2026年高考物理一轮复习讲义 培优练习(新高考通用)第十章第51课时　闭合电路的欧姆定律(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习讲义 培优练习(新高考通用)第十章第51课时　闭合电路的欧姆定律(学生版+解析)，共6页。试卷主要包含了25 Ω，提高纯电阻电路效率的方法等内容，欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \h \u 目录
\l "_Tc29043" 考点一 闭合电路欧姆定律 PAGEREF _Tc29043 \h 1
\l "_Tc1641" 1.电源 PAGEREF _Tc1641 \h 1
\l "_Tc24898" 2.闭合电路欧姆定律 PAGEREF _Tc24898 \h 2
\l "_Tc22200" 3.路端电压与外电阻的关系 PAGEREF _Tc22200 \h 2
\l "_Tc10954" 考点二 电路的功率及效率问题 PAGEREF _Tc10954 \h 6
\l "_Tc32233" 1.电源的总功率 PAGEREF _Tc32233 \h 6
\l "_Tc4217" 2.电源内部消耗的功率 PAGEREF _Tc4217 \h 6
\l "_Tc1838" 3.电源的输出功率 PAGEREF _Tc1838 \h 6
\l "_Tc24917" 4.电源的效率 PAGEREF _Tc24917 \h 6
\l "_Tc31679" 5.等效电源 PAGEREF _Tc31679 \h 8
【考情分析·探规律】
【知识梳理】
考点一 闭合电路欧姆定律
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＝Wq；
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。
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＝ER＋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。
3.路端电压与外电阻的关系
(1)一般情况：U＝IR＝ER＋r·R＝E1＋rR，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＝Er，U＝0。
【小试牛刀】
[典例1] 【闭合电路欧姆定律的应用】 (2024·江苏苏州模拟)(多选)如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“5 V,2.5 W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A。这时电阻R两端的电压为4 V。则( )
A.电阻R的阻值为0.25 Ω
B.电源的电动势为5 V
C.电源的电动势为6 V
D.电源的内阻为2 Ω
【答案】 CD
【解析】 当开关S接b点时,电阻R的阻值为R=U2I2=4 Ω,故A错误;当开关S接a点时,小灯泡L正常发光,故通过的电流为I1=P1U1=0.5 A,根据闭合电路欧姆定律E=U1+I1r,E=U2+
I2r,联立解得E=6 V,r=2 Ω,B错误,C、D正确。
[典例2] 【闭合电路的动态分析】 (2024·贵州一模)(多选)如图所示电路,开关S闭合后,电流表A1、A2和电压表V同一时刻读数分别记为I1、I2、U;滑动变阻器滑片向右滑动过程中,电流表A1、A2示数变化量的大小分别为ΔI1、ΔI2,电源有内阻,电表均看作理想电表,则( )
A.R3两端电压减小B.I1增大
C.U增大D.|ΔI1|>|ΔI2|
【答案】 BD
【解析】 滑片向右滑动,R1变小,总电阻变小,总电流I2变大,R3在干路上,则可知R3两端电压增大,故A错误;电压表示数U=E-I2(r+R3),故U变小,C错误;电流表A1示数I1=I2-UR2,其中U减小、I2增大,则电流表A1示数I1变大,故B正确;I1=I2-UR2,I1、I2均变大,U变小,则有|ΔI1|>|ΔI2|,故D正确。
[变式] 在[典例2]中,若电压表V的示数变化量为ΔU,则|ΔUΔI2|如何变化?
【答案】 不变
【解析】 由U=E-I2(r+R3)可知,ΔU=0-ΔI2(r+R3),则有ΔUΔI2=-(r+R3),
故|ΔUΔI2|=r+R3=定值。
【解题技巧】正确识别“串反并同”结论中的“串”“并”联
结论里的串联和并联不是通常意义上的串并联,而是广义串联和并联,在混联状态下,从电源出发,凡是能和变阻器连成一个回路的,都与之是串联,凡不能连成回路的,都与之是并联。
[典例3] 【含容电路的分析】 (2024·福建泉州模拟)在如图所示的电路中,电源的电动势E=
10 V,内阻r=1 Ω ,电阻的阻值分别为R1=R3=5 Ω,R2=4 Ω,电容器的电容为C=100 μF。求:
(1)开关S断开时,R2两端的电压。
(2)开关S从断开到闭合直至电路达到稳定时,通过定值电阻R3的电荷量。
【答案】 (1)4 V (2)4×10-4 C
【解析】 (1)开关S断开时,流过R2的电流为I,根据闭合电路欧姆定律可知
E=I(R1+R2+r),
解得I=1 A。
R2两端的电压为
U=IR2=4 V。
(2)开关S断开时,电容器两端的电压为
U1=IR2=4 V,
开关S闭合时,R1被短路,电容器两端的电压为
U2=ER2+r·R2=8 V,
开关S从断开到闭合直至电路达到稳定时,通过定值电阻R3的电荷量即电容器上增加的电荷量,由ΔQ=C·ΔU可得
ΔQ=C(U2-U1)=1×10-4 F×4 V=4×10-4 C。
【解题技巧】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,求电荷量时再在相应位置补上。
(2)含电容器电路的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的支路的电阻相当于导线,电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
【变式训练】 (多选)在如图所示的电路中，定值电阻R1＝3 Ω、R2＝2 Ω、R3＝1 Ω、R4＝3 Ω，电容器的电容C＝4 μF，电源的电动势E＝10 V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，则( )
A.a、b两点的电势差Uab＝3.5 V
B.电容器所带电荷量为1.4×10－6 C
C.断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将不发生变化
D.断开开关S2，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为2.4×10－5 C
【答案】CD
【解析】设电源负极的电势为零，则a点的电势为φa＝ER1＋R2R2＝4 V，b点的电势为φb＝ER3＋R4R4＝7.5 V，a、b两点的电势差Uab＝φa－φb＝－3.5 V，故A错误；电容器所带电荷量为Q＝CUba＝4×10－6×3.5 C＝1.4×10－5 C，故B错误；断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将不发生变化，故C正确；断开开关S2，稳定后a点的电势为φa'＝10 V，b点的电势为φb'＝ER3＋R4R4＝7.5 V，a、b两点的电势差为Uab'＝φa'－φb'＝2.5 V，此时电容器上极板带正电，上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为ΔQ＝C(Uab'－Uab)＝4×10－6×(2.5＋3.5) C＝2.4×10－5 C，故D正确。
【解题技巧】含容电路的分析
1.电路简化
把电容器所在的支路稳定时视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。
2.电容器两端的电压
(1)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线。
(2)电容器两端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。
考点二 电路的功率及效率问题
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)＝E2R＋r。
2.电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝IU内＝P总－P出。
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＝E2R(R＋r)2。
4.电源的效率
(1)任意电路：η＝P出P总×100%＝UE×100%。
(2)纯电阻电路：η＝RR＋r×100%。
5.纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图)
P出＝UI＝I2R＝E2(R＋r)2R＝E2R(R−r)2＋4Rr＝E2(R−r)2R＋4r。
当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝E24r。
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