第二章-专题强化5-闭合电路欧姆定律.docx

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1、专题强化5闭合电路欧姆定律的应用学习目标1.学会分析闭合电路动态问题的方法.2.会计算闭合电路的功率，能借助公式和图象分析求解电源的最大输出功率.3.学会含容电路的分析方法一、闭合电路的动态分析闭合电路动态问题的分析方法(1)程序法分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；由局部电阻变化判断总电阻的变化；由I判断总电流的变化；据UEIr判断路端电压的变化；由欧姆定律及串、并联电路的规律判断电路各部分的电压及电流的变化(2)结论法“并同串反”“并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中

2、的电流、两端电压、电功率都将减小“串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大例1如图1所示，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，电表示数的变化情况是()图1AV1示数减小，V2示数增大，A示数增大BV1示数增大，V2示数减小，A示数增大CV1示数增大，V2示数增大，A示数减小DV1示数减小，V2示数减小，A示数减小答案C解析电压表V1测量的是路端电压，电压表V2测量的是R2和R3并联电路两端的电压，电流表A测量的是通过电阻R3的电流滑片P向上端移动，R3接入电路的电阻

3、增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U外增大，根据闭合电路欧姆定律可知V1示数增大；由于I减小，电阻R1两端的电压UR1减小，故U并U外UR1增大，所以V2示数增大；由于U并增大，R2所在支路的电流I2增大，通过R3的电流I3II2减小，所以A示数减小，故正确选项为C.针对训练1(2019聊城市期末)如图2所示电路中，开关S闭合，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是()图2A电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮B电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗C电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮D电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L

4、1变暗答案D解析当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由I知，总电流增大，通过L2的电流增大，L2变亮；由U并EI(RL2r)知，变阻器与L1并联部分电压减小，示数变小，L1变暗，D正确二、闭合电路的功率1电源的总功率P总EI；电源内电阻消耗的功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2R2R，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm.电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示图33电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比，即100%100%100%.对于纯电阻电路，电源的效率100%100%100%，

5、所以当R增大时，效率提高当Rr(电源有最大输出功率)时，效率仅为50%，效率并不高例2如图4所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器的最大阻值为10 .图4(1)变阻器接入电路的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？(2)变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？答案(1)2 W(2)0 W解析(1)此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率即当RrR02 时，R消耗功率最大为：Pm W W.(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：PI2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时电路中电阻最小，

6、即当R0时，R0上消耗的功率最大：PmR01.5 W W.功率最大值的求解方法1流过电源的电流最大时，电源的功率、内阻消耗功率均最大2对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大3电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻，电源的输出功率越大针对训练2将一个电源与一电阻箱连接构成闭合回路，测得的电阻箱所消耗的功率P与电阻箱的读数R的关系如图5所示，下列说法正确的是()图5A电源最大输出功率可能大于45 WB电源内阻为5 C电源的电动势为45 VD电阻箱消耗的功率为最大值时，电源的效率大于50%答案B解析由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大

7、为45 W，即电源最大输出功率为45 W，A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5 ，B正确；电阻箱所消耗功率P最大值为45 W时，电阻箱读数为R5 ，得电流I A3 A，电源电动势EI(Rr)30 V，C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，外电路电阻等于电源内阻，即Rr，电源效率为50%，D错误三、电阻的UI图线与电源的UI图线的对比1两种图象电阻电源UI图象研究对象定值电阻电源图象的物理意义表示导体的性质R，R不随U与I的变化而变化表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻联系电源的电动势和内阻

8、是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化2.两种图象的交点坐标表示该用电器单独与电源串联的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压)如图6，电源的输出功率分别为PbU1I1，PcU2I2.图6例3如图7所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，当上述电源和电阻组成闭合电路时，求：图7(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率为多大？答案(1)4 W(2)2 W(3)66.7%解析(1)根据题意从题图A的图线可读出E3 V，r 0.5 ，从B图线中可读出外电阻R1 .由闭合电路欧姆定律可得I A2 A，则电源的输出

9、功率P出I2R4 W(2)电源内部消耗的电功率P内I2r2 W，(3)电源的总功率P总IE6 W，故电源的效率100%66.7%.针对训练3(多选)(2019新乡市高二期中)如图8所示，直线A为电源的UI图线，直线B和C分别为电阻R1和R2的UI图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为1、2，则()图8AP1P2 BP1P2C12 D1r时，随着外电阻阻值增大，电源输出功率减小，所以当R20时，电源的输出功率最大，故A错误；当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，定值电阻R1的功率最大，故B错误，D正确；电源的效率100%100%，当滑动

10、变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，电源的效率最小，故C错误8.(多选)(2019日照市期末)如图8所示电路，电源内阻不可忽略，电表均为理想电表，开关S闭合后，灯泡正常发光若滑动变阻器R的滑片向下滑动，下列判断正确的是()图8A电源的效率一定减小B电源的输出功率可能减小C灯泡L有可能会烧坏D电压表V和电流表A的示数均减小答案AB解析滑动变阻器R的滑动端向下滑动，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，电流增大，内电压增大，外电压减小，由100%知，电源的效率一定减小，A正确；由于外电阻与内电阻的关系未知，故电源的输出功率的变化无法确定，可能减小，B正确；R减小，R与L并联部分的电压减小，示

