（新课标）2020高考物理总复习 第八章 恒定电流教师用书（含解析）.doc

恒定电流考 纲 要 求考 情 分 析欧姆定律实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器) 1.命题规律高考对该部分内容以选择题的形式考查电路的基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律等知识，或以填空题的形式考查电学实验，且以考查实验设计和实验仪器的应用为主。2.考查热点预计该部分命题的重点仍是电学实验，要特别注意基本仪器的使用，实验原理的理解，实验电路的设计、连接，实验数据的处理等知识。电阻定律电阻的串联、并联实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻实验十：测定电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律实验十一：练习使用多用电表电功率、焦耳定律第46课时电阻定律、欧姆定律(双基落实课)点点通(一)电流的三个表达式定义式微观式决定式公式IInqSvI适用范围一切电路一切电路金属、电解液字母含义q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量S：导体横截面积v：电荷定向移动的速率U：导体两端的电压R：导体本身的电阻公式含义I与q、t无关，I与的值相等微观量n、q、S、v决定I的大小IUI小题练通1(鲁科教材原题)关于电流，以下说法正确的是()A在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流B电流的方向就是电荷定向移动的方向C电流总是从电势高的一端流向电势低的一端D导体两端没有电压就不能形成电流解析：选D只有电荷的定向移动才能形成电流，A错误；正电荷定向移动的方向为电流方向，B错误；在电源内部，电流从电势低的一端流向电势高的一端，在电源外部，电流从电势高的一端流向电势低的一端，C错误；电压是形成电流的原因，导体两端没有电压就不能形成电流，D正确。2(教科教材原题)在示波管中，电子枪2 s内发射61013个电子，则示波管中电流大小约为()A4.8106 AB31013 AC9.6106 A D3106 A解析：选A由题意知，2 s内发射的电荷量为q1.6101961013 C9.6106 C，根据电流的定义式I，得I A4.8106 A，A正确。3安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设电荷量为e的电子，以速率 v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法正确的是()A电流大小为，电流方向为顺时针B电流大小为，电流方向为顺时针C电流大小为，电流方向为逆时针D电流大小为，电流方向为逆时针解析：选C电子做匀速圆周运动的周期T，由I得I，电流的方向与电子运动方向相反，故电流方向为逆时针，C正确。 融会贯通(1)电子流、带电粒子流都可以等效为电流，导体中自由电荷的无规则运动不能形成电流。(2)电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反。点点通(二)电阻定律1电阻定律同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与它的横截面积成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。表达式为：R。2电阻率(1)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。(2)电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小。 小题练通1下列说法中正确的是()A由R可知，电阻与电压、电流都有关系B由R可知，电阻只与导体的长度和横截面积有关系C各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小D所谓超导现象，就是当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象解析：选DR是电阻的定义式，R与电压和电流无关，故A错误；R是电阻的决定式，即电阻与、l、S都有关系，故B错误；电阻率一般与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大，故C错误；当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象叫超导现象，故D正确。2(教科教材原题)两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折，然后给它们加上相同的电压，则在同一时间内，通过它们横截面的电荷量之比为()A14 B18C116 D161解析：选C根据电阻定律R，R14，R2，再根据I，QIt，解得Q1Q2116，C正确。3(粤教教材原题)工业上用一种称为“电导仪”的仪器测定液体的电阻率。仪器中的一个部件如图所示，A、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片，间距d1 cm，把它们浸没在待测液体中。若通过两根引线加上电压U6 V时，测出电流I1 A，这种液体的电阻率为多少？解析：根据电阻定律R及欧姆定律I，解得 m6104 m。答案：6104 m 融会贯通(1)当导线被拉长或对折时，长度、横截面积都会发生变化，但总体积是不变的。(2)电阻定律和欧姆定律相结合，可以求解与之相关的多个物理量。点点通(三)部分电路欧姆定律1内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。2表达式：I。适用范围：金属导电和电解液导电，不适用于气体导电或半导体元件。3导体的伏安特性曲线(1)定义：用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出的IU图像，如图所示。