资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2021年高考物理一轮复习考点全覆盖
（31）闭合电路欧姆定律（解析版）
考点解读：
一、闭合电路欧姆定律及动态分析
1．总电阻变化的规律
(1)当外电路的任何一个电阻阻值增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)．
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．
2．电路动态分析的两种方法
(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路．
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．
二、电路中的功率及效率问题
1．电源的总功率
(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．
(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝.
2．电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU外＝IE－I2r＝P总－P内．
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%.
(2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100%.
因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，但电源的效率仅为50%.
三、电源和电阻U－I图象的比较
两种图线的比较
图象上的特征
物理意义
电源U－I图象
电阻U－I图象
图形
图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路中电流的变化关系
电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系
图线与坐标轴交点
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(横、纵坐标从0开始)
过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的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
图线的斜率的大小
内电阻r的大小
电阻的大小
考向一：闭合电路欧姆定律及动态分析
【例1】如图所示电路，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，电压表、电流表的示数变化情况为
A．两电表示数都增大
B．两电表示数都减少
C．电压表示数减少，电流表示数增大
D．电压表示数增大，电流表示数减少
【答案】D
【解析】当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，接入电路的电阻增大，与R2并联的电阻增大，外电路总电阻R总增大，总电流I减小，则电压表的示数UV=E–I（r+R1），则UV增大；流过R2的电流增大，电流表的读数为，则电流表示数减小，故ABC错误，D正确。
【变式1】如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为电键，V与A分别为电压表与电流表。初始时S0闭合、S断开，现将S闭合，则
A．电压表V的读数变大，电流表A的读数变小
B．电压表V的读数变大，电流表A的读数变大
C．电压表V的读数变小，电流表A的读数变小
D．电压表V的读数变小，电流表A的读数变大
【答案】C
【解析】当S闭合后，和并联后与串联，与原先断开时相比，电路总电阻减小，路端电压减小，而电压表测量路端电压，所以电压表示数减小，电路总电流增大，所以两端的电压增大，故并联电路两端的电压减小，即两端的电压减小，所以通过的电流减小，故电流表示数减小，C正确。
【变式2】有两个阻值都为R的电阻，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为I，则该电源的内阻是(　　)
A．R
B.
C．4R
D.
【答案】C
【解析】由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I＝，两电阻并联时I＝·，解得r＝4R，故选项C正确．
考向二：电路中的功率及效率问题
【例2】电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。如图，直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的伏安特性图线。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么
A．R接到电源a上，电源的效率较低
B．R接到电源b上，电源的输出功率较大
C．R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高
D．R接到电源b上，电源的输出功率较小，电源效率较高
【答案】C
【解析】当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U﹣I图线与电源的U﹣I图线的交点表示电阻的工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流。由闭合电路欧姆定律U=E﹣Ir可知，两个电源的电动势E相等，由图知R接到电源a上时路端电压较大，则由电源的效率η=，知电源a的效率较高。故A错误。当电阻R与电源组成闭合电路时，电阻R的U﹣I图线与电源的U﹣I图线的交点表示电阻的工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，电源的输出功率P=UI，由图看出，R接到a电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大，电源的效率较高，故BD错误，C正确。
【变式3】直流电路如图所示，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的(　　)
A．总功率一定增大
B．效率一定减小
C．内部损耗功率一定减小
D．输出功率一定先增大后减小
【答案】C
【解析】滑片P向右移动时外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P总＝EI可得P总减小，选项A错误；根据η＝×100%＝×100%可知选项B错误；由P内＝I2r可知，选项C正确；由P出－R外图象，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法判断P出的变化情况，选项D错误．
