《山东省专用2019_2020学年高中物理第二章恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律讲义含解析新人教版选修3_1.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省专用2019_2020学年高中物理第二章恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律讲义含解析新人教版选修3_1.pdf（20页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 7 节闭合电路的欧姆定律第 7 节闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路欧姆定律的表达式为I，此式仅 E Rr 适用于纯电阻电路，其中R和r分别指外电阻和 内电阻。 2 闭合电路内、 外电压的关系为EU内U外Ir U外，由此式可知，当电流发生变化时，路端电压 随着变化。 3当外电路断开时，路端电压等于电动势，当外 电路短路时，路端电压为零。 一、闭合电路欧姆定律 1闭合电路的组成及电流流向 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 二、路端电压与负载(外电阻)的关系 1路
2、端电压与电流的关系 (1)公式：UEIr。 (2)UI图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜 率的绝对值表示电 源的内阻。 2路端电压随外电阻的变化规律 (1)外电阻R增大时， 电流I减小， 外电压U增大， 当R增大到无限大(断路)时，I0，UE， 即断路时的路端电压等于电源电动势。 (2)外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U减小，当R减小到零时，I ，U0。 E r 1自主思考判一判 (1)如图甲所示，电压表测量的是外电压，电压表的示数小于电动势。() (2)如图乙所示，电压表测量的是内电压，电压表的示数小于电动势。() (3)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻
3、的变化。() (4)外电路的电阻越大，路端电压就越大。() (5)路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。() (6)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。() 2合作探究议一议 (1)假如用发电机直接给教室内的电灯供电，电灯两端的电压等于发电机的电动势吗？ 提示：不等于。因为发电机内部有电阻，有电势降落。发电机内部电压与电灯两端电压 之和才等于电动势。 (2)在实验课上，小红同学用电压表去测量 1 节新干电池的电动势约为 1.5 V,1 节旧电池 的电动势约为 1.45 V，现在她把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V 2 W”的小灯泡 两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，
4、各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势 并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？ 提示：电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小， 导致小灯泡不亮。 路端电压与负载的关系 1外电阻的两类变化引起的相应变化 (1) 说明：电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。 (2) 说明：由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电 源两极直接相连接。 2电源的UI图像 (1)图像的函数表达式：UEIr。 (2)图像表示：电源的外电路的特性曲线(路端电压U随电流I变化的图像)，如图所示是 一条斜向下的直线。 (3)当外电路断路时(即R，I0)：纵轴
