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

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1、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EIt＝I2Rt＋I2rt。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

2、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E＝I（R＋r）①E＝U外＋Ir②E＝U外＋U内③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路；②③式普遍适用EIt＝I2Rt＋I2rt④W＝W外＋W内⑤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④式适用于纯电阻电路，⑤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50Ω，当滑片P滑至某

3、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）20Ω（3）12.5V5Ω（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：U2＝U端＝10V，R2＝＝Ω＝20ΩL未断路时恰好正常发光：UL＝4V，I

4、L＝＝0.25AU端′＝U2′＝I2′·R2＝0.45×20V＝9VR＝＝＝20Ω（3）根据闭合电路欧姆定律：E＝U＋Ir故障前：E＝9＋（0.45＋0.25）r，故障后：E＝10＋0.5r，解得：r＝5Ω，E＝12.5V。【题6】如图所示，已知电源电动势E＝5V，内阻r＝2Ω，定值电阻R1＝0.5Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10Ω。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

5、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）R2＝0时，R1消耗的功率最大，为2W（2）R2＝2.5Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，为2.5W（3）R2＝1.5Ω时，电源的输出功率最大，为3.125W【题7】（多选）如图甲所示，电源电动势E＝6V，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

6、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A．a（4V，4.5W）B．b（4.8V，2.88W）C．c（0.6A，4.5V）D．d（8Ω，80%）【答案】BD【解析】由题图丙可知短路电流为I短＝3A，由I短＝得r＝＝Ω＝2Ω，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η＝80%，由η＝＝，解得R＝8Ω，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R1＝r＝2Ω，此时路端电压为U1＝3V，故可得a点：U1＝3V，Pm

7、＝＝W＝4.5W，坐标为a（3V，4.5W）；b点、c点：R＝8Ω，I＝＝A＝0.6A，U2＝E－Ir＝（6－0.6×2）V＝4.8V，P2＝U2I＝4.8×0.6W＝2.88W，所以b点的坐标为b（4.8V，2.88W），c点的坐标为c（0.6A，4.8V）；d点的坐标为d（8Ω，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：①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

8、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。②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R0＝r，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】（