D .从t 2到t 3时间内,小车做匀速直线运动★针对练习1★(多选)如图所示电路,电源内阻不能忽略,R 1阻值小于变阻器的总电阻, 当滑动变阻器的滑片P 停在变阻器的中点时,电压表的示数为U ,电流表的示数为I 。
专题闭合电路欧姆定律电路(d e)动态分析问题TPMK standardization office TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18专题:闭合欧姆定律(电路(de)动态分析问题)知识回顾:直流电路(de)有关规律(1)欧姆定律I =UR(2)闭合电路欧姆定律E I R rE U IrE U U =+=+=+外内(3)电阻定律R =ρl S(4)电功率:P =UI P =I 2R =U 2R(5)焦耳定律:Q =I 2Rt(6)串并联电路规律:11222112U RU R I RI R ==串联分压:并联分流:1.闭合电路动态变化(de)原因(1)当外电路(de)任何一个电阻增大(或减小)时,电路(de)总电阻一定增大(或减小). (2)若电键(de)通断使串联(de)用电器增多,总电阻增大;若电键(de)通断使并联(de)支路增多,总电阻减小. (3)两个电阻并联,总电阻1212R R R R R =+.如果12R R C +=(恒量),则当12=R R 时,并联电阻最大;两电阻差值越大,总电阻越小. 2.闭合电路动态分析(de)方法 基本思路是“局部→整体→局部” 流程图:3.电路动态分析(de)一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起(de)局部电路电阻(de)变化. (2)根据局部电路电阻(de)变化,确定电路(de)外电阻R 外总如何变化. (3)根据闭合电路欧姆定律I 总=E R 外总+r,确定电路(de)总电流如何变化.(4)由U内=I总r确定电源(de)内电压如何变化.(5)由U=E-U内确定路端电压如何变化.(6)确定支路两端(de)电压及通过各支路(de)电流如何变化.经典例题:1.如图所示(de)电路,L是小灯泡,C是极板水平放置(de)平行板电容器.有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动.若滑动变阻器(de)滑片向下滑动,则()A.L变暗 B.L变亮C.油滴向上运动 D.油滴不动2.在如图所示(de)电路中,E 为电源电动势,r 为电源内阻,R1和 R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器.当 R2(de)滑动触点在 a 端时合上开关 S,此时三个电表 A1、A2和 V (de)示数分别为 I1、I2和 U.现将 R2(de)滑动触点向 b 端移动,则三个电表示数(de)变化情况是()A.I1增大,I2不变,U 增大B.I1增大,I2减小,U 增大C.I1减小,I2增大,U 减小D.I1减小,I2不变,U 减小3.图中A为理想电流表,V1和V2为理想电压表,R1为定值电阻,R2为可变电阻,电池E内阻不计,则()A.R2电阻减小时,V2示数增大B.R2改变时,V2示数与 A示数之比不变.C.R2改变一定量时,V2示数(de)变化量与A示数(de)变化量之比(de)绝对值等于R1D .R 2改变一定量时,V 1示数(de)变化量与 A 示数(de)变化量之比也随之改变 4.如图所示电路中,电源(de)电动势为E,内阻为r,各电阻阻值如图所示,当滑动变阻器(de)滑动触头P 从a 端滑到b 端(de)过程中,下列说法正确(de)是( )A .电压表(de)读数U 先增大,后减小B .电流表(de)读数I 先增大,后减小C .电压表读数U 与电流表读数I(de)比值不变D .电压表读数(de)变化量△U 与电流表读数(de)变化量△I(de)比值不变5.在如图所示(de)电路中,电池(de)电动势E=5V,内电阻r=10Ω,固定电阻R=90Ω,R 0是可变电阻,在R 0由零增加到400Ω(de)过程中,求:(1)当R 0都等于多少时,电源(de)(de)输出功率最大,最大输出功率为多少(2)可变电阻R 0上消耗功率最大(de)条件和最大热功率; (3)R 0调到多少时R 上消耗(de)功率最大,最大功率是多少 (4)电池(de)电阻r 和固定电阻R 上消耗(de)最小热功率之和; 6.如图所示(de)电路中,所有电表均为理想电表,R 1为定值电阻,R 2为可变电阻,电源内阻为r,滑片向右移动,路端电压为U,则UI ∆∆_________,1U I ∆∆_________, 2U I∆∆_________.