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2024年高考物理第一轮复习：第2讲 闭合电路的欧姆定律课件PPT
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这是一份2024年高考物理第一轮复习：第2讲 闭合电路的欧姆定律课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了主干知识·填一填，其他形式，电势能，规律结论·记一记，必刷小题·测一测，BCD，限时规范训练，ABD，ACD等内容，欢迎下载使用。
必备知识新学法基础落实
一、串联电路与并联电路
把其他形式的能转化成电势能
2．路端电压与外电阻的关系
一、易混易错判断1．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量．( )2．电动势就等于电源两极间的电压．( )3．闭合电路中外电阻越大，路端电压越小．( )4．在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大．( )5．电源的输出功率越大，电源的效率越高．( )
二、经典小题速练1．(鲁科版必修第三册P102T2)(多选)关于电动势，下列说法正确的是( )A．电源电动势等于电源正、负极之间的电势差B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关D．电源电动势越大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大
解析：BD 电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压，只有当电源处于断路状态时，电源的电动势才等于路端电压，故A错误；用电压表直接测量电源两极间电压时，电压表与电源构成一个闭合回路，电路中有电流，电源有内电压，则路端电压略小于电动势，即电压表的测量值略小于电动势，故B正确；电动势反映电源的特性，与外电路的结构无关，故C错误；电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势越大则转化本领越大，故D正确．
2．(鲁科版必修第三册P82T1)(多选)电阻R1、R2、R3串联在电路中，已知R1＝10 Ω，R3＝5 Ω，R1两端的电压为6 V，R2两端的电压为12 V，则( )A．电路中的电流为2.4 AB．电路中的电流为0.6 AC．电阻R2的阻值为20 ΩD．三只电阻两端的总电压为21 V
3．如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～10 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～100 V．已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的值分别为( )A．9500 Ω 90 000 Ω B．90 000 Ω 9500 ΩC．9500 Ω 9000 Ω D．9000 Ω 9500 Ω
关键能力新探究思维拓展
命题点一 串、并联电路规律的应用(自主学习)[核心整合]1．串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻增大．2．并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小．3．无论是并联电路还是串联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大．4．无论是并联电路还是串联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和．
[题组突破]1．(串联电路的分析)如图所示，a、b、c为同种材料做成的电阻，b与a的长度相等但横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等但长度是a的两倍．当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是( )A．V1的示数是V2的2倍B．V1的示数是V3的2倍C．V2的示数是V1的2倍D．V2的示数是V3的2倍
2．(并联电路的分析)如图所示电路中，电压U保持不变，当开关S断开时，理想电流表的示数为0.6 A；当开关S闭合时，理想电流表的示数为0.9 A．则两电阻阻值之比R1∶R2为( )A．1∶2 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2
命题点二 闭合电路的动态分析(多维探究)1．动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化．2．电路动态分析的方法(1)程序法
第1维度：常规电路的动态分析……………………………………(1)当外电路的任何一个电阻增大(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．(3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联．A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致．
(2021·全国高三专题练习)如图所示的电路中，当变阻器R1的滑动触头向上滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为( )A．A灯和B灯都变亮B．A灯和B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗 D．A灯变暗，B灯变亮解析：A “串反并同”指的是在一个闭合回路中某一个电学元件的阻值发生了变化，则与其并联的电学元件的电学量的变化趋势与其相同，与其串联的电学元件的电学量的变化趋势与其相反，这里的关联是指两电学元件之间没有电流的流进流出关系，串联指的是电流有流进流出关系．当变阻器R1的滑动触头向上滑动时，滑动变阻器的阻值增大，根据“串反并同”规律可知A、B灯泡与之并联，则两灯都变亮，所以A正确；B、C、D错误．