图线的斜率ktan ，图中R1R2(选填“”“Rc；在图乙中，图线e、f的斜率表示导体电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，ReU乙 BU甲4U乙CR甲4R乙 DR甲2R乙解析：选AC设灯泡正常发光时电压为U，电流为I，则U甲IU乙2I，则U甲2U乙，A正确，B错误；根据I2R甲(2I)2R乙，得R甲4R乙，C正确，D错误。8(多选)一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的速率为v。若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U，则()A通过导线的电流为B通过导线的电流为C导线中自由电子定向移动的速率为D导线中自由电子定向移动的速率为解析：选AD将导线均匀拉长，使其横截面半径变为原来的，则横截面积变为原来的，导线长度要变为原来的4倍，电阻率不变，由电阻定律R可知，导线电阻变为原来的16倍；电压变为2U，由欧姆定律I可知，电流变为原来的，故A正确，B错误；电流I变为原来的，横截面积变为原来的，单位体积中自由移动的电子数n不变，每个电子所带的电荷量e不变，由电流的微观表达式InevS可知，电子定向移动的速率变为原来的，故C错误，D正确。9.(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线P点处的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线。则下列说法中正确的是()A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B对应P点，小灯泡的电阻为RC对应P点，小灯泡的电阻为RD对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积解析：选ABD由题图图像可知，U越大，UI图线的斜率越小，表示小灯泡的电阻越大，A对；R中的U、I与小灯泡所处状态下的电压与电流相对应，B对，C错；对应P点，功率PU1I2，与图中矩形PQOM所围面积相等，D对。10.(多选)某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像。根据图像，下列说法正确的是()A导体甲的电阻大于导体乙的电阻B在导体乙的两端加1 V的电压时，通过导体乙的电流为0.1 AC将导体甲连接到电压为4 V的电路上时，通过导体甲的电流为0.9 AD将导体乙连接到电压为5 V的电路上时，通过导体乙的电流为0.5 A解析：选BD由题图知两导体的阻值分别为R甲 5 ，R乙 10 ，即导体甲的电阻较小，A错误；在导体乙的两端加1 V的电压时，通过导体乙的电流为0.1 A，B正确；将导体甲连接到电压为4 V的电路上时，通过导体甲的电流I A0.8 A，C错误；将导体乙连接到电压为5 V的电路上时，通过导体乙的电流I A0.5 A，D正确。第47课时闭合电路的欧姆定律(重点突破课) 考点一闭合电路的动态分析动态分析问题是闭合电路欧姆定律的具体应用，这类问题由于形式多样、考法灵活，考生不能统筹系统地去想问题，而导致分析不够全面而失误。1闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式：I(只适用于纯电阻电路)。(3)其他表达形式电压表达式：EUIr。能量表达式：EIUII2r。2路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：UEIr，当外电阻R增大时，路端电压U增大。UI图像如图。(2)特殊情况当外电路断路时，I0，UE。当外电路短路时，I短，U0。典例如图所示电路，当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，下列说法正确的是()AR2的功率增大BR3两端的电压减小C电流表的示数变大DR1的电流增大解析当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时，其接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流I减小，路端电压U增大，R3两端的电压等于路端电压，则R3两端的电压增大，通过R3的电流I3增大，通过R2的电流I2II3，I减小，I3增大，则I2减小，故R2的功率减小，电压U2也减小；R1、R4的并联电压U并UU2，U增大，U2减小，则U并增大，故通过电流表的电流IA增大，电流表的示数变大，通过R1的电流I1I2IA，I2减小，IA增大，则I1减小，故只有C正确。答案C闭合电路动态分析的三种方法1程序法 2“串反并同”结论法(1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小，反之则增大。 (2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增大，反之则减小。3.极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零进行讨论。 集训冲关1.如图所示，闭合开关S，a、b、c三盏灯均正常发光，电源电动势恒定且内阻不可忽略。现将滑动变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化为()Aa灯变亮，b、c灯变暗Ba、c灯变亮，b灯变暗Ca、c灯变暗，b灯变亮 Da、b灯变暗，c灯变亮解析：选B将滑动变阻器R的滑片稍向上滑动一些，R接入电路的电阻将减小，总电阻将减小，由闭合电路欧姆定律I得，总电流增大，路端电压UEIr减小，由PaI2Ra知a灯变亮，由UaIRa知a灯两端的电压变大，由UUaUb判断出b灯两端电压Ub减小，由Ib，Pb知通过b灯的电流减小，b灯变暗，再由IIbIc知Ic变大，由PcIc2Rc知c灯变亮，B正确。2.