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1、1 高二物理闭合电路欧姆定律 重难知识点精析及综合能力提升测试I、重难点知识精析一、电动势，是本部教材难点，交待清楚即可。1电源：把其它形式的能转化为电能的装置。电源的作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。2电动势：电源的属性，描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。在数值上就等于电源没有接入外电路时两极间电压。用符号表示。单位：伏特，。（1）电动势由电源自身决定，与外电路无关不同类型的电源电动势不同，同种类型不同型号电源电动势相同。（2）实验：如图1 所示电路。过程：断开电键， 伏特表读数U，闭合电键，改变滑线变阻器阻值，R 减小，对应伏特表读数，U1、U2、U3。U 为电源电动势，
2、U 大于 U1、U2、U3，且 U1 U2U3分析产生原因：电源内电阻存在，且内阻r 不变，大小由电源自身特点决定。随着 R 变小，电路电流增大，电源内部电势降落增加，外电路电势降落降低。（3）电源的电动势等于内、外电路上的电压之和=U+U ，U 外电路电压又称路端电压，U电源内电路电压分析 U、U的物理意义：电源电动势反映电源的一种特性，它在数值上等于电路中通过 1 库仑电量时电源提供的电能。（4）比较电动势和电压的物理意义。电动势： =wq。w 表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或其它形式能），表示移单位正荷消耗化学能（或其它形式能，反映电源把其它形式能转化为电能的本领）。电压： U
3、=wq。w 表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电能，电压表示移动单位正电荷消耗的电能。反映把电能转化为其它形式能的本领。二、闭合电路欧姆定律，是本部教材重点应多下功夫。1闭合电路欧姆定律=U+U ， I=Rr或 =IR+Ir ，都称为闭合电路欧姆定律。式中： ：若电源是几个电池组成的电池组，应为整个电池组的总电动势，r 为总内阻，R 为外电路总电阻，I 为电路总电流强度。应注意： =U+U 和 =IR+Ir ，两式表示电源使电势升高等于内外电路上的电势降落总和，理解为电源消耗其它形式能使电荷电势升高。IR、Ir 理解为在内外电路上电势降落。（也称为电压降）精品资料 - - - 欢
4、迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 2 2讨论路端电压，电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律根据： =U+U 、U=Ir 、I=Rr，、 r 不变R I， U、 U，当R时， I=0、U= 、 U=0（也称为断路时）R I， U、 U，当R=0 时， I=r（短路电流强度）U=0、U=3在闭合电路中的能量转化关系从功率角度讨论能量转化更有实际价值电源消耗功率（有时也称为电路消耗总功率）：P总= I 外电路消耗功率（有时也称为电源输出功率）：P出=UI 内
5、电路消耗功率（一定是发热功率）： P内=I2r I=UI+I2r 4电源输出功率随外电路电阻变化关系、 r 为定值， R 为自变量， P出为因变量。P出=UI=RrRRr=22()RrR，讨论该函数极值可知，R=r 时，输出功率有极大值；P出= 24r，电源输出功率与外阻关系图象如图2 所示， Rr 时，随 R 增大输出功率增大， R=r 输出功率最大，Rr 时，随 R 增大，输出功率减小。三、电池组只研究串联电池组1连接方法：如图3 所示，左侧电池正极与右侧电负极相连。电池组的两极即为最左侧电池的负极，最右侧电池的正极。2若每个电池电动势为0，内阻为 r0，电池组共有几个电池，电池组的电动势
6、，内阻分别为： =n0，r=nr03电池组中有电池接反，若3 个电池电动势均为1.5V ，一个接反，则电池组的电动势为 1.5V，电池组的内组反接无影响，r=nr04不能用旧电池与新电池串联使用。旧电池内阻是新电池内阻很多倍，因此在电路连通后，旧电池内阻的发热功率很大，得不偿失。【解题要点】例一在闭合电路中（）A电流总是由高电势流向低电势B电流强度越大，电源输出功率越大C输出功率越大，电源效率越高D电源输出电压越大，电源效率越高解：在闭合电路中， 外电路正电荷在电场力作用下由高电势流向低电势，而内电路则是非电场力。 电荷由低电势流向高电势，A 选项不正确。 电源输出功率最大的条件是外电阻等于内