第2维度：含热敏电阻、光敏电阻等的动态电路…………………………………电路中有光敏电阻、热敏电阻且阻值发生变化时，电路中各个部分的电流、电压和功率都会随之发生变化．对含有敏感元件的电路，弄清楚敏感元件的特性是解题的关键． (多选)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示．图中RT为热敏电阻(随温度升高阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻．当R处温度降低时( )A．L变亮B．通过R3的电流减小C．E2的路端电压增大D．R消耗的功率减小
解析：BC 当R处温度降低时，热敏电阻RT阻值变大，由闭合电路欧姆定律可知，左侧电路中的电流减小，通过小灯泡L的电流减小，小灯泡L的光照强度减小，光敏电阻RG的阻值变大，对右侧电路，由闭合电路欧姆定律可知，通过R2的电流变小，右侧电路中的电源E2的路端电压变大，R两端电压变大，通过R的电流也变大，R消耗的功率变大，通过R3的电流变小，选项B、C正确．
第3维度：含电容器的动态电路……………………………………(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路上的电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．在电路稳定后，与电容器串联的电阻中无电流通过，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度．(2)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小．
如图所示，电源内阻不可忽略且电源电动势和内阻保持不变，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是( )A．L变暗，Q增大 B．L变暗，Q减小C．L变亮，Q增大 D．L变亮，Q减小
解析：B 当滑动变阻器的滑动片向下移动时，滑动变阻器的有效电阻减小，电路的总电阻减小，干路电流变大，内电压变大，外电压变小．灯泡电压与外电压相等，所以灯泡变暗．因为灯泡变暗，所以流过灯泡电流减小，则流过滑动变阻器电流变大，所以电阻R1的电压变大，则滑动变阻器电压减小，根据电容公式可得电容器电量减小．
第4维度：含二极管的直流电路…………………………………… (多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，D为理想二极管(具有单向导通作用)，R1为定值电阻，C为电容器，电压表和电流表均为理想电表，S1、S2均断开，则下列说法正确的是( )A．仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电压表、电流表示数均变大B．仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电容器的带电荷量不变C．先闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合S2电容器有放电现象D．同时闭合S1、S2，将滑动变阻器的滑片向右移，定值电阻R1两端的电压增大
解析：BC 仅闭合S1，当滑动变阻器的滑片向右移时，R2的有效阻值减小，故总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数增大，因电容器与二极管串联，电容器不能放电，故电容器的带电荷量不变，故A错误，B正确；先闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合S2，电容器与R2形成闭合回路，电压减小，故电容器所带的电荷量减小，电容器对外放电，故C正确；同时闭合S1、S2，二极管与R1并联，而二极管的正向导电的电阻为零，故此时R1被短接，故D错误．
命题点三 闭合电路的功率及效率问题(师生互动)[核心整合]1．有关电源功率和效率的重要公式
如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，求当电阻箱R的读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值．
(1)例6中的条件不变，求当电阻箱R的读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值．(2)在例6中，若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求当电阻箱R的读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值． (3)例6中的条件不变，求电源的最大输出功率．
2．(电源效率及某元件消耗功率变化规律分析)在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r.闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是( )A．电压表的示数变大B．电流表的示数变大C．电源的效率变大D．滑动变阻器消耗功率变大
2．电源与电阻的UI图像的对比
[题组突破]1．(电源的UI图像的理解及应用)(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 VB．电源的内阻为12 ΩC．电源的短路电流为0.5 AD．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
2．(电源与电阻UI图像的综合应用)(多选)两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据．两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条UI图线．则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0消耗的功率为0.5 WD．电源的效率达到最大值
核心素养新导向学科培优
素养培优24 电路故障分析1．故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．(2)短路特点：表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零．2．检测方法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．
(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，被检测元件应从电路中拆下来．(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．
