易错点19 闭合电路的欧姆定律-备战2022年高考物理典型易错题辨析与精练学案

易错点19 闭合电路的欧姆定律

易错总结

1．静电力和非静电力

(1)静电力是带电体之间通过电场相互作用的力，非静电力是指除静电力外能对电荷移动起作用的力  .

(2)非静电力的来源

①在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能．

②在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能．

2．静电力与非静电力做功的比较

(1)非静电力只存在于电源内部，因此非静电力只在电源内部对电荷做功．通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能．

(2)静电力存在于整个闭合电路上，所以在电路中任何部位静电力都要做功．静电力做功将电能转化为其他形式的能．

3．电动势

(1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大．

(2)公式E＝是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同．

(3)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．

4.内、外电路中的电势变化

如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高．

5．闭合电路欧姆定律的几种表达形式

(1)I＝、E＝IR＋Ir只适用于外电路为纯电阻的闭合电路．

(2)U外＝E－Ir，E＝U外＋U内适用于任意的闭合电路．

6．路端电压与负载的关系：U＝E－U内＝E－r，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压U＝E；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势．

7.路端电压与电流的关系：U＝E－Ir.

8．电源的U－I图像：如图所示是一条倾斜的直线，图像中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻．

      解题方法

一、闭合电路欧姆定律及其能量分析

1．闭合电路中的能量转化

(1)时间t内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W＝Eq＝EIt.

(2)时间t内外电路产生的内能为Q外＝I2Rt.内电路产生的内能为Q内＝I2rt.

(3)根据能量守恒定律，在纯电阻电路中应有W＝Q外＋Q内，即EIt＝I2Rt＋I2rt.

2．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)表达式：I＝.

(3)另一种表达形式：E＝U外＋U内．即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和．

二、路端电压与负载的关系

1．路端电压的表达式：

U＝E－Ir.

2．路端电压随外电阻的变化规律

(1)当外电阻R增大时，由I＝可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大．

(2)当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小．

(3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U＝E.即断路时的路端电压等于电源电动势．当电源短路时，外电阻R＝0，此时I＝.

【易错跟踪训练】

  易错类型1：不能熟练应用数学知识解题

1．（2021·上海）如图所示，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为小灯泡L的U－I图线，将L接在该电源两端组成闭合电路。则下列说法正确的是（　　）

A．电源的内阻为Ω

B．此时电源内电压为3V

C．此时电源的输出功率为6W

D．小灯L的额定功率一定为6W

2．（2021·全国高三专题练习）在生活中经常用电池作直流电源，探究电源的功率和内阻消耗功率如何随电流变化是一个重要课题。如图所示，直线OMQ为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线ONQ为该直流电源内部的热功率Pr随电流I变化的图线，M、N两点对应的横坐标均为2 A。随着外电路电阻的增大（　　）

A．电源输出功率一直增大

B．电源输出功率一直减小

C．电源内阻消耗的功率一直增大

D．MN表示的功率为4 W

3．（2020·北京海淀·）图为某一电源的路端电压U与干路电流I之间的关系曲线，由图可知（　　）

A．电源的电动势为2.0V

B．电源的短路电流为0.4A

C．电源最大功率为0.8W

D．电源外电路接一滑动变阻器时，调节滑动变阻器的阻值，电源最大输出功率为0.2W

4．（2020·安徽安庆·）如图所示直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I的变化图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I的变化图线，A、B两点的横坐标都是2 A，则（　　）

A．当I=2 A时外电阻为1 Ω

B．当I=1 A和I=2 A时电源的输出功率相同

C．当I=1 A和I=2 A时电源的效率相同

D．电源的最大输出功率为2 W

5．（2020·全国高三专题练习）如图所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表，不考虑导线电阻对电路的影响。改变变阻器接入电路的阻值，记录电流表、电压表的示数并依次填写在下表中。由数据可以判定以下说法正确的是（　　）