7、电阻，此时是电压与电流乘积最大。在Rr 的条件下， R 越小，电流越大，输出功率图 3 + 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 3 越大，在 Rr 时，R 越小，电流强度越大，而输出功率越小，B 选项错误。电源输出功率为有用功率，电源消耗总功率为总功率，则222100%100%RRrRrRRr/ ()/ ()，输出功率最大时，R=r，效率只有50%，R r 时，效率接近100%，而输出功率很小，C 选项错误。当外电阻R 越大时，输出
8、电压越大，电路效率越高，D 选项正确。记住， 背会概念、 规律不能准确解答本题，只有熟练掌握这些基本概念规则才有能力解答本题。RRr100%，以后可当作公式使用。例二关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（）A电源短路时，电路电流为无穷大B电源短路时，路端电压为零，外电阻无穷大C外电路断路时，路端电压为最大，外电阻为零D外电路总电阻值增大时，路端电压也增大解： 电源短路，即外电路电阻为零，根据全电路欧姆定律：I=r，、 r 均为有限值，电流强度也是有限值，不是无穷大。因为r 很小， I 较大。选项A 是错的。外电路电阻无穷大是错的，选项B 是错的。外电路断路时，路端电压最大是正确的，但外电
9、阻为零是错误的，选项C 是错误的。外电路总电阻增大，电路电流强度减小，根据=U+Ir ， I 减小，Ir 减小，不变，U 增大，选项 D 是正确的。闭合电路中随外电路电阻变化而路端电压、电流强度发生变化的规律必须熟练掌握。例三在图4 电路中，当滑动变阻器滑动键P 向下移动时，则（）AA 灯变亮、 B 灯变亮、 C 灯变亮BA 灯变亮、 B 灯变亮、 C 灯变暗CA 灯变亮、 B 灯变暗、 C 灯变暗DA 灯变亮、 B 灯变暗、 C 灯变亮解： 滑动键 P 向下移动，变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据 I=Rr，电路电流强度增大，灯A 两端电压UA增大，而变亮，根据 U= Ir，路端电压变小
10、，U=UA+UB，所以 UB减小，灯B 电阻不变，所以灯B 电流强度 IB减小，灯 B 变暗。电路电流强度I=IB+IC因为 I 增大、 IB减小，所以 IC增大。灯 C 应变亮，选项 D 是正确的。综合例二、 三的解答可知，处理这类型题目时，必须认清外电路电阻是自变量，根据闭合电路欧姆定律，判断电压、电流强度的变化。例四图5 为两个不同闭合电路中两个不同电源的IU 图象，则下述说法正确的是（）A A电动势1=2，发生短路时的电流强度I1I2B电动势1=2，内阻 r1r2C电动势1=2，内阻 r1r2D当两个电源工作电流变量相同时，电源 2 的路端电压变化较大精品资料 - - - 欢迎下载 -
11、 - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 4 解： 闭合电路的IU 图线， I 是电路的总电流强度，U 是路端电压，图象上图线与U轴交点物理意义是电路电流强度为零，属断路，路端电压即电源电动势，图线与I 轴交点的物理意义是路端电压为零，属电源短路，交点坐标值即为短路电流，I=r，即 r=I，可见图线的斜率的绝对值为电源的内电阻。从坐标中看出图线1、2 与 U 轴交于一点表明电动势1=2，图线 1 斜率比图线2 斜率小，表明r1 r2，图线 1 与 I 轴交点坐标大于图线2
12、 与I 轴交点坐标。表明I1I2。可见选项A、C 正确，两个电源电动势相等，内阻r1r2，当电流变化量 I1=I2时， I1r1 I2r2，即电源 1 内电压变化量小于电源2 内电压变化量，所以电源 2 路端电压变化量大。D 选项正确。答案为：A、 C、 D 处理图象问题时， 应认真分析图线， 确定各特殊点的物理意义，能帮助你找到解题思路。例五在图6 所示电路中， R1=10，R2=60，R3=30，电源内阻与电表内阻均不计，当 K1、K2都断开或都闭合时，电流表的读数相同，求电阻R4的阻值。解： K1、K2都断开时，电路为R1、R3、R4串联，电流I1=/（R1+R3+R4）K1、K2都闭合