如图，电源内阻不能忽略，电流表和电压表均为理想电表．若发现电流表示数变小，电压表示数为零，则可能的故障是( )A．R1断路 B．R1短路C．R2断路 D．R2短路
解析：B 分析电路结构可知，电流表测量流过电阻R3的电流，电压表测量电阻R1两端的电压，若R1断路，外电阻增大，则干路电流减小，内电压减小，则路端电压增大，则电阻R3两端的电压变大，此时电压表测量电阻R3两端的电压，示数变大，根据欧姆定律可知，通过电阻R3的电流变大，电流表示数变大，故A错误；若R1短路，电压表测量电阻R1两端的电压，示数为零；外电阻减小，路端电压减小，根据欧姆定律可知，通过电阻R3的电流变小，电流表示数变小，故B正确；若R2断路，则电压表示数为零；外电阻增大，干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，则电阻R3两端的电压变大，根据欧姆定律可知，通过电阻R3的电流变大，电流表示数变大，故C错误；若R2短路，外电阻减小，根据欧姆定律可知，干路电流增大，内电压增大，则路端电压减小，通过R3的电流减小，通过R4的电流减小，则流过电阻R1的电流变大，两端电压变大，电压表示数变大，故D错误．
[基础巩固]1．小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定，握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱( )A．通过的电流增大B．两端的电压增大C．阻值增大为原来的1.2倍D．电功率增大为原来的1.44倍
2．(2021·北京高三一模)如图所示，接通电键S，灯泡L1、L2都正常发光．某时刻由于电路故障，两灯突然熄灭．若故障只有一处，则下列说法正确的是( )A．如果将电压表并联在cd两端有示数，说明cd间完好B．如果将电压表并联在ac两端示数为0，说明ac间断路C．如果将电流表并联在ac两端示数为0，说明cd间完好D．如果将电压表并联在ad两端有示数，并联ac两端示数为0，说明cd间断路
解析：D 电路故障分为断路和短路，故障只有一处，假设发生了短路，如果是某盏灯短路，该灯熄灭，而另一盏灯应该变亮，如果是两盏灯以外的元件短路，则两盏灯均变亮，故假设不成立．电路故障应为断路．电压表并联在cd两端有示数，说明cd间发生了断路，故A错误；电压表并联在ac两端示数为0，说明ac部分以外的电路发生了断路，而ac间电路完好，故B错误；电流表并联在ac两端示数为0，说明ac部分以外的电路发生了断路，而ac间电路完好，无法说明cd间情况，故C错误；电压表并联在ad两端有示数，说明ad段发生了断路，并联ac两端示数为0，说明ac部分以外的电路发生了断路，故综合以上两点，应是cd间断路，故D正确．
3．(2022·德州模拟)图甲是实验室的可拆卸铅蓄电池装置，图乙是其示意图．利用铅与稀硫酸的化学反应，该装置可以将化学能转化为电能．图中M为电池正极(二氧化铅棒上端)，N为电池负极(铅棒上端)，P、Q分别为与正、负极非常靠近的探针(探针是为测量内电压而加入电池的，它们不参与化学反应)．用电压传感器(可看作理想电压表)测量各端间的电势差，数据如表，则下列说法正确的是( )
A.外电路接通时稀硫酸溶液中的电流方向向右B．该电池的电动势约为0.59 VC．该电池的电动势约为1.51 VD．该电池的内阻约为2.5 Ω
4．(2022·重庆高三月考)如图所示电路中，直流电源E的内阻r≠0，滑动变阻器R1的滑片P1位于ab中点，滑动变阻器R2的滑片P2位于cd中点，水平平行板电容器C的两极板中间有一带电微粒恰好处于静止状态，则能使该带电微粒竖直向上运动的操作是( )A．滑片P2向c端移动B．滑片P2向d端移动C．滑片P1向b端移动D．滑片P1向a端移动解析：C 要使该带电微粒竖直向上运动，电容器C的两极板间电压需增大，滑动变阻器R1分压需增大，滑片P1应向b端移动．故选C.
5．如图所示，电路中电池的电动势E＝3.0 V，内电阻r≈1.5 Ω，电阻R1＝0.5 Ω，R2是可变电阻，其阻值范围是0～5 Ω，求：(1)开关S闭合，可变电阻R2为多大时，固定电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)若R2取1.0 Ω，开关S由断开到闭合后电路中电流表的示数变化如乙图所示，则电容器C1的电容多大？
答案：(1)R2＝0 1.125 W (2)3×10－3 F
[能力提升]6．(多选)如图所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态．下列措施下，关于P的运动情况说法正确的是( )A．保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止B．保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动C．断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动D．断开S后，减小A、B板间距离，P仍静止
7．(2021·辽宁高三专题练习)在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0>R2，电容器的电容为C.若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，当变阻器的滑动片P由a端向b端移动过程中，以下说法中正确的是( )A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮C．电容器极板所带的电量先减小后增大D．电源的效率先减小后增大
[热点加练]9．(2021·江苏高三专题练习)如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属杆上．迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动．电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连．已知弹簧的劲度系数k＝1300 N/m，电阻R＝1.0 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω.闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0＝0.5 m，电压传感器的示数U1＝3.0 V．若不计摩擦和迎风板的电阻，求：
(1)金属杆单位长度的电阻R0；(2)当电压传感器的示数为U2＝2.0 V时，作用在迎风板上的风力F.