【变式4】(多选)(2018·杭州市期末)许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板不接负载时电压是600
μV，短路电流是30
μA，下列说法正确的是(　　)
A．该电池板电动势约为600
μV
B．该电池板内阻约为20
Ω
C．该电池板最大输出功率为4.5×10－9
W
D．该电池板最大输出效率为50%
【答案】ABC
【解析】当电池板不接负载时所测量电压为电源的电动势，故电池板的电动势E约为600
μV，由题意可知电池板的内阻为r＝＝＝20
Ω，故A、B正确；当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，此时最大输出功率Pmax＝＝
W＝4.5×10－9
W，故C正确；由η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%知，R越大，效率越高，可高于50%，故D错误．
【变式5】将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　)
A．电源最大输出功率可能大于45
W
B．电源内阻一定等于5
Ω
C．电源电动势为45
V
D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%
【答案】B
【解析】由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率．由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45
W，所以电源最大输出功率为45
W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5
Ω，选项B正确；由电阻箱所消耗功率P最大值为45
W时，电阻箱读数为R＝5
Ω，电流I＝＝3
A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30
V，选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误．
考向三：电源和电阻U－I图象的比较
【例3】如图所示为某一电源的U－I图线，由图可知(　　)
A．电源电动势为2
V
B．电源内电阻为
Ω
C．电源短路时电流为6
A
D．电路路端电压为1
V时，电路中电流为2.5
A
【答案】A
【解析】I＝0时，E＝2
V，A对；r＝
Ω＝0.2
Ω，B错；I短＝＝
A＝10
A，C错；U＝1
V时，I＝＝
A＝5
A，D错．
【变式6】(多选)在如图所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知(　　)
A．电源的电动势为3
V，内阻为0.5
Ω
B．电阻R的阻值为1
Ω
C．电源的输出功率为4
W
D．电源的效率为50%
【答案】ABC
【解析】由题图中图线Ⅰ可知，电源的电动势为3
V，内阻为r＝＝0.5
Ω，由题图中图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1
Ω，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I＝＝2
A，路端电压U＝IR＝2
V(可由题图读出)，电源的输出功率为P＝UI＝4
W，电源的效率为η＝×100%≈66.7%，故选项A、B、C正确，D错误．
精选练习
1.（多选）检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小，某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路，R为变阻器，a、b间接报警装置。当a、b间电压高于某临界值时，装置将发出警报。则
A．煤气浓度越高，a、b间电压越高
B．煤气浓度越高，流过R1的电流越小
C．煤气浓度越低，电源的功率越大
D．调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度
【答案】AD
【解析】煤气浓度越高气敏电阻R1阻值越小，电路总电阻越小，由闭合电路欧姆定律可知，电路电流I越大，电阻两端电压U=IR变大，即a、b间电压越高，故A正确，B错误；煤气浓度越大，气敏电阻R1越大，电路总电阻越大，电路电流I越小，电源功率P＝EI越小，故C错误；调整变阻器R的阻值会改变煤气浓度一定时a、b间的电压，会影响报警器的灵敏度，故D正确。
2、如图所示的电路中，电源电动势E＝6
V，电源内阻r＝1
Ω，电阻R1＝3
Ω，电阻R2＝6
Ω.当闭合开关S后，流过R1的电流为(　　)
A.
A
B.
A
C．2
A
D．1
A
【答案】A
【解析】R1与R2并联电阻R12＝
Ω＝2
Ω
I总＝＝
A＝2
A，流过R1的电流I1＝I总＝×2
A＝
A，故A正确．
3.(多选)如图所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图．图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的是(　　)
A．触点O向下滑动
B．触点O向上滑动
C．电路中的电流增大了
D．电路中的电流减小了
【答案】BD
【解析】当油面下降时，浮标位置降低，在杠杆作用下，滑动变阻器的触点O向上移动，滑动变阻器连入电路的阻值变大，根据I＝可知电路中的电流变小，电流表示数变小，选项A、C错误，B、D正确．
4．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　)
A．电源最大输出功率可能大于45
W
B．电源内阻一定等于5
Ω
C．电源电动势为45
V
D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%
【答案】B
【解析】由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率．由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45
W，所以电源最大输出功率为45
W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5
Ω，选项B正确；由电阻箱所消耗功率P最大值为45
W时，电阻箱读数为R＝5
Ω，电流I＝＝3
A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30
V，选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误．
5.　如图所示，电源电动势E＝12
V，内阻r＝3
Ω，R0＝1
Ω，直流电动机内阻R0′＝1
Ω，当滑动变阻器阻值为R1时可使甲电路输出功率最大，滑动变阻器阻值为R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2
