高三物理《电路闭合电路欧姆定律》考后题型解析

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高三物理《电路闭合电路欧姆定律》考后题型解析

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莲山 课件 w w w.5Y k J.C om

高三物理《电路闭合电路欧姆定律》考后题型解析

考点一| 串联电路和并联电路

1.串联、并联特点对比
  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.电压表的改装(加试要求)
电流表G的满偏电压Ug=IgRg,当改装成量程为U的电压表时,应串联一个电阻R,因为串联电阻有分压作用.若U为Ug的n倍,需串联的分压电阻为R=(n-1)Rg.
3.电流表的改装(加试要求)
电流表G的满偏电流为Ig,当改装成量程为I的电流表时,应并联一个电阻R,若I为Ig的n倍,需并联的分流电阻为R=.

1.“三个”常用的电阻结论
(1)并联电路的总电阻小于其中最小的电阻.
(2)n个相同的电阻R并联,总电阻R总=R.
(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小).
2.电表改装后的特点
改装后的电压表 改装后的电流表(1)改装后示数等于表头与分压电阻两端电压之和 (1)改装后示数等于通过表头与分流电阻的电流之和  (2)改装后量程等于满偏时表头与分压电阻两端电压之和 (2)改装后量程等于满偏时通过表头与分流电阻的电流之和  (3)改装后表头满偏电压不变 (3)改装后表头满偏电流不变  
1.(多选)有两个电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,则有(  )
A.R1、R2串联总电阻为5 Ω
B.R1、R2并联总电阻为1 Ω
C.R1、R2串联总电阻为2.5 Ω
D.R1、R2并联总电阻为1.2 Ω
AD [由于串联电路总电阻等于各部分电阻之和,即R串=R1+R2=5 Ω;两个电阻并联,其总电阻R并==1.2 Ω,选项A、D正确.]
2.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∶2B.2∶1
C.1∶4 D.4∶1
B [两电阻并联时,两端电压相等,因电流之比为1∶2,故R1∶R2=2∶1;当两电阻串联时,有相同的电流,由U=IR可知,U1∶U2=2∶1,选项B正确.]
3.三个电阻的阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶5,若将这三个电阻并联,则通过它们的电流之比I1∶I2∶I3为(  )
A.1∶2∶5B.5∶2∶1
C.10∶5∶2 D.1∶1∶1
C [并联电路电压相等,设为U,因为R1∶R2∶R3=1∶2∶5,设R1=R,则R2=2R,R3=5R,所以并联后,通过它们的电流之比为∶∶=10∶5∶2,选项C正确.]
4.(加试要求)(多选)如图7­2­1所示的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是(  )

     甲       乙
图7­2­1
A.甲是电流表,R增大时量程增大
B.甲是电流表,R增大时量程减小
C.乙是电压表,R增大时量程减小
D.乙是电压表,R增大时量程增大
BD [把一个灵敏电流计改装成电流表,需并联一个电阻,并联的电阻越大,量程越小,A错误,B正确;把一个灵敏电流计改装成电压表,需串联一个电阻,串联的电阻越大,量程越大,C错误,D正确.]
考点二| 闭合电路欧姆定律
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1.闭合电路
(1)组成
(2)内、外电压的关系:E=U内+U外.
2.闭合电路欧姆定律
(1)内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小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:
①I=(只适用于纯电阻电路).
②E=U外+Ir(适用于所有电路).
3.路端电压U与电流I的关系(加试要求)
(1)关系式:U=E-Ir.
(2)U­I图象如图7­2­2所示.

图7­2­2
①当电路断路即I=0时,纵坐标的截距为电源电动势.
②当外电路短路即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.

1.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7­2­3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并与用电器并联,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.

图7­2­3
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外的变化→固定支路  →支路的变化.
(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.
1.某电路如图7­2­4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=3.0 V,则电池组的电动势E等于(  )

图7­2­4
A.3.0 V   B.3.6 V   C.4.0 V   D.4.2 V
B [由于电压表的示数为路端电压,而U=IR,则I==0.6 A,由闭合电路欧姆定律可得E=I(R+r)=0.6×(5+1)V=3.6 V,故选项B正确.]
太阳能电池板的参数
开路电压 43 V
短路电流 5.85 A
工作电压 35.3 V
工作电流 5.67 A
额定功率 200 W
工作温度 ­40­85 ℃
图7­2­52.第二届世界互联网大会于2015年12月16日至18日在桐乡乌镇举行,为迎接大会召开,桐乡市对部分道路亮化工程进行了改造,如图7­2­5所示是乌镇某行政村使用的太阳能路灯的电池板铭牌,则该电池板的内阻约为(  )
A.7.58 Ω  B.6.03 Ω  C.6.23 Ω  D.7.35 Ω
D [开路电压即为电动势,所以内阻r== Ω≈7.35 Ω,D正确.]
3.一太阳能电池板,测得它的开路电压为800 mV,短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路,则它的路端电压是(  )
A.0.10 V  B.0.20 V  C.0.30 V  D.0.40 V
D [由已知条件得:E=800 mV.又因I短=,所以r== Ω=20 Ω,所以U=IR=R=×20 mV=400 mV=0.4 V,选项D正确.]
4.(2015·浙江学业水平考试)小吴同学设计了一种烟雾报警装置,其设计原理如图7­2­6所示.M为烟雾传感器,其阻值RM随着烟雾浓度的变化而变化,R为定值电阻.当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时,将导致a、b两端电压减小,触发警报装置发出警报.当烟雾浓度增大时(  )