答案：(1)1 Ω/m (2)260 N
必备知识新学法基础落实
一、串联电路与并联电路
把其他形式的能转化成电势能
2．路端电压与外电阻的关系
一、易混易错判断1．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量．( )2．电动势就等于电源两极间的电压．( )3．闭合电路中外电阻越大，路端电压越小．( )4．在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大．( )5．电源的输出功率越大，电源的效率越高．( )
二、经典小题速练1．(鲁科版必修第三册P102T2)(多选)关于电动势，下列说法正确的是( )A．电源电动势等于电源正、负极之间的电势差B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关D．电源电动势越大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大
解析：BD 电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压，只有当电源处于断路状态时，电源的电动势才等于路端电压，故A错误；用电压表直接测量电源两极间电压时，电压表与电源构成一个闭合回路，电路中有电流，电源有内电压，则路端电压略小于电动势，即电压表的测量值略小于电动势，故B正确；电动势反映电源的特性，与外电路的结构无关，故C错误；电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势越大则转化本领越大，故D正确．
2．(鲁科版必修第三册P82T1)(多选)电阻R1、R2、R3串联在电路中，已知R1＝10 Ω，R3＝5 Ω，R1两端的电压为6 V，R2两端的电压为12 V，则( )A．电路中的电流为2.4 AB．电路中的电流为0.6 AC．电阻R2的阻值为20 ΩD．三只电阻两端的总电压为21 V
3．如图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～10 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～100 V．已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的值分别为( )A．9500 Ω 90 000 Ω B．90 000 Ω 9500 ΩC．9500 Ω 9000 Ω D．9000 Ω 9500 Ω
关键能力新探究思维拓展
命题点一 串、并联电路规律的应用(自主学习)[核心整合]1．串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻增大．2．并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小．3．无论是并联电路还是串联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大．4．无论是并联电路还是串联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和．
[题组突破]1．(串联电路的分析)如图所示，a、b、c为同种材料做成的电阻，b与a的长度相等但横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等但长度是a的两倍．当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是( )A．V1的示数是V2的2倍B．V1的示数是V3的2倍C．V2的示数是V1的2倍D．V2的示数是V3的2倍
2．(并联电路的分析)如图所示电路中，电压U保持不变，当开关S断开时，理想电流表的示数为0.6 A；当开关S闭合时，理想电流表的示数为0.9 A．则两电阻阻值之比R1∶R2为( )A．1∶2 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2
命题点二 闭合电路的动态分析(多维探究)1．动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化．2．电路动态分析的方法(1)程序法
第1维度：常规电路的动态分析……………………………………(1)当外电路的任何一个电阻增大(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．(3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联．A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致．
(2021·全国高三专题练习)如图所示的电路中，当变阻器R1的滑动触头向上滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为( )A．A灯和B灯都变亮B．A灯和B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗 D．A灯变暗，B灯变亮解析：A “串反并同”指的是在一个闭合回路中某一个电学元件的阻值发生了变化，则与其并联的电学元件的电学量的变化趋势与其相同，与其串联的电学元件的电学量的变化趋势与其相反，这里的关联是指两电学元件之间没有电流的流进流出关系，串联指的是电流有流进流出关系．当变阻器R1的滑动触头向上滑动时，滑动变阻器的阻值增大，根据“串反并同”规律可知A、B灯泡与之并联，则两灯都变亮，所以A正确；B、C、D错误．
第2维度：含热敏电阻、光敏电阻等的动态电路…………………………………电路中有光敏电阻、热敏电阻且阻值发生变化时，电路中各个部分的电流、电压和功率都会随之发生变化．对含有敏感元件的电路，弄清楚敏感元件的特性是解题的关键． (多选)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示．图中RT为热敏电阻(随温度升高阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻．当R处温度降低时( )A．L变亮B．通过R3的电流减小C．E2的路端电压增大D．R消耗的功率减小