W)，则R1和R2的值分别为(　　)
A．2
Ω，2
Ω
B．2
Ω，1.5
Ω
C．1.5
Ω，1.5
Ω
D．1.5
Ω
,2
Ω
【答案】B
【解析】因为题中甲电路是纯电阻电路，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大，所以R1＝2
Ω，故选项C、D错误；而乙电路是含电动机电路，欧姆定律不适用，电路的输出功率P＝IU＝I(E－Ir)，当I＝＝2
A时，输出功率P有最大值，此时电动机的输出功率为P0＝2
W，发热功率为P热＝I2R0′＝4
W，所以电动机的输入功率为P入＝P0＋P热＝6
W，电动机两端的电压为UM＝＝3
V，电阻R2两端的电压为UR2＝E－UM－Ir＝3
V，所以R2＝＝1.5
Ω，选项A错误，选项B正确．
6．如图为两个闭合电路中两个不同电源的U－I图象，下列判断正确的是(　　)
A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＜I2
B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2
C．电动势E1＞E2，内阻r1＜r2
D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大
【答案】D
【解析】U－I图象中图线与U轴的交点表示电源的电动势，与I轴的交点表示短路电流(横、纵坐标从0开始)，U－I图象中图线斜率的绝对值表示内阻，故电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞I2，内阻r1＜r2，故选项A、B、C错误；根据U＝E－Ir可知，当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的内阻大，路端电压变化大，故选项D正确．
7、太阳能路灯以太阳光为能源，白天太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给路灯供电，安全节能无污染，已被广泛采用．如图所示，是某地使用的太阳能路灯和它的电池板铭牌，则该电池板的内阻约为(　　)
A．7.58
Ω
B．6.03
Ω
C．6.23
Ω
D．7.35
Ω
【答案】D
【解析】电池板的开路电压等于电池板的电动势，则该电池板的电动势为E＝43
V
由题图知，短路电流为I短＝5.85
A
根据闭合电路欧姆定律得：电池板的内阻
r＝＝
Ω≈7.35
Ω.
8、用如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，根据测得的数据作出如图乙所示的U－I图线，由图可知下列判断正确的是(　　)
A．电源电动势的测量值为1.40
V
B．电源内阻的测量值为3.50
Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.40
A
D．电压表的示数为1.20
V时，电流表的示数为0.30
A
【答案】A
21世纪教育网
www.21cnjy.com
精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
HYPERLINK
"http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
"
21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
2021年高考物理一轮复习考点全覆盖
（31）闭合电路欧姆定律（原卷版）
考点解读：
一、闭合电路欧姆定律及动态分析
1．总电阻变化的规律
(1)当外电路的任何一个电阻阻值增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)．
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．
2．电路动态分析的两种方法
(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路．
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．
二、电路中的功率及效率问题
1．电源的总功率
(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．
(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝.
2．电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU外＝IE－I2r＝P总－P内．
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%.
(2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100%.
因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，但电源的效率仅为50%.
三、电源和电阻U－I图象的比较
两种图线的比较
图象上的特征
物理意义
电源U－I图象
电阻U－I图象
图形
图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路中电流的变化关系
电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系
图线与坐标轴交点
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(横、纵坐标从0开始)
过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的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
图线的斜率的大小
内电阻r的大小
电阻的大小
考向一：闭合电路欧姆定律及动态分析
【例1】如图所示电路，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，电压表、电流表的示数变化情况为
A．两电表示数都增大
B．两电表示数都减少
C．电压表示数减少，电流表示数增大
D．电压表示数增大，电流表示数减少
【变式1】如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为电键，V与A分别为电压表与电流表。初始时S0闭合、S断开，现将S闭合，则
A．电压表V的读数变大，电流表A的读数变小
B．电压表V的读数变大，电流表A的读数变大
C．电压表V的读数变小，电流表A的读数变小
D．电压表V的读数变小，电流表A的读数变大
【变式2】有两个阻值都为R的电阻，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为I，则该电源的内阻是(　　)
A．R
B.