5、上的截距表示电源的电动势E(EU端)； 当外电路短路时(R0，U0)：横坐标的截距表示电源的短路电流I短 。(条件：坐标 E r 原点均从 0 开始) (4)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻，即r。 E I0| U I| (5)某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表 示电源的输出功率。 1 电源电动势为E， 内阻为r， 向可变电阻R供电， 关于路端电压， 下列说法正确的是( ) A因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B因为UIR，所以当I增大时，路端电压也增大 C因为UEIr，所以当I增大时，路端电压减小 D若外电路断开，则路端电压为零 解析：选 C
6、路端电压UIREIr，因为I增大时，R减小，所以不能用UIR判断路 端电压的变化情况， 根据UEIr可知， 当I增大时， 路端电压减小， 所以选项 A、 B 错误， C 正确；当外电路断开时，路端电压为E，选项 D 错误。 2多选如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是( ) A电源的电动势为 6.0 V B电源的内阻为 12 C电源的短路电流为 0.5 A D电流为 0.3 A 时的外电阻是 18 解析：选 AD 因该电源的UI图像的纵轴坐标不是从零开始的，故纵轴上的截距虽为电 源的电动势，即E6.0 V，但横轴上的截距 0.5 A 并不是电源的短路电流，且内阻应按斜率的
7、 绝对值计算，即r| 2 。由闭合电路欧姆定律可得电流I0.3 A 时， U I 6.05.0 0.50 外电阻R r18 。故选项 A、D 正确。 E I 3如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为 1.6 V 和 0.4 A；当 S 断开时，它们的示数各改变 0.1 V 和 0.1 A，求电源的电动势及内阻。 解析：当 S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得 U1EI1r 即E1.60.4r 当 S 断开时，由闭合电路欧姆定律得 U2EI2r 即E(1.60.1)(0.40.1)r 由得E2 V，r1 。 答案：2 V 1 电源的有关功率和电源的效率 1电源的有关功
8、率和电源的效率 (1)电源的总功率：P总IEI(U内U外)。 (2)电源的输出功率：P出IU外。 (3)电源内部的发热功率：PI2r。 (4)电源的效率：，对于纯电阻电路，。 P出 P总 U外 E R Rr 1 1r R 2输出功率和外电阻的关系 在纯电阻电路中，电源的输出功率为 PI2RRR E2 Rr2 E2 Rr24Rr E2 Rr2 R 4r (1)当Rr时，电源的输出功率最大，Pm。 E2 4r (2)当Rr时，随着R增大，P减小。 (3)当Rr时，随着R增大，P增大。 典例 如图所示，已知电源电动势为 6 V， 内阻为 1 ， 保护电阻R00.5 ，求：当电 阻箱R读数为多少时，保
9、护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值。 解析 保护电阻消耗的功率为P0，因R0和r是常量，而R是变量，所 E2R0 rRR02 以R最小时，P0最大，即R0 时，P0max W8 W。 E2R0 rR02 62 0.5 1.52 答案 R0 P0max8 W 变式 1 例题中条件不变，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。 解析 ： 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(1 0.5)1.5 时，PRmax W6 W。 E2 4rR0 62 4 1.5 答案：R1.5 PRmax6 W 变式 2 在例题中，若电阻箱R的最大值
10、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。 解析：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 ( E Rr等) E2 Rr等2 R 4r等 的电阻取 3 时，R消耗功率最大，最大值为：P 2R W。 ( E Rr等) 4 3 答案：R3 P W 4 3 变式 3 例题中条件不变，求电源的最大输出功率。 解析 ： 由电功率公式P出 2R 外 ， 当R外r时，P出最大， 即RrR0 ( E R外r) E2 R外r2 R外 4r 0.5 时，P出 max W