11、数减小，L变暗，总电流增大，流过L的电流减小，的示数为总电流与通过L电流的差值，示数增大，C、D错误9(多选)如图9所示，直线、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，曲线是一个小灯泡的UI图线，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()图9A电源1比电源2的内阻大B电源1和电源2的电动势相等C小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率小D小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率大答案ABC解析由闭合电路的欧姆定律EUIr知，当I0时电动势E等于路端电压U，即电源的UI图线与U轴的交点就是电源电动势的大小，由题图知，电源1和

12、电源2的电动势相等，故B正确；电源内阻r，即电源的UI图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r1r2，故A正确；小灯泡的UI图线与电源的UI图线的交点即为小灯泡的工作状态，由题图知，小灯泡与电源1连接时消耗的功率P1U1I1，小于小灯泡与电源2连接时消耗的功率P2U2I2，故C正确，D错误10(多选)如图10所示的电路中，电源电动势E6 V，内阻r1 ，电阻R16 ，R25 ，R33 ，电容器的电容C2105 F若将开关S闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关S后，通过R1的电荷量为q.则()图10AI0.75 A BI0.5 ACq2105 C Dq1105 C答案AD解析R并2

13、，开关S闭合时，I0.75 A，选项A对，B错；此时UCUR并1.5 V，QCCUC3105 C，若将开关断开，则电容器上所带的电荷量通过R1、R3放掉，因I1I3R3R112，根据qIt可知，通过R1的电荷量qQC1105 C，选项C错，D对11.(2019日照市期末)如图11所示的电路中，电源电动势E10 V，内阻r0.5 ，电动机的电阻R01.0 ，定值电阻R11.5 .电动机正常工作时，理想电压表的示数U13.0 V求：图11(1)电源总功率；(2)电源的输出功率；(3)电动机消耗的电功率，以及将电能转化为机械能的功率答案(1)20 W(2)18 W(3)12 W8 W解析(1)根据欧

14、姆定律可求出电路中的电流I2.0 A，电源的总功率P总EI20 W(2)电源的输出功率P出EII2r18 W(3)根据闭合电路的欧姆定律，电动机两端的电压U2EU1Ir6 V电动机消耗的电功率P电U2I12 W电动机将电能转化为机械能的功率，就是电动机的输出功率P机P电I2R08 W.12.(2019平顶山市、许昌市、汝州市联考)图12所示电路中，电源的电动势E110 V，电阻R121 ，电动机的内阻R00.5 ，开关S1始终闭合，当开关S2断开时，电阻R1消耗的电功率P1525 W，当开关S2闭合时，电阻R1消耗的电功率P2336 W，求：图12(1)电源的内阻r；(2)当开关S2闭合时，电

15、动机输出的机械功率P出答案(1)1 (2)1 606 W解析(1)当开关S2断开时，电动机被断路，此时电路中通过的电流为I电阻R1消耗的功率P1I2R1，解得r1 (2)当开关S2闭合时，设R1两端的电压为U，有U84 V设此时电源中通过的电流为I，由闭合电路的欧姆定律有：EIrU流过R1的电流为I1，流过电动机的电流为I2，有：I1，又I1I2I.电动机的输出功率为P出UI2IR0，解得P出1 606 W.13(2020华中师大附中质检)如图13所示，电源电动势E6 V，内阻r1 ，电阻R12 ，R23 ，R37.5 ，电容器的电容C4 F.开关S原来断开，从闭合开关S到电路稳定，试问这一过

16、程中通过电阻R的电荷量是多少？图13答案1.92105 C解析S断开时的等效电路图如图甲所示，电容器C两端电压U等于电阻R2两端电压U2，而U2R23 V，电容器C的带电荷量QCU21.2105 C且a板带正电，b板带负电S闭合时的等效电路图如图乙所示，有R外3 ，干路电流：I1.5 A外电压U外EIr4.5 V电阻R1两端电压U1U外1.8 V电容器C两端电压U等于电阻R1两端电压U1，电容器C的带电荷量QCUCU17.2106 C且a板带负电，b板带正电，通过电阻R的电荷量QQQ1.92105 C.14.(多选)在如图14所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，理想电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2、U3表示下列比值中正确的是()图14A.不变，不变 B.变大，变大C.变大，不变 D.变大，不变答案ACD解析滑动变阻器的滑动触头P向下滑动，R2变大，由题图可知U1、U2分别是R1、R2两端的电压，电流表测通过这个电路的总电流I，U3是路端电压，由欧姆定律可知R1(因R1是定值电阻)，A正确；U2EI(R1r)(因E、R1、r均是定值)，则该表达式为一次函数关系式，且(R1r)不变，I变小时，变大，B错误，C正确；R1R2，因R2变大，则变大；又由于U3EIr，可知r不变，D正确