专题64电路和闭合电路欧姆定律（原卷版+解析版）-2023届高考物理一轮复习知识点精讲与最新高考题模拟题同步训练

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2023高考一轮知识点精讲和最新高考题模拟题同步训练
第十二章 恒定电流
专题64 电路和闭合电路欧姆定律
第一部分 知识点精讲
一、电路的串联、并联

串联
并联
电流关系
I＝I1＝I2＝…＝In
I＝I1＋I2＋…＋In
电压关系
U＝U1＋U2＋…＋Un
U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻关系

R＝R1＋R2＋…＋Rn
＝＋＋…＋
功率
分配
＝＝…＝
P1R1＝P2R2＝…＝PnRn
【温馨提示】电阻关系式只适用于纯电阻的串联与并联。
功率关系式只适用于纯电阻的串联与并联。
电阻串联、并联的几个重要结论
1．电阻的串联
(1)串联电路的总电阻大于其中任何一部分电路的电阻。
(2)串联电阻个数增加时，总电阻增大。
特例：n个相同的电阻串联，总电阻R总＝nR。
2．电阻的并联
(1)并联电路的总电阻小于其中任何一支路的电阻，且小于其中最小的电阻。
(2)并联支路条数增多时，总电阻减小。
特例： n个相同的电阻并联，总电阻等于其中一个电阻的，即R总＝R。
3．电阻无论是串联、并联还是混联，其中任何一个电阻增大(或减小)，总电阻就一定增大(或减小)。
4．无论是串联、并联还是混联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。
二、电源的电动势和内阻
1．电动势
(1)定义：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。
(2)表达式：E＝。
【特别提醒】E＝是电动势的定义式，不是E的决定式，电动势是描述电源的参量，由电源本身决定。
(3)物理意义：反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小。
2．内阻：电源内部导体的电阻。
三、闭合电路欧姆定律
1．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)表达式：I＝
(3)适用条件：只适用于外电路是纯电阻电路。
【特别提醒】闭合电路的欧姆定律不适用于含有电动机、电解槽的电路。
2．电动势与内、外电压的关系：E＝U内＋U外_。(适用于任何电路)
3．路端电压U与电流I的关系
(1)关系式：U＝E－Ir。(适用于任何电路)
(2)电源的U­I图象(如图所示)

①当电路断路，即I＝0时，纵轴的截距为电源电动势。
②当路端电压U＝0时，横轴的截距为短路电流。
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻。
【特别提醒】
（1）将电压表直接接在电源两极间，测得的电压是指路端电压，不是内电阻两端的电压，也不是电源电动势。
（2）在电源的U­I图象中，如果U轴不从零开始、I轴从零开始，则纵轴的截距仍为电源电动势E、图线的斜率的绝对值仍为电源的内阻r，但是横轴的截距不再是短路电流。
四、　闭合电路的功率及效率问题
电源
总功率
任意电路：P总＝EI＝P出＋P内
纯电阻电路：P总＝＝I2(R＋r)
内部功率
P内＝I2r＝P总－P出
输出功率
任意电路：P出＝UI＝P总－P内
纯电阻电路：P出＝＝I2R＝
P出与外电阻R的关系


P出随R的增大先增大后减小，当R＝r时达到最大Pm＝，P出＜Pm时对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。
电源的
效率
任意电路：η＝×100%＝×100%
纯电阻电路：η＝×100%

五、闭合电路的动态分析
1.程序法
(1)思路“局部电路⇒整体电路⇒局部电路”。
(2)具体步骤：


2．结论法——“串反并同” (适用条件：电源内阻不为零的电路)
(1)所谓“串反”，即某一电阻增大(或减小)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(或增大)。
(2)所谓“并同”，即某一电阻增大(或减小)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(或减小)。
3．极限法
因滑动变阻器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。
六、分析含电容器电路应注意的两点
(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低，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。　 　　
七、故障电路特点
(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：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零。　 　　
八、两种U­I图象对比

电源U­I图象
电阻U­I图象
图形


图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路电流的变化关系
电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系
图线与坐标轴交点
(1)与纵轴交点表示电源电动势E，(2)与横轴交点表示电源短路电流
注意：坐标数值是否从零开始。
过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值
表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同
每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小
图线斜率的大小
图线斜率的绝对值等于内电阻r的大小(注意坐标数值是否从零开始)
电阻的大小

第二部分 最新高考题精选
1. （2022山东物理）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。

【参考答案】（1）；（2）
【命题意图】本题考查能量守恒定律、平衡条件、牛顿运动定律及其相关知识点。
【名师解析】
（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有

解得
小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有
设斜面倾角为，对小车匀速有
而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有

联立各式解得，
（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有

可得

由运动学公式可知

解得

2. （2020高考北京卷）图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来（图乙）,用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是
A.应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
B.应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
C.应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
D. 应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系

【参考答案】B
【命题意图】本题考查闭合电路欧姆定律及其相关知识点。
【解题思路】对图乙电路，由闭合电路欧姆定律，I=，由图甲可知tA对应的电阻R较小，可知电流I较大，所以tA应该标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性的关系，选项B正确ACD错误。
3.（2020年7月浙江选考）如图所示，系留无人机是利用地面直流电源通过电缆供电的无人机，旋翼由电动机带动。现有质量为、额定功率为的系留无人机从地面起飞沿竖直方向上升，经过到达高处后悬停并进行工作。已知直流电源供电电压为，若不计电缆的质量和电阻，忽略电缆对无人机的拉力，则（ ）

A．空气对无人机的作用力始终大于或等于
B．直流电源对无人机供电的额定电流为
C．无人机上升过程中消耗的平均功率为
D．无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功
【参考答案】BD
【名师解析】空气对无人机的作用力始终等于无人机重力，选项A错误；由P=UI可得直流电源对无人机供电的额定电流为，选项B正确；无人机上升过程中需要克服重力做功，WG=mgh=20×10×100J=20000J，还需要克服空气阻力做功，所以消耗的平均功率大于P= WG /t=，选项C错误；无人机上升及悬停时均有部分功率用于对空气做功，选项D正确。
4．（2019高考江苏卷物理3）如图所示的电路中，电阻R=2 Ω．断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为（ ）

（A）1 Ω （B）2 Ω
（C）3 Ω （D）4 Ω
【参考答案】A
【名师解析】断开S后，电压表的读数为3 V，由开路电压等于电源电动势可知E=3V。闭合S后，电压表的读数为2 V，根据闭合电路欧姆定律，E=U+Ir，I=U/R，解得电源的内阻r=1Ω，选项A正确。
5. （2018海南高考物理）如图，三个电阻R1、R2、R3的阻值均为R，电源的内阻r