（山東省專(zhuān)用）2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律講義（含解析）新人教版選修3-1.doc

第7節(jié)閉合電路的歐姆定律1.閉合電路歐姆定律的表達(dá)式為I，此式僅適用于純電阻電路，其中R和r分別指外電阻和內(nèi)電阻。2閉合電路內(nèi)、外電壓的關(guān)系為EU內(nèi)U外IrU外，由此式可知，當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)，路端電壓隨著變化。3當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)外電路短路時(shí)，路端電壓為零。一、閉合電路歐姆定律1閉合電路的組成及電流流向2閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化如圖所示，電路中電流為I，在時(shí)間t內(nèi)，非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即EItI2RtI2rt。3閉合電路歐姆定律二、路端電壓與負(fù)載(外電阻)的關(guān)系1路端電壓與電流的關(guān)系(1)公式：UEIr。(2)UI圖像：如圖所示，該直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻。2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律(1)外電阻R增大時(shí)，電流I減小，外電壓U增大，當(dāng)R增大到無(wú)限大(斷路)時(shí)，I0，UE，即斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。(2)外電阻R減小時(shí)，電流I增大，路端電壓U減小，當(dāng)R減小到零時(shí)，I，U0。1自主思考判一判(1)如圖甲所示，電壓表測(cè)量的是外電壓，電壓表的示數(shù)小于電動(dòng)勢(shì)。()(2)如圖乙所示，電壓表測(cè)量的是內(nèi)電壓，電壓表的示數(shù)小于電動(dòng)勢(shì)。()(3)外電阻變化可以引起內(nèi)電壓的變化，從而引起內(nèi)電阻的變化。()(4)外電路的電阻越大，路端電壓就越大。()(5)路端電壓增大時(shí)，電源的輸出功率一定變大。()(6)電源斷路時(shí)，電流為零，所以路端電壓也為零。()2合作探究議一議(1)假如用發(fā)電機(jī)直接給教室內(nèi)的電燈供電，電燈兩端的電壓等于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)嗎？提示：不等于。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)內(nèi)部有電阻，有電勢(shì)降落。發(fā)電機(jī)內(nèi)部電壓與電燈兩端電壓之和才等于電動(dòng)勢(shì)。(2)在實(shí)驗(yàn)課上，小紅同學(xué)用電壓表去測(cè)量1節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V,1節(jié)舊電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.45 V，現(xiàn)在她把這樣的兩節(jié)舊電池串聯(lián)后接在一個(gè)標(biāo)有“3 V2 W”的小燈泡兩端，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，檢查電路的連接，各處均無(wú)故障。電池雖然舊了，但電動(dòng)勢(shì)并沒(méi)有減小多少，那么小燈泡為什么不亮呢？提示：電池變舊后，電動(dòng)勢(shì)并不明顯減小，但內(nèi)阻明顯變大，因而使電路中的電流很小，導(dǎo)致小燈泡不亮。路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1外電阻的兩類(lèi)變化引起的相應(yīng)變化(1)說(shuō)明：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)的路端電壓。(2)說(shuō)明：由于電源內(nèi)阻很小，所以短路時(shí)會(huì)形成很大的電流，為保護(hù)電源，絕對(duì)不能把電源兩極直接相連接。2電源的UI圖像(1)圖像的函數(shù)表達(dá)式：UEIr。(2)圖像表示：電源的外電路的特性曲線(路端電壓U隨電流I變化的圖像)，如圖所示是一條斜向下的直線。(3)當(dāng)外電路斷路時(shí)(即R，I0)：縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E(EU端)；當(dāng)外電路短路時(shí)(R0，U0)：橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短。(條件：坐標(biāo)原點(diǎn)均從0開(kāi)始)(4)圖線的斜率：其絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻，即r。(5)某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積：為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率。