解析：BC 当R处温度降低时，热敏电阻RT阻值变大，由闭合电路欧姆定律可知，左侧电路中的电流减小，通过小灯泡L的电流减小，小灯泡L的光照强度减小，光敏电阻RG的阻值变大，对右侧电路，由闭合电路欧姆定律可知，通过R2的电流变小，右侧电路中的电源E2的路端电压变大，R两端电压变大，通过R的电流也变大，R消耗的功率变大，通过R3的电流变小，选项B、C正确．
第3维度：含电容器的动态电路……………………………………(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路上的电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．在电路稳定后，与电容器串联的电阻中无电流通过，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度．(2)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小．
如图所示，电源内阻不可忽略且电源电动势和内阻保持不变，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是( )A．L变暗，Q增大 B．L变暗，Q减小C．L变亮，Q增大 D．L变亮，Q减小
解析：B 当滑动变阻器的滑动片向下移动时，滑动变阻器的有效电阻减小，电路的总电阻减小，干路电流变大，内电压变大，外电压变小．灯泡电压与外电压相等，所以灯泡变暗．因为灯泡变暗，所以流过灯泡电流减小，则流过滑动变阻器电流变大，所以电阻R1的电压变大，则滑动变阻器电压减小，根据电容公式可得电容器电量减小．
第4维度：含二极管的直流电路…………………………………… (多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，D为理想二极管(具有单向导通作用)，R1为定值电阻，C为电容器，电压表和电流表均为理想电表，S1、S2均断开，则下列说法正确的是( )A．仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电压表、电流表示数均变大B．仅闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，电容器的带电荷量不变C．先闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合S2电容器有放电现象D．同时闭合S1、S2，将滑动变阻器的滑片向右移，定值电阻R1两端的电压增大
解析：BC 仅闭合S1，当滑动变阻器的滑片向右移时，R2的有效阻值减小，故总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数增大，因电容器与二极管串联，电容器不能放电，故电容器的带电荷量不变，故A错误，B正确；先闭合S1，将滑动变阻器的滑片向右移，再闭合S2，电容器与R2形成闭合回路，电压减小，故电容器所带的电荷量减小，电容器对外放电，故C正确；同时闭合S1、S2，二极管与R1并联，而二极管的正向导电的电阻为零，故此时R1被短接，故D错误．
命题点三 闭合电路的功率及效率问题(师生互动)[核心整合]1．有关电源功率和效率的重要公式
如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω，求当电阻箱R的读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值．
(1)例6中的条件不变，求当电阻箱R的读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值．(2)在例6中，若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求当电阻箱R的读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值． (3)例6中的条件不变，求电源的最大输出功率．
2．(电源效率及某元件消耗功率变化规律分析)在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r.闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是( )A．电压表的示数变大B．电流表的示数变大C．电源的效率变大D．滑动变阻器消耗功率变大
2．电源与电阻的UI图像的对比
[题组突破]1．(电源的UI图像的理解及应用)(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 VB．电源的内阻为12 ΩC．电源的短路电流为0.5 AD．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω
2．(电源与电阻UI图像的综合应用)(多选)两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据．两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条UI图线．则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0消耗的功率为0.5 WD．电源的效率达到最大值
核心素养新导向学科培优
素养培优24 电路故障分析1．故障特点(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．(2)短路特点：表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零．2．检测方法(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．
(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，被检测元件应从电路中拆下来．(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．
如图，电源内阻不能忽略，电流表和电压表均为理想电表．若发现电流表示数变小，电压表示数为零，则可能的故障是( )A．R1断路 B．R1短路C．R2断路 D．R2短路
