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第2講　閉合電路歐姆定律及應用
■目標要求
1.了解電動勢的物理意義,理解并掌握閉合電路歐姆定律。2.會用閉合電路歐姆定律分析電路的動態(tài)變化。3.會計算涉及電源的電路中的功率,理解電源的輸出效率。4.掌握路端電壓和電流的關(guān)系及電源的U-I圖像。
考點1　閉合電路歐姆定律
　　　　　 　　　　　　　　　　
必|備|知|識
1.電源。
(1)電動勢。
①非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比叫電動勢,表達式為E=　　　　。
②物理含義:電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能　　　　的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。
(2)內(nèi)阻:電源內(nèi)部導體的電阻。
2.閉合電路歐姆定律。
(1)內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的　　　　成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。
(2)公式:I=(只適用于純電阻電路)。
(3)其他表達形式。
E=U外+U內(nèi)或E=U外+Ir(適用于任意電路)。
(1)電動勢的大小反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)大小()
(2)電動勢和內(nèi)阻是電源的重要參數(shù),電動勢由電源中非靜電力的特性決定,與電源的體積和外電路均無關(guān)()
(3)在電源電動勢和內(nèi)阻恒定的閉合電路中,路端電壓隨外電阻的增大而增大,但不可以超過電動勢()
關(guān)|鍵|能|力
考向1　閉合電路的路端電壓與外電阻的關(guān)系
1.純電阻電路:U=IR=·R=,當R增大時,U增大。
2.特殊情況。
(1)當外電路斷路時,I=0,U=E。
(2)當外電路短路時,I短=,U=0。
【典例1】　(多選)在如圖所示的電路中,電源電動勢E和內(nèi)阻r均為定值,當外電路電阻R發(fā)生變化時,回路電流I、路端電壓U、內(nèi)電壓U'都將隨之發(fā)生變化。下列圖像能正確表示其變化規(guī)律的是(　　)
A B C D
考向2　閉合電路的動態(tài)分析
1.程序法。
2.“串反并同”結(jié)論法。
(1)所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。
(2)所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。
3.極限法。
因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端,讓電阻最大或電阻為零去討論。
【典例2】　(2025·張家口模擬)某同學設(shè)計如圖所示的電路圖,閉合開關(guān),L1、L2均正常發(fā)光,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,下列說法正確的是(　　)
A.滑片P自C向D滑動時,L1變亮,L2變亮
B.滑片P自C向D滑動時,L1變暗,L2變暗
C.滑片P自D向C滑動時,L1變暗,L2變亮
D.滑片P自D向C滑動時,L1變亮,L2變暗
考向3　含容電路的分析和計算
1.電路簡化。
把電容器所處的支路視為斷路,簡化電路時可以去掉,求電荷量時再在相應位置補上。
2.電容器的電壓。
(1)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。
(2)電容器所在的支路中沒有電流時,與之串聯(lián)的電阻無電壓,相當于導線。
3.電容器的電荷量及變化。
(1)利用Q=UC計算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Q1和Q2。
(2)如果變化前后極板帶電的電性相同,通過所連導線的電荷量為|Q1-Q2|。
(3)如果變化前后極板帶電的電性相反,通過所連導線的電荷量為Q1+Q2。
【典例3】　
(多選)平行金屬板A、B水平放置,構(gòu)成平行板電容器,下極板B接地,與電阻箱R1、定值電阻R2、電源E、滑動變阻器R組成如圖所示電路,滑動變阻器R的滑動片置于中間位置。下列說法正確的是(　　)
A.上極板A帶正電,下極板B不帶電
B.僅增加極板A、B間的距離,極板帶電量減小
C.僅增大電阻箱R1的阻值,電容器兩端電壓減小
D.僅將滑動變阻器R的滑片向b端滑動,極板帶電量增大
考向4　電路故障分析
1.電壓測量法。
(1)斷點故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓時,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表指針偏轉(zhuǎn),則這段電路有斷點。
(2)短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓時,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零時,該電路被短路;當電壓表示數(shù)不為零,則該電路沒被短路或不完全被短路。
2.假設(shè)法。
已知電路發(fā)生某種故障,尋求故障發(fā)生在何處時,可將整個電路劃分為若干部分,然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障,運用歐姆定律進行正向推理。推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合,則故障不是發(fā)生在這部分電路;若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合,則故障可能發(fā)生在這部分電路。直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。
【典例4】　
如圖所示的電路中,電源的電動勢為6 V,當開關(guān)S接通后,燈泡L1和L2都不亮,用電壓表測得各部分的電壓是Uab=6 V,Uad=0 V,Ucd=6 V,由此可斷定(　　)
A.L1和L2的燈絲都燒斷了
B.L1的燈絲燒斷了
C.L2的燈絲燒斷了
D.變阻器R斷路
考點2　電源的功率及效率
　　　　　 　　　　　　　　　　
必|備|知|識
1.電源的總功率。
(1)任意電路:P總=IE=IU外+IU內(nèi)=P出+P內(nèi)。
(2)純電阻電路:P總=I2(R+r)=。
2.電源內(nèi)部消耗的功率。
P內(nèi)=I2r=IU內(nèi)=P總-P出。
3.電源的輸出功率。
(1)任意電路:P出=IU=IE-I2r=P總-P內(nèi)。
(2)純電阻電路:P出=I2R=。
4.電源的效率。
(1)任意電路:η=×100%=×100%。
(2)純電阻電路:η=×100%。
(1)外電阻越大,電源的輸出功率越大()
(2)電源的輸出功率越大,電源的效率越高()
(3)電源的內(nèi)部發(fā)熱功率越大,輸出功率越小()
關(guān)|鍵|能|力
　　　　　 　　　　　　　　　　
1.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)。
P出=UI=I2R=R==,當R=r時,電源的輸出功率最大為Pm=。
2.提高純電阻電路效率的方法。
η=×100%=×100%=×100%,R越大,η越高。
3.等效電源。
把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”,其“電動勢”“內(nèi)阻”如下:
(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E'。
(2)兩點短路時的電流為等效短路電流I短',等效內(nèi)電阻r'=。