11、9 W。 E2 4r 62 4 1 答案：9 W 功率最大值的求解方法 (1)流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大。 (2)对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大。 (3)电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源 的输出功率越大。 (4)对于外电路中部分不变电阻来说，可以写出其功率表达式，利用数学知识求其极值。 1如图所示，A为电源的UI图线，B为电阻R的UI图线， 用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是( ) A4 W， B2 W， 1 3 1 3 C4 W，D2 W， 2 3 2 3 解析：选 C 从题图可知E3 V，图线
12、A和图线B的交点是电源和电阻R构成闭合电路的 工作点，因此P出UI4 W，P总EI6 W。电源的效率 。 P出 P总 2 3 2.多选直流电路如图所示，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 解析：选 ABC 滑动变阻器的滑片P向右移动时，滑动变阻器连入电路部分的阻值变大， 因而电流减小，由P总IE可知电源的总功率减小，选项 A 正确。滑动变阻器连入电路部分阻 值变大，路端电压变大，由100%可知电源的效率增大，选项 B 正确。内部损耗功率 IU IE 为P内I2r，电流减小，因而内部损耗功率减小，选项
13、 C 正确。电源输出功率为外电阻消耗 功率，但外电阻与内电阻的大小关系未知，因而不能判断输出功率的变化情况，选项 D 错误。 3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是 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通过R0的电流一直变大 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消耗的功率先变大后变小 解析：选 AC 当滑动变阻器滑片P由a端向b端滑动时，电路中的总电阻变小，电动势 和内电阻不变，得知总电流变大，即通过R0的电流一直变大，故 A 正确；当滑动变阻器
14、的滑 片P由a端向b端滑动时，电路的内电阻小于外电阻，随着R的减小，电路的内外电阻差值 减小，所以电源的输出功率一直变大，故 B 错误；将R0等效到内电阻中去，内电阻变为 2r， 滑动变阻器消耗的功率可看成电源的输出功率，R外2r，随着外电阻的减小，输出功率减小， 故 C 正确；总电流变大，根据PI2R0，R0不变，定值电阻R0上消耗的功率变大，故 D 错误。 闭合电路的动态分析 1闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生 变化，分析这类问题的基本思路是： 2闭合电路动态分析的三种方法 (1)程序法：基本思路是“部分整体部分” ，
15、即： R局R总I总U外Error! 增大 减小 增大 减小 减小 增大 增大 减小 (2)结论法“串反并同” “串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功 率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都 将增大。 “并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功 率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都 将减小。 (3)特殊值法与极限法：指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 的滑动端分别滑至两个极端去讨论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有
16、电流时的讨论。 1.多选如图所示，闭合开关 S 并调节滑动变阻器滑片P的位置， 使 A、B、C 三灯亮度相同。若继续将P向下移动，则三灯亮度变化情况 为( ) AA 灯变亮 BB 灯变亮 CB 灯变暗DC 灯变亮 解析：选 ACD 将变阻器滑片P向下移动时，接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小， 根据全电路欧姆定律得知， 总电流IA增大， 则 A 灯变亮。 并联部分的电压U并EIA(RAr)，E、 RA、r不变，IA增大，U并减小，B 灯变暗。通过 C 灯的电流ICIIB，I增大，IB减小，则IC 增大，C 灯变亮，故 A、C、D 正确。 2.如图所示是一实验电路图。在滑动触头由a端滑向b端的