1電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓，下列說(shuō)法正確的是()A因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)不變，所以路端電壓也不變B因?yàn)閁IR，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓也增大C因?yàn)閁EIr，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓減小D若外電路斷開(kāi)，則路端電壓為零解析：選C路端電壓UIREIr，因?yàn)镮增大時(shí)，R減小，所以不能用UIR判斷路端電壓的變化情況，根據(jù)UEIr可知，當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓減小，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓為E，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2多選如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，下列結(jié)論正確的是()A電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 VB電源的內(nèi)阻為12 C電源的短路電流為0.5 AD電流為0.3 A時(shí)的外電阻是18 解析：選AD因該電源的UI圖像的縱軸坐標(biāo)不是從零開(kāi)始的，故縱軸上的截距雖為電源的電動(dòng)勢(shì)，即E6.0 V，但橫軸上的截距0.5 A并不是電源的短路電流，且內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對(duì)值計(jì)算，即r| 2 。由閉合電路歐姆定律可得電流I0.3 A時(shí)，外電阻Rr18 。故選項(xiàng)A、D正確。3如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6 V和0.4 A；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1 V和0.1 A，求電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻。解析：當(dāng)S閉合時(shí)，由閉合電路歐姆定律得U1EI1r即E1.60.4r當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，由閉合電路歐姆定律得U2EI2r即E(1.60.1)(0.40.1)r由得E2 V，r1 。答案：2 V1 電源的有關(guān)功率和電源的效率1電源的有關(guān)功率和電源的效率(1)電源的總功率：P總IEI(U內(nèi)U外)。(2)電源的輸出功率：P出IU外。(3)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率：PI2r。(4)電源的效率：，對(duì)于純電阻電路，。2輸出功率和外電阻的關(guān)系在純電阻電路中，電源的輸出功率為PI2RRR(1)當(dāng)Rr時(shí)，電源的輸出功率最大，Pm。(2)當(dāng)R>r時(shí)，隨著R增大，P減小。(3)當(dāng)R<r時(shí)，隨著R增大，P增大。典例如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，內(nèi)阻為1 ，保護(hù)電阻R00.5 ，求：當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，保護(hù)電阻R0消耗的電功率最大，并求這個(gè)最大值。解析保護(hù)電阻消耗的功率為P0，因R0和r是常量，而R是變量，所以R最小時(shí)，P0最大，即R0時(shí)，P0max W8 W。答案R0P0max8 W變式1例題中條件不變，求當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個(gè)最大值。解析：這時(shí)要把保護(hù)電阻R0與電源內(nèi)阻r算在一起，據(jù)以上結(jié)論，當(dāng)RR0r即R(10.5)1.5 時(shí)，PRmax W6 W。答案：R1.5 PRmax6 W變式2在例題中，若電阻箱R的最大值為3 ，R05 ，求：當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R的功率最大，并求這個(gè)最大值。解析：把R05 當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，則等效電源內(nèi)阻r等為6 ，而電阻箱R的最大值為3 ，小于6 ，P2R，則不能滿足Rr等，當(dāng)電阻箱R的電阻取3 時(shí)，R消耗功率最大，最大值為：P 2R W。答案：R3 P W變式3例題中條件不變，求電源的最大輸出功率。解析：由電功率公式P出2R外，當(dāng)R外r時(shí)，P出最大，即RrR00.5 時(shí)，P出max W9 W。答案：9 W功率最大值的求解方法(1)流過(guò)電源的電流最大時(shí)，電源的功率、內(nèi)損耗功率均最大。(2)對(duì)某定值電阻來(lái)說(shuō)，其電流最大時(shí)功率也最大。(3)電源的輸出功率在外電阻等于內(nèi)阻時(shí)最大，若不能相等，外電阻越接近內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率越大。(4)對(duì)于外電路中部分不變電阻來(lái)說(shuō)，可以寫(xiě)出其功率表達(dá)式，利用數(shù)學(xué)知識(shí)求其極值。 1如圖所示，A為電源的UI圖線，B為電阻R的UI圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和效率分別是()A4 W，B2 W，C4 W，D2 W，解析：選C從題圖可知E3 V，圖線A和圖線B的交點(diǎn)是電源和電阻R構(gòu)成閉合電路的工作點(diǎn)，因此P出UI4 W，P總EI6 W。