常見電路等效電源如下:
【典例5】　在如圖所示的電路中,R0為定值電阻,R為光敏電阻(光照減弱時阻值增大),C為電容器,閉合開關(guān)后,減弱對光敏電阻R光照的強度,下列說法正確的是(　　)
A.電流表的示數(shù)增大
B.電容器C的電荷量增大
C.電源輸出功率增大
D.電源內(nèi)部消耗的功率變大
【典例6】　
(多選)如圖所示,電動勢為E、內(nèi)阻為r的電池與定值電阻R0、滑動變阻器R串聯(lián),已知R0=0.5r,滑動變阻器的最大阻值是3r。閉合開關(guān),當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時,下列說法正確的是(　　)
A.電源內(nèi)阻消耗的功率變大
B.電源的輸出功率先變大后變小
C.滑動變阻器消耗的功率變小
D.定值電阻R0消耗的功率變大
用好“等效電源”,巧解最大輸出功率
等效法是物理中常用的一種解決問題的方法,本例中在分析滑動變阻器的功率變化時,使用等效法解題非常方便、快捷。把R0+r看成電源的內(nèi)阻,滑動變阻器接入電路的阻值就是等效電源的外電阻,此時套用閉合電路的輸出功率的結(jié)論非常方便。
考點3　電源的U-I圖像
關(guān)|鍵|能|力
　　　　　 　　　　　　　　　　
1.截距。
縱軸上的截距等于電源的電動勢;橫軸上的截距等于外電路短路時的電流,即I短=(如圖所示)。
2.斜率。
圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻,即r==,斜率的絕對值越大,電源的內(nèi)阻越大。
3.圖線上的點。
圖線上任一點對應的U、I的比值為此時外電路的電阻,即R=。
4.面積。
面積UI為電源的輸出功率,而電源的總功率P總=EI,P總-P出=EI-UI為電源的發(fā)熱功率。
考向1　電源的U-I圖像的理解和應用
【典例7】　
如圖所示,甲、乙為兩個獨立電源的路端電壓U與通過它們的電流I的關(guān)系圖線,下列說法正確的是(　　)
A.路端電壓都為U0時,它們的外電阻相等
B.電流都是I0時,兩電源的內(nèi)電壓相等
C.電源甲的電動勢小于電源乙的電動勢
D.電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻
考向2　電源的U-I圖像和電阻的U-I圖像的綜合應用
【典例8】　兩位同學在實驗室利用如圖甲所示的電路測定電阻R0、電源的電動勢E和內(nèi)電阻r,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時,一個同學記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù),另一同學記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U-I直線。則圖像中兩直線的交點表示的物理意義是(　　)
　　　　甲　　　　　　　　　乙
A.滑動變阻器的滑動觸頭P滑到了最右端
B.電源的輸出功率最大
C.定值電阻R0上消耗的功率為1.0 W
D.電源的效率達到最大值
第2講　閉合電路歐姆定律及應用
考點1
必備知識 　
1.(1)①　②本領(lǐng)　2.(1)電動勢
微點辨析　(1)×　(2)√　(3)√
關(guān)鍵能力 　
【典例1】　AB　解析　由閉合電路歐姆定律有I=　①,路端電壓U=E-Ir=E-r=E　②,內(nèi)電壓U'=Ir=E　③。根據(jù)①式可知,I隨R的增大單調(diào)遞減,但不是線性變化,A項正確;將②式變形可得U=E,利用數(shù)學知識可知B項正確,D項錯誤;根據(jù)③式可知,C項錯誤。
【典例2】　B　解析　當滑動變阻器的滑片P自C向D滑動時,滑動變阻器電阻減小,則電路中總電阻減小,根據(jù)I=可知電路中總電流增大,則電源內(nèi)部電壓增大,外電路電壓減小,根據(jù)并聯(lián)電路電壓特點,可知L1兩端電壓減小,通過的電流減小,故L1變暗,因干路的總電流變大,可知通過R的電流增大,則R兩端電壓增大,L2和滑動變阻器并聯(lián)部分的電壓減小, L2兩端電壓減小,電流減小,L2變暗;反之同理可得,當滑動變阻器的滑片P自D向C滑動時,L1、L2均變亮,B項正確。
【典例3】　BD　解析　上極板A帶正電,下極板B帶負電,A項錯誤;僅增加極板A、B間的距離,根據(jù)C=可知C減小,根據(jù)Q=CU可知,極板帶電量減小,B項正確;電容器兩板間電壓等于滑動變阻器兩端的電壓,則僅增大電阻箱R1的阻值,電容器兩端電壓不變,C項錯誤;僅將滑動變阻器R的滑片向b端滑動,滑動變阻器阻值變大,則總電流減小,R2及電源內(nèi)阻上的電壓減小,滑動變阻器兩端的電壓變大,即電容器兩端的電壓變大,根據(jù)Q=CU可知極板帶電量增大,D項正確。
【典例4】　C　解析　由Uab=6 V可知,電源完好,燈泡都不亮,說明電路中出現(xiàn)斷路故障,且在a、b之間。由Ucd=6 V可知,燈泡L1與變阻器R是通的,斷路故障出現(xiàn)在c、d之間,故燈L2斷路,C項正確。
考點2
必備知識 　
微點辨析　(1)×　(2)×　(3)×
關(guān)鍵能力 　
【典例5】　B　解析　減弱對光敏電阻R光照的強度,其阻值增大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電路中的電流將減小,電流表的示數(shù)減小,A項錯誤;電路中的電流減小,則電路的路端電壓增大,所以電壓表的示數(shù)增大,電容器兩端的電壓增大,根據(jù)Q=CU可知,電容器C的電荷量增大,B項正確;當電源的內(nèi)阻和外電路電阻阻值相等時,電源輸出功率最大,本題中電源內(nèi)阻與外電路電阻阻值之間的大小關(guān)系未知,故無法判斷電源輸出功率增大還是減小,C項錯誤;電路中的電流減小,電源內(nèi)部消耗的功率P=I2r,所以將隨電流的減小而減小,D項錯誤。
【典例6】　ABD　解析　當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時,接入電阻減小,由歐姆定律可知I=,電流增大,根據(jù)功率表達式Pr=I2r,=I2R0,則電源內(nèi)阻消耗的功率變大,定值電阻R0消耗的功率變大,A、D兩項正確;電源的輸出功率P=2·(R+R0),由函數(shù)分析可知,當R+R0=r,即R=0.5r時,電源輸出功率達到最大值Pmax=,由于滑動變阻器的最大阻值是3r,當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時,外電阻一直減小,則電源的輸出功率先變大后變小,B項正確;滑動變阻器消耗的功率P'=2R,由函數(shù)分析可知,當R=R0+r,即R=1.5r時,滑動變阻器消耗的功率達到最大值Pmax'=,由于滑動變阻器的最大阻值是3r,當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時,滑動變阻器接入電路的電阻一直減小,則滑動變阻器消耗的功率先變大后變小,C項錯誤。
考點3
關(guān)鍵能力 　
【典例7】　A　解析　根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,電路的外電阻為R=,由題圖可知路端電壓都為U0時,電路中電流都為I0,所以此時它們的外電阻相等,A項正確;電源的U-I圖像的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,則由題圖可知電源甲的內(nèi)阻大于電源乙的內(nèi)阻,而電源的內(nèi)電壓為U內(nèi)=Ir,所以電流都是I0時, 電源甲的內(nèi)電壓大于電源乙的內(nèi)電壓,B、D兩項錯誤;電源的U-I圖像的縱截距表示電源的電動勢,則由題圖可知電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢,C項錯誤。