17、过程 中，下列表述正确的是( ) A路端电压变小 B电流表的示数变大 C电源内阻消耗的功率变小 D电路的总电阻变大 解析：选 A 当滑片向b端滑动时，其接入电路中的电阻减小，使得外电路总电阻减小， 故 D 错误。根据I，可知总电流在增加，根据闭合电路中的欧姆定律有EIrU外，可 E Rr 知路端电压U外在减小，故 A 正确。流过电流表的示数为I，可知电流在减小，故 B 错误。 U外 R3 根据PI2r，可知内阻消耗的功率在增大，故 C 错误。 3在如图所示的电路中，开关 S 闭合后和闭合前相比，三个电表示 数的变化情况是( ) AV 示数变大，A1示数变大，A2示数变小 BV 示数变大，A1示
18、数变小，A2示数变大 CV 示数变小，A1示数变大，A2示数变小 DV 示数变小，A1示数变小，A2示数变大 解析 ： 选 C 由题图电路图可知，开关 S 闭合前，电阻R、R2串联，两电流表测电路电流， 电压表测路端电压，开关 S 闭合后，电阻R1与R2并联，然后与R串联，电流表 A1测干路电流， 电流表 A2测R2支路电流，开关闭合后，外电阻R减小，由I可知，电路电流I增大， E Rr 电流表 A1示数增大，由UEIr可知，路端电压U减小，电压表示数减小，并联电路电压 ：U 并EI(rR)减小，I2 减小，电流表 A2示数减小，故选项 C 正确。 U并 R2 含容电路的分析与计算 典例 如图
19、所示，E10 V，r1 ，R1R35 ，R24 ，C100 F。 当 S 断开时，电 容器中带电粒子恰好处于静止状态。求： (1)S 闭合后，带电粒子加速度的大小和方向； (2)S 闭合后流过R3的总电荷量。 思路点拨 解析 开始带电粒子恰好处于静止状态， 必有qEmg且qE竖直向上。 S 闭合后，qEmg 的平衡关系被打破。 S 断开， 带电粒子恰好处于静止状态， 设电容器两极板间距离为d， 有UC E4 V，mg。 R2 R1R2r qUC d S 闭合后，UCE8 V R2 R2r 设带电粒子加速度为a， 则mgma，解得ag，方向竖直向上。 qUC d (2)S 闭合后，流过R3的总电
20、荷量等于电容器上电荷的增加量，所以 QC(UCUC) 4104 C。 答案 (1)g 方向竖直向上 (2)4104 C 对含容电路问题的五点提醒 (1)电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处的电路看作 是断路，画等效电路时，可以先把它去掉。 (2)若要求解电容器所带电荷量时， 可在相应的位置补上， 求出电容器两端的电压， 根据Q CU计算。 (3)电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压，该电阻相当于导线。 (4)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等。 (5)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电，如果电容器两端的电压升
21、 高，电容器将充电，反之，电容器将放电。通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电 量的变化量。 1在如图所示的电路中，开关 S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水 平放置的平行板电容器，极板间悬浮着一个油滴P， 断开哪一个开关后P会向下运动？( ) AS1BS2 CS3DS4 解析：选 C 断开 S1，电容器两板间的电压不变，场强不变，油滴所受的电场力不变，油 滴仍处于平衡状态，故 A 错误。断开 S2，电容器两板间的电压增大，稳定时，其电压等于电 源的电动势，板间场强增大，油滴所受的电场力增大，油滴将向上运动，与题意不符，故 B 错误。断开 S3，电容器通过电阻放电，板间场强逐渐减小，油
22、滴所受的电场力减小，油滴将 向下运动，故 C 正确。断开 S4，电容器的电量不变，板间场强不变，油滴仍处于静止状态， 故 D 错误。 2.如图所示的电路中，电源提供的电压为U10 V 保持不变，已知R14 ，R26 ，C30 F。 (1)闭合开关 S，求电路稳定后通过R1的电流。 (2)然后将开关 S 断开，求这以后流过R1的电荷量。 解析 ： (1)闭合 S，电路达到稳定后电容器相当于断路。由欧姆定律得通过R1的电流为I A1 A。 U R1R2 10 46 (2)S 断开前，电容器两极板间的电压等于R2两端的电压，即有UCU2IR216 V6 V 电容器所带电荷量为 QCUC301066