電源的效率。2.多選直流電路如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電源的()A總功率一定減小B效率一定增大C內(nèi)部損耗功率一定減小D輸出功率一定先增大后減小解析：選ABC滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路部分的阻值變大，因而電流減小，由P總IE可知電源的總功率減小，選項(xiàng)A正確?；瑒?dòng)變阻器連入電路部分阻值變大，路端電壓變大，由100%可知電源的效率增大，選項(xiàng)B正確。內(nèi)部損耗功率為P內(nèi)I2r，電流減小，因而內(nèi)部損耗功率減小，選項(xiàng)C正確。電源輸出功率為外電阻消耗功率，但外電阻與內(nèi)電阻的大小關(guān)系未知，因而不能判斷輸出功率的變化情況，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3多選如圖所示，電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r的電池與定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，已知R0r，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是2r，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A通過(guò)R0的電流一直變大B電源的輸出功率先變大后變小C滑動(dòng)變阻器消耗的功率變小D定值電阻R0消耗的功率先變大后變小解析：選AC當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P由a端向b端滑動(dòng)時(shí)，電路中的總電阻變小，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻不變，得知總電流變大，即通過(guò)R0的電流一直變大，故A正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)時(shí)，電路的內(nèi)電阻小于外電阻，隨著R的減小，電路的內(nèi)外電阻差值減小，所以電源的輸出功率一直變大，故B錯(cuò)誤；將R0等效到內(nèi)電阻中去，內(nèi)電阻變?yōu)?r，滑動(dòng)變阻器消耗的功率可看成電源的輸出功率，R外2r，隨著外電阻的減小，輸出功率減小，故C正確；總電流變大，根據(jù)PI2R0，R0不變，定值電阻R0上消耗的功率變大，故D錯(cuò)誤。閉合電路的動(dòng)態(tài)分析1閉合電路動(dòng)態(tài)分析的思路閉合電路中由于局部電阻變化(或開(kāi)關(guān)的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析這類(lèi)問(wèn)題的基本思路是：2閉合電路動(dòng)態(tài)分析的三種方法(1)程序法：基本思路是“部分整體部分”，即：R局R總I總U外(2)結(jié)論法“串反并同”“串反”是指某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減??；某一電阻減小時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大?！安⑼笔侵改骋浑娮柙龃髸r(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。(3)特殊值法與極限法：指因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。一般用于滑動(dòng)變阻器兩部分在電路中都有電流時(shí)的討論。1.多選如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)S并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，使A、B、C三燈亮度相同。若繼續(xù)將P向下移動(dòng)，則三燈亮度變化情況為()AA燈變亮BB燈變亮CB燈變暗DC燈變亮解析：選ACD將變阻器滑片P向下移動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)全電路歐姆定律得知，總電流IA增大，則A燈變亮。并聯(lián)部分的電壓U并EIA(RAr)，E、RA、r不變，IA增大，U并減小，B燈變暗。通過(guò)C燈的電流ICIIB，I增大，IB減小，則IC增大，C燈變亮，故A、C、D正確。2.如圖所示是一實(shí)驗(yàn)電路圖。在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過(guò)程中，下列表述正確的是()A路端電壓變小B電流表的示數(shù)變大C電源內(nèi)阻消耗的功率變小D電路的總電阻變大解析：選A當(dāng)滑片向b端滑動(dòng)時(shí)，其接入電路中的電阻減小，使得外電路總電阻減小，故D錯(cuò)誤。根據(jù)I，可知總電流在增加，根據(jù)閉合電路中的歐姆定律有EIrU外，可知路端電壓U外在減小，故A正確。流過(guò)電流表的示數(shù)為I，可知電流在減小，故B錯(cuò)誤。根據(jù)PI2r，可知內(nèi)阻消耗的功率在增大，故C錯(cuò)誤。