【典例8】　B　解析　由題圖乙可得,電源的電動勢E=1.5 V,r=1 Ω,交點位置R+R0==2 Ω,R0==2 Ω,則R=0,滑動變阻器的滑片P滑到了最左端,A項錯誤;當電路中外電阻等于內(nèi)電阻時,電源輸出功率最大,但本題R0>r,改變滑動變阻器時無法達到電路中內(nèi)、外電阻相等,此時當外電阻越接近內(nèi)電阻時,電源輸出功率最大,B項正確;R0消耗的功率P=IU2=0.5 W,C項錯誤;電源的效率η=,電流越小效率越大,可見滑動變阻器的滑片P滑到最右端時效率最大,D項錯誤。(共48張PPT)
第2講
閉合電路歐姆定律及應用
第十章 電路和電能
目
標
要
求
1.了解電動勢的物理意義，理解并掌握閉合電路歐姆定律。2.會用閉合電路歐姆定律分析電路的動態(tài)變化。3.會計算涉及電源的電路中的功率，理解電源的輸出效率。4.掌握路端電壓和電流的關(guān)系及電源的U-I圖像。
考點1 閉合電路歐姆定律
考點2 電源的功率及效率
內(nèi)容
索引
考點3 電源的U-I 圖像
閉合電路歐姆定律
考點1
1.電源。
(1)電動勢。
①非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比叫電動勢，表達式為E=
。
②物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能 的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。
(2)內(nèi)阻：電源內(nèi)部導體的電阻。
必|備|知|識
本領(lǐng)
2.閉合電路歐姆定律。
(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的 成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。
(2)公式：I=(只適用于純電阻電路)。
(3)其他表達形式。
E=U外+U內(nèi)或E=U外+Ir(適用于任意電路)。
電動勢
(1)電動勢的大小反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)大小( )
(2)電動勢和內(nèi)阻是電源的重要參數(shù)，電動勢由電源中非靜電力的特性決定，與電源的體積和外電路均無關(guān)( )
(3)在電源電動勢和內(nèi)阻恒定的閉合電路中，路端電壓隨外電阻的增大而增大，但不可以超過電動勢( )
考向1
閉合電路的路端電壓與外電阻的關(guān)系
1.純電阻電路：U=IR=·R=，當R增大時，U增大。
2.特殊情況。
(1)當外電路斷路時，I=0，U=E。
(2)當外電路短路時，I短=，U=0。
關(guān)|鍵|能|力
【典例1】　(多選)在如圖所示的電路中，電源電動勢E和內(nèi)阻r均為定值，當外電路電阻R發(fā)生變化時，回路電流I、路端電壓U、內(nèi)電壓U'都將隨之發(fā)生變化。下列圖像能正確表示其變化規(guī)律的是( )
由閉合電路歐姆定律有I=　①，路端電壓U=E-Ir=E-r=E　②，內(nèi)電壓U'=Ir=E　③。根據(jù)①式可知，I隨R的增大單調(diào)遞減，但不是線性變化，A項正確；將②式變形可得U=E，利用數(shù)學知識可知B項正確，D項錯誤；根據(jù)③式可知，C項錯誤。
解析
考向2
閉合電路的動態(tài)分析
1.程序法。
2.“串反并同”結(jié)論法。
(1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大。
(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小。
3.極限法。
因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，讓電阻最大或電阻為零去討論。
【典例2】　(2025·張家口模擬)某同學設(shè)計如圖所示的電路圖，閉合開關(guān)，L1、L2均正常發(fā)光，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，下列說法正確的是( )
A.滑片P自C向D滑動時，L1變亮，L2變亮
B.滑片P自C向D滑動時，L1變暗，L2變暗
C.滑片P自D向C滑動時，L1變暗，L2變亮
D.滑片P自D向C滑動時，L1變亮，L2變暗
當滑動變阻器的滑片P自C向D滑動時，滑動變阻器電阻減小，則電路中總電阻減小，根據(jù)I=可知電路中總電流增大，則電源內(nèi)部電壓增大，外電路電壓減小，根據(jù)并聯(lián)電路電壓特點，可知L1兩端電壓減小，通過的電流減小，故L1變暗，因干路的總電流變大，可知通過R的電流增大，則R兩端電壓增大，L2和滑動變阻器
解析
并聯(lián)部分的電壓減小， L2兩端電壓減小，電流減小，L2變暗；反之同理可得，當滑動變阻器的滑片P自D向C滑動時，L1、L2均變亮，B項正確。
解析
考向3
含容電路的分析和計算
1.電路簡化。
把電容器所處的支路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應位置補上。
2.電容器的電壓。
(1)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。
(2)電容器所在的支路中沒有電流時，與之串聯(lián)的電阻無電壓，相當于導線。
3.電容器的電荷量及變化。
(1)利用Q=UC計算電容器初、末狀態(tài)所帶的電荷量Q1和Q2。
(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導線的電荷量為|Q1-Q2|。
(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導線的電荷量為Q1+Q2。
【典例3】　(多選)平行金屬板A、B水平放置，構(gòu)成平行板電容器，下極板B接地，與電阻箱R1、定值電阻R2、電源E、滑動變阻器R組成如圖所示電路，滑動變阻器R的滑動片置于中間位置。下列說法正確的是( )
A.上極板A帶正電，下極板B不帶電
B.僅增加極板A、B間的距離，極板帶電量減小
C.僅增大電阻箱R1的阻值，電容器兩端電壓減小
D.僅將滑動變阻器R的滑片向b端滑動，極板帶電量增大
上極板A帶正電，下極板B帶負電，A項錯誤；僅增加極板A、B間的距離，根據(jù)C=可知C減小，根據(jù)Q=CU可知，極板帶電量減小，B項正確；電容器兩板間電壓等于滑動變阻器兩端的電壓，則僅增大電阻箱R1的阻值，電容器兩端電壓不變，C項錯誤；僅將滑動變阻器R的滑片向b端滑動，滑動變阻器阻值變大，則總電流減小，R2及電源內(nèi)阻上的電壓減小，滑動變阻器兩端的電壓變大，即電容器兩端的電壓變大，根據(jù)Q=CU可知極板帶電量增大，D項正確。
解析
考向4
電路故障分析
1.電壓測量法。
(1)斷點故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則這段電路有斷點。
(2)短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零時，該電路被短路；當電壓表示數(shù)不為零，則該電路沒被短路或不完全被短路。
2.假設(shè)法。
已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時，可將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運用歐姆定律進行正向推理。推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路。直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。
【典例4】　如圖所示的電路中，電源的電動勢為6 V，當開關(guān)S接通后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓是Uab=6 V，Uad=0 V，Ucd=6 V，由此可斷定( )
A.L1和L2的燈絲都燒斷了
B.L1的燈絲燒斷了
C.L2的燈絲燒斷了
D.變阻器R斷路