23、C1.8104 C S 断开且电路稳定时，电容器两极板间的电压等于电源提供的电压U，电容器所带电荷量 为 QCU3010610 C3104 C 流过R1的电荷量等于电容器所带电荷量的增加量，即 QQQ3104 C1.8104 C1.2104 C。 答案：(1)1 A (2)1.2104 C 1一个闭合电路，是由电池供电的，外电路是纯电阻时，以下说法正确的是( ) A当外电阻增大时，路端电压增大 B当外电阻减小时，路端电压增大 C当外电阻减小时，电路中的电流减小 D电池的内阻越小，外电阻变化时，路端电压的变化越大 解析 ： 选 A 根据UEIr，当外电阻增大时，I减小，U增大，A 正确，B 错误
24、。根据I ，C 错误，再根据UEIr，UIr，故 D 错误。 E Rr 2 在如图所示的电路中， 电阻R2.0 ， 电源的电动势E3.0 V， 内 电阻r1.0 。 闭合开关 S 后，通过电阻R的电流为( ) A1.0 A B1.5 A C2.0 AD6.0 A 解析：选 A 根据闭合电路欧姆定律得I A1 A，则 A 正确。 E Rr 3 21 3有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，电路中的电流为I；将它 们并联起来接在同一电源上，此时流过电源的电流为，则电源的内阻为( ) 4I 3 AR B.R 2 C4RD.R 8 解析 ： 选 C 由串联电路和并联电路的特点及闭合电路的
25、欧姆定律得EI(2Rr)，EI 4 3 ，由以上两式可得r4R。 ( R 2r) 4.多选如图所示电路中，电源电动势E9 V、 内阻r3 ，R 15 ，下列说法中正 确的是( ) A当 S 断开时，UAC9 V B当 S 闭合时，UAC9 V C当 S 闭合时，UAB7.5 V，UBC0 D当 S 断开时，UAB0，UBC0 解析 ： 选 AC 当 S 断开时，UAC与UBC为路端电压，等于电源电动势，A 正确，D 错误 ； 当 S 闭合时，UACUABR7.5 V，UBCI00，B 错误，C 正确。 E Rr 5.如图所示，电池电动势为E，内阻为r。当可变电阻的滑片P向b点 移动时，电压表
26、的读数U1与电压表 的读数U2的变化情况是( ) AU1变大，U2变小 BU1变大，U2变大 CU1变小，U2变小 DU1变小，U2变大 解析 ： 选A 滑片P向b移动时， 总电阻变大， 干路中I变小。 由于路端电压UEIr， E Rr U增大，即 V1表示数U1变大。由于 V2表示数U2IR，U2减小，所以 A 正确。 6如图所示的电路中，电源电动势为 6 V，当开关 S 接通后，灯泡 L1和 L2都不亮，用电 压表测得各部分电压是UabUad6 V，UcdUbc0，经检查，各段导线以及 导线与各元件的连接处良好，由此可判定( ) A开关 S 处接触不良 BL1的灯丝烧断了 CL2的灯丝烧断
27、了 D变阻器R断路 解析：选 B Uab有示数，则说明开关 S 接触良好，A 错误；Uad有示数，则说明灯泡 L1之 外电路无断路，C、D 错误；UcdUbc0，则说明灯泡 L1断路，故 B 正确。 7如图所示，闭合开关 S，电路稳定后，水平放置的平行金属板间的带电质点P处于静 止状态，若将滑动变阻器R2的滑片向a端移动，则( ) A电压表读数增大 B电流表读数减小 CR1消耗的功率减小 D质点P将向下运动 解析：选 D 由图可知，R1与滑动变阻器串联；电容器与变阻器并联；当滑片向a端移动 时，滑动变阻器接入电阻减小，总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大； 路端电压减小，同时R1
28、两端的电压增大，所以电压表示数减小，电流示数增大，故 A、B 错误。 流过R1的电流增大，由公式PI2R知R1消耗的功率增大，故 C 错误。电容器板间电压减小， 板间电场强度减小， 故质点P受到的向上电场力减小， 则重力大于电场力， 质点P将向下运动， 故 D 正确。 8 如图所示电路中， 定值电阻R2r(r为电源内阻)， 滑动变阻器的最大阻值为R1且R1R2 r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是( ) A电源的输出功率变小 BR2消耗的功率先变大后变小 C滑动变阻器消耗的功率先变大后变小 D以上说法都不对 解析：选 C 滑片向右移动，滑动变阻器接入电路部分电阻变
29、小，电路中的电流变大，通 过电源的电流和通过电阻R2的电流都变大，这两个电阻是定值电阻，消耗的功率变大，在滑 动的过程中内阻始终小于外电阻，所以电源的输出功率增大。考虑滑动变阻器上的功率消耗 时可以把R2看成电源的一部分，当滑动变阻器的阻值等于 2r时，消耗的功率最大，当滑动变 阻器阻值小于 2r时，消耗的功率变小。 9 如图所示， 直线A为某电源的UI图线， 曲线B为某小灯泡的UI图线，用该电源和小 灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电源的总功率分别是( ) A4 W,6 WB4 W,8 W C2 W,3 WD2 W,4 W 解析：选 A 由题图可知，电源的电动势 E3 V，内阻r0.5