3在如圖所示的電路中，開(kāi)關(guān)S閉合后和閉合前相比，三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是( )AV示數(shù)變大，A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變小BV示數(shù)變大，A1示數(shù)變小，A2示數(shù)變大CV示數(shù)變小，A1示數(shù)變大，A2示數(shù)變小DV示數(shù)變小，A1示數(shù)變小，A2示數(shù)變大解析：選C由題圖電路圖可知，開(kāi)關(guān)S閉合前，電阻R、R2串聯(lián)，兩電流表測(cè)電路電流，電壓表測(cè)路端電壓，開(kāi)關(guān)S閉合后，電阻R1與R2并聯(lián)，然后與R串聯(lián)，電流表A1測(cè)干路電流，電流表A2測(cè)R2支路電流，開(kāi)關(guān)閉合后，外電阻R減小，由I可知，電路電流I增大，電流表A1示數(shù)增大，由UEIr可知，路端電壓U減小，電壓表示數(shù)減小，并聯(lián)電路電壓：U并EI(rR)減小，I2減小，電流表A2示數(shù)減小，故選項(xiàng)C正確。含容電路的分析與計(jì)算典例如圖所示，E10 V，r1 ，R1R35 ，R24 ，C100 F。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電容器中帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。求：(1)S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向；(2)S閉合后流過(guò)R3的總電荷量。思路點(diǎn)撥解析開(kāi)始帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，必有qEmg且qE豎直向上。S閉合后，qEmg的平衡關(guān)系被打破。S斷開(kāi)，帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)電容器兩極板間距離為d，有UCE4 V，mg。S閉合后，UCE8 V設(shè)帶電粒子加速度為a，則mgma，解得ag，方向豎直向上。(2)S閉合后，流過(guò)R3的總電荷量等于電容器上電荷的增加量，所以QC(UCUC)4104 C。答案(1)g方向豎直向上(2)4104 C對(duì)含容電路問(wèn)題的五點(diǎn)提醒(1)電路穩(wěn)定時(shí)電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件，在電容器處的電路看作是斷路，畫(huà)等效電路時(shí)，可以先把它去掉。(2)若要求解電容器所帶電荷量時(shí)，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上，求出電容器兩端的電壓，根據(jù)QCU計(jì)算。(3)電路穩(wěn)定時(shí)電容器所在支路上電阻兩端無(wú)電壓，該電阻相當(dāng)于導(dǎo)線。(4)當(dāng)電容器與電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩端的電壓與并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。(5)電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充、放電，如果電容器兩端的電壓升高，電容器將充電，反之，電容器將放電。通過(guò)與電容器串聯(lián)的電阻的電量等于電容器帶電量的變化量。 1在如圖所示的電路中，開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4均閉合，C是極板水平放置的平行板電容器，極板間懸浮著一個(gè)油滴P，斷開(kāi)哪一個(gè)開(kāi)關(guān)后P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)？()AS1BS2CS3DS4解析：選C斷開(kāi)S1，電容器兩板間的電壓不變，場(chǎng)強(qiáng)不變，油滴所受的電場(chǎng)力不變，油滴仍處于平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤。斷開(kāi)S2，電容器兩板間的電壓增大，穩(wěn)定時(shí)，其電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，板間場(chǎng)強(qiáng)增大，油滴所受的電場(chǎng)力增大，油滴將向上運(yùn)動(dòng)，與題意不符，故B錯(cuò)誤。斷開(kāi)S3，電容器通過(guò)電阻放電，板間場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，油滴所受的電場(chǎng)力減小，油滴將向下運(yùn)動(dòng)，故C正確。斷開(kāi)S4，電容器的電量不變，板間場(chǎng)強(qiáng)不變，油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，故D錯(cuò)誤。2.如圖所示的電路中，電源提供的電壓為U10 V保持不變，已知R14 ，R26 ，C30 F。(1)閉合開(kāi)關(guān)S，求電路穩(wěn)定后通過(guò)R1的電流。(2)然后將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，求這以后流過(guò)R1的電荷量。解析：(1)閉合S，電路達(dá)到穩(wěn)定后電容器相當(dāng)于斷路。由歐姆定律得通過(guò)R1的電流為I A1 A。(2)S斷開(kāi)前，電容器兩極板間的電壓等于R2兩端的電壓，即有UCU2IR216 V6 V電容器所帶電荷量為QCUC301066 C1.8104 CS斷開(kāi)且電路穩(wěn)定時(shí)，電容器兩極板間的電壓等于電源提供的電壓U，電容器所帶電荷量為QCU3010610 C3104 C流過(guò)R1的電荷量等于電容器所帶電荷量的增加量，即QQQ3104 C1.8104 C1.2104 C。