由Uab=6 V可知，電源完好，燈泡都不亮，說明電路中出現(xiàn)斷路故障，且在a、b之間。由Ucd=6 V可知，燈泡L1與變阻器R是通的，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈L2斷路，C項正確。
解析
電源的功率及效率
考點2
1.電源的總功率。
(1)任意電路：P總=IE=IU外+IU內(nèi)=P出+P內(nèi)。
(2)純電阻電路：P總=I2(R+r)=。
2.電源內(nèi)部消耗的功率。
P內(nèi)=I2r=IU內(nèi)=P總-P出。
必|備|知|識
3.電源的輸出功率。
(1)任意電路：P出=IU=IE-I2r=P總-P內(nèi)。
(2)純電阻電路：P出=I2R=。
4.電源的效率。
(1)任意電路：η=×100%=×100%。
(2)純電阻電路：η=×100%。
(1)外電阻越大，電源的輸出功率越大( )
(2)電源的輸出功率越大，電源的效率越高( )
(3)電源的內(nèi)部發(fā)熱功率越大，輸出功率越小( )
1.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)。
關(guān)|鍵|能|力
P出=UI=I2R=R==，當R=r時，電源的輸出功率最大為Pm=。
2.提高純電阻電路效率的方法。
η=×100%=×100%=×100%，R越大，η越高。
3.等效電源。
把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動勢”“內(nèi)阻”如下：
(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E'。
(2)兩點短路時的電流為等效短路電流I短'，等效內(nèi)電阻r'=。
常見電路等效電源如下：
【典例5】　在如圖所示的電路中，R0為定值電阻，R為光敏電阻(光照減弱時阻值增大)，C為電容器，閉合開關(guān)后，減弱對光敏電阻R光照的強度，下列說法正確的是( )
A.電流表的示數(shù)增大
B.電容器C的電荷量增大
C.電源輸出功率增大
D.電源內(nèi)部消耗的功率變大
減弱對光敏電阻R光照的強度，其阻值增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電路中的電流將減小，電流表的示數(shù)減小，A項錯誤；電路中的電流減小，則電路的路端電壓增大，所以電壓表的示數(shù)增大，電容器兩端的電壓增大，根據(jù)Q=CU可知，電容器C的電荷量增大，B項正確；當電源的內(nèi)阻和外電路電阻阻值相等時，電源輸出功率最大，本題中電源內(nèi)阻與外電路電阻阻值之間
解析
的大小關(guān)系未知，故無法判斷電源輸出功率增大還是減小，C項錯誤；電路中的電流減小，電源內(nèi)部消耗的功率P=I2r，所以將隨電流的減小而減小，D項錯誤。
解析
【典例6】　(多選)如圖所示，電動勢為E、內(nèi)阻為r的電池與定值電阻R0、滑動變阻器R串聯(lián)，已知R0=0.5r，滑動變阻器的最大阻值是3r。閉合開關(guān)，當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時，下列說法正確的是( )
A.電源內(nèi)阻消耗的功率變大
B.電源的輸出功率先變大后變小
C.滑動變阻器消耗的功率變小
D.定值電阻R0消耗的功率變大
當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時，接入電阻減小，由歐姆定律可知I=，電流增大，根據(jù)功率表達式Pr=I2r，=I2R0,則電源內(nèi)阻消耗的功率變大，定值電阻R0消耗的功率變大，A、D兩項正確；電源的輸出功率P=·(R+R0)，由函數(shù)分析可
解析
知，當R+R0=r，即R=0.5r時，電源輸出功率達到最大值Pmax=，由于滑動變阻器的最大阻值是3r，當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時，外電阻一直減小，則電源的輸出功率先變大后變小，B項正確；滑動變阻器消耗的功率P'=R，由函數(shù)分析可知，當R=R0+r，即R=1.5r時，滑動變阻器消耗的功率達到最大值
解析
Pmax'=，由于滑動變阻器的最大阻值是3r，當滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻一直減小，則滑動變阻器消耗的功率先變大后變小，C項錯誤。
解析
用好“等效電源”，巧解最大輸出功率
等效法是物理中常用的一種解決問題的方法，本例中在分析滑動變阻器的功率變化時，使用等效法解題非常方便、快捷。把R0+r看成電源的內(nèi)阻，滑動變阻器接入電路的阻值就是等效電源的外電阻，此時套用閉合電路的輸出功率的結(jié)論非常方便。
電源的U-I圖像
考點3
1.截距。
縱軸上的截距等于電源的電動勢；橫軸上的截距等于外電路短路時的電流，即I短=(如圖所示)。
關(guān)|鍵|能|力
2.斜率。
圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，即r==，斜率的絕對值越大，電源的內(nèi)阻越大。
3.圖線上的點。
圖線上任一點對應的U、I的比值為此時外電路的電阻，即R=。
4.面積。
面積UI為電源的輸出功率，而電源的總功率P總=EI，P總-P出=EI-UI為電源的發(fā)熱功率。
考向1
電源的U-I圖像的理解和應用
【典例7】　如圖所示，甲、乙為兩個獨立電源的路端電壓U與通過它們的電流I的關(guān)系圖線，下列說法正確的是( )
A.路端電壓都為U0時，它們的外電阻相等
B.電流都是I0時，兩電源的內(nèi)電壓相等
C.電源甲的電動勢小于電源乙的電動勢
D.電源甲的內(nèi)阻小于電源乙的內(nèi)阻
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路的外電阻為R=，由題圖可知路端電壓都為U0時，電路中電流都為I0，所以此時它們的外電阻相等，A項正確；電源的U-I圖像的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,則由題圖可知電源甲的內(nèi)阻大于電源乙的內(nèi)阻，而電源的內(nèi)電壓為U內(nèi)=Ir，所以電流都是I0時， 電源甲的內(nèi)電壓大于電源乙的內(nèi)電壓，B、D兩項錯誤；電源的U-I圖像的縱截距表示電源的電動勢,則由題圖可知電源甲的電動勢大于電源乙的電動勢，C項錯誤。
解析
考向2
電源的U-I圖像和電阻的U-I圖像的綜合應用
【典例8】　兩位同學在實驗室利用如圖甲所示的電路測定電阻R0、電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一同學記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U-I直線。則圖像中兩直線的交點表示的物理意義是( )
A.滑動變阻器的滑動觸頭P滑到了最右端
B.電源的輸出功率最大
C.定值電阻R0上消耗的功率為1.0 W
D.電源的效率達到最大值
由題圖乙可得，電源的電動勢E=1.5 V，r=1 Ω，交點位置R+R0==2 Ω，R0==2 Ω，則R=0，滑動變阻器的滑片P滑到了最左端，A項錯誤；當電路中外電阻等于內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大，但本題R0>r，改變滑動變阻器時無法達到電路中內(nèi)、外電阻相等，此時當外電阻越接近內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大，B
解析
項正確；R0消耗的功率P=IU2=0.5 W，C項錯誤；電源的效率η=，電流越小效率越大，可見滑動變阻器的滑片P滑到最右端時效率最大，D項錯誤。
解析微練35　閉合電路歐姆定律及應用
　
梯級Ⅰ基礎(chǔ)練
1.2024年4月25日，神舟十八號載人飛船發(fā)射取得成功。如圖為飛船在天空中展開太陽能電池板情景，飛船兩翼的太陽電池板是太陽能電池在太空領(lǐng)域的應用，關(guān)于電源、電流與電路，以下說法正確的是(　　)