(多选)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，当滑动变阻器R的触头向下移动时，下列论述正确的是()A灯泡L一定变亮B电流表的示数变小C电压表的示数变小DR0消耗的功率变小解析：选ABD当R的触头向下移动时，R接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，则由闭合电路欧姆定律知，总电流变小，路端电压变大，则电压表的示数变大，灯泡L两端的电压变大，则灯泡L一定变亮，通过灯泡L的电流变大，而总电流变小，则电流表的示数变小，R0消耗的功率变小，故A、B、D正确，C错误。考点二含电容器电路问题含电容器电路的分析是一个难点，电路中出现电容器，学生往往难以确定电容器与电路的串、并联关系及电压关系等，给分析解决问题带来很大的障碍。1电路的简化不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。2电路稳定时电容器的处理方法电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，电容器两端的电压与其并联用电器两端电压相等。3电压变化带来的电容器变化电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由QCU计算电容器上电荷量的变化量。典例(2016全国卷)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()ABC D解析断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。根据串联电路的电压与电阻成正比可得，甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1E，U2E，C所带的电荷量QCU，则Q1Q235，选项C正确。答案C 规律方法含电容器电路问题的解题思路第一步理清电路的串、并联关系第二步确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U第三步分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据QCU，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电 集训冲关1.(多选)如图所示电路中，电源电动势恒为E，内阻为r，电压表的内阻为10 k，B为静电计，C1、C2分别是两个电容器。将开关闭合一段时间，下列说法正确的是()A若C1C2，则电压表两端的电势差大于静电计两端的电势差B若将滑动变阻器滑动触头P向右滑动，则电容器C2上带电量增大C电容器C1上带电量为零D再将开关断开，然后使电容器C2两极板间距离增大，则静电计张角也增大解析：选CD由于静电计的两个电极是彼此绝缘的，电压表是由电流表改装成的，电路稳定后，电路中没有电流，电压表两端没有电压，而电容器C2充电，两端存在电压，所以电压表两端的电势差小于静电计两端的电势差，故A错误；电路稳定后，电容器C2的电压等于电源的电动势，保持不变，将滑动变阻器滑动触头P向右滑动，电容器C2的电压不变，带电量不变，故B错误；由于电压表两端没有电压，电容器C1没有被充电，带电量为零，故C正确；将开关断开，电容器C2的带电量Q不变，板间距离增大，电容C减小，由公式C分析可知，板间电压增大，静电计张角增大，故D正确。2.如图所示，电源的内阻不计，电动势E12 V，R18 ，R24 ，电容C40 F，则下列说法正确的是()A开关断开时，电容器不带电B将开关闭合，电容器充电C将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为4.81014 CD若开关处于闭合状态，现将开关断开，到再次稳定后，通过R1的总电荷量为3.2104 C解析：选D开关断开时，电容器两端电压等于电源电动势，不为零，电容器带电，A项错误；将开关闭合，电容器两端电压变小，电容器放电，B项错误；将开关闭合后，稳定时电容器两端的电压U V4 V，电容器的电荷量为QUC440106 C1.6104 C，C项错误；若开关处于闭合状态，现将开关断开，到再次稳定后，通过R1的总电荷量Q|U|C(124)40106 C3.2104 C，D项正确。3.如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，下列结论正确的是()A小灯泡L变暗B电流表读数变大，电压表读数变小C电容器C上的电荷量增加D电源的总功率变小解析：选B滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，由闭合电路的欧姆定律得，干路电流I增大，即电流表读数变大，小灯泡L的功率PI2R灯增大，小灯泡L变亮，路端电压UEIr减小，即电压表读数变小，电源的总功率P总EI增大，A、D错误，B正确；滑动变阻器两端的电压UEI(R灯r)减小，电容器C上的电荷量QCU减小，C错误。考点三电路故障问题电路故障一般有断路和短路两大问题，高考常考出现这两类问题的原因和表现，在备考中要能正确区分并判定这两类问题，掌握常用的检查方法。1故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零。(2)短路特点：用电器发生短路，表现为有电流通过电路但其两端电压为零。2检查方法电压表检测如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路电流表检测当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置。在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程欧姆表检测当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路。