A．实验过程中逐渐增大

B．实验过程中恒流源输出功率逐渐减小

C．恒流源提供的电流大小为2.00A

D．电路中定值电阻R的阻值为10Ω

6．（2019·浙江高三开学考试）如图，两平行金属导轨间距为L，导轨间有效电阻为R的导体棒在外力作用下以速度v0 做匀速运动，中间区域的磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直纸面向外，小灯泡的电阻为2R，滑动变阻器的总阻值为4R（滑片恰处于中央），右侧平行板电容器中P处的液滴恰好处于静止状态，不计其余电阻，则（）

A．若增大两极板间距，则液滴将向上运动

B．若将滑动变阻器的滑片向b端移动，小灯泡将变亮

C．图示状态下，t时间内滑动变阻器消耗的电能为

D．图示状态下，t时间内通过小灯泡的电荷量为

7．（2017·四川高三专题练习）如图所示，电源电动势E=36V，内阻r=1Ω，电灯上标有“6V，12W”的字样，直流电动机线圈电阻R=2Ω．接通电源后，电灯恰能正常发光，下列说法正确的是（   ）

A．电路中的电流大小6A

B．电动机产生的热功率56W

C．电动机的机械效率85.7%

D．电源的输出功率为72W

8．（多选）（2019·全国高三专题练习）如图所示为某一电源的曲线，由图可知（　　）

A．电源电动势为2.0V

B．电源短路时电流为6.0A

C．电源内阻为Ω

D．电路路端电压为1.0V时，电路中电流为5.0A

  易错类型2：挖掘隐含条件、临界条件不够

1．（2021·河北邯郸·高三）如图所示，电源电动势E=6V，内阻r=2，滑动变阻器R1总阻值为6，定值电阻R2=10，电流表A以及电压表V1、V2是理想电表。在调整滑动变阻器R1的过程中，下面说法正确的是（　　）

A．电压表V1读数改变量与电流表读数改变量之比为2

B．电压表V2读数改变量与电流表读数改变量之比为60

C．电阻R2消耗的最小功率为2.5W

D．电源的最大输出功率为2.5W

2．（2021·辽宁）如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R2是定值电阻，R是滑动变阻器.闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片向左滑动的过程中

A．电流表A1和A2的示数均变小

B．电压表V的示数变大

C．电压表V的示数变化量ΔU与电流表A1示数变化量ΔI的比值不变

D．滑动变阻器R的滑片滑到最左端时，定值电阻R1的功率最小

3．（2021·四川成都·）如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r，r与灯泡电阻相等，电流表、电压表均为理想电表，不考虑温度对灯丝电阻率的影响。开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P向上滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．灯泡亮度变暗 B．电压表示数变大

C．电流表示数变小 D．电源输出功率一定变大

4．（2021·重庆高三月考）用一个电动势为E=12V、内阻为r=3Ω的电源给不同的用电器供电，当该电源的输出功率最大时，下列说法错误的是（　　）

A．外电阻一定为3Ω B．外电阻可能为2Ω

C．通过电源的电流一定为2A D．该电源的效率一定为50％

5．（2021·湖南雅礼中学高三月考）如图所示电路中，R为定值电阻，电源内阻不可忽略。可判定滑动变阻器滑片移动到了正中间的依据是（    ）

A．V1读数最大、V2读数最大

B．V2读数最大、V3读数最大

C．V1读数最小、V2读数最小

D．V2读数最小、V3读数最小

6．（2021·江苏高三专题练习）如图甲所示，M为一电动机，当滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示．已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动．不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是

A．电源的电动势为3.4V

B．变阻器滑片向右滑动时，V2读数逐渐减小

C．电路中电动机的最大输出功率为0.9W

D．变阻器的最大阻值为30Ω

7．（2020·全国高三专题练习）在如图所示的电路中，电源的电动势E=6V，内阻r=1Ω，R1=5Ω，R3=4Ω，R2的阻值范围为～10Ω. R2取何值时，R2的功率最大？最大功率多大？

8．（2019·黑龙江鹤岗一中高三月考）如图所示，已知电源电动势E＝5 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10 Ω.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？