第40讲 闭合电路欧姆定律及应用（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份第40讲 闭合电路欧姆定律及应用（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考），共19页。
\l "_Tc7516" 02、知识导图，思维引航 PAGEREF _Tc7516 \h 2
\l "_Tc18236" 03、考点突破，考法探究 PAGEREF _Tc18236 \h 2
\l "_Tc2360" 考点一 串、并联电路分析 电表的改装原理 PAGEREF _Tc2360 \h 2
\l "_Tc18596" 知识点1．串、并联电路的特点 PAGEREF _Tc18596 \h 2
\l "_Tc5700" 知识点2.串、并联电路几个常用的推论 PAGEREF _Tc5700 \h 3
\l "_Tc15272" 知识点3．电表的两种改装的比较 PAGEREF _Tc15272 \h 3
\l "_Tc19166" 考向1．串联电路的分析与计算 PAGEREF _Tc19166 \h 3
\l "_Tc24711" 考向2．并联电路的分析与计算 PAGEREF _Tc24711 \h 4
\l "_Tc20827" 考向3．混联电路分析 PAGEREF _Tc20827 \h 4
\l "_Tc13923" 考向4.电表的改装 PAGEREF _Tc13923 \h 5
\l "_Tc14829" 考点二 闭合电路欧姆定律 PAGEREF _Tc14829 \h 5
\l "_Tc19417" 知识点1．电源 PAGEREF _Tc19417 \h 5
\l "_Tc25388" 知识点2．闭合电路欧姆定律 PAGEREF _Tc25388 \h 6
\l "_Tc3555" 知识点3．路端电压与外电阻的关系 PAGEREF _Tc3555 \h 6
\l "_Tc29660" 知识点4．总电阻变化的几种情况 PAGEREF _Tc29660 \h 6
\l "_Tc9988" 知识点5.闭合电路动态分析的常用方法 PAGEREF _Tc9988 \h 6
\l "_Tc22532" 知识点6.含电容器电路的处理方法 PAGEREF _Tc22532 \h 7
\l "_Tc910" 考向1.闭合电路的有关计算 PAGEREF _Tc910 \h 7
\l "_Tc18223" 考向2.闭合电路的动态分析 PAGEREF _Tc18223 \h 8
\l "_Tc3842" 考向3.含电容器电路的分析 PAGEREF _Tc3842 \h 8
\l "_Tc15702" 考点三 闭合电路的功率和效率问题 PAGEREF _Tc15702 \h 9
\l "_Tc10022" 知识点1．电源的总功率 PAGEREF _Tc10022 \h 9
\l "_Tc14528" 知识点2．电源内部消耗的功率 PAGEREF _Tc14528 \h 9
\l "_Tc20099" 知识点3．电源的输出功率 PAGEREF _Tc20099 \h 9
\l "_Tc18037" 知识点4．电源的效率 PAGEREF _Tc18037 \h 9
\l "_Tc1823" 考向1 闭合电路功率问题的定性分析 PAGEREF _Tc1823 \h 10
\l "_Tc31966" 考向2 闭合电路功率问题的定量计算 PAGEREF _Tc31966 \h 10
\l "_Tc18234" 考点四 电源的U－I图像与电阻的U－I图像的比较 PAGEREF _Tc18234 \h 12
\l "_Tc31121" 考向1 电源的U-I图像的理解及应用 PAGEREF _Tc31121 \h 12
\l "_Tc12733" 考向2 两类U-I图像的综合应用 PAGEREF _Tc12733 \h 13
\l "_Tc20818" 04、真题练习，命题洞见 PAGEREF _Tc20818 \h 14
考点一 串、并联电路分析 电表的改装原理
知识点1．串、并联电路的特点
知识点2.串、并联电路几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻。
(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总电功率P总是等于各个电阻的电功率之和。
(4)无论是串联电路还是并联电路，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。
知识点3．电表的两种改装的比较
考向1．串联电路的分析与计算
1.(多选)如图所示，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 A
B．电路中的电流为0.6 A
C．R2为20 Ω
D．ab两端的总电压大小为24 V
【答案】BC
【解析】：电路中电流I＝eq \f(U1,R1)＝0.6 A，故A错误，B正确；R2＝eq \f(U2,I)＝20 Ω，故C正确；ab两端的总电压为U＝U1＋U2＋IR3＝21 V，故D错误。
考向2．并联电路的分析与计算
2.如图，虚线框内为改装好的电表，M、N为新电表的接线柱，其中灵敏电流计G的满偏电流为200 μA，已测得它的内阻为490 Ω，图中电阻箱读数为10 Ω。现将M、N接入某电路，发现灵敏电流计G刚好满偏，则根据以上数据计算可知( )
A．M、N两端的电压为1 mV
B．M、N两端的电压为100 mV
C．流过M、N的电流为2 μA
D．流过M、N的电流为10 mA
【答案】D
【解析】： M、N两端电压U＝IgRg＝200×10－6×490 V＝98 mV，A、B错误；流过M、N的电流为I＝Ig＋eq \f(U,R)＝200×10－6 A＋eq \f(0.098,10) A＝10 mA，C错误， D正确。
考向3．混联电路分析
3.如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是( )
A．L1 B．L2 C．L3 D．L4
【答案】A
【解析】： 四个完全相同的灯泡，L2、L3串联电流相同，L2、L3亮度相同；L4与L2、L3并联，并联两支路两端电压相同，故L4两端电压等于L2、L3各自两端电压之和，故L4比L2、L3都亮；L1在干路上，电流大小等于两支路电流之和，故流过L1电流最大，亮度最高。故选A。
考向4.电表的改装
4.在如图所示的电路中，灵敏电流计G的内阻为Rg＝10 Ω，满偏电流为Ig＝1 mA，R1＝990 Ω，R2＝eq \f(10,999) Ω。下列说法正确的是( )
A.当S1和S2均断开时，可改装成为电流表
B.当S1和S2均断开时，改装成的是量程为1 kV的电压表
C.当S1和S2均闭合时，改装成的是量程为10 mA的电流表
D.当改装为电流表时，仅闭合开关S1时的量程比开关S1和S2均闭合时大
【答案】 D
【解析】 当S1和S2均断开时，此时表头G与电阻R1串联，根据串并联电路的原理可知串联分压，此时改装成的是电压表，故A错误；当S1和S2均断开时，根据改装原理，改装成的电压表的量程为U＝Ig(Rg＋R1)＝1×10－3×(10＋990) V＝1 V，故B错误；当S1和S2均闭合时，此时表头G与电阻R2并联，根据串并联电路的原理可知并联分流，此时改装成的是电流表，而根据改装原理可得改装后电流表的量程为I＝Ig＋eq \f(IgRg,R2)＝1 mA＋999 mA＝1 A，故C错误；当改装成电流表时，若只闭合S1，此时可将电阻R1与表头G等效为一个内阻为Rg′＝1 000 Ω的电流表，然后再和R2并联，改装成新的电流表，此电流表的量程为I′＝Ig＋eq \f(IgRg′,R2)＝99.901 A，故D正确。