在使用欧姆表检测时，电路一定要与电源断开假设法将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推断典例如图所示，电路中灯泡A、B均正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些。电路中出现的故障可能是()AR2发生断路BR3发生断路CR2、R3同时发生断路DR1、R3同时发生断路解析假设R2断路，则A灯所在并联支路的总电阻增大，导致外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压U增大，流过R1的电流I1增大，流过灯泡所在并联支路的总电流I2(I2I总I1)减小，B灯两端的电压UBI2RB3并减小，B灯变暗，A灯两端的电压UA(UAUUB)增大，A灯变亮。选项A正确，同理分析可得，选项B、C、D错误。答案A(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数等于电源电动势，则该段电路中有断点。(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该并联段电路被短路；若电压表示数不为零，则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。 集训冲关1.如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab6 V，Uad0 V，Ucd6 V，由此可断定()AL1和L2的灯丝都烧断了BL1的灯丝烧断了CL2的灯丝烧断了D滑动变阻器R断路解析：选C由Uab6 V可知，电源完好，灯泡都不亮，说明电路当中出现断路故障，且在a、b之间。由Ucd6 V可知，L1与滑动变阻器R是通的，断路故障出现在c、d之间，故L2断路。所以选项C正确。2.如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表、电流表读数均不为零，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是()AR1断路BR2断路CR1短路 DR3短路解析：选B若R1断路，电流表读数为零，不符合题意，故A错误；若R2断路，外电路总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，则电压表读数变大；R3的分压增大，则电流表的读数变大，符合题意，故B正确；若R1短路，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则电压表读数变小，电流表的读数变大，不符合题意，故C错误；若R3短路，外电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，则电压表读数变小，不符合题意，故D错误。3.在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则可能出现了下列哪种故障()AR1短路 BR2短路CR3短路 DR1断路解析：选A若R1短路，则外部电路的电阻只剩R3，故总电阻减小，总电流变大，电流表的示数变大，电压表的示数变大，A正确；若R2短路，电流表的示数变为零，B错误；若R3短路，电压表的示数变为零，C错误；若R1断路，电流表的示数变为零，D错误。1电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此()A电动势是一种非静电力B电动势越大，表明电源储存的电能越多C电动势的大小是非静电力做功能力的反映D电动势的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同解析：选C电动势是反映电源通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明电源储存的电能越多，故选项A、B错误，C正确；电动势的单位与电势差的单位相同，但两者在本质上不相同，故选项D错误。2.在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为滑动变阻器，电源的电动势为E，内阻为r。设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R5的滑动触头向图中a端移动时()AI变大，U变小BI变大，U变大CI变小，U变大 DI变小，U变小解析：选D当R5的滑动触头向a端移动时，R5接入电路的有效阻值减小，由电流随电阻变化的“串反并同”规律可知，与R5串联的R1、R3中的电流(即总电流)增大，与R5并联的R2、R4中的电流减小，所以电路中的电流表的读数I变小，路端电压减小，即电压表的读数U变小，故选项D正确。3.如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高。电路故障可能是(假设电路中仅有一处故障)()Aa、c间断路 Bc、d间断路Cb、d间断路 Db、d间短路解析：选B因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路故障必是断路，D错误；若a、c间断路，两灯熄灭，电压表测得c、d间电压为0，A错误；若c、d间断路，两灯熄灭，电压表测得c、d间电压为电源的电动势，比灯泡正常发光时电压高，B正确；若b、d间断路，两灯熄灭，电压表测得c、d间电压为0，C错误。4.在如图所示的电路中，开关S原来是闭合的。现将S断开，则灯泡L的亮度和电容器C带电量的变化情况是()A灯泡L变亮、电容器C带电量增加B灯泡L变亮、电容器C带电量减少C灯泡L变暗、电容器C带电量增加D灯泡L变暗、电容器C带电量减少解析：选A由题图可知，当S闭合时，R2与灯泡L串联后与R3并联，再与R1串联；当S断开时，R3断开，总电阻增大，总电流减小，R1分压及内电压减小，灯泡L两端电压增大，故灯泡L变亮；电容器C两端电压等于路端电压，因内电压减小，路端电压增大，故电容器C两端电压增大，由QUC可知，电容器C带电量增加，故A正确。5. 