答案：(1)1 A(2)1.2104 C1一個(gè)閉合電路，是由電池供電的，外電路是純電阻時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()A當(dāng)外電阻增大時(shí)，路端電壓增大B當(dāng)外電阻減小時(shí)，路端電壓增大C當(dāng)外電阻減小時(shí)，電路中的電流減小D電池的內(nèi)阻越小，外電阻變化時(shí)，路端電壓的變化越大解析：選A根據(jù)UEIr，當(dāng)外電阻增大時(shí)，I減小，U增大，A正確，B錯(cuò)誤。根據(jù)I，C錯(cuò)誤，再根據(jù)UEIr，UIr，故D錯(cuò)誤。2在如圖所示的電路中，電阻R2.0 ，電源的電動(dòng)勢(shì)E3.0 V，內(nèi)電阻r1.0 。閉合開(kāi)關(guān)S后，通過(guò)電阻R的電流為( )A1.0 AB1.5 AC2.0 AD6.0 A解析：選A根據(jù)閉合電路歐姆定律得I A1 A，則A正確。3有兩個(gè)相同的電阻R，串聯(lián)起來(lái)接在電動(dòng)勢(shì)為E的電源上，電路中的電流為I；將它們并聯(lián)起來(lái)接在同一電源上，此時(shí)流過(guò)電源的電流為，則電源的內(nèi)阻為()ARB.C4RD.解析：選C由串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)及閉合電路的歐姆定律得EI(2Rr)，EI，由以上兩式可得r4R。4.多選如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E9 V、內(nèi)阻r3 ，R15 ，下列說(shuō)法中正確的是()A當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，UAC9 VB當(dāng)S閉合時(shí)，UAC9 VC當(dāng)S閉合時(shí)，UAB7.5 V，UBC0D當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，UAB0，UBC0解析：選AC當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，UAC與UBC為路端電壓，等于電源電動(dòng)勢(shì)，A正確，D錯(cuò)誤；當(dāng)S閉合時(shí)，UACUABR7.5 V，UBCI00，B錯(cuò)誤，C正確。5.如圖所示，電池電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r。當(dāng)可變電阻的滑片P向b點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，電壓表 的讀數(shù)U1與電壓表 的讀數(shù)U2的變化情況是()AU1變大，U2變小BU1變大，U2變大CU1變小，U2變小DU1變小，U2變大解析：選A滑片P向b移動(dòng)時(shí)，總電阻變大，干路中I變小。由于路端電壓UEIr，U增大，即V1表示數(shù)U1變大。由于V2表示數(shù)U2IR，U2減小，所以A正確。6如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測(cè)得各部分電壓是UabUad6 V，UcdUbc0，經(jīng)檢查，各段導(dǎo)線以及導(dǎo)線與各元件的連接處良好，由此可判定()A開(kāi)關(guān)S處接觸不良BL1的燈絲燒斷了CL2的燈絲燒斷了D變阻器R斷路解析：選BUab有示數(shù)，則說(shuō)明開(kāi)關(guān)S接觸良好，A錯(cuò)誤；Uad有示數(shù)，則說(shuō)明燈泡L1之外電路無(wú)斷路，C、D錯(cuò)誤；UcdUbc0，則說(shuō)明燈泡L1斷路，故B正確。7如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后，水平放置的平行金屬板間的帶電質(zhì)點(diǎn)P處于靜止?fàn)顟B(tài)，若將滑動(dòng)變阻器R2的滑片向a端移動(dòng)，則()A電壓表讀數(shù)增大B電流表讀數(shù)減小CR1消耗的功率減小D質(zhì)點(diǎn)P將向下運(yùn)動(dòng)解析：選D由圖可知，R1與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)；電容器與變阻器并聯(lián)；當(dāng)滑片向a端移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電阻減小，總電阻減??；由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大；路端電壓減小，同時(shí)R1兩端的電壓增大，所以電壓表示數(shù)減小，電流示數(shù)增大，故A、B錯(cuò)誤。流過(guò)R1的電流增大，由公式PI2R知R1消耗的功率增大，故C錯(cuò)誤。電容器板間電壓減小，板間電場(chǎng)強(qiáng)度減小，故質(zhì)點(diǎn)P受到的向上電場(chǎng)力減小，則重力大于電場(chǎng)力，質(zhì)點(diǎn)P將向下運(yùn)動(dòng)，故D正確。8如圖所示電路中，定值電阻R2r(r為電源內(nèi)阻)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R1且R1R2r。