13、时，电路为R1、R2并联后与R3串联，电流表示数I2=R RRRRRRRRR RR RR R121232122121323根据题意： I1=I2，则RRRRR RR RR R1342121323解方程：RR RR4132103060=5答：电阻 R4的阻值为5。本题的特点是电路是变化的，解答此类问题时关键是电路要清楚，然后根据电路特点处理问题。例六在图7 的电路中，若R1=4，R3=6，电池内阻r=0.6，则电源产生总功率为40W，而输出功率为37.6W，求电源电动势和电阻R2解： 根据题目给出条件可知：电源内电路发热功率I2r=4037.6=2.4W 电路电流强度I=2 406.=2A 电源
14、产生总功率：I=40 =20V 外电路总电阻：R=R RRRRRR1313222464624 .根据闭合电路欧姆定律=IR+Ir=2 （2.4+R2）+20.6=20，解得R2=7使用内、 外电路消耗电功率和电源产生总功率的关系是解答本题的关键，死记硬背是不能灵活使用这些规律的，必须深刻理解。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 5 II. 综合能力提升训练1、如图所示， R 为定值电阻，Rx为侍测电阻，电压U 为一定值。用一只伏特表
15、分别测量R 和Rx上的电压，示数分别为U1和U2，发现U1+U2 U。则关于Rx阻值的下列说法中，正确的是：A精确等于UUR21B近似等于UUR21C当伏特表内阻RV比 R、Rx都大的多时才近似等于UUR21D因伏特表的内阻未知，上述说法都不正确2、如图所示欧姆表的电路，G 为电流表，满偏电流为50 微安，电池电动势= 1.5 伏，则刻度盘中心刻度的电阻值为欧， 20 毫安刻度值对应的电阻值为欧， 30 毫安刻度值对应的电阻值为欧姆。3、如图所示电路中，电源电动势为r（小于外电路的总电阻），当变阻器 R 的滑片位于中点时，A、B、C 三个小灯泡均正常发光，且亮度相同，则：A三个小灯泡中，C 灯
16、电阻最大， B 灯电阻最小B当滑片 P 向左移动时， A、C 两灯变亮， B 灯变暗C当滑片 P 向左移动时， B、C 灯变亮， A 灯变暗D当滑片 P 向左移动时，电源输出的电功率减小4、如图所示电路中， 定值电阻与滑动变阻器的总电阻之比为RRR12235 ，当变阻器的滑动片P 由 a 端滑到b 端的过程中，伏特表的示数变化情况是。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 6 5、如图所示电路中，电源电动势为，内电阻为r ，R1、R2、
17、R3、R4为四个可变电阻。要使电容器C1、C2所带的电量都减小，则可以：A增大 R1 B增大 R4 C减小 R2 D减小 R36、若采用图示电路来测量电源的电动势与内电阻，试比较测量值、r与真实值00、r的大小。7、如图所示，电灯L 标有“ 4V、1W” 。滑动变阻器R 总电阻为 50 欧，当滑片P 滑至某位置时，L 恰好正常发光，此时安培表示数为0.45 安，由于外电路发生故障，电灯 L 突然熄灭，此时安培表示数变为0.5 安，伏特表示数变为10 伏，若导线完好，电路中各处接触良好，试问：（1）发生故障是短路还是断路？发生在何处？（2）发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多少？（3）电源电
18、动势和内电阻分别为多大？精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 7 【参考答案】 ：1、正确选项为A。分析与解： 由欧姆定律得UUR RRRRR RRRRRRRRRRUVVxVVVVVx1UUR RRRRR RRRR RR RRRRUVxVxVxVxVxxVxV2则UUR RR RRRRRRRRRRRRRVxxVxVVVxVx21所以RUURx21。2、30104 5102 010444.欧，欧，欧分析与解： 当欧姆表a、b 端的表笔短
19、路时，电流表指针满偏，电流为50 毫安，欧姆表内 阻 为rRRg0， 由IrRRgg0得rRrIgg06155010.30104.（ 欧 ），当a 、 b两 端 表 笔 间 接 上 待 测 电 阻Rx30104.欧 时 ，I15301030102510446.（安），指针半偏，所以，刻度盘中心刻度的电阻值为30104.欧； 当 a、 b 两端接上电阻Rx通过电流为 20 微安时：153010201046.Rx，则Rx4 5104.（ 欧 ）， 通 过 电 流 为30 毫 安 时 ：153010301046.Rx， 则Rx2 0104.（欧）。3、正确选项A、B、D。精品资料 - - - 欢迎下