在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显解析：选CS两端的电压增大，则总电流变大，总电阻变小，说明RM变小，且R越大，并联电阻减小越快，干路电流增大越明显，电压U增大越明显，C项正确。6.(2019石家庄模拟)如图所示的电路中，闭合开关S，灯泡L1和L2均正常发光。由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断，其余用电器均未损坏，则下列结论正确的是()A电流表读数变大，电压表读数变小B灯泡L1变亮C电源的输出功率可能变大D电容器所带电荷量减少解析：选C灯泡L2灯丝突然烧断，外电路总电阻增大，总电流减小，根据闭合电路欧姆定律知，电源的内电压减小，路端电压增大，故电流表读数变小，电压表读数变大，总电流减小，则灯泡L1变暗，故A、B错误；根据电源的内阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，由于电源的内阻与外电阻关系未知，电源的输出功率可能变大，故C正确；路端电压增大，灯泡L1两端的电压减小，则电阻R两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由QCU知，电容器所带电荷量增大，故D错误。7.(多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E、内阻为r，将滑动变阻器的滑片P从图示位置向右滑动的过程中，关于各电表示数的变化，下列判断中正确的是()A电压表V的示数变大B电流表A2的示数变小C电流表A1的示数变小D电流表A的示数变大解析：选AB当滑片P向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，由UEIr可知，路端电压增大，可知电流表A的示数变小，电压表V的示数变大，故A正确，D错误；因路端电压增大，R1中电流增大，电流表A1的示数变大，故C错误；因总电流减小，而R1中电流增大，则R2中电流减小，电流表A2的示数变小，故B正确。8.(多选)在如图所示的电路中，电源的内阻为r，现闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是()A灯泡L变亮B电压表读数变小C电流表读数变小D电容器C上的电荷量增加解析：选CD滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，导致电路总电阻增大，电路中电流减小，则电流表读数变小，灯泡L变暗，故A错误，C正确；电压表读数为路端电压，由U路EIr知U路增大，故B错误；电容器两端的电压UCEIrU灯，可知UC增大，则电容器C上的电荷量增加，故D正确。9.(多选)(2019济南模拟)如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻。当光照减弱时，R3阻值增大，则()A电压表的示数增大 BR2中电流增大CL的功率减小 D路端电压增大解析：选BCD由题图可知，L与R3串联后与R2并联，再与R1串联；当光照减弱时，R3阻值增大，电路中总电阻增大，总电流减小，由UEIr可知，路端电压增大；因总电流减小，则R1两端的电压减小，电压表的示数减小；并联部分电压增大，R2中电流增大，流过L的电流减小，故L的功率减小，故A错误，B、C、D正确。10.(多选)某同学按如图所示电路进行实验，电压表内阻看成无限大，电流表内阻看成零。实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的电路故障是()AR3短路 BRP短路CR3断路 DR2断路解析：选BDR3短路时，由于电流表内阻看成零，两电压表都被短路，示数都为零，与题不符，故A错误；RP短路时，两电压表都测量R2两端的电压，示数相同，而且都不为零，故B正确；R3断路时，电压表V2测量R2两端的电压，电压表V1测量RP和R2串联的电压，电压表V1的示数大于电压表V2的示数，故C错误；R2断路时，由于电压表内阻看成无限大，两电压表都测量R3两端的电压，示数相同，而且都不为零，故D正确。第48课时电路中的能量问题(重点突破课) 考点一纯电阻电路与非纯电阻电路对纯电阻电路的分析较易，对非纯电阻电路的分析较难，学生特别容易混淆非纯电阻电路的电功和电热、电功率和热功率，理清这些知识，是学好本考点的前提。电功、电功率、焦耳定律和热功率内容表达式电功电路中电场力移动电荷做的功WqUUIt电功率单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢PUI焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比QI2Rt热功率单位时间内的发热量PI2R典例如图所示，电源电动势E8 V，内阻为r0.5 ，“3 V,3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R1.5 。求：(1)通过电动机的电流；(2)电源的输出功率；(3)电动机的输出功率。解析(1)灯泡L正常发光，通过灯泡的电流IL1 A电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IMIL1 A。(2)路端电压UEIr7.5 V电源的输出功率PUI7.5 W。(3)电动机两端的电压UMUUL4.5 V电动机的输出功率P机UMIMIM2R3 W。答案(1)1 A(2)7.5 W(3)3 W(1)在非纯电阻电路中，欧姆定律不再适用，不能用欧姆定律求电流，应用PUI求电流。(2)在非纯电阻电路中，电功大于电热，即WQ，这时电功只能用WUIt计算，电热只能用QI2Rt计算，两式不能通用。(3)由能量守恒定律得WQE，E为其他形式的能。对电动机来说，输入的功率P入IU，发热的功率P热I2r，输出的功率即机械功率P机P入P热UII2r。 集训冲关1.(多选)用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器的电阻R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为I10.5 A和U12.0 V；重新调节滑动变阻器的电阻R使电动机正常转动时，电流表和电压表的示数分别为I22.0 A 和U224 V。