在滑動(dòng)變阻器的滑片P由左端a向右滑動(dòng)的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是()A電源的輸出功率變小BR2消耗的功率先變大后變小C滑動(dòng)變阻器消耗的功率先變大后變小D以上說(shuō)法都不對(duì)解析：選C滑片向右移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路部分電阻變小，電路中的電流變大，通過(guò)電源的電流和通過(guò)電阻R2的電流都變大，這兩個(gè)電阻是定值電阻，消耗的功率變大，在滑動(dòng)的過(guò)程中內(nèi)阻始終小于外電阻，所以電源的輸出功率增大。考慮滑動(dòng)變阻器上的功率消耗時(shí)可以把R2看成電源的一部分，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值等于2r時(shí)，消耗的功率最大，當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值小于2r時(shí)，消耗的功率變小。9如圖所示，直線A為某電源的UI圖線，曲線B為某小燈泡的UI圖線，用該電源和小燈泡組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和電源的總功率分別是()A4 W,6 WB4 W,8 WC2 W,3 WD2 W,4 W解析：選A由題圖可知，電源的電動(dòng)勢(shì) E3 V，內(nèi)阻r0.5 ；兩圖線的交點(diǎn)表示燈泡與電源連接時(shí)的工作狀態(tài)，此時(shí)燈泡的電壓U2 V，電流I2 A；則電源的總功率P總EI32 W6 W；電源的輸出功率 P出EII2r(32220.5)W4 W，故選A。10.多選如圖所示電路中，電源內(nèi)阻不能忽略。閉合S后，調(diào)節(jié)R的阻值，使電壓表示數(shù)增大U，在這一過(guò)程中，有()A通過(guò)R1的電流增大BR2兩端電壓減小UC通過(guò)R2的電流減小量小于D路端電壓增大量為U解析：選AC由電流I可知，當(dāng)電壓增加U時(shí)，通過(guò)R1的電流就增加，故A正確；由于電源的內(nèi)阻不能忽略，故R2兩端電壓減小量比U小，B錯(cuò)誤，C正確；因R2兩端的電壓減小，故路端電壓增大量比U要小，故D錯(cuò)誤。11.如圖所示的電路中，所用電源的電動(dòng)勢(shì)E4 V，內(nèi)電阻r1 ，電阻R1可調(diào)?，F(xiàn)將R1調(diào)到3 后固定。已知R26 ，R33 ，求：(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)和接通時(shí)，通過(guò)R1的電流分別為多大？(2)為了使A、B之間電路的電功率在開(kāi)關(guān)S接通時(shí)能達(dá)到最大值，應(yīng)將R1的阻值調(diào)到多大？這時(shí)A、B間消耗的最大電功率是多少？解析：(1)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，I1 A0.4 A開(kāi)關(guān)接通時(shí)，R2、R3并聯(lián)的總電阻R232 I1 A0.667 A。(2)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，A、B之間的總電阻R232 為定值，所以，只有當(dāng)R10時(shí)，總電流最大，A、B之間的電功率才最大。I A APABI2R2322 W3.556 W。答案：(1)0.4 A0.667 A(2)03.556 W12.如圖所示，電容器C16 F，C23 F，電阻R16 ，R23 ，C、D為兩端點(diǎn)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，A、B兩點(diǎn)間的電壓UAB為多少？當(dāng)S閉合時(shí)，電容器C1的電荷量改變了多少？(已知電壓U18 V)解析：在電路中電容器C1、C2的作用是斷路，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電路中無(wú)電流，B、C等電勢(shì)，A、D等電勢(shì)。因此UABUACUDC18 V當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電容器C1所帶電荷量為Q1C1UAC610618 C1.08104 C當(dāng)S閉合時(shí)，電路導(dǎo)通，電容器C1兩端的電壓即電阻R1兩端的電壓。由串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系得UACU18 V12 V此時(shí)電容器C1所帶電荷量為Q1C1UAC610612 C0.72104 C電容器C1所帶電荷量的變化量為QQ1Q13.6105 C，“”號(hào)表示減少。答案：18 V減少了3.6105 C閉合電路的綜合問(wèn)題1關(guān)于閉合電路(電源內(nèi)阻不能忽略)，下列說(shuō)法中正確的是() A閉合電路中，電流總是從電勢(shì)高的地方流向電勢(shì)低的地方 B閉合電路中，電源的路端電壓越大，電源的輸出功率就越大 C閉合電路中，外電阻越大，電源的路端電壓就越大D閉合電路中，電流越大，電源的路端電壓就越大解析：選C閉合電路的外電路中，電流從電勢(shì)高的地方流向電勢(shì)低的地方，內(nèi)電路中，電流從電勢(shì)低的地方流向電勢(shì)高的地方，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；閉合電路中，當(dāng)內(nèi)外電路的電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，故當(dāng)電源的路端電壓越大，電源的輸出功率不一定大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)U可知閉合電路中，外電阻越大，電源的路端電壓就越大，選項(xiàng)C正確； 閉合電路中，電流越大，電源的路端電壓不一定大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I變化的圖線。若A、B點(diǎn)的橫坐標(biāo)均為1 A，那么AB線段表示的功率為()A1 WB6 WC2 WD2.5 W解析：選C由題圖知，在C點(diǎn)，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動(dòng)勢(shì)為E3 V，短路電流為I3 A，所以電源的內(nèi)阻為r1 。圖像上AB段所表示的功率為PABP總I2r(13121)W2 W。3.如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置。閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)。如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是()A增大R1的阻值B增大R2的阻值 C增大兩板間的距離D斷開(kāi)電鍵S解析：選B在直流電路中，R2與電容器串聯(lián)的支路不通，因此電容器兩端的電壓等于R1兩端的電壓，增大R1的阻值，R1兩端的電壓增大，電容器兩端的電壓增大，由E可知，電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，因此板間帶電油滴受到的電場(chǎng)力增大，會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；增大R2的阻值不改變電路中的總電阻，不改變R1兩端的電壓，因此電容器中的油滴仍保持靜止，B項(xiàng)正確；增大兩板間的距離，而電容器的兩板間的電壓一定，由E可知，板間的場(chǎng)強(qiáng)減小，油滴受到的電場(chǎng)力減小，油滴會(huì)向下運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；斷開(kāi)電鍵S，電容器會(huì)通過(guò)R1、R2進(jìn)行放電，使板間場(chǎng)強(qiáng)減小，油滴受到的電場(chǎng)力減小而向下運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4如圖所示，C為兩極板水平放置的平行板電容器。閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1、R2的滑片處于各自的中點(diǎn)位置時(shí)，懸在電容器C兩極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，要使塵埃P向下加速運(yùn)動(dòng)，下列方法中唯一可行的是()A把R1的滑片向左移動(dòng)B把R2的滑片向左移動(dòng)C把R2的滑片向右移動(dòng)D把閉合的開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)解析：選BR1和電容器是串聯(lián)關(guān)系，只是起到接通電容器作用，改變?cè)撾娮璨粫?huì)影響電容器板間電場(chǎng)，帶電塵埃依然靜止，A錯(cuò)誤；對(duì)于帶電塵埃qmg，增加R2左側(cè)部分電壓可以增加板間電壓，反之可以減小板間電壓，當(dāng)減小電壓時(shí)，塵埃將向下加速運(yùn)動(dòng)，所以B正確，C錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，電容器充電，極板電壓增加，塵埃將向上做加速運(yùn)動(dòng)，所以D錯(cuò)誤。5如圖所示為一個(gè)電池組和一只電阻R的UI圖線。用該電池組與電阻R連接成閉合電路，則以下說(shuō)法正確的是()A電池組的內(nèi)阻是0.5 B電阻的阻值為2 C電池組的輸出功率將是5 WD改變電阻R的阻值時(shí)，則電池組的最大輸出功率為6.25 W解析：選D電池組的內(nèi)阻r 1 ，故A錯(cuò)誤。電阻的阻值約R ，故B錯(cuò)誤。兩圖線的交點(diǎn)表示將該電阻接在該電池組兩端時(shí)電路的工作狀態(tài)，由圖讀出路端電壓為U2 V，電流為I3 A，電池組的輸出功率是PUI6 W，故C錯(cuò)誤。當(dāng)外電阻等于電池的內(nèi)阻時(shí)，即外電阻Rr1 時(shí)，電池組的最大輸出功率P出2R216.25 W，故D正確。6.如圖所示的電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A電壓表與電流表的示數(shù)都減小B電壓表與電流表的示數(shù)都增大C電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大解析：選A由變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑可知R0連入電路的有效電阻減小，則R外減小，由I可知I增大，由U內(nèi)Ir可知U內(nèi)增大，由EU內(nèi)U外可知U外減小，故電壓表示數(shù)減小。由U1IR1可知U1增大，由U外U1U2可知U2減小，由I2可知電流表示數(shù)變小，故A正確。7如圖所示，電源和電壓表都是好的，當(dāng)滑片由a滑到b的過(guò)程中，電壓表的示數(shù)幾乎都為U，下列判斷正確的是()Aa處接線斷開(kāi)B觸頭P開(kāi)路Ca、b間電阻絲開(kāi)路Db處接線開(kāi)路解析：選D若a處接線斷開(kāi)，電壓表的示數(shù)為零，不符合題意，故A錯(cuò)誤。若觸頭P開(kāi)路，電壓表的示數(shù)為零，不符合題意，故B錯(cuò)誤。