(填“变大”,“不变”,“变小”) 例题分析:例1 (多选)如图所示(de)电路中,所有电表均为理想电表,R 1为定值电阻,R 2为可变电阻,电源内阻不计,则下列说法正确(de)是( )A .R 2不变时,电表V 1、A(de)读数之比等于R 1B.R2不变时,电表V2、A(de)读数之比等于R1C.R2改变一定量时,电表V1、A读数(de)变化量之比(de)绝对值等于R1D.R2改变一定量时,电表V2、A读数(de)变化量之比(de)绝对值等于R1例2:(多选)如图,电源内阻为r,两个定值电阻阻值均为R,闭合开关,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V3示数变化量(de)绝对值为ΔU3,理想电流表A1、A2示数变化量(de)绝对值分别为ΔI1、ΔI2,则正确(de)是()A.A2示数增大B.V2示数与A1示数(de)比值减少C.ΔU3与ΔI1(de)比值小于2RD.ΔI1小于ΔI2专题练习1.在如图所示(de)电路中,两个灯泡均发光,当滑动变阻器(de)滑动触头向下滑动时,则()A.A灯变亮,B灯变暗B.A灯和B灯都变亮C.电源(de)输出功率减小D.电源(de)工作效率降低2.如图所示,E为内阻不能忽略(de)电池,R1、R2、R3均为定值电阻,电压表与电流表均为理想电表;开始时开关S闭合,电压表和电流表均有读数,某时刻发现电压表和电流表读数均变大,则电路中可能出现(de)故障是()A.R1断路B.R2断路C.R1短路D.R3短路3.如图所示,电源电动势为E,内阻为r.当滑动变阻器(de)滑片P从左端滑到右端时,理想电压表V1、V2示数变化(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2,干路电流为I,下列说法中正确(de)是(灯泡电阻相同且不变)()A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.ΔU1与ΔI(de)比值不变C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1=ΔU24.如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r,闭合开关S后,将滑动变阻器R0滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量(de)绝对值为ΔI,则()A.电流表A示数减小 B.ΔU1<ΔU2C.ΔU3ΔI>r D.ΔU2>ΔU1+ΔU35.如图所示(de)电路中,当开关S闭合时,电路中(de)电流表和电压表读数(de)变化是()A.两表读数均变大B.两表读数均变小C.电流表读数增大,电压表读数减小D.电流表读数减小,电压表读数增大6.如图所示,电动势为E、内阻不计(de)电源与三个灯泡和三个电阻相接.只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作.如果再合上S2,则下列表述正确(de)是()A.电源输出功率减小B. L1上消耗(de)功率增大C.通过R1上(de)电流增大D.通过R3上(de)电流增大7.如图所示L1灯与L2灯(de)电阻相同,当滑动变阻器R(de)滑片P向上滑动时,两灯亮度变化情况是( )A. L1灯变亮,L2灯变亮B. L1灯变暗,L2灯变亮C. L1灯变暗,L2灯变暗D. L1灯变亮,L2灯变暗8.如图所示电路,电源内阻不可忽略,开关S闭合后,在变阻器R(de)滑动端向下滑动(de)过程中()A.电压表与电流表(de)示数都减小B.电压表与电流表(de)示数都增大C.电压表(de)示数增大,电流表(de)示数减小D.电压表(de)示数减小,电流表(de)示数增大9.(多选)如图所示,电源E(de)内阻不计,其中A为理想电流表,V1、V2为理想电压表,R1、R2、R3为定值电阻.开始时S是断开(de),当闭合开关S时,各电表(de)示数变化情况正确(de)是()A.电压表V1(de)示数变小B.电压表V2(de)示数变小C.电流表A(de)示数变大D.电流表A(de)示数变小10.(多选)如图所示电路中,当滑动变阻器(de)滑片P从a端向b端滑动时,以下判断正确(de)是()A.电压表读数变大,通过灯L1(de)电流变大,灯L2变亮B.电压表读数变小,通过灯L1(de)电流变小,灯L2变亮C.电压表读数变小,通过灯L2(de)电流变大,灯L1变暗D.电压表读数变大,通过灯L2(de)电流变小,灯L1变暗11.(多选)如图所示电路中,定值电阻R大于电源内阻r,当滑动变阻器滑动端向右滑动后,理想电流表A1、A2、A3(de)示数变化量(de)绝对值分别为△I1、△I2、△I3,理想电压表示数变化量(de)绝对值为△U,下列说法中正确(de)是()A.电流表A2(de)示数一定变小B.电压表V(de)示数一定增大C.△I3一定大于△I2D.△U与△I1比值一定小于电源内阻r12.