20、载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 8 分析与解： 将原题图改画成易观察电路连接形式图，依题意，三个灯泡均正常发光，且亮 度 相 同 由URURURCCAABB222和UUUCAB， 可 直 接 得 出C 灯 电 阻 最 大 。 再 由I RIRBBAA22和IIBA， 有RRBA， 于 是 有RRRCAB。依题意，滑片未滑动前，有rR总，根据PR图，此时电路工作在图中r 的右侧，滑片P 左移，R总增大，则电源输出功率减小。由于外电路总电阻增大，则电源的路端电
21、压增大，由PURCC2，C 灯变亮；由于I总减小，IC增大，由IIIBC总，IB减小，由PIRBBB2，B 灯变暗，由于路端电压U变大， RB不变，变阻器与A 灯并联的阻值增大，则其分配电压变大，由PURAAA2，PA增大即 A 灯变亮。4、伏特表示数先增大后减小。分析与解： 设R1为20R，R2为30R，R 为50R，当滑片P 在任一位置时，设aP 电阻为 x，Pb 为50Rx，电路是R1与50Rx 串联，R2与 x 串联，两个支路再并联。根据UIrrR1，若 R 增大， 则 U 增大，R 减小， 则 U 减小； 则本题转化为判断R并的变化情况：RRx RRxRxRRxRxRxR并21021
22、000055371021410254410252100202002002002020RR xxRRxR xRRRxRR当xR20时，R并有最大值RR并2 50.，当x0，即 P 在 a 点时，RR并210.；当xR50即 P 在 b 点时RR并160.，说明 P 从 a 向 b滑动过程中，总电阻先增大后减速小，路端电压先增大后减小，伏特表示数亦先增大后减小。5、正确选项为A、C。分析与解： 依电路图分析，电容器C1两端电压即电阻R2两端电压，电容器C2两端电精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第
23、8 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 9 压即电阻R2、R3两端的电压，由QCU，要使电容器C1和 C2所带电量都减小，需降低电容器两端的电压。若增大 R1，根据IRRRr123，则 I 减小，则UUIRCR122，UC1减小，UUI RRUCRC223223，亦减小，此办法可行。若减小 R2，由IRRRr123，I 增大， 路端电压 U 减小，因为UIRR11，UR1增大，UUURR231，则UR23减小，又由UIRR33，故UR3增大，UUURRR2233，可判断UR2减小。所以URCR12，UUCR223均减小。6、0，rr0。分析与解： 路端电压UIr，在 UI
24、 图像中如图直线1。当I0时，直线在纵轴上的截距U0。直线斜率的绝对值kr0，在实际测量中由于伏特表的分流作用，使得电流的每一个测量值I 均小于真实值I0，所以每一个测量值所对应的坐标点（如A 点）均相对于真实值对应的坐标点（如A0点）向左平移一段距离。只有当外电路短路时，伏特表的分流作用才消失，此时测量值所对应的坐标点B 才与真实值对应的坐标点B0重合，因此由测量值所画出的 U I 图像如图中的直线2，通过比较得出0，rr0，在误差允许的范围内，通常采用这种电路测电动势和内电阻。7、 （1）故障发生在灯泡L 处，是断路。（2）20 欧； （3）125 .伏，r5欧。分析与解：（1）电路发生故
25、障后，安培表示数增大，路端电压UUI R222也增大，因此一定是外电路总电阻增大所致。一定是在外电路某处发生断路故障：由于安培表有示数 R2不可能断路；由于伏特表有示数变阻器不可能断路，依题意，导线完好、电路中各处接触良好，所以故障只可能是L2发生断路。（2）由于UU210伏，则有RUI222100520.（欧），L 未发生断路前恰好正常发光，所以L 的额定电压UL4伏， L 的额定电流IPULLL14025.（安）。L 未断精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - - 10 路 前 路 端 电 压UUI R2220 45209.（ 伏 ）， 变 阻 器 连 入 电 路 的 阻 值RUIUUIRRLL1119402520.（欧）。（3）根据全电路欧姆定律UIr，有故障前：90 45025.r；故障后：1005 . r。解之，得125 .（伏）；r5（欧）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - - -