高中物理课时达标训练选修3－1：第二章恒定电流 第11课时 闭合电路欧姆定律的应用 含解析

1. 闭合电路中的功率由于闭合电路中内、外电路的电流相等，由E= U外+U内得EI= U外I+U内I。电源提供的功率（电源功率）P总=EI；电源的输出功率（外电路得到的功率）P外= U外I；电源内阻上的热功率P外= U内I=I2r；供电效率 ；只适用于纯电阻电路。电源输出功率随外电阻变化的图线，（如图所示）。由上式可以看出：当R=r时，电源的输出功率最大，此时电源效率。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小。当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大。当时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2=r2。注意：a.电源的最大输出功率与某一个定值电阻消耗功率最大的区别，定值电阻消耗功率最大是通过它的电流最大的时候。b.判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看作内阻。2. 含有电容器的直流电路电容器充放电结束后在直流电路中电容器可视为断路，与其相连的电阻无电流，两端没有电压，充当导线的作用。电容器两端的电压等于与其并联电路两端的电压。直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的（ ）A.总功率一定减小B.效率一定增大C.内部损耗功率一定减小D.输出功率一定先增大后减小 总功率内部消耗的功率随R的增大而减小；输出功率随 R的增大先增大后减小；效率随R的在如图所示电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（）AI1增大，I2不变，U增大BI1减小，I2不变，U减小CI1增大，I2减小，U增大DI1减小，I2增大，U减小理清电路，确定电压表测得什么电压，电流表测得什么电流，抓住电动势和内阻不变，采用局部整体局部的方法，利用闭合电路欧姆定律进行分析。答案：D点拨提升：电路动态分析的基本思路和基本步骤1电路分析的基本思路：局部整体局部。2电路分析的基本步骤明确各部分电路的串、并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压。由局部电路中电阻的变化确定外电路总电阻的变化。根据判断闭合电路中总电流的变化情况。根据U=EIr判断闭合电路中总电路的变化情况。根据串、并联电路的特点判断局部的电流或电压的变化。如图所示，R1=6，R2=3，C1=6F，E=18V，r=0。当开关S断开时，求：（1）A点的电势 ；（2）当开关S闭合时，电容器C1的电量变化了多少库伦？电容器接在直流电路中相当于电路断开（也可当成电压表看待），这样容易看出电路中电容器两端电压。1在如图所示的电路中，当闭合开关S后，若将滑动变阻器的滑片P向下调节，则以下判断正确的是（ ）A灯L1变暗，电流表的示数增大B灯L2变暗，电流表的示数减小C灯L1变亮，电压表的示数减小D灯L2变亮，电压表的示数增大2如图所示电路中，R1、R2为定值电阻，电源的内电阻为r。闭合开关S，电压表显示有读数，调节可变电阻R的阻值，电压表示数增大量为U。对此过程，下列判断正确的是（ ）A可变电阻R阻值增大，流过它的电流增大B电阻R2两端的电压减小，减小量小于UC通过电阻R2的电流减小，减小量等于U/ R2D路端电压一定增大，增大量小于U 3如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表示数变化量的绝对值分别为，理想电流表示数变化量的绝对值，则（ ）AA的示数增大 B的示数增大C与的比值大于r D大于 4如图电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，电容器的电容为C.闭合开关S，增大可变电阻R的阻值，电压表示数的变化量为U，电流表示数的变化量为I，则( )A.电压表示数U和电流表示数I的比值不变B.变化过程中U和I的比值不变C.电阻R0两端电压减小，减小量为UD.电容器的带电量减小，减小量为CU5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，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为（ ）A BCD 6如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻，以下说法中不正确的是（ ）A当R2=Rl+r时，R2上获得最大功率B当Rl=R2+r时，Rl上获得最大功率C当R2=0时，Rl上获得功率一定最大D当R2=0时，电源的输出功率可能最大7如图所示，直线、分别是电源1与电源2的路端电压随电流的变化的特性图线，曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线，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（ ）A电源1与电源2的内阻之比是7:11B电源1与电源2的电动势之比是1:2C在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1:2D在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1:28如图1、2所示，两电源的电动势均为6 V，内阻为0.5 ，小型电动机M的线圈电阻为0.5 ，滑动变阻器的最大阻值为5 ，限流电阻R0均为2.5 ，求：（1）若理想电压表的示数均为2.5 V时，试求在图1中电源的输出功率和电动机输出的机械功率；（2）在图2中限流电阻R0可消耗的最大功率和滑动变阻器R可消耗的最大功率参考答案与解析1C2BD解析：由题可知，电压表的示数增大，R和R1并联的电阻增大，得知R增大，总电阻增大，总电流减小，并联部分电压增大，通过R1的电流增大，所以通过可变电阻R的电流减小，故A错误；R增大，外电阻增大，干路电流减小，电阻R2两端的电压减小，路端电压增大，而路端电压等于外电路总电压，所以电阻R2两端的电压减小量小于U，由欧姆定律得知，通过电阻R2的电流减小，减小量小于U/R2，故C错误，B正确；由于电阻R2两端的电压减小，所以路端电压的增大量小于U，故D正确。3ACD解析：滑动变阻器的滑片向下滑动，导致滑动变阻器阻值变小，由于电压表断路，定值电阻和滑动变阻器为串联，滑动变阻器阻值变小，总电阻变小，电源电动势不变，总电流变大，即电流表示数变大，选项A对；电压表V1测量定值电阻的电压，电阻不变，总电流变大，所以电压变大即V1示数增大。电压表V2测量定值电阻和滑动变阻器总电压即路端电压，示数变小，选项B错；电压表V3测量滑动变阻器电压，设电流增加量为，则根据，所以，选项D对；电压表V3的变化量，所以，选项C对。【方法技巧】先分析电路的连接方式，依据闭合电路的欧姆定律知，路端电压随外电阻的增大而增大，分析电路中电压、电流的变化情况。4. B5C解析：根据等效电路，开关S断开时，电容器的电压，得；S闭合时，故，故选C。【名师点睛】此题是对闭合电路欧姆定律及电容器问题的考查；解题关键是要搞清电路的结构，画出等效电路图，搞清电容器两端的电压是哪个电阻两端的电压，然后根据Q=CU求解电容器的带电荷量。6B解析：因为当外电路的电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，将R1+r归为电源的内阻，故当R2=Rl+r时，R2上获得最大功率，选项A正确；因为R1为固定电阻，故当外电阻最小时，即R2=0时，电阻的电流最大，此时Rl上获得最大功率，选项B错误，C正确；若Rl=r，当R2=0时，电源的输出功率最大，选项D正确。7C解析：根据电源UI图线，则，故A错误；E1=E2=10 V，故B错误；灯泡伏安特性曲线与电源的路端电压随电流的变化的特性图线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态，则U1=3 V，I1=5 A，P1=15 W，；U2=5 V，I2=6 A，P2=30 W，P1:P2=1:2，R1:R2=18:25，故C正确，D错误。（2）当R滑=0时，所以Pmax=Im2R0=10 W当滑动变阻器阻值3 时，消耗的功率最大，Pmax=3 W【名师点睛】此题是关于电功率的计算问题；注意电动机的输出功率等于输入的总功率与热功率的差值；当电路电阻变化时，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大。