新课标高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第二节 电路 闭合电路的欧姆定律试题.docx

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新课标高考物理一轮复习第八章恒定电流第二节电路闭合电路的欧姆定律试题

第二节　电路　闭合电路的欧姆定律

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

＝＋＋…＋

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

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.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．

　1.电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，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（　　）

A．1∶2　　　　　　　　B．2∶1

C．1∶4D．4∶1

提示：

选B.由并联特点可知：

＝＝，又由串联电路特点可得：

＝＝，故B正确．

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1C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＝．

（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．

　2.判断正误

（1）在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加．（　　）

（2）对于给定的电源，非静电力移动正电荷做功越多，电动势就越大．（　　）

（3）电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送做功越多．（　　）

（4）电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多．（　　）

（5）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．（　　）

（6）E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定．（　　）

提示：

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）×　（6）√

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

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．

　3.（多选）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2V

B．电源内电阻为Ω

C．电源短路时电流为6A

D．电路路端电压为1V时，电路中电流为5A

提示：

AD

　对电路的串、并联方式的考查

【知识提炼】

简化串、并联电路的常用方法

（1）等电势法：

电流沿电势高→电势低的方向流动，若两点之间等电势，则没有电流．

（2）电流流向法：

电流分叉的地方则为并联，否则为串联．

【典题例析】

　（2016·高考全国卷甲）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．

[解析]　电路中四个电阻阻值相等，开关S断开时，外电路的连接等效为图1，由于不计电池的内阻，设每个定值电阻的阻值为R，根据串、并联电路的特点可知，电容器两端的电压为U1＝×E＝E；当开关S闭合后，外电路的连接等效为图2，则电容器两端的电压为U2＝E＝E，由Q＝CU可知，＝＝，C项正确．

[答案]　C

（1）当含有电容器的直流电路达到稳定状态时，电容器处可视为断路，与之串联的电阻中无电流，不起降压作用．

（2）电容器电压等于与之并联的电阻的电压．

（3）电容器（或串联一个电阻）接到某电源两端时，电容器的电压等于路端电压．

（4）在计算电容器所带电荷量的变化时，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板所带电荷的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和．　

用图示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为（　　）

A．R0　　　　B．R0

C．R0D．R0

解析：

电流表G中的电流为零，表示电流表G两端电势差为零（即电势相等），则R0与Rl1两端电压相等，Rx与Rl2两端电压相等，其等效电路图如图所示．

I1R0＝I2Rl1①

I1Rx＝I2Rl2②

由公式R＝ρ知Rl1＝ρ③

Rl2＝ρ④

由①②③④式得＝

即Rx＝R0.选项C正确．

答案：

C

　闭合电路欧姆定律的理解及应用

【知识提炼】

在恒流电路中常会涉及两种U－I图线，一种是电源的伏安特性曲线（斜率为负值的直线），另一种是电阻的伏安特性曲线（过原点的直线）．求解这类问题时要注意二者的区别．

电源U－I图象

电阻U－I图象

关系式

U＝E－Ir

U＝IR

图形

物理意义

电源的路端电压随电流的变化关系　

电阻两端电压与电阻中的电流的关系

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

过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零

坐标U、I的乘积

表示电源的输出功率

表示电阻消耗的功率

坐标U、I的比值

表示外电阻的大小

表示该电阻的大小

斜率（绝对值）

电源电阻r的大小

若图象为过原点的直线，图象斜率表示电阻的大小

两曲线在同一坐标系中的交点

表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电流和两端的电压

【典题例析】

图甲为某元件R的U－I特性曲线，把它连成图乙所示电路．已知电源电动势E＝5V，内阻r＝1.0Ω，定值电阻R0＝4Ω.闭合电键S后，求：

（1）该元件的电功率；

（2）电源的输出功率．

[审题指导]　

（1）根据欧姆定律写出R两端的电压U与电流I的关系式．

（2）画出U－I图象．

（3）两图象交点表示什么？

[解析]　设非线性元件的电压为U，电流为I，由欧姆定律得：

U＝E－I（R0＋r），代入数据得U＝5－5I

画出U＝E′－Ir′＝5－5I图线．

如图所示，两图线交点坐标为（0.4A，3.0V）

（1）该元件的电功率

PR＝UI＝3.0×0.4W＝1.2W.

（2）电源的输出功率

P＝PR0＋PR＝I2R0＋PR

＝0.42×4W＋1.2W＝1.84W.

[答案]　

（1）1.2W　

（2）1.84W

（1）电源的伏安特性图象（路端电压与电流的关系图象）

①关系式：

U＝E－Ir.

②用图象表示如图所示．

a．U－I图象是一条斜向下的直线．

B．纵轴的截距等于电源的电动势E；横轴的截距等于外电路短路时的电流I0＝.

c．直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r＝＝tanθ.θ越大，表明电源的内阻越大．

（2）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．

②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流和电压．

④若遇到两元件串联或并联在电路中，则要结合图形看电压之和或电流之和确定其实际电流或实际电压的大小．　

【跟进题组】

考向1　闭合电路欧姆定律的计算

1．飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量．若有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA．若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（　　）

A．0.10V　　　　　　　　B．0.20V

C．0.30VD．0.40V

解析：

选D.电源没有接入外电路时，路端电压值等于电源电动势，所以电动势E＝800mV.由闭合电路欧姆定律得短路电流I短＝，所以电源内阻r＝＝Ω＝20Ω，该电源与20Ω的电阻连成闭合电路时，电路中电流I＝＝mA＝20mA，所以路端电压U＝IR＝400mV＝0.4V，D正确．

考向2　闭合电路欧姆定律的图象应用

2．（多选）如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P（5.2，3.5）、Q（6，5）．如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是（　　）

A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2

B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1

C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2

D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶10

解析：

选AB.根据题图可知，E1＝E2＝10V，r1＝Ω，r2＝Ω，所以r1∶r2＝3∶2，E1∶E2＝1∶1，选项A、B正确；曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标分别表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电流和工作电压，根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为P1＝18.2W和P2＝30W，小灯泡的电阻分别为R1＝Ω，R2＝Ω，所以选项C、D错误．

　电路的动态分析问题

【知识提炼】

1．电路动态分析的方法

（1）程序法：

基本思路是“部分→整体→部分”．即

（2）极限法：

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）串反并同法：

“串反”是指某一电阻增大（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）．“并同”是指某一电阻增大（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）．

2．电路故障问题的分析方法与技巧

（1）故障特点

①断路特点：

表现为电路中的两点间电压不为零而电流为零，并且这两点与电源的连接部分没有断点．

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其两端电压为零．

（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，或并联路段短路．

②欧姆表检测：

当测量值很大时，表示该处是断路，当测量值很小或为零时，表示该处是短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．

③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，要注意电流表的极性和量程．

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．

【典题例析】

（多选）（高考上海卷）如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（　　）

A．A的示数增大

B．V2的示数增大

C．ΔU3与ΔI的比值大于r

D．ΔU1大于ΔU2

[审题指导]　先分析电路的结构，当滑动变阻器连入电路的阻值变化时，会引起V1、V2、V3、A表的变化，结合图形得出的含义．

[解析]　变阻器滑片向下滑动，连入电路中的电阻R变减小，由