图7­2­6
A.RM增大,电流表示数增大
B.RM增大,电流表示数减小
C.RM减小,电流表示数增大
D.RM减小,电流表示数减小
C [根据烟雾浓度增大时,a、b两端电压减小,可知a、b之间电阻减小,故RM减小.根据闭合电路欧姆定律知电路中电流增大,所以电流表示数增大.故C选项正确.]
5.(加试要求)(多选)如图所示,A、B、C、D四个电路中,电源电动势为E,电阻为r,定值电阻为R0,当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,电压表示数将变大的电路是(  )

BD [在电路A、B中,当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小.对电路A,电压表测量的是路端电压,由于外电路电阻减小,使路端电压随之减小,不符合题意;对电路B,电压表测量的是定值电阻R0两端的电压,由闭合电路欧姆定律知此时电路电流变大,则电压表示数将变大,符合题意;对电路C,由于电压表位置的特殊性,其示数将不变;而电路D,实际上可认为是一个分压电路,尽管电路电流不变,但当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,电压表测量的电阻增加,则电压表示数将变大.]
考点三| 电源的功率及U­I图象

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)=.
2.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(加试要求)
(1)任意电路:P出=IU=IE-I2r=P总-P内.
(2)纯电阻电路:P出=I2R==.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=
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<Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2.
⑤P出与R的关系如图7­2­7所示.

图7­2­7
4.电源的效率
(1)任意电路:η=×100%=×100%.
(2)纯电阻电路:η=×100%=×100%
因此在纯电阻电路中R越大,η越大.
5.电源与电阻U­I图象的比较
图象上的特征 物理意义电源U­I图象 电阻U­I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,与横轴交点表示短路电流 过坐标轴原点,表示没有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U、I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,表示此电阻的大小不变图线斜率的绝对值大小 内阻r 电阻大小  
 (2016·浙江4月学考)图7­2­8所示中的路灯为太阳能路灯,每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106 J.如果每天等效日照时间约为6 h,光电池一天产生的电能可供30 W 的路灯工作8 h.光电池的光电转换效率约为(  )

图7­2­8
A.4.8%   B.9.6%   C.16%   D.44%
C [光电池的光电转换效率是转化得到的电能与接收到的光能的比值,即:η=×100%=×100%=16%,故选C.]
1.用电器获得最大功率问题的分析方法
(1)定值电阻
根据P=I2R或P=讨论,要功率P最大,需通过该电阻的电流或电阻两端的电压最大.
(2)可变电阻
通常采用等效电源法,解题时根据需要选用不同的等效方式,将用电器获得最大功率问题转化为电源最大输出功率问题.
2.U­I图象的一般分析思路
(1)明确纵、横坐标的物理意义.
(2)明确图象的截距、斜率及交点的意义.
(3)找出图线上对应状态的参量或关系式.
(4)结合相关概念或规律进行分析、计算.
1.如图7­2­9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(  )

图7­2­9
A.电源的电动势为 5.0 V
B.电源的内阻为 12 Ω
 C.电源的短路电流为 0.5 A
D.电流为 0.3 A时的外电阻是 18 Ω
D [当电流为零时,路端电压等于电源电动势,由此可知电源的电动势为 6.0 V,选项A错误;图线的斜率表示电源内阻r= Ω=2 Ω,选项B错误;只有当路端电压为零时的电流才是短路电流,由于图线没有从原点开始,因此图线与横轴交点不是短路电流,选项C错误;当电流为 0.3 A时,由闭合电路欧姆定律I=知R=-r= Ω-2 Ω=18 Ω,选项D正确.]2.如图7­2­10所示,直线A为某电源的U­I图线,曲线B为某小灯泡的U­I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别是(  )

图7­2­10
A.4 W,8 WB.2 W,4 W
C.2 W,3 W D.4 W,6 W
D [电源的U­I图线A在纵轴上的截距表示电源电动势为3 V,图线A、B的交点表示电路工作点,对应的工作电压为U=2 V,工作电流为I=2 A.用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率P出=UI=2×2 W=4 W,电源的总功率P总=EI=3×2 W=6 W.选项D正确.]
3.(2016·嘉兴一中期中)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图7­2­11所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为(  )

图7­2­11
A.ηa=80% ηb=50%
B.ηa=40% ηb=80%
C.ηa=50% ηb=80%
D.ηa=66.7% ηb=33.3%
D [根据效率的定义可做以下推导:η==,从U­I图象中可知电压电动势对应为6个单位长度,a点路端电压对应为4个单位长度,b点路端电压对应为2个单位长度,综上所述D正确,A、B、C错误.]
4.(多选)(加试要求)如图7­2­12所示,R1为定值电阻,R2为变阻器,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是(  )

图7­2­12
A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率
B.当R1=R2+r时,R1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
AC [将R1等效为电源内阻,R2上的功率为电源的输出功率,当外电阻变化时,电源的输出功率随外电阻的变化而变化,当外电阻等于内阻,即R2=R1+r时,输出功率最大,即R2上的功率最大,故选项A正确.对电路中的定值电阻R1,电流最大时其功率最大,当外电阻R2=0时,电流最大,故选项B错误,C正确.当外电阻等于内阻时,即R1+R2=r时,电源的输出功率最大,故选项D错误.]

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