(多选)在如图所示(de)电路中,闭合开关S,当滑动变阻器(de)滑动触头P向下滑动时,四个理想电表(de)示数都发生变化,电表(de)示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量(de)大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列比值正确(de)是 ()A.不变,不变 B.变大,变大C.变大,不变 D.变大,不变13.(多选)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V1、V2、V3示数变化量(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量(de)绝对值ΔI,则()A. A(de)示数增大B. V2(de)示数增大C.ΔU3与ΔI(de)比值大于rD.ΔU1大于ΔU214.(多选)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.闭合开关后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表示数变化量(de)绝对值为ΔI,则()A.ΔU2=ΔU1+ΔU3B.=R+rC.电源输出功率先增大后减小D.和保持不变15.如图所示,E=13.5 V,r=2 Ω,R4=2 Ω,R5=1 Ω,R6=3 Ω,电流表和电压表均为理想电表,当开关S断开时,电流表(de)读数为I1=1.35 A,电压表(de)示数为U1=1.35 V,当S闭合后,电流表(de)读数为I2=1.5 A,电压表(de)示数为U2=2.25 V,求R1、R2、R3(de)阻值.例题分析:例1(多选)如图所示(de)电路中,所有电表均为理想电表,R1为定值电阻,R2为可变电阻,电源内阻不计,则下列说法正确(de)是()A.R2不变时,电表V1、A(de)读数之比等于R1B.R2不变时,电表V2、A(de)读数之比等于R1C.R2改变一定量时,电表V1、A读数(de)变化量之比(de)绝对值等于R1D.R2改变一定量时,电表V2、A读数(de)变化量之比(de)绝对值等于R1答案ACD例2:(多选)如图,电源内阻为r,两个定值电阻阻值均为R,闭合开关,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V3示数变化量(de)绝对值为ΔU3,理想电流表A1、A2示数变化量(de)绝对值分别为ΔI1、ΔI2,则正确(de)是()A.A2示数增大B.V2示数与A1示数(de)比值减少C.ΔU3与ΔI1(de)比值小于2RD.ΔI1小于ΔI2答案:ABD专题练习1.在如图所示(de)电路中,两个灯泡均发光,当滑动变阻器(de)滑动触头向下滑动时,则()A.A灯变亮,B灯变暗B.A灯和B灯都变亮C.电源(de)输出功率减小D.电源(de)工作效率降低答案:A解析:当滑动触头向下滑动时,R总变大,得I总=ER总减小,U A=E-I总R1-I总r知U A增大,故A灯变亮,I总=I A+I B+I R2,I总减小,而I A、I R2均增加,故I B减小,B灯变暗,A正确,B错误;P输=ER总+r2R总=E 2R总-r2R总+4r,当R总增加时,因R总与r大小关系未知,不能判断P输具体如何变化,故C错误;η=U外IEI×100%=R总R总+r×100%,当R总增加时,η增加,故D错误.学科&网2.如图所示,E为内阻不能忽略(de)电池,R1、R2、R3均为定值电阻,电压表与电流表均为理想电表;开始时开关S闭合,电压表和电流表均有读数,某时刻发现电压表和电流表读数均变大,则电路中可能出现(de)故障是()A.R1断路B.R2断路C.R1短路D.R3短路答案:B3.如图所示,电源电动势为E,内阻为r.当滑动变阻器(de)滑片P从左端滑到右端时,理想电压表V1、V2示数变化(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2,干路电流为I,下列说法中正确(de)是(灯泡电阻相同且不变)()A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.ΔU1与ΔI(de)比值不变C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1=ΔU2答案:B解析:当滑动变阻器(de)滑片P从左端滑到右端,其电阻值变大,导致电路(de)总电阻变大,根据“串反并同”规律,可知:L1、L2变暗,L3变亮,选项A错误;根据部分电路欧姆定律可知:ΔU1ΔI=R2+r,其比值不变,选项B正确;理想电压表V1(de)示数变化绝对值ΔU1大于理想电压表V2(de)示数变化绝对值ΔU2,选项C、D错误.4.如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r,闭合开关S后,将滑动变阻器R0滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量(de)绝对值为ΔI,则()A.电流表A示数减小 B.ΔU1<ΔU2C.ΔU3ΔI>r D.ΔU2>ΔU1+ΔU3答案:C5.如图所示(de)电路中,当开关S闭合时,电路中(de)电流表和电压表读数(de)变化是()A.两表读数均变大B.两表读数均变小C.电流表读数增大,电压表读数减小D.电流表读数减小,电压表读数增大答案C解析开关S断开,R1、R2串连接入电路,电流表示数I=,电压表示数为U=E﹣Ir=E﹣;开关S闭合后,R2被短路,电路中(de)电阻减小,通过(de)电流为I′=,电压表示数为U=E﹣I′r=E-,所以电流表示数变大,电压表示数变小,故选C6.如图所示,电动势为E、内阻不计(de)电源与三个灯泡和三个电阻相接.只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作.如果再合上S2,则下列表述正确(de)是()A.电源输出功率减小B. L1上消耗(de)功率增大C.通过R1上(de)电流增大D.通过R3上(de)电流增大答案C7.如图所示L1灯与L2灯(de)电阻相同,当滑动变阻器R(de)滑片P向上滑动时,两灯亮度变化情况是( )A. L1灯变亮,L2灯变亮B. L1灯变暗,L2灯变亮C. L1灯变暗,L2灯变暗D. L1灯变亮,L2灯变暗答案A解析与R并联后与串联再与并联;当滑片向上滑动时,滑动变阻器接入电阻增大,则电路中电流减小,由可知,路端电压增大,故(de)亮度增大;因路端电压增大,则中(de)电流增大,但因总电流减小,故流过(de)电流减小,故分压减小,则并联部分电压增大,故变亮,A正确8.如图所示电路,电源内阻不可忽略,开关S闭合后,在变阻器R(de)滑动端向下滑动(de)过程中()A.电压表与电流表(de)示数都减小B.电压表与电流表(de)示数都增大C.电压表(de)示数增大,电流表(de)示数减小D.电压表(de)示数减小,电流表(de)示数增大答案D9.(多选)如图所示,电源E(de)内阻不计,其中A为理想电流表,V1、V2为理想电压表,R1、R2、R3为定值电阻.开始时S是断开(de),当闭合开关S时,各电表(de)示数变化情况正确(de)是()A.电压表V1(de)示数变小B.电压表V2(de)示数变小C.电流表A(de)示数变大D.电流表A(de)示数变小答案BC解析据题意,当开关闭合后,电阻R2、R3并联,则总电阻减小,干路电流增加,电流表示数变大,C选项正确,D选项错误;由于不计电源内阻,则有E=U1,即电压表V1(de)示数不变,A选项错误;并联部分电阻减小,则据:U2=E-UR1,由于电流增加,R1上(de)电压增加,故V2示数减小,故B选项正确10.(多选)如图所示电路中,当滑动变阻器(de)滑片P从a端向b端滑动时,以下判断正确(de)是()A.电压表读数变大,通过灯L1(de)电流变大,灯L2变亮B.电压表读数变小,通过灯L1(de)电流变小,灯L2变亮C.电压表读数变小,通过灯L2(de)电流变大,灯L1变暗D.电压表读数变大,通过灯L2(de)电流变小,灯L1变暗答案BC11.(多选)如图所示电路中,定值电阻R大于电源内阻r,当滑动变阻器滑动端向右滑动后,理想电流表A1、A2、A3(de)示数变化量(de)绝对值分别为△I1、△I2、△I3,理想电压表示数变化量(de)绝对值为△U,下列说法中正确(de)是()A.电流表A2(de)示数一定变小B.电压表V(de)示数一定增大C.△I3一定大于△I2D.△U与△I1比值一定小于电源内阻r答案BCD解析当滑动变阻器滑动端向右滑动后,变阻器接入电路(de)电阻增大,外电路总电阻增大,则总电流减小,所以电流表A3(de)示数减小.根据串联电路分压(de)特点分析可知,并联部分电压增大,即电压表V(de)示数增大,电流表A2(de)示数变大,故A错误,B正确.根据并联电路(de)电流规律I3= I1+ I2,A1(de)示数I1变小,A2(de)示数I2变大,A3(de)示数I3变小,则知△I1一定大于△I3.电压表测量路端电压,根据闭合电路欧姆定律U=E﹣I3r可知,=r,而△I1大于△I3,所以<r.根据=r,=R,据题R>r,则得△I3一定大于△I2,故C、D正确.学科&网12.(多选)在如图所示(de)电路中,闭合开关S,当滑动变阻器(de)滑动触头P向下滑动时,四个理想电表(de)示数都发生变化,电表(de)示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量(de)大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列比值正确(de)是 ()A.不变,不变 B.变大,变大C.变大,不变 D.变大,不变答案ACD13.(多选)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V1、V2、V3示数变化量(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量(de)绝对值ΔI,则()A. A(de)示数增大B. V2(de)示数增大C.ΔU3与ΔI(de)比值大于rD.ΔU1大于ΔU2答案ACD14.(多选)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.闭合开关后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量(de)绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表示数变化量(de)绝对值为ΔI,则()A.ΔU2=ΔU1+ΔU3B.=R+rC.电源输出功率先增大后减小D.和保持不变答案BD解析V2测量路端电压,V1测量R(de)电压,V3测量滑动变阻器(de)电压,将滑动变阻器滑片向下滑动,滑动变阻器阻值减小,总电阻减小,则总电流增大,内电压增大,U2变小,U1变大,U3变小,U2减小量小于U1增大量和U3减小量之和,所以ΔU2<ΔU1+ΔU3,故A错误;根据闭合电路欧姆定律得:U3=E-I(r+R),则得:+R.故B正确;当外电路电阻等于内阻时,电源输出功率最大,而电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r,所以将滑动变阻器滑片向下滑动,输出功率变大,故C错误;根据欧姆定律得:=R,不变,根据闭合电路欧姆定律得:U2=E-Ir,则得=r,不变,故D正确15.如图所示,E=13.5 V,r=2 Ω,R4=2 Ω,R5=1 Ω,R6=3 Ω,电流表和电压表均为理想电表,当开关S断开时,电流表(de)读数为I1=1.35 A,电压表(de)示数为U1=1.35 V,当S闭合后,电流表(de)读数为I2=1.5 A,电压表(de)示数为U2=2.25 V,求R1、R2、R3(de)阻值.答案4 Ω 8 Ω 2 Ω当开关闭合时,等效电路如图2所示;已知流过电流电电流为1.5 A,R6两端电压为2.25 A;则干路电流为I′=(1.5+)A=2.25 A路端电压为U=E﹣I′r=(13.5﹣2.25×2)V=9 V;R 4两端(de)电压U4′=1.5×2 V=3V;则R1两端(de)电压为U1′=(9﹣3)V=6V;则流过R1(de)电压为1.5 A;因此没有电流流过R3;则R3、R6、R2(de)总电压也为9 V;电流为0.75 A;则有:9=0.75(1+3+R2)解得R2=8 ΩR 1,R2,R3阻值分别为4 Ω、8 Ω、2 Ω。
2014高考复习专题29 闭合电路的分析与计算知识要点梳理知识点一——电动势▲知识梳理1.电源使导体两端存在持续电压,将其他形式的能转化为电能的装置。
2.电动势(1)物理意义:反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
电动势大,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大;电动势小,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小。
定义公式为,其单位与电势、电势差相同。
该物理量为标量。
(2)大小:等于外电路断开时的路端电压,数值上也等于把1C的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。
(3)电动势的方向:电动势虽是标量,但为了研究电路中电势分布的需要,我们规定由负极经电源内部指向正极的方向(即电势升高的方向)为电动势的方向。
特别提醒:(1)电源电动势由电源本身决定,与电路及工作状态无关。
(2)电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,可以用电压表近似测量。
▲疑难导析1.怎样理解电源的电动势?(1)电动势是描述电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。
例如1节干电池电动势E=1.5V,物理意义是:在闭合电路中,每通过1C的电荷,电池就把1.5J的化学能转化为电能。
(2)电动势在数值上等于电路中通过1C的电量时电源所提供的电能。
(3)电动势等于电源开路时正、负极间的电势差。
(4)电动势等于内、外电路电压之和。
2.电流是否总是从高电势流向低电势导体形成电流的条件:导体两端存在电压,导体两端与电源两极接通时(电源的作用是保持导体两端的电压)导体中有了电场,导体中的自由电子在电场力作用下发生定向移动,自由电子从低电势处流向高电势处,故电流的方向在外电路是从高电势处流向低电势处;在内电路(电源内部),电流从电源的负极流向正极,即从低电势处流向高电势处,因此,电流从高电势处流向低电势处只对外电路正确,对内电路不正确。
