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1、高考试卷试题学习资料第2讲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II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn2.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，电路的总电阻变大自测1 一个量程为0150 V的电压表，内阻为20 k，把它与一个大电阻串联后接在110 V电路的两端，电压表的读数是5 V这个外接电阻是()A240
2、B420 k C240 k D420 答案B二、电源闭合电路的欧姆定律1电源(1)电动势计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E；物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，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2闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中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)；(3)其他表达形式电势降落表达式：EU外U内或EU外Ir；能量表达式：EIUII2r.3路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：UIRR，当R增大时，U增大；(2)特殊情况：当外电路断路时，I0，
3、UE；当外电路短路时，I短，U0.自测2 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分别约为()A4.3 V3.72 V B3.73 V4.3 VC3.72 V4.3 V D4.2 V3.73 V答案C三、电路中的功率1电源的总功率(1)任意电路：P总IEIU外IU内P出P内(2)纯电阻电路：P总I2(Rr).2电源内部消耗的功率P内I2rIU内P总P出3电源的输出功率(1)任意电路：P出IUIEI2rP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的变化关系当R
4、r时，电源的输出功率最大为Pm.当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小当Rr，R3为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小，闭合开关S后，若照射R3的光照强度减弱，则()图4AR1两端的电压变大B通过R2的电流变大C电源的输出功率变大D小灯泡消耗的功率变大答案B解析光照强度减弱，光敏电阻的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中干路电流减小，故R1两端的电压减小，故A错误；因干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，同时R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过R2的电流增大，由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流减小，由PLI2RL可知，小灯泡消耗的功率变小
5、，故B正确，D错误；因R1r，外电路总电阻R外r，又R外增大，故电源的输出功率变小，故C错误命题点二电路中的功率及效率问题1电源的效率100%100%.2纯电阻电路P总EI，P出R，100%100%.3电源的最大输出功率P出UII2RRP出与外电阻R的函数关系可用如图5所示图象表示，由图象可以看出：图5(1)当Rr时，输出功率最大，Pm.(2)当R“接近”r时，P出增大，当R“远离”r时，P出减小(3)当P出UR2，故R1接在电源上时，电源的效率高，A正确，B错误；由题图可知，R2与电源的内阻相等，R1R2，所以R2接在电源上时，电源的输出功率大，C正确，D错误命题点四含电容器电路的分析1电路
6、简化把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上2电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压(2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导线3电容器的电荷量及变化(1)利用QUC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2；(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|；(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1Q2.例4(2016全国卷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11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
7、定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为()图11A. B. C. D.答案C解析S断开时等效电路图如图甲所示甲电容器两端电压为U1RE；S闭合时等效电路图如图乙所示乙电容器两端电压为U2RE，由QCU得，故选项C正确变式5(2018河北省定州中学承智班月考)阻值相等的四个电阻R、电容器C及电池E(内阻可忽略)接成如图12所示的电路保持S1闭合，开关S2断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S2，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为()图12A53 B21 C12 D13答案A解析电池E的内阻可忽略，保持开关S1闭合、S2断开且电流稳定时，电容器两端的电压为
8、：U12R；闭合开关S2，电流再次稳定后，电容器两端的电压为：U2R，由QCU得，Q1Q2U1U253.变式6(2018吉林省长春市八中模拟)如图13所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则()图13A质点P将向上运动B电流表读数减小C电压表读数减小DR3上消耗的功率逐渐增大答案C解析由题图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联，再与R1串联接在电源两端，电容器与R3并联，当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，电路中电流增大，路端电压减小，R1两端的电压增大，故并联部分的电压减小由欧姆定律可知
9、流过R3的电流减小，而流过并联部分的电流增大，故电流表示数增大，故B错误；因并联部分电压减小，而R2中电压增大，故电压表示数减小，故C正确；因R3两端的电压减小，由公式P可知，R3上消耗的功率减小，故D错误；因电容器两端电压减小，故质点P受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，质点P将向下运动，故A错误命题点五电路故障分析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，或并联路段短路；(2)电流表检测：当电路中接有电源时，
10、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例5如图14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()图14AR1短路BR2断路CR2短路DR3短路答案D解析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
11、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错误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，故选项D正确变式7(多选)如图15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，则下列判断正确的是()图15A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
12、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断路答案CD解析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1.(多选)在如图1所示的UI图象
13、中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻R的UI图线用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知()图1A电源的电动势为3 V，内阻为0.5 B电阻R的阻值为1 C电源的输出功率为4 WD电源的效率为50%答案ABC解析由图线可知，电源的电动势为3 V，内阻为r0.5 ；由图线可知，电阻R的阻值为1 ，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I2 A，路端电压UIR2 V(可由题图读出)，电源的输出功率为PUI4 W，电源的效率为100%66.7%，故选项A、B、C正确，D错误2(2019贵州省遵义市调研)如图2所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表开关S闭合
14、后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()图2A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大答案A解析由变阻器R0的滑动端向下滑动可知，R0接入电路的有效电阻减小，R总减小，由I可知I增大，由U内Ir可知U内增大，由EU内U外可知U外减小，故电压表示数减小由U1IR1可知U1增大，由U外U1U2可知U2减小，由I2可知电流表示数减小，故A正确3.(多选)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻越大为探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图3所示电路，电源的电动势E和内阻r不变，
15、在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光若探测装置从无磁场区进入强磁场区，则()图3A电灯L变亮 B电灯L变暗C电流表的示数减小 D电流表的示数增大答案AC解析探测装置从无磁场区进入强磁场区时，磁敏电阻阻值变大，则电路的总电阻变大，根据I可知总电流变小，所以电流表的示数减小，根据UEIr，可知I减小，U增大，所以电灯两端的电压增大，电灯L变亮，故A、C正确，B、D错误4(2017宁夏银川2月模拟)如图4甲所示为某一小灯泡的UI图线，现将两盏这样的小灯泡并联后再与一个4 的定值电阻R串联，接在内阻为1 、电动势为3 V的电源两端，如图乙所示，则()图4A通过每盏小灯泡的电流约为0.2 A，此时每
16、盏小灯泡的电功率约为0.6 WB通过每盏小灯泡的电流约为0.3 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 WC通过每盏小灯泡的电流约为0.2 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.2 WD通过每盏小灯泡的电流约为0.3 A，此时每盏小灯泡的电功率约为0.4 W答案C解析由题图甲可以看出，当通过小灯泡的电流为0.2 A时，对应灯泡两端的电压为1 V，此时小灯泡的电阻为5 ，两小灯泡并联后的电阻R并2.5 ，灯泡两端电压U并E3 V1 V，恰好符合串联电路电压关系，则每盏小灯泡的功率PL0.2 W，则A项错误，C项正确同理，可知B、D项错误5如图5所示的电路中，两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态，电流
17、表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断，其余用电器均不会损坏，则下列说法正确的是()图5A电流表、电压表的读数均变小B电源内阻消耗的功率变大C液滴将向上运动D电源的输出功率变大答案C解析当L的灯丝突然烧断时电路中总电阻增大，则总电流减小，电源的内电压和R1两端的电压减小，由闭合电路的欧姆定律可知，路端电压增大，故电容器C两端的电压增大，板间场强增大，带电液滴所受的电场力增大，则该液滴将向上运动，C正确；由于C两端的电压增大，R2、R3中的电流增大，则电流表、电压表的读数均变大，A错误；因干路电流减小，则电源内阻消耗的功率变小，B错误；由于电源的内、外电阻的关系未知，不能判断电
18、源的输出功率如何变化，D错误6.如图6所示的电路中，闭合开关S，灯L1、L2正常发光由于电路突然出现故障，发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是(电源内阻不计)()图6AR1断路 BR2断路CR3短路 DR4短路答案A解析等效电路图如图所示，出现故障后，发现灯L1变亮，灯L2变暗，说明L1两端的电压变大，L2两端的电压变小，可能是R1断路，此时示数减小，故A正确；如果R2断路，则灯L2变亮，灯L1变暗，与条件不符，B错误；若R3短路或R4短路，电流表示数变大，C、D错误7.(多选)如图7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
19、说法中正确的是()图7A当R2R1r时，R2获得最大功率B当R1R2r时，R1获得最大功率C当R20时，R1获得最大功率D当R20时，电源的输出功率最大答案AC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R1r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R2R1r时，R2获得的电功率最大，A项正确；讨论R1的电功率时，由于R1为定值，根据PI2R知，电路中电流越大，R1上的电功率就越大(P1I2R1)，所以，当R20时，R1获得的电功率最大，故B项错误，C项正确；讨论电源的输出功率时，R1R2为外
20、电阻，内电阻r恒定，由于题目没有给出R1和r的具体数值，所以当R20时，电源输出功率不一定最大，故D项错误8.如图8，直线A为某电源的UI图线，曲线B为某小灯泡L1的UI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是()图8A此电源的内电阻为 B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UI图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用答案B解析由题图知，电源的内阻为r 0.5 ，A错误；因为灯L1正常发光，故灯L1的额定电压为3 V，额定功率为PUI32 W6
21、W，B正确；正常工作时，灯L1的电阻为R11.5 ，换成R21 的纯电阻后，该电阻更接近电源内阻r，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UI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9(2018广东省韶关市模拟)如图9所示，电源的电动势为30 V，内电阻为1 ，一个标有“6 V,12 W”的电灯与一个绕线电阻为2 的电动机串联开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为()图9A36 W B44 WC48 W D60 W答案A解析电路中电灯正常发光，所以UL6 V，则电路中电流为I A2 A，电动机两端的电压UMEIrUL30 V
22、21 V6 V22 V，则电动机输出的机械功率P出P电P热UMII2RM222 W42 W36 W.10(2018河南省开封市质检)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图10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的关系图线(电池内阻不是常数)，图线b是某电阻R的UI图线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()图10A8.0 B10 C12 D12.5 答案A解析由闭合电路欧姆定律得UEIr，当I0时，UE，由图线a与纵轴的交点读出电动势为E3.6 V根据两图线交点可知，电阻R两端的电压为2 V，则内阻r 8.0 ，故A正确11.(多选)如图11所示，C1
23、6 F，C23 F，R13 ，R26 ，电源电动势E18 V，内阻不计，下列说法正确的是()图11A开关S断开时，a、b两点电势相等B开关S闭合后，a、b两点间的电流是2 AC开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大答案BC解析S断开时外电路处于断路状态，两电阻中均无电流通过，电阻两端电势相等，由题图知a点电势与电源负极电势相等，而b点电势与电源正极电势相等，A错误S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而C1C2，由QCU知此时Q1Q2.当S闭合时，稳定状态下C1与R1并联，C2与R2并联，电路中电流I2 A，此时
24、两电阻两端电压分别为U1IR16 V、U2IR212 V，则此时两电容器所带的电荷量分别为Q1C1U13.6105 C、Q2C2U23.6105 C，对电容器C1来说，S闭合后其两端电压减小，所带的电荷量也减小，故B、C正确，D错误12(2018陕西省西安一中一模)电路如图12所示，电源的电动势为E、内阻为r，与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接，当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时，下列说法正确的是()图12A电压表读数增大、电流表读数减小B电压表读数减小、电流表读数增大CR1的电功率减小D电源的输出功率增大答案C解析当滑片由中点向b端滑动时，R接入电路中的电阻增大，电路中的总电阻增大，由闭
25、合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，所以定值电阻R1的电功率减小，选项C正确；电路中总电流减小，由UEIr可知路端电压增大，即电压表示数增大；因路端电压增大，R1两端的电压减小，故并联部分电压增大，由欧姆定律可知电流表示数增大，选项A、B错误；因不知内、外电阻的大小，所以不能确定电源的输出功率如何变化，选项D错误13.(多选)如图13所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态下列措施下，关于P的运动情况的说法正确的是()图13A保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止B保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动C断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动D断开S后，减小A、B板间距离，P仍静止答案ABD解析保持S闭合，电源的路端电压不变，增大A、B板间距离，电容减小，由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，其电荷量不变，由E得，板间场强不变，微粒所受电场力不变，仍处于静止状态，故A正确；保持S闭合，电源的路端电压不变，电容器两端的电压不变，减小A、B板间距离，由E可知，板间场强增大，微粒所受电场力增大，微粒将向上运动，故B正确；断开S后，电容器的电荷量Q不变，由E得，板间场强不变，微粒所受电场力不变，仍处于静止状态，故C错误，D正确