解析：B 分析电路结构可知，电流表测量流过电阻R3的电流，电压表测量电阻R1两端的电压，若R1断路，外电阻增大，则干路电流减小，内电压减小，则路端电压增大，则电阻R3两端的电压变大，此时电压表测量电阻R3两端的电压，示数变大，根据欧姆定律可知，通过电阻R3的电流变大，电流表示数变大，故A错误；若R1短路，电压表测量电阻R1两端的电压，示数为零；外电阻减小，路端电压减小，根据欧姆定律可知，通过电阻R3的电流变小，电流表示数变小，故B正确；若R2断路，则电压表示数为零；外电阻增大，干路电流减小，内电压减小，路端电压增大，则电阻R3两端的电压变大，根据欧姆定律可知，通过电阻R3的电流变大，电流表示数变大，故C错误；若R2短路，外电阻减小，根据欧姆定律可知，干路电流增大，内电压增大，则路端电压减小，通过R3的电流减小，通过R4的电流减小，则流过电阻R1的电流变大，两端电压变大，电压表示数变大，故D错误．
[基础巩固]1．小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定，握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱( )A．通过的电流增大B．两端的电压增大C．阻值增大为原来的1.2倍D．电功率增大为原来的1.44倍
2．(2021·北京高三一模)如图所示，接通电键S，灯泡L1、L2都正常发光．某时刻由于电路故障，两灯突然熄灭．若故障只有一处，则下列说法正确的是( )A．如果将电压表并联在cd两端有示数，说明cd间完好B．如果将电压表并联在ac两端示数为0，说明ac间断路C．如果将电流表并联在ac两端示数为0，说明cd间完好D．如果将电压表并联在ad两端有示数，并联ac两端示数为0，说明cd间断路
解析：D 电路故障分为断路和短路，故障只有一处，假设发生了短路，如果是某盏灯短路，该灯熄灭，而另一盏灯应该变亮，如果是两盏灯以外的元件短路，则两盏灯均变亮，故假设不成立．电路故障应为断路．电压表并联在cd两端有示数，说明cd间发生了断路，故A错误；电压表并联在ac两端示数为0，说明ac部分以外的电路发生了断路，而ac间电路完好，故B错误；电流表并联在ac两端示数为0，说明ac部分以外的电路发生了断路，而ac间电路完好，无法说明cd间情况，故C错误；电压表并联在ad两端有示数，说明ad段发生了断路，并联ac两端示数为0，说明ac部分以外的电路发生了断路，故综合以上两点，应是cd间断路，故D正确．
3．(2022·德州模拟)图甲是实验室的可拆卸铅蓄电池装置，图乙是其示意图．利用铅与稀硫酸的化学反应，该装置可以将化学能转化为电能．图中M为电池正极(二氧化铅棒上端)，N为电池负极(铅棒上端)，P、Q分别为与正、负极非常靠近的探针(探针是为测量内电压而加入电池的，它们不参与化学反应)．用电压传感器(可看作理想电压表)测量各端间的电势差，数据如表，则下列说法正确的是( )
A.外电路接通时稀硫酸溶液中的电流方向向右B．该电池的电动势约为0.59 VC．该电池的电动势约为1.51 VD．该电池的内阻约为2.5 Ω
4．(2022·重庆高三月考)如图所示电路中，直流电源E的内阻r≠0，滑动变阻器R1的滑片P1位于ab中点，滑动变阻器R2的滑片P2位于cd中点，水平平行板电容器C的两极板中间有一带电微粒恰好处于静止状态，则能使该带电微粒竖直向上运动的操作是( )A．滑片P2向c端移动B．滑片P2向d端移动C．滑片P1向b端移动D．滑片P1向a端移动解析：C 要使该带电微粒竖直向上运动，电容器C的两极板间电压需增大，滑动变阻器R1分压需增大，滑片P1应向b端移动．故选C.
5．如图所示，电路中电池的电动势E＝3.0 V，内电阻r≈1.5 Ω，电阻R1＝0.5 Ω，R2是可变电阻，其阻值范围是0～5 Ω，求：(1)开关S闭合，可变电阻R2为多大时，固定电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)若R2取1.0 Ω，开关S由断开到闭合后电路中电流表的示数变化如乙图所示，则电容器C1的电容多大？
答案：(1)R2＝0 1.125 W (2)3×10－3 F
[能力提升]6．(多选)如图所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态．下列措施下，关于P的运动情况说法正确的是( )A．保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止B．保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动C．断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动D．断开S后，减小A、B板间距离，P仍静止
7．(2021·辽宁高三专题练习)在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0>R2，电容器的电容为C.若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，当变阻器的滑动片P由a端向b端移动过程中，以下说法中正确的是( )A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮C．电容器极板所带的电量先减小后增大D．电源的效率先减小后增大
[热点加练]9．(2021·江苏高三专题练习)如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属杆上．迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动．电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连．已知弹簧的劲度系数k＝1300 N/m，电阻R＝1.0 Ω，电源的电动势E＝12 V，内阻r＝0.5 Ω.闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0＝0.5 m，电压传感器的示数U1＝3.0 V．若不计摩擦和迎风板的电阻，求：
(1)金属杆单位长度的电阻R0；(2)当电压传感器的示数为U2＝2.0 V时，作用在迎风板上的风力F.
答案：(1)1 Ω/m (2)260 N
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