30、；两图线的交点表 U I 示灯泡与电源连接时的工作状态，此时灯泡的电压U2 V，电流I2 A；则电源的总功率P 总EI32 W6 W；电源的输出功率 P出EII2r(32220.5)W4 W，故选 A。 10.多选如图所示电路中，电源内阻不能忽略。闭合 S 后，调节R的阻值，使电压表示 数增大 U，在这一过程中，有( ) A通过R1的电流增大U R1 BR2两端电压减小 U C通过R2的电流减小量小于U R2 D路端电压增大量为 U 解析 ： 选 AC 由电流I 可知，当电压增加 U时，通过R1的电流就增加，故 A 正确 ； U R U R1 由于电源的内阻不能忽略，故R2两端电压减小量比 U
31、小，B 错误，C 正确；因R2两端的电 压减小，故路端电压增大量比 U要小，故 D 错误。 11.如图所示的电路中，所用电源的电动势E4 V，内电阻r1 ，电阻R1可调。 现将R1调到 3 后固定。已知R26 ，R33 ，求： (1)开关 S 断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？ (2)为了使A、B之间电路的电功率在开关 S 接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多 大？这时A、B间消耗的最大电功率是多少？ 解析：(1)开关 S 断开时，I1 A0.4 A E rR1R2 4 136 开关接通时，R2、R3并联的总电阻R232 R2R3 R2R3 I1 A0.667 A。 E rR1R23
32、 4 132 (2)开关接通时，A、B之间的总电阻R232 为定值，所以，只有当R10 时，总电 流最大，A、B之间的电功率才最大。 I A A E rR1R23 4 102 4 3 PABI2R23 22 W3.556 W。 ( 4 3) 答案：(1)0.4 A 0.667 A (2)0 3.556 W 12.如图所示， 电容器C16 F，C23 F， 电阻R16 ，R23 ，C、D为两端点， 当开关 S 断开时，A、B两点间的电压UAB为多少？当 S 闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？(已知 电压U18 V) 解析：在电路中电容器C1、C2的作用是断路，当开关 S 断开时，电路中无电流
33、，B、C等 电势，A、D等电势。 因此UABUACUDC18 V 当 S 断开时，电容器C1所带电荷量为 Q1C1UAC610618 C1.08104 C 当 S 闭合时，电路导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压。由串联电路的电压 分配关系得 UACU18 V12 V R1 R1R2 6 63 此时电容器C1所带电荷量为 Q1C1UAC610612 C0.72104 C 电容器C1所带电荷量的变化量为 QQ1Q13.6105 C，“”号表示减少。 答案：18 V 减少了 3.6105 C 闭合电路的综合问题 1关于闭合电路(电源内阻不能忽略)，下列说法中正确的是( ) A闭合电路中，
34、电流总是从电势高的地方流向电势低的地方 B闭合电路中，电源的路端电压越大，电源的输出功率就越大 C闭合电路中，外电阻越大，电源的路端电压就越大 D闭合电路中，电流越大，电源的路端电压就越大 解析：选 C 闭合电路的外电路中，电流从电势高的地方流向电势低的地方，内电路中， 电流从电势低的地方流向电势高的地方， 选项 A 错误 ； 闭合电路中， 当内外电路的电阻相等时， 电源的输出功率最大，故当电源的路端电压越大，电源的输出功率不一定大，选项 B 错误； 根据U可知闭合电路中，外电阻越大，电源的路端电压就越大，选项 C 正确； 闭合电 ER Rr 路中，电流越大，电源的路端电压不一定大，选项 D
35、错误。 2.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图 线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为 1 A， 那么AB线段表示的功率为( ) A1 W B6 W C2 WD2.5 W 解析：选 C 由题图知，在C点，电源的总功率等于电源内部的热功率，所以电源的电动 势为E3 V，短路电流为I3 A，所以电源的内阻为r 1 。图像上AB段所表示的功率 E I 为PABP总I2r(13121)W2 W。 3.如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行 板电容器C的极板水平放置。闭合电键 S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮
36、在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的 是( ) A增大R1的阻值 B增大R2的阻值 C增大两板间的距离D断开电键 S 解析 ： 选 B 在直流电路中，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等于R1 两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由E 可知，电 U d 容器两极板间的电场强度增大，因此板间带电油滴受到的电场力增大，会向上运动，A 项错误 ； 增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，不改变R1两端的电压，因此电容器中的油滴仍保持静 止，B 项正确；增大两板间的距离，而电容器的两板间的电压一定，由E 可知，板间的场 U d 强
37、减小， 油滴受到的电场力减小， 油滴会向下运动， C 项错误 ； 断开电键 S， 电容器会通过R1、R2 进行放电，使板间场强减小，油滴受到的电场力减小而向下运动，D 项错误。 4如图所示，C为两极板水平放置的平行板电容器。闭合开关 S， 当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器C两极 板间的带电尘埃P恰好处于静止状态，要使尘埃P向下加速运动，下列 方法中唯一可行的是( ) A把R1的滑片向左移动 B把R2的滑片向左移动 C把R2的滑片向右移动 D把闭合的开关 S 断开 解析：选 B R1和电容器是串联关系，只是起到接通电容器作用，改变该电阻不会影响电 容器板间电场，带电尘
38、埃依然静止，A 错误；对于带电尘埃qmg，增加R2左侧部分电压可 U d 以增加板间电压， 反之可以减小板间电压， 当减小电压时， 尘埃将向下加速运动， 所以 B 正确， C 错误；断开开关，电容器充电，极板电压增加，尘埃将向上做加速运动，所以 D 错误。 5如图所示为一个电池组和一只电阻R的UI图线。用该电池组 与电阻R连接成闭合电路，则以下说法正确的是( ) A电池组的内阻是 0.5 B电阻的阻值为 2 C电池组的输出功率将是 5 W D改变电阻R的阻值时，则电池组的最大输出功率为 6.25 W 解析 ： 选 D 电池组的内阻r 1 ，故 A 错误。电阻的阻值约R | U I| 5 5|
39、U I| ，故 B 错误。两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端时电路的工作状态，由图读出 2 3 路端电压为U2 V，电流为I3 A，电池组的输出功率是PUI6 W，故 C 错误。当外电阻 等于电池的内阻时， 即外电阻Rr1 时， 电池组的最大输出功率P出 2R ( E Rr)( 5 11) 216.25 W，故 D 正确。 6.如图所示的电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器 R0的滑动端向下滑动的过程中( ) A电压表与电流表的示数都减小 B电压表与电流表的示数都增大 C电压表的示数增大，电流表的示数减小 D电压表的示数减小，电流表的示数增大 解析：选 A 由变阻器R0的滑动端
40、向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小，则R外减小， 由I可知I增大，由U内Ir可知U内增大，由EU内U外可知U外减小，故电压表 E R外r 示数减小。由U1IR1可知U1增大，由U外U1U2可知U2减小，由I2可知电流表示数变 U2 R2 小，故 A 正确。 7如图所示，电源和电压表都是好的，当滑片由a滑到b的过程中， 电压表的示数几乎都为U，下列判断正确的是( ) Aa处接线断开 B触头P开路 Ca、b间电阻丝开路 Db处接线开路 解析：选 D 若a处接线断开，电压表的示数为零，不符合题意，故 A 错误。若触头P开 路，电压表的示数为零，不符合题意，故 B 错误。若a、b间电阻丝开路，电压表