若a、b間電阻絲開(kāi)路，電壓表示數(shù)幾乎為U，后變?yōu)榱?，不符合題意，故C錯(cuò)誤。若b處接線開(kāi)路，ab上沒(méi)有電壓，電壓表的示數(shù)幾乎為U，故D正確。8.如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，如果變阻器的滑片向b端滑動(dòng)，則()A電燈L更亮，電流表的示數(shù)減小B定值電阻R2消耗的功率增大C電燈L變暗，電源的總功率減小D電燈L變暗，電流表的示數(shù)增大解析：選A滑片向b端滑動(dòng)，R1變大，電路中總電阻變大，路端電壓變大，根據(jù)I知I減小，電流表示數(shù)減小，根據(jù)EU外Ir，U外變大，燈泡兩端電壓變大，故電燈L更亮。再根據(jù)P2I22R2，I總減小，IL變大，故I2變小，R2功率變小，故B、C、D錯(cuò)誤，A正確。9如圖所示，電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)的電源與三個(gè)燈泡和三個(gè)電阻相接。只合上開(kāi)關(guān)S1，三個(gè)燈泡都能正常工作。如果再合上S2，則下列表述正確的是()A電源輸出功率減小BL1上消耗的功率增大C通過(guò)R1上的電流增大D通過(guò)R3上的電流增大解析：選C只合上開(kāi)關(guān)S1，三個(gè)燈泡都能正常工作，再合上S2，并聯(lián)部分的電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流增大。由于電源的內(nèi)阻不計(jì)，電源的輸出功率PEI，與電流成正比，則電源輸出功率增大，故A錯(cuò)誤。由于并聯(lián)部分的電阻減小，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，并聯(lián)部分分擔(dān)的電壓減小，L1兩端的電壓減小，其消耗的功率減小，故B錯(cuò)誤。合上S2，外電路總電阻減小，干路電流增大，而R1在干路中，通過(guò)R1上的電流增大，故C正確。并聯(lián)部分的電壓減小，通過(guò)R3上的電流將減小，故D錯(cuò)誤。10如圖所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大B小燈泡L變暗C電容器C上電荷量減小D電源的總功率變小解析：選C當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路中的阻值變小，回路的總阻值R減小，干路電流增大，電流表讀數(shù)變大，小燈泡L變亮，而內(nèi)電壓U內(nèi)Ir增大，故路端電壓減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由PEI得，電源的總功率變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由UCEI(rR燈)及qCUC知，電容器C上電荷量減小，故C正確。11.如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)阻未知，R18 ，R21.5 ，L為規(guī)格為“3 V3 W”的燈泡，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，燈泡恰好正常發(fā)光。不考慮溫度對(duì)燈泡電阻的影響。試求：(1)燈泡的額定電流和燈絲電阻；(2)電源的內(nèi)阻；(3)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，燈泡實(shí)際消耗的功率。解析：(1)I1 ARL3 (2)S閉合前，EIrIR1IRL將E12 V，I1 A，R18 ，RL3 代入求解得r1 。(3)開(kāi)關(guān)S閉合后，EIrIR1U2I代入數(shù)據(jù)聯(lián)立求解得U21.2 V燈泡實(shí)際消耗的功率P0.48 W。答案：(1)1 A3 (2)1 (3)0.48 W12如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，極板長(zhǎng)l80 cm，兩板間的距離d40 cm。電源電動(dòng)勢(shì)E40 V，內(nèi)阻r1 ，電阻R15 ，閉合開(kāi)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶負(fù)電的小球從B板左端且非?？拷麭板的位置以初速度v04 m/s水平向右射入兩板間，該小球可視為質(zhì)點(diǎn)。若小球帶電荷量q1102 C，質(zhì)量為m2102 kg，不考慮空氣阻力，電路中的電壓表、電流表均是理想電表。若小球恰好從A板右邊緣射出(g取10 m/s2)。求：(1)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大？(2)此時(shí)電流表、電壓表的示數(shù)分別為多少？(3)此時(shí)電源的輸出功率是多大？解析：(1)設(shè)小球在板間飛行時(shí)間為t，t s0.2 s，根據(jù)dat2，得飛行加速度a m/s220 m/s2。對(duì)小球根據(jù)牛頓第二定律得qmgma，解得：UAB V24 V，所以滑動(dòng)變阻器的兩端電壓U滑UAB24 V。設(shè)通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流為I，由歐姆定律得I A1 A滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R滑24 。(2)此時(shí)電流表的示數(shù)為1 A，電壓表的示數(shù)為UEIr(401)V39 V。(3)電源的輸出功率P出IU39 W。答案：(1)24 (2)1 A39 V(3)39 W