A.太陽能安全、清潔，是可供人類利用的一種新能源，但只能在太空中使用
B.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極搬運到正極，保持兩極之間有電壓
C.電源是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電路兩端有電壓，電路中就有電流
D.某電池板不接負載時的電壓是0.8 V，短路電流是0.04 A，則內(nèi)阻為20 Ω
2.如圖所示，直線a為某電源的路端電壓隨電流強度的變化圖線，直線b為電阻R兩端的電壓隨電流強度的變化圖線。用該電源和該電阻組成的閉合電路，則電源的輸出功率和熱功率分別是(　　)
A.4 W，2 W B.3 W，2 W
C.6 W，2 W D.6 W，4 W
3.(2025·揚州模擬)在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路。電源電動勢為20 V，內(nèi)阻為1.5 Ω，當調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0 A和1.0 V;重新調(diào)節(jié)R，使電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和14.0 V。則當這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時(　　)
A.電動機的內(nèi)阻為7 Ω
B.滑動變阻器R的電阻為3 Ω
C.電動機的輸出功率為24 W
D.電源的輸出功率為32 W
4.(2023·海南卷)如圖所示電路，已知電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，電容器電容為C，閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，電容器上電荷量為(　　)
A.CE B.CE
C.CE D.CE
5.如圖甲所示的電路，其中電源電動勢E=6 V，內(nèi)阻r=2 Ω，定值電阻R=4 Ω，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值Rr的關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是(　　)
A.圖乙中滑動變阻器的最大功率P2=4.5 W
B.滑動變阻器消耗功率最大時，定值電阻R也消耗功率最大
C.圖乙中R1=6 Ω，R2=12 Ω
D.調(diào)整滑動變阻器Rr的阻值，可以使電源的輸出電流達到2 A
6.(2025·昆明模擬)如圖所示，電路中的電源E=6 V，內(nèi)阻不計，a、b、c、d為電路中的四個接觸點，閉合開關(guān)S后，左右移動滑動變阻器滑片，電路中的電流表沒有示數(shù)，電路中兩個燈泡L1和L2都不亮，用多用電表的電壓擋檢查電路時，測得Uab=0，Ucd=0，Uac=6 V，Uad=6 V，整個電路中只有一個故障，則故障原因可能是(　　)
A.燈泡L1短路 B.滑動變阻器R斷路
C.燈泡L2斷路 D.電流表短路
7.在如圖所示的電路中，R1、R2為定值電阻，R3為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，理想電流表A1的讀數(shù)為I1，理想電流表A2的讀數(shù)為I2，理想電壓表V1的示數(shù)為U1，理想電壓表V2的讀數(shù)為U2。當R3的滑片向b端移動過程中，電流表A1的讀數(shù)變化量大小為ΔI1，電流表A2的讀數(shù)變化量大小為ΔI2，電壓表V1的讀數(shù)變化量大小為ΔU1，電壓表V2的讀數(shù)變化量大小為ΔU2，則(　　)
A.U1變小，不變 B.ΔU1<ΔU2，不變
C.I2變大，變小 D.I1變小，變小
8.在如圖所示的豎直方向的電路中，電壓表和電流表均為理想電表，R1、R2、R3為定值電阻，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，開關(guān)S1閉合，S2斷開，水平放置的平行板電容器中間有一帶電油滴處于靜止狀態(tài)，當S2從斷開到閉合后，下列說法正確的是(　　)
A.兩表讀數(shù)均變大
B.電源內(nèi)阻消耗的功率變小
C.油滴將向上運動
D.電容器帶的電荷量減少
梯級Ⅱ能力練
9.(2025·連云港模擬)如圖所示的電路中，R1、R2為定值電阻，閉合開關(guān)S，電壓表顯示有讀數(shù)，調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值，電壓表示數(shù)增大，則對此過程分析正確的是(　　)
A.電阻R阻值減小
B.電阻R1消耗的功率減小
C.通過電阻 R2的電流增大
D.電源內(nèi)非靜電力做功功率減小
10.如圖所示的電路中，電壓表和電流表均為理想電表，電源的電動勢為10 V，內(nèi)阻為1 Ω，定值電阻R的阻值為5 Ω，滑動變阻器的最大阻值是10 Ω。閉合開關(guān)S，當滑動變阻器的滑片P由最左端a向最右端b滑動過程中，下列說法正確的是(　　)
A.電流表的示數(shù)變大
B.滑動變阻器消耗的功率一直變大
C.電源內(nèi)部消耗的功率變小
D.電源的最大效率約為91.7%
11.如圖，G表為靈敏電流計，V表為理想電壓表，R1、R2為定值電阻，R3是一根鹽水柱(封于橡皮管內(nèi)，與電路導通)，平行板電容器兩極板水平，開關(guān)S閉合后，電容器兩板間的帶電油滴恰好靜止。則握住鹽水柱兩端將它豎直均勻拉伸的過程中(忽略溫度對電阻的影響)(　　)
A.V表示數(shù)減小
B.=R2
C.油滴向下運動
D.G表中有從c到a的電流
12.(多選)如圖甲所示，電源的電動勢為E=5 V、內(nèi)阻為r=20 Ω，A、B是兩個完全相同的小燈泡，小燈泡A的伏安特性曲線如圖乙所示，下列說法正確的是(　　)
A.小燈泡的電阻隨著電壓的增大而減小
B.開關(guān)S閉合后，燈泡A的電阻會減小
C.開關(guān)S閉合后，燈泡A消耗的功率會增加
D.開關(guān)S閉合后，電源的效率會減小
梯級Ⅲ創(chuàng)新練
13.安裝了感光系統(tǒng)的新型路燈，能根據(jù)環(huán)境明暗程度自動調(diào)節(jié)燈光亮度。某興趣小組設(shè)計了甲、乙兩個電路，如圖所示。Rt為光敏電阻(光照越強，電阻越小)，R0與R1為定值電阻，下列說法正確的是(　　)
A.環(huán)境變暗時，甲電路R0兩端電壓變大
B.環(huán)境變暗時，乙電路的燈泡亮度變亮
C.環(huán)境變亮時，甲電路的R1電功率減小
D.環(huán)境變亮時，乙電路的R1電功率增大
微練35　閉合電路歐姆定律及應用
1.D　解析　只要能接收到太陽光就能使用太陽能,A項錯誤;電源內(nèi)部的電流由負極流向正極,而電子的運動方向與電流方向相反,則在電源內(nèi)部把電子由正極搬運到負極,B項錯誤;電源是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電路兩端除電壓外,還需要滿足閉合回路才能產(chǎn)生電流,C項錯誤;由題意,電動勢為0.8 V,則內(nèi)阻為r==20 Ω,D項正確。
2.A　解析　由題圖可知,電源U-I圖像的縱軸截距表示電源電動勢為3 V,圖像斜率大小表示電源的內(nèi)阻,則有r== Ω=0.5 Ω,由交點坐標可知,電源輸出電壓為U=2 V,工作電流I=2 A,則電源的輸出功率P=UI=2×2 W=4 W,由焦耳定律可得電源的熱功率Pr=I2r=22×0.5 W=2 W,A項正確,B、C、D三項錯誤。