C．4R
D.
考向二：电路中的功率及效率问题
【例2】电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。如图，直线A、B和C分别是电源a、电源b和电阻R的伏安特性图线。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么
A．R接到电源a上，电源的效率较低
B．R接到电源b上，电源的输出功率较大
C．R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高
D．R接到电源b上，电源的输出功率较小，电源效率较高
【变式3】直流电路如图所示，电源内阻不可忽略，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的(　　)
A．总功率一定增大
B．效率一定减小
C．内部损耗功率一定减小
D．输出功率一定先增大后减小
【变式4】(多选)(2018·杭州市期末)许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板不接负载时电压是600
μV，短路电流是30
μA，下列说法正确的是(　　)
A．该电池板电动势约为600
μV
B．该电池板内阻约为20
Ω
C．该电池板最大输出功率为4.5×10－9
W
D．该电池板最大输出效率为50%
【变式5】将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　)
A．电源最大输出功率可能大于45
W
B．电源内阻一定等于5
Ω
C．电源电动势为45
V
D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%
考向三：电源和电阻U－I图象的比较
【例3】如图所示为某一电源的U－I图线，由图可知(　　)
A．电源电动势为2
V
B．电源内电阻为
Ω
C．电源短路时电流为6
A
D．电路路端电压为1
V时，电路中电流为2.5
A
【变式6】(多选)在如图所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知(　　)
A．电源的电动势为3
V，内阻为0.5
Ω
B．电阻R的阻值为1
Ω
C．电源的输出功率为4
W
D．电源的效率为50%
精选练习
1.（多选）检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小，某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路，R为变阻器，a、b间接报警装置。当a、b间电压高于某临界值时，装置将发出警报。则
A．煤气浓度越高，a、b间电压越高
B．煤气浓度越高，流过R1的电流越小
C．煤气浓度越低，电源的功率越大
D．调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度
2、如图所示的电路中，电源电动势E＝6
V，电源内阻r＝1
Ω，电阻R1＝3
Ω，电阻R2＝6
Ω.当闭合开关S后，流过R1的电流为(　　)
A.
A
B.
A
C．2
A
D．1
A
3.(多选)如图所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图．图中油量表由电流表改装而成，金属杠杆的一端接浮标，另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时，下列分析正确的是(　　)
A．触点O向下滑动
B．触点O向上滑动
C．电路中的电流增大了
D．电路中的电流减小了
4．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　)
A．电源最大输出功率可能大于45
W
B．电源内阻一定等于5
Ω
C．电源电动势为45
V
D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%
5.　如图所示，电源电动势E＝12
V，内阻r＝3
Ω，R0＝1
Ω，直流电动机内阻R0′＝1
Ω，当滑动变阻器阻值为R1时可使甲电路输出功率最大，滑动变阻器阻值为R2时可使乙电路输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2
W)，则R1和R2的值分别为(　　)
A．2
Ω，2
Ω
B．2
Ω，1.5
Ω
C．1.5
Ω，1.5
Ω
D．1.5
Ω
,2
Ω
6．如图为两个闭合电路中两个不同电源的U－I图象，下列判断正确的是(　　)
A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＜I2
B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2
C．电动势E1＞E2，内阻r1＜r2
D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大
7、太阳能路灯以太阳光为能源，白天太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给路灯供电，安全节能无污染，已被广泛采用．如图所示，是某地使用的太阳能路灯和它的电池板铭牌，则该电池板的内阻约为(　　)
A．7.58
Ω
B．6.03
Ω
C．6.23
Ω
D．7.35
Ω
8、用如图甲所示的电路来测量电源电动势和内阻，根据测得的数据作出如图乙所示的U－I图线，由图可知下列判断正确的是(　　)
A．电源电动势的测量值为1.40
V
B．电源内阻的测量值为3.50
Ω
C．外电路发生短路时的电流为0.40
A
D．电压表的示数为1.20
V时，电流表的示数为0.30
A
21世纪教育网
www.21cnjy.com
精品试卷·第
2
页
（共
2
页）
HYPERLINK
"http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
"
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