则()A电动机内线圈电阻为R线4.0 B电动机内线圈电阻为R线12 C电动机正常转动时输出的机械功率为P机48 WD电动机正常转动时输出的机械功率为P机32 W解析：选AD当电动机停止转动时，相当于一个纯电阻元件，根据欧姆定律可知，电动机内线圈的电阻R线4.0 ，A正确，B错误；当电动机正常转动时，电动机消耗的电功率PU2I248 W，电动机内线圈消耗的热功率P线I22R线16 W，故电动机输出的机械功率P机PP线32 W，C错误，D正确。2.如图所示，电源电动势E30 V，内阻r1 ，灯泡上标有“6 V12 W”字样，直流电动机线圈电阻R2 。若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率。解析：因灯泡正常发光，所以I A2 AU内Ir21 V2 V所以电动机两端电压为UMEU内U30 V2 V6 V22 V电动机输出的机械功率为P机UMII2R222 W222 W36 W。答案：36 W考点二闭合电路的功率问题电源输出功率最大和电源效率最高的条件不同，而学生往往在这方面易混、易错，本部分知识是大多数学生的薄弱环节。1电源的功率(1)电路中的功率分配P总P出P内，即EIUII2r。(2)输出功率与闭合电路总电流的关系P出EII2r，当I时，P出有最大值，为Pm。若外电路是纯电阻电路，则有P出I2R。由上式可以看出当Rr时，输出功率最大，Pm当Rr时，随着R的增大，P出减小当Rr时，随着R的增大，P出增大2电源的效率100%100%纯电阻电路中100%100%因此R越大，越大；当Rr，电源有最大输出功率时，效率仅为50%。典例(2018北京高考)如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电，改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。(1)以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中UI图像的示意图，并说明UI图像与两坐标轴交点的物理意义。(2)a.请在图2画好的UI关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率；b请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。(3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。解析(1)根据闭合电路的欧姆定律可得UEIr，画出UI图像的示意图如图甲所示。结合表达式可知，图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势E，与横轴交点的坐标值为短路电流，I短。(2)a.在画好的UI关系图线上任取一点，其坐标值U和I的乘积即为此时电源的输出功率P，因此可画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率，如图乙所示。b电源的输出功率PI2R2R，当外电路电阻Rr时，电源的输出功率最大，为Pmax。(3)电动势的定义式为E。根据能量守恒，在题图1所示的电路中，非静电力做功W产生的电能等于在内、外电路上产生的电热，即WI2rtI2RtIrqIRq则EIrIRU内U外。答案(1)UI图像见解析图甲图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流(2)a.见解析图乙b当Rr时，电源的输出功率最大，Pmax(3)见解析(1)电源的UI图像，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流，图像斜率的绝对值表示电源内阻。(2)纯电阻电路中，非静电力做功等于内、外电路的电热之和。 集训冲关1.如图所示电路中，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器触头由a滑向b的过程中，下列说法正确的是()A电流表示数减小B小灯泡L亮度增大C电源内阻消耗功率减小D电源输出功率一定增大解析：选C在滑动变阻器触头由a滑向b的过程中，滑动变阻器接入电路中的阻值增大，总阻值增大，由I，知总电流减小，由UEIr，知路端电压增大，电流表的示数增大，A错；由IIAIL，总电流I减小，IA增大，知IL减小，则小灯泡L亮度减小，B错；由PrI2r，知电源内阻消耗功率减小，C对；因不知电源的内阻与外电阻的大小关系，故不可判断电源的输出功率的变化情况，D错。2.如图所示电路中，R为电阻箱，为理想电压表。当电阻箱读数为R12 时，电压表读数为U14 V；当电阻箱读数为R25 时，电压表读数为U25 V。(1)求电源的电动势E和内阻r；(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值Pm为多少？解析：(1)由闭合电路欧姆定律：EU1rEU2r解得：E6 V，r1 。(2)电源的输出功率表达式：PR将上式变形为：P由上式可知Rr1 时，P取最大值：Pm9 W。答案：(1)6 V1 (2)1 9 W 考点三电源和电阻的UI图像比较两类UI图像的研究对象不同，其物理意义不同，图像上的点、斜率等表达的物理意义也不同。而两类图像综合起来的闭合电路问题难度更大一些。两类UI图像的比较电源的UI图像电阻的UI图像图形物理意义电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系截距与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小斜率(绝对值)电源内阻r大小电阻大小联系在同一坐标系中，两图线交点坐标(Un，In)表示用该电源与该电阻组成回路时的路端电压和电路中的电流，即电阻两端电压及其电流；PInUn表示此时电源的输出功率，即此时电阻的实际功率