3.C　解析　電動機停止轉(zhuǎn)動時,電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0 A和1.0 V,則電動機的內(nèi)阻r'==1 Ω,A項錯誤;電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時,滑動變阻器R的電阻R=-r= Ω-1.5 Ω=1.5 Ω,B項錯誤;電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時,電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和14.0 V,電動機的總功率為P=U2I2=14.0×2.0 W=28 W,電動機內(nèi)電阻消耗的熱功率為P熱=r'=2.02×1 W=4 W,電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率是P輸出=P-P熱=24 W,C項正確;電源的輸出功率P輸出'=EI2-r=20×2 W-22×1.5 W=34 W,D項錯誤。
4.C　解析　由電路的串并聯(lián)規(guī)律可知,電阻3R兩端的電壓為,電阻R兩端的電壓為,則電容器兩極板間電勢差ΔU=,則Q=CΔU=,C項正確。
5.C　解析　由閉合電路歐姆定律的推論可知,當電源外電阻R等于內(nèi)阻r時,輸出功率最大,最大值為Pm=,把定值電阻看成電源內(nèi)阻,由題圖乙可知,當Rr=R1=R+r=6 Ω時,滑動變阻器消耗的功率最大,最大功率為P2==1.5 W,由題圖乙可知P1==,解得R2=12 Ω,A項錯誤,C項正確;由P=I2R知,當回路中電流最大時,即Rr=0時,定值電阻R消耗的功率最大,B項錯誤;當滑動變阻器Rr的阻值為0時,電路中電流最大,最大值為Im==1 A,調(diào)整滑動變阻器Rr的阻值,不可能使電源的輸出電流達到2 A,D項錯誤。
6.C　解析　電路中燈泡不發(fā)光,則可能是某處斷路,電壓表測斷路位置為電源電壓,測不斷的位置電壓為零,Uad=6 V,測量的是電源電壓,測得Uac=6 V,說明電流表沒有斷路,Uab=0,Ucd=0,整個電路中只有一個故障,說明燈泡L2斷路,C項正確。
7.B　解析　當滑片向b端移動過程中,R3接入電路的阻值增大,電路總電阻增大,由閉合電路歐姆定律知,總電流I1減小,電壓表V1的示數(shù)U1=E-I1r,U1增大。電阻R1的電壓=I1R1,則減小, 由 U1=U2+得電壓表V2的示數(shù)U2增大,電流表A2的示數(shù)I2=,則I2增大,又由于ΔU1=ΔU2+Δ,其中Δ為負值,則ΔU1<ΔU2,由公式U1=E-I1r得=r,由公式U2=I2R2得=R2,綜上所述可知A、C、D三項錯誤,B項正確。
8.D　解析　當S2閉合后,電路總電阻減小,干路電流增大,電源內(nèi)阻r、電阻R3兩端的電壓增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,電阻R2、R1兩端的電壓減小,通過電阻R2、R1的電流減小,則電流表讀數(shù)減小,電壓表讀數(shù)減小,A項錯誤;電源內(nèi)阻消耗的功率P=I2r,干路電流增大,電源內(nèi)阻消耗的功率變大,B項錯誤;電容器兩極板間電壓減小,電場強度減小,油滴所受電場力小于重力,故油滴向下運動,C項錯誤;電容器兩極板間電壓減小,電容器電容不變,故電容器帶的電荷量減少,D項正確。
9.D　解析　電壓表示數(shù)變大,根據(jù)P=,電阻R1消耗的功率增大,根據(jù)“串反并同”可知,可變電阻R的阻值增大,A、B兩項錯誤;根據(jù)“串反并同”可知,通過電阻 R2的電流減小,C項錯誤;由P==EI,干路電流減小,則電源內(nèi)非靜電力做功功率減小,D項正確。
10.C　解析　當滑動變阻器的滑片P由最左端a向最右端b滑動過程中,滑動變阻器接入電路中電阻增大,電路中總電阻增大,總電流減小,電流表的示數(shù)變小,A項錯誤;把定值電阻R視為電源內(nèi)電阻,當滑動變阻器的阻值R滑=R+r=6 Ω,滑動變阻器消耗的功率最大,所以滑動變阻器消耗的功率先變大后變小,B項錯誤;總電流減小,內(nèi)阻r不變,根據(jù)P內(nèi)=I2r,電源內(nèi)部消耗的功率變小,C項正確;電源的效率η===1-,當R滑=10 Ω時,有最大效率ηm=93.75%,D項錯誤。
11.D　解析　握住鹽水柱兩端將它豎直均勻拉伸的過程中,鹽水柱變長,橫截面積變小,根據(jù)電阻定律R3=可知電阻R3的阻值增大,則電路總電阻增大,總電流減小,根據(jù)U=E-I(r+R1)知,電壓表示數(shù)增大,A項錯誤;由閉合電路歐姆定律知=R1+r,B項錯誤;電壓表示數(shù)增大,則電容器兩端電壓增大,兩極板間電場強度增大,油滴所受電場力增大,將向上運動,C項錯誤;根據(jù)Q=CU,電容器兩端電壓增大,可知電容器所帶電荷量增大,因為電容器上極板帶正電,所以G表中有從c到a的電流,D項正確。
12.BD　解析　題圖乙是小燈泡的伏安特性曲線,線上各點與O點的連線代表的是,隨著所加電壓的增加,R越來越大,A項錯誤;S閉合后,電路總電阻變小,總電流I=變大,由U=E-Ir知,燈泡A兩端電壓減小,由題圖乙知電壓減小時,燈泡A的電阻減小,通過燈泡A的電流減小,由P=UI知,燈泡A的功率減小,B項正確,C項錯誤;電源的效率η=×100%,U減小,E不變,效率減小,D項正確。
13.D　解析　設(shè)電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,則在題圖甲中,當環(huán)境變暗時,Rt阻值增大,電路的總電阻增大,干路電流I減小,根據(jù)歐姆定律可知R0兩端電壓為UR0=IR0,可知R0兩端的電壓將減小,A項錯誤;當環(huán)境變亮時,Rt阻值減小,電路的總電阻減小,干路電流I增大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知燈泡兩端電壓為UL=E-I(R0+r),即燈泡兩端電壓將減小,流過燈泡的電流也減小,由于干路電流I增大了,所以流過R1的電流I1增大,根據(jù)P1=R1可知R1的電功率增大,C項錯誤;題圖乙中,環(huán)境變暗時,Rt阻值增大,電路的總電阻增大,干路電流I減小,由于RL和R1的阻值均不變,所以流過燈泡的電流減小,燈泡變暗,B項錯誤;環(huán)境變亮時,Rt阻值減小,電路的總電阻減小,干路電流I增大,流過R1的電流I1增大,電功率也增大,D項正確。(共32張PPT)
微練35
閉合電路歐姆定律及應用
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5
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7
8
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10
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1.2024年4月25日，神舟十八號載人飛船發(fā)射取得成功。如圖為飛船在天空中展開太陽能電池板情景，飛船兩翼的太陽電池板是太陽能電池在太空領(lǐng)域的應用，關(guān)于電源、電流與電路，以下說法正確的是(　　)
梯級Ⅰ 基礎(chǔ)練
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A.太陽能安全、清潔，是可供人類利用的一種新能源，但只能在太空中使用
B.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極搬運到正極，保持兩極之間有電壓
C.電源是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電路兩端有電壓，電路中就有電流
D.某電池板不接負載時的電壓是0.8 V，短路電流是0.04 A，則內(nèi)阻為20 Ω
只要能接收到太陽光就能使用太陽能，A項錯誤；電源內(nèi)部的電流由負極流向正極，而電子的運動方向與電流方向相反，則在電源內(nèi)部把電子由正極搬運到負極，B項錯誤；電源是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電路兩端除電壓外，還需要滿足閉合回路才能產(chǎn)生電流，C項錯誤；由題意，電動勢為0.8 V，則內(nèi)阻為r==20 Ω，D項正確。