41、示数几乎为U， 后变为零，不符合题意，故 C 错误。若b处接线开路，ab上没有电压，电压表的示数几乎为U， 故 D 正确。 8.如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯 L 恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则( ) A电灯 L 更亮，电流表的示数减小 B定值电阻R2消耗的功率增大 C电灯 L 变暗，电源的总功率减小 D电灯 L 变暗，电流表的示数增大 解析 ： 选 A 滑片向b端滑动，R1变大， 电路中总电阻变大， 路端电压变大， 根据I E R总r 知I减小，电流表示数减小，根据EU外Ir，U外变大，灯泡两端电压变大，故电灯 L 更亮。 再根据P2I22R2，I总减
42、小，IL变大，故I2变小，R2功率变小，故 B、C、D 错误，A 正确。 9如图所示，电动势为E，内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关 S1， 三个灯泡都能正常工作。如果再合上 S2，则下列表述正确的是( ) A电源输出功率减小 BL1上消耗的功率增大 C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大 解析：选 C 只合上开关 S1，三个灯泡都能正常工作，再合上 S2，并联部分的电阻减小， 外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大。由于电源的内阻不计，电 源的输出功率PEI，与电流成正比，则电源输出功率增大，故 A 错误。由于并联部分的电阻 减小，根据串联电路的特点
43、，并联部分分担的电压减小，L1两端的电压减小，其消耗的功率 减小，故 B 错误。合上 S2，外电路总电阻减小，干路电流增大，而R1在干路中，通过R1上的 电流增大，故 C 正确。并联部分的电压减小，通过R3上的电流将减小，故 D 错误。 10 如图所示的电路， 闭合开关 S， 当滑动变阻器滑片P向右移动时， 下列说法正确的是( ) A电流表读数变小，电压表读数变大 B小灯泡 L 变暗 C电容器C上电荷量减小 D电源的总功率变小 解析：选 C 当滑动变阻器滑片P向右移动时，接入电路中的阻值变小，回路的总阻值R 减小，干路电流增大，电流表读数变大，小灯泡 L 变亮，而内电压U内Ir增大，故路端电压
44、 减小，选项 A、B 错误；由PEI得，电源的总功率变大，选项 D 错误；由UCEI(rR灯) 及qCUC知，电容器C上电荷量减小，故 C 正确。 11.如图所示的电路中，电源的电动势E12 V，内阻未知，R18 ，R21.5 ，L 为规格为 “3 V 3 W” 的灯泡， 开关 S 断开时， 灯泡恰 好正常发光。 不考虑温度对灯泡电阻的影响。试求： (1)灯泡的额定电流和灯丝电阻； (2)电源的内阻； (3)开关 S 闭合时，灯泡实际消耗的功率。 解析：(1)I 1 A P U 3 W 3 V RL 3 U I 3 V 1 A (2)S 闭合前，EIrIR1IRL 将E12 V，I1 A，R1
45、8 ，RL3 代入求解得r1 。 (3)开关 S 闭合后，EIrIR1U2 I U2 R2 U2 RL 代入数据联立求解得U21.2 V 灯泡实际消耗的功率P0.48 W。 U22 RL 答案：(1)1 A 3 (2)1 (3)0.48 W 12如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长l80 cm，两板 间的距离d40 cm。电源电动势E40 V， 内阻r1 ， 电阻R15 ， 闭 合开关 S， 待电路稳定后， 将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板 的位置以初速度v04 m/s水平向右射入两板间，该小球可视为质点。若小 球带电荷量q1102 C，质量为m2102 kg，不考虑空
46、气阻力，电路中的电压表、电流 表均是理想电表。若小球恰好从A板右边缘射出(g取 10 m/s2)。求： (1)滑动变阻器接入电路的阻值为多大？ (2)此时电流表、电压表的示数分别为多少？ (3)此时电源的输出功率是多大？ 解析：(1)设小球在板间飞行时间为t，t s0.2 s，根据dat2， l v0 0.8 4 1 2 得飞行加速度a m/s220 m/s2。 2d t2 2 0.4 0.22 对小球根据牛顿第二定律得 qmgma， UAB d 解得：UAB V24 V， mgad q 2 102 1020 0.4 1 102 所以滑动变阻器的两端电压U滑UAB24 V。 设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得I A1 A EU滑 Rr 4024 151 滑动变阻器接入电路的阻值R滑24 。 U滑 I (2)此时电流表的示数为 1 A，电压表的示数为UEIr(401)V39 V。 (3)电源的输出功率P出IU39 W。 答案：(1)24 (2)1 A 39 V (3)39 W