考点二 闭合电路欧姆定律
知识点1．电源
(1)电动势
①定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量的比值，E＝eq \f(W,q)；
②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)内阻：电源内部导体的电阻。
知识点2．闭合电路欧姆定律
(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)公式：I＝eq \f(E,R＋r)(只适用于纯电阻电路)；
(3)其他表达形式
①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir；(适用于任意电路)
②功率表达式：EI＝UI＋I2r。
知识点3．路端电压与外电阻的关系
(1)一般情况：U＝IR＝eq \f(E,R＋r)·R＝eq \f(E,1＋\f(r,R))，当R增大时，U增大；
(2)特殊情况：
①当外电路断路时，I＝0，U＝E；
②当外电路短路时，I短＝eq \f(E,r)，U＝0。
知识点4．总电阻变化的几种情况
(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)在如图甲所示分压电路中，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。
(4)在一个定值电阻R和一个可变电阻R0组成的如图乙所示的电路中，两支路电阻越趋于相等，乙图中电路电阻越大，两支路电阻相等时，乙图中电路电阻最大。
知识点5.闭合电路动态分析的常用方法
(1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路。
(2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零。
①所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，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，反之则增大。
②所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，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，反之则减小。
(3)极限法：因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零，然后再讨论有关问题。
(4)特殊值法：对有些复杂难以直接判断的问题，可采用特殊值代入帮助分析。
知识点6.含电容器电路的处理方法
(1)电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉此支路，求电荷量时再在相应位置补上。
(2)电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
(3)电容器的电荷量及变化
①电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。
②如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。
③如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。
考向1.闭合电路的有关计算
1.电源、开关、小灯泡、电压表等连接成如图所示的电路，小灯泡上标有“0.6 A 1.5 W”字样，电源的电动势为3 V，电压表为理想电表、导线电阻不计。闭合开关，小灯泡恰好正常发光，则电源的内阻约为( )
Ω Ω
C.1.2 Ω D.1.5 Ω
【答案】 B
【解析】 小灯泡正常发光，则路端电压为U＝eq \f(P,I)＝eq \f(1.5,0.6) V＝2.5 V，根据闭合电路的欧姆定律可得电源的内阻为r＝eq \f(E－U,I)＝eq \f(3－2.5,0.6) Ω≈0.83 Ω，故B正确。
考向2.闭合电路的动态分析
2.在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，V、A、V1、V2四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用U、I、U1、U2表示，下列判断正确的是( )
A.I减小，U1增大
B.I减小，U2减小
C.电压表V2的示数与电流表A示数之比不变
D.电压表V的示数与电流表A示数之比变大
【答案】 D
【解析】当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，R2接入电路的阻值变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，总电流I变小，路端电压U变大，R1两端的电压U1＝IR1减小，R2的电压U2＝U－U1增大，故A、B错误；电压表V2的示数与电流表A示数之比为电阻R2的阻值，R2变大，故C错误；电压表V的示数与电流表A示数之比为外电路总电阻，外电路总电阻变大，故D正确。
考向3.含电容器电路的分析
3.如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为( )
A.CE B.eq \f(1,2)CE
C.eq \f(2,5)CE D.eq \f(3,5)CE
【答案】 C
【解析】 由电路的串并联规律可知，电阻3R两端的电压为eq \f(3E,5)，电阻R两端的电压为eq \f(E,5)，则电容器两极板间电势差ΔU＝eq \f(2E,5)，电容器上的电荷量Q＝CΔU＝eq \f(2,5)CE，C正确。
考点三 闭合电路的功率和效率问题
知识点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)＝eq \f(E2,R＋r)。
知识点2．电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝IU内＝P总－P出。
知识点3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内。
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝eq \f(E2R,R＋r2)。
知识点4．电源的效率
(1)任意电路：η＝eq \f(P出,P总)×100%＝eq \f(U,E)×100%。
(2)纯电阻电路：η＝eq \f(R,R＋r)×100%。
5．纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图)
P出＝UI＝I2R＝eq \f(E2,R＋r2)R＝eq \f(E2R,R－r2＋4Rr)
＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)。
当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝eq \f(E2,4r)。
由P出与外电阻R的关系图像可知：
①当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。
②当R