解析
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2.如圖所示，直線a為某電源的路端電壓隨電流強度的變化圖線，直線b為電阻R兩端的電壓隨電流強度的變化圖線。用該電源和該電阻組成的閉合電路，則電源的輸出功率和熱功率分別是(　　)

A.4 W，2 W B.3 W，2 W
C.6 W，2 W D.6 W，4 W
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由題圖可知，電源U-I圖像的縱軸截距表示電源電動勢為3 V，圖像斜率大小表示電源的內(nèi)阻，則有r== Ω=0.5 Ω，由交點坐標可知，電源輸出電壓為U=2 V，工作電流I=2 A，則電源的輸出功率P=UI=2×2 W=4 W，由焦耳定律可得電源的熱功率Pr=I2r=22× 0.5 W=2 W，A項正確，B、C、D三項錯誤。
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3.(2025·揚州模擬)在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路。電源電動勢為20 V，內(nèi)阻為1.5 Ω，當調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0 A和1.0 V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和14.0 V。則當這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時(　　)
A.電動機的內(nèi)阻為7 Ω
B.滑動變阻器R的電阻為3 Ω
C.電動機的輸出功率為24 W
D.電源的輸出功率為32 W
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電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0 A和1.0 V，則電動機的內(nèi)阻r'==1 Ω，A項錯誤；電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時，滑動變阻器R的電阻R=-r= Ω-1.5 Ω=1.5 Ω，B項錯誤；電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和14.0 V，電動機的總功率為P=U2I2=14.0×2.0 W=28 W，電動機內(nèi)電阻消耗的熱功率為P熱=r'=2.02×1 W=4 W，電動機正常運轉(zhuǎn)時的輸出功率是P輸出=P-P熱=24 W，C項正確；電源的輸出功率P輸出' =EI2-r=20×2 W-22×1.5 W=34 W，D項錯誤。
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4.(2023·海南卷)如圖所示電路，已知電源電動勢為E，內(nèi)阻不計，電容器電容為C，閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，電容器上電荷量為 (　　)
A.CE B.CE
C.CE D.CE
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由電路的串并聯(lián)規(guī)律可知，電阻3R兩端的電壓為，電阻R兩端的電壓為，則電容器兩極板間電勢差ΔU=，則Q=CΔU=，C項正確。
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5.如圖甲所示的電路，其中電源電動勢E=6 V，內(nèi)阻r=2 Ω，定值電阻R=4 Ω，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值Rr的關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是(　　)
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A.圖乙中滑動變阻器的最大功率P2=4.5 W
B.滑動變阻器消耗功率最大時，定值電阻R也消耗功率最大
C.圖乙中R1=6 Ω，R2=12 Ω
D.調(diào)整滑動變阻器Rr的阻值，可以使電源的輸出電流達到2 A
由閉合電路歐姆定律的推論可知，當電源外電阻R等于內(nèi)阻r時，輸出功率最大，最大值為Pm=，把定值電阻看成電源內(nèi)阻，由題圖乙可知，當Rr=R1=R+r=6 Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大，最大功率為P2==1.5 W，由題圖乙可知P1==，解得R2=12 Ω，A項錯誤，C項正確；由P=I2R知，當回路中電流最
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大時，即Rr=0時，定值電阻R消耗的功率最大，B項錯誤；當滑動變阻器Rr的阻值為0時，電路中電流最大，最大值為Im==1 A，調(diào)整滑動變阻器Rr的阻值，不可能使電源的輸出電流達到2 A，D項錯誤。
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6.(2025·昆明模擬)如圖所示，電路中的電源E=6 V，內(nèi)阻不計，a、b、c、d為電路中的四個接觸點，閉合開關(guān)S后，左右移動滑動變阻器滑片，電路中的電流表沒有示數(shù)，電路中兩個燈泡L1和L2都不亮，用多用電表的電壓擋檢查電路時，測得Uab=0，Ucd=0，Uac=6 V，Uad=6 V，整個電路中只有一個故障，則故障原因可能是(　　)
A.燈泡L1短路 B.滑動變阻器R斷路
C.燈泡L2斷路 D.電流表短路
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電路中燈泡不發(fā)光，則可能是某處斷路，電壓表測斷路位置為電源電壓，測不斷的位置電壓為零，Uad=6 V，測量的是電源電壓，測得Uac=6 V，說明電流表沒有斷路，Uab=0，Ucd=0，整個電路中只有一個故障，說明燈泡L2斷路，C項正確。
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7.在如圖所示的電路中，R1、R2為定值電阻，R3為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，理想電流表A1的讀數(shù)為I1，理想電流表A2的讀數(shù)為I2，理想電壓表V1的示數(shù)為U1，理想電壓表V2的讀數(shù)為U2。當R3的滑片向b端移動過程中，電流表A1的讀數(shù)變化量大小為ΔI1，電流表A2的讀數(shù)變化量大小為ΔI2，電壓表V1的讀數(shù)變化量大小為ΔU1，電壓表V2的讀數(shù)變化量大小為ΔU2，則(　　)
A.U1變小，不變 B.ΔU1<ΔU2，不變
C.I2變大，變小 D.I1變小，變小
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當滑片向b端移動過程中，R3接入電路的阻值增大，電路總電阻增大，由閉合電路歐姆定律知，總電流I1減小，電壓表V1的示數(shù)U1=E-I1r，U1增大。電阻R1的電壓=I1R1，則減小，由 U1=U2+得電壓表V2的示數(shù)U2增大，電流表A2的示數(shù)I2=，則I2增大，又由于ΔU1=ΔU2+Δ，其中Δ為負值，則ΔU1< ΔU2，由公式U1=E-I1r得=r，由公式U2=I2R2得=R2，綜上所述可知A、C、D三項錯誤，B項正確。
