2019年高考物理 双基突破（二）专题11 闭合电路的欧姆定律精讲.doc

专题11 闭合电路的欧姆定律 一、闭合电路欧姆定律1闭合电路组成（1）外电路：电源外部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低。（2）内电路：电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势升高。2闭合电路中的能量转化如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EItI2RtI2rt。 3闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与内、外电路中的电阻之和成反比。（2）表达式：I公式中，R表示外电路的总电阻，E表示电源的电动势，r是电源内阻。（3）适用范围：纯电阻电路。4闭合电路的欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件I电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路EI（Rr）EU外Ir EU外U内 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和式适用于纯电阻电路；式普遍适用EItI2RtI2rt WW外W内 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和式适用于纯电阻电路，式普遍适用【题1】如图，电灯L标有“4V、1W”，滑动变阻器R总电阻为50，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45A，由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数变为0.5A，电压表示数变为10V，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）电源电动势和内电阻分别为多大？【答案】（1）断路 灯L（2）20（3）12.5V 5（2）L断路后，外电路只有R2，因无电流流过R，故电压表示数即为路端电压为：U2U端10V，R220 L未断路时恰好正常发光：UL4V，IL0.25AU端U2I2R20.4520V9VR20（3）根据闭合电路欧姆定律：EUIr故障前：E9（0.450.25）r，故障后：E100.5r，解得：r5，E12.5V。 【题6】如图所示，已知电源电动势E5 V，内阻r2 ，定值电阻R10.5 ，滑动变阻器R2的阻值范围为010 。求：（1）当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？（2）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？ （3）当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？【答案】（1）R20时，R1消耗的功率最大，为2 W（2）R22.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，为2.5 W（3）R21.5 时，电源的输出功率最大，为3.125 W【题7】（多选）如图甲所示，电源电动势E6 V，闭合开关，将滑动变阻器的滑片P从A端滑至B端的过程中，得到电路中的一些物理量的变化如图乙、丙、丁所示。其中图乙为输出功率与路端电压的关系曲线，图丙为路端电压与总电流的关系曲线，图丁为电源效率与外电路电阻的关系曲线，不考虑电表、导线对电路的影响。则下列关于图中a、b、c、d点的坐标值正确的是Aa（4 V，4.5 W） Bb（4.8 V，2.88 W）Cc（0.6 A，4.5 V） Dd（8 ，80%） 【答案】BD 【解析】由题图丙可知短路电流为I短3 A，由I短得r 2 ，电源的效率最大时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，由题图丁可知电源的最大效率为80%，由，解得R8 ，滑动变阻器的滑片P在最右端B时，分别对应b、c、d三点。当输出功率达到最大时外电路电阻R1r2 ，此时路端电压为U13 V，故可得a点：U13 V，Pm W4.5 W，坐标为a（3 V，4.5 W）；b点、c点：R8 ，I A0.6 A，U2EIr（60.62） V4.8 V，P2U2I4.80.6 W2.88 W，所以b点的坐标为b（4.8 V，2.88 W），c点的坐标为c（0.6 A，4.8 V）；d点的坐标为d（8 ，80%）。故选项B、D正确。 8讨论、分析电阻消耗功率增大、减小的方法（1）定值电阻：求解定值电阻消耗的最大功率时，根据P=I2R可知，只要电流最大即可。（2）可变电阻：求解可变电阻消耗的最大功率时，不能套用上述方法，因为电流随电阻的变化而变化，此时，可以利用电源的输出功率与外电阻的关系进行求解。 有时需要用“等效电源法”，即 【题8】（多选）如图所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联，已知R0r，滑动变阻器的最大阻值为2r。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是A电路中的电流变大B电源的输出功率先变大后变小C滑动变阻器消耗的功率变小D定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小【答案】AC【题9】（多选）一辆电动观光车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，电动车受到的阻力是车重的k倍，忽略电动观光车内部的摩擦，则A电动机的内阻为RB电动机的内阻为RC电动车的工作效率D电动机的发热效率【答案】BD【题10】如图所示，已知电源电动势为6V，内阻为1，保护电阻R00.5，求：（1）当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。（2）题中条件不变，求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值。（3）在题中，若电阻箱R的最大值为3，R05。求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。（4）题中条件不变，求电源的最大输出功率。（5）如图所示，电源电动势E2V，内阻r1，电阻R02，可变电阻的阻值范围为010。求可变电阻为多大时，R上消耗的功率最大，最大值为多少？【答案】（1）08W （2）1.5，6W（3）3，W（4）9W（5），W（2）这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当RR0r即R（10.5）1.5时，PRmaxW6W。（3）把R05当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6，而电阻箱R的最大值为3，小于6，P（）2R，则不能满足Rr等，当电阻箱R的电阻取3时，R消耗功率最大，最大值为：P（）2RW。（4）由电功率公式P出（）2R外，当R外r时，P出最大，即RrR00.5时，P出maxW9W。（5）方法一：PR，根据闭合电路欧姆定律，路端电压UE，所以PR，代入数据整理得PR，当R时，R上消耗的功率最大，PRmaxW。