但由于内电路的电阻作用,电流流过内电路时也要产生一个电压降,即内电压.电流在内电路上的电压降低(内电压)和外电路上的电压降低(外电压)之和,正好等于电源电动势。
至于电流在内电路中流过电阻电势还能升高,则是由于除静电力外还有其他的力(非静电力)对运动电荷做功,消耗了其他形式的能量的缘故。
例:下列说法中正确的是()A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B.电源的电动势在数值上等于两极间的电压C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高知识点二——闭合电路欧姆定律▲知识梳理1.内容闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟内、外电路电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路欧姆定律。
2.表达式(1)电流表达式(2)电压表达式3.适用范围外电路是纯电阻的电路。
4.路端电压U外电路两端的电压,即电源的输出电压,(1)当外电阻R增大时,I减小,内电压减小,路端电压U增大。
当外电路断开时,I=0,U=E。
(2)当外电阻减小时,I增大,内电压增大,路端电压减小。
当电源两端短路时,外电阻。
(3)路端电压也可以表示为,也可以得到路端电压随外电阻增大而增大的结论。
5.路端电压与电流的关系(U一I图象)如下左图所示为U一I图象,由知,图线为一条直线,与纵轴交点为电源电动势,与横轴交点为短路电流,直线的斜率的绝对值等于电源内阻。
由于一般电源的内阻r很小,故外电压U随电流I的变化不太明显,实际得到的图线往往很平,只画在坐标纸上的上面一小部分,为充分利用坐标纸,往往将横轴向上移,如下右图所示的实验图线。
此时应注意,图线与横轴的交点,并非短路电流,不可盲目用它求内阻,但图线与纵轴的交点仍代表电动势E,图线斜率的绝对值仍等于内阻r。
6.闭合电路中的功率(1)电源的总功率:;(2)电源内耗功率:;(3)电源的输出功率:。
▲疑难导析1、部分电路欧姆定律的图象、伏安特性曲线图象与闭合电路的曲线的区别特别提醒:(1)图象为过原点的直线时,导体电阻等于图线斜率。
(2)图象为曲线时,,而不等于图线某点的斜率。
2、闭合电路中电路的动态分析方法根据欧姆定律及串、并联电路的性质,来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况,常见方法如下:(1)程序法基本思路是“部分→整体→部分”,即从阻值变化的部分入手,由串并联规律判知的变化情况,再由欧姆定律判知和的变化情况,最后由部分电路欧姆定律判知各部分物理量的变化情况,其一般思路为:分析解答这类习题的一般步骤是:①确定电路的外电阻以及外电阻如何变化。
说明:a、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);b、在如图所示分压电路中,滑动变阻器可以视为由两段电阻构成,其中一段与用电器并联(以下简称并联段),另一段与并联部分串联(以下简称串联段);设滑动变阻器的总电阻为R,灯泡的电阻为,与灯泡并联的那一段电阻为,则分压器的总电阻为。
上式可以看出,当减小时,增大;当增大时,减小.由此可以得出结论:分压器总电阻的变化情况,与并联段电阻的变化情况相反,与串联段电阻的变化情况相同。
②根据闭合电路欧姆定律,确定电路的总电流如何变化。
③由,确定电源的内电压如何变化。
④由,确定电源的外电压(路端电压)如何变化。
⑤由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。
⑥确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。
此类题型还可用“并同串反”规律判断。
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。
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。
(2)极限法:即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。
(3)特殊值法:对于某些双臂环路问题,可以采取代入特殊值去判定,从而找出结论。
3、电源的输出功率随外电阻的变化规律电源的输出功率为。
当时,有最大值,即与外电阻R的这种函数关系可用如图的图象定性地表示。
由图象还可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻和,当时,若R增大,则增大;当时,若R增大,则减小。