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8.在如圖所示的豎直方向的電路中，電壓表和電流表均為理想電表，R1、R2、R3為定值電阻，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，開關(guān)S1閉合，S2斷開，水平放置的平行板電容器中間有一帶電油滴處于靜止狀態(tài)，當S2從斷開到閉合后，下列說法正確的是(　　)
A.兩表讀數(shù)均變大
B.電源內(nèi)阻消耗的功率變小
C.油滴將向上運動
D.電容器帶的電荷量減少
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當S2閉合后，電路總電阻減小，干路電流增大，電源內(nèi)阻r、電阻R3兩端的電壓增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電阻R2、R1兩端的電壓減小，通過電阻R2、R1的電流減小，則電流表讀數(shù)減 小，電壓表讀數(shù)減小，A項錯誤；電源內(nèi)阻消耗的功率P=I2r，干路電流增大，電源內(nèi)阻消耗的功率變大，B項錯誤；電容器兩極板間電壓減小，電場強度減小，油滴所受電場力小于重力，故油滴向下運動，C項錯誤；電容器兩極板間電壓減小，電容器電容不變，故電容器帶的電荷量減少，D項正確。
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9.(2025·連云港模擬)如圖所示的電路中，R1、R2為定值電阻，閉合開關(guān)S，電壓表顯示有讀數(shù)，調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值，電壓表示數(shù)增大，則對此過程分析正確的是(　　)
A.電阻R阻值減小
B.電阻R1消耗的功率減小
C.通過電阻 R2的電流增大
D.電源內(nèi)非靜電力做功功率減小
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梯級Ⅱ 能力練
電壓表示數(shù)變大，根據(jù)P=，電阻R1消耗的功率增大，根據(jù)“串反并同”可知，可變電阻R的阻值增大，A、B兩項錯誤；根據(jù)“串反并同”可知，通過電阻 R2的電流減小，C項錯誤；由P==EI，干路電流減小，則電源內(nèi)非靜電力做功功率減小，D項正確。
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10.如圖所示的電路中，電壓表和電流表均為理想電表，電源的電動勢為10 V，內(nèi)阻為1 Ω，定值電阻R的阻值為5 Ω，滑動變阻器的最大阻值是10 Ω。閉合開關(guān)S，當滑動變阻器的滑片P由最左端a向最右端b滑動過程中，下列說法正確的是(　　)
A.電流表的示數(shù)變大
B.滑動變阻器消耗的功率一直變大
C.電源內(nèi)部消耗的功率變小
D.電源的最大效率約為91.7%
當滑動變阻器的滑片P由最左端a向最右端b滑動過程中，滑動變阻器接入電路中電阻增大，電路中總電阻增大，總電流減小，電流表的示數(shù)變小，A項錯誤；把定值電阻R視為電源內(nèi)電阻，當滑動變阻器的阻值R滑=R+r=6 Ω，滑動變阻器消耗的功率最大，所以滑動變阻器消耗的功率先變大后變小，B項錯誤；總電流減小，內(nèi)阻r不變，根據(jù)P內(nèi)=I2r，電源內(nèi)部消耗的功率變小，C項正確；電源的效率η===1-，當R滑=10 Ω時，有最大效率ηm=93.75%，D項錯誤。
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11.如圖，G表為靈敏電流計，V表為理想電壓表，R1、R2為定值電 阻，R3是一根鹽水柱(封于橡皮管內(nèi)，與電路導通)，平行板電容器兩極板水平，開關(guān)S閉合后，電容器兩板間的帶電油滴恰好靜止。則握住鹽水柱兩端將它豎直均勻拉伸的過程中(忽略溫度對電阻的影響) (　　)
A.V表示數(shù)減小
B.=R2
C.油滴向下運動
D.G表中有從c到a的電流
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握住鹽水柱兩端將它豎直均勻拉伸的過程中，鹽水柱變長，橫截面積變小，根據(jù)電阻定律R3=可知電阻R3的阻值增大，則電路總電阻增大，總電流減小，根據(jù)U=E-I(r+R1)知，電壓表示數(shù)增大，A項錯誤；由閉合電路歐姆定律知=R1+r，B項錯誤；電壓表示數(shù)增大，則電容器兩端電壓增大，兩極板間電場強度增大，油滴所受電場力增大，將向上運動，C項錯誤；根據(jù)Q=CU，電容器兩端電壓增大，可知電容器所帶電荷量增大，因為電容器上極板帶正電，所以G表中有從c到a的電流，D項正確。
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12.(多選)如圖甲所示，電源的電動勢為E=5 V、內(nèi)阻為r=20 Ω，A、B是兩個完全相同的小燈泡，小燈泡A的伏安特性曲線如圖乙所示，下列說法正確的是(　　)
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A.小燈泡的電阻隨著電壓的增大而減小
B.開關(guān)S閉合后，燈泡A的電阻會減小
C.開關(guān)S閉合后，燈泡A消耗的功率會增加
D.開關(guān)S閉合后，電源的效率會減小
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題圖乙是小燈泡的伏安特性曲線，線上各點與O點的連線代表的是，隨著所加電壓的增加，R越來越大，A項錯誤；S閉合后，電路總電阻變小，總電流I=變大，由U=E-Ir知，燈泡A兩端電壓減小，由題圖乙知電壓減小時，燈泡A的電阻減小，通過燈泡A的電流減小，由P=UI知，燈泡A的功率減小，B項正確，C項錯誤；電源的效率η=×100%，U減小，E不變，效率減小，D項正確。
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13.安裝了感光系統(tǒng)的新型路燈，能根據(jù)環(huán)境明暗程度自動調(diào)節(jié)燈光亮度。某興趣小組設(shè)計了甲、乙兩個電路，如圖所示。Rt為光敏電阻(光照越強，電阻越小)，R0與R1為定值電阻，下列說法正確的是 (　　)
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梯級Ⅲ 創(chuàng)新練
A.環(huán)境變暗時，甲電路R0兩端電壓變大
B.環(huán)境變暗時，乙電路的燈泡亮度變亮
C.環(huán)境變亮時，甲電路的R1電功率減小
D.環(huán)境變亮時，乙電路的R1電功率增大
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設(shè)電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，則在題圖甲中，當環(huán)境變暗時，Rt阻值增大，電路的總電阻增大，干路電流I減小，根據(jù)歐姆定律可知R0兩端電壓為UR0=IR0，可知R0兩端的電壓將減小，A項錯 誤；當環(huán)境變亮時，Rt阻值減小，電路的總電阻減小，干路電流I增大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知燈泡兩端電壓為UL=E-I(R0+ r)，即燈泡兩端電壓將減小，流過燈泡的電流也減小，由于干路電流I增大了，所以流過R1的電流I1增大，根據(jù)P1=R1可知R1的電
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功率增大，C項錯誤；題圖乙中，環(huán)境變暗時，Rt阻值增大，電路的總電阻增大，干路電流I減小，由于RL和R1的阻值均不變，所以流過燈泡的電流減小，燈泡變暗，B項錯誤；環(huán)境變亮時，Rt阻值減小，電路的總電阻減小，干路電流I增大，流過R1的電流I1增 大，電功率也增大，D項正確。
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