说明:上面的结论都是在电源的电动势的内电阻r不变的情况下适用。
在电源的内阻不变时,电源的输出功率(即外电阻上消耗的功率)随外电队的变化不是单调的,存在极值;当外电阻等于内电阻时,输出功率达到最大值。
如果一个电路的外电阻固定不变,当电源的内电阻发生变化时,电源的输出功率随内电阻的变化是单调的,内电阻减小,输出功率增大,当内电阻最小时,输出功率最大。
特别提醒:(1)外电阻越向靠近内阻方向变化,电源输出功率越大。
(2)判断可变电阻的功率,方法与此相似,只要把其余电阻看成内电阻处理即可。
4、电源效率电源效率:指电源的输出功率与电源的功率之比,即。
对纯电阻电路:,所以当R增大时,效率提高,当时,电源有最大输出功率,效率仅为50%,效率并不高。
5、电路故障分析电路故障分析来源于生产生活实际,意义重大,是高考命题的一个热点,故障一般是断路或短路。
断路和短路各有特点。
(1)电路中发生断路,表现为电源电压不为零,而电流为零;断路后,电源电压将全部降落在断路之处。
若电路中某两点间电压不为零,等于电源电压,则过这两点间有断点,而这两点与电源连接部分无断点;若电路中某两点间电压为零,说明这两点间无断点,而这两点与电源连接部分有断点。
(2)电路中某一部分发生短路,表现为有电流通过电路而该电路两端电压为0。
明确电路故障的这些特点是正确分析电路故障问题的基础。
6、电路问题的分析和计算技巧(1)电路的综合分析和计算应掌握的六种等效处理方法:①电表的等效处理若不考虑电表的内阻对电路的影响,即把电表看成是理想的电表。
这样,可把理想电流表看成是能测出电流的导线,把理想电压表看成是能测出电庄的阻值为无穷大的电阻(即电压表处可看成断路),若要考虑内阻对电路的影响时,电表都应等效为一个电阻。
②滑动变阻器的等效处理滑动变阻器在电路中起改变电流的作用,在电路计算中,一般把它当作两个电阻分开进行处理。
③电容器的等效处理电容器具有“隔直流,通交流”的性质,这个性质决定了它在恒定电路中具有断路的特点。
当电容器处于充、放电时,有电流通过电容器;当电容器充、放电结束时,即电路达到稳定状态时,无电流通过电容器,此时,它在电路中相当于一个阻值为无穷大的元件,在简化时可把它作断路(或去掉)等效处理。
④电动机的等效处理电动机是一种非纯电阻性用电器,它把电能转化为机械能和内能,在电路计算中,常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻和无电阻的转动线圈D串联而成。
如图所示,电流通过时把电能转化为内能,而线圈D把电能转化为机械能。
⑤无电流通过的电阻的等效处理在电路中,当通过某一电阻的电流为零时,则它两端的电压为零,即电阻两端的电势相等,可把这样的电阻用一段无电阻的导线来等效。
⑥多个电阻的等效处理(2)电路分析和计算的常用方法典型的电路分析和计算问题,涉及两个欧姆定律、电功、电功率、电热、串并联电路的特点等知识点,要确切理解每个物理概念和物理规律的内涵、适用条件及有关知识的联系和区别,同时可以在学习中总结、归纳方法和技巧,使复杂问题得到简化。
有关电路计算常用的方法:①比例法和分析法;②等效法(等效电阻、等效电源法);③节点电流分析法;④解析法;⑤内电路切入法等。
特别提醒:复杂电路简化方法:①无电流的支路可以除去;②电势相等的点可以合并;③理想导线可任意长、短。
例:如图所示,已知电源内阻r=2Ω,定值电阻=0. 5Ω,求:(1)当滑动变阻器的阻值为多大时,电阻消耗的功率最大?(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?(3)当变阻器的阻值为多大时,电源输出功率最大?典型例题透析题型一——对电动势、路端电压的理解(1)电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量,它定义为:电源提供的电能与通过电源的电荷量之比,即,数值上等于为单位电荷量(1C)的电荷提供的电势能.其单位为V,与电压单位相同,但反映的物理过程是不同的.电压的数值等于单位电荷量的电荷通过电路时消耗的电势能.(2)路端电压U:外电路两端的电压,即电源的输出电压,。
例1、下列关于电源电动势的说法正确的是()①电动势是用来比较电源将其他形式能转化为电能本领的大小的物理量②外电路断开时的路端电压就是电源电动势③用内阻较大的电压表直接测量电源正负极之间的电压值约等于电源的电动势④外电路的总电阻越小,则路端电压越接近电动势A.①②B.③④ C.①③ D.②④总结升华:电动势的本质是反映电源将其他形式的能转化为电能的本领的物理量。
在闭合电路中,外电路电阻上有电流是因为电阻两端存在着电压,而在电源内部正电荷由负极到正极,是通过非静电力做功完成的,而非静电力做功的过程中,电源将其他形式的能转化为电能,这些电能又在外电路和电源内电阻上通过电流做功转化为其他形式的能。