7、
閉合電路歐姆定律中功率的最值問(wèn)題
(1)定值電阻的功率P定＝I2R
R為定值電阻，P定只與電流有關(guān)系，當(dāng)R外最大時(shí)，I最小P定最小，當(dāng)R外最小時(shí)，I最大P定最大．
(2)電源的輸出功率P出＝＝
當(dāng)R外＝r時(shí)，P出功率最大．
(3)變化電阻的功率的最大值
利用等效思想，把除變化電阻之外的其他的定值電阻等效成電源的內(nèi)阻r′，則變化電阻的功率即為等效以后的電源的輸出功率，即當(dāng)R變＝r′時(shí)，P變有最大值．
[例1](2017·云南昆明模擬)如圖所示，E＝8 V，r＝2 Ω，R1＝8 Ω，R2為變阻器接入電路中的有效阻值，問(wèn)：
(1)要使變阻器獲得的電功率最大，則R2的取值應(yīng)是多大
8、？這時(shí)R2的功率是多大？
(2)要使R1得到的電功率最大，則R2的取值應(yīng)是多大？R1的最大功率是多大？這時(shí)電源的效率是多大？
(3)調(diào)節(jié)R2的阻值，能否使電源以最大的功率輸出？為什么？
解析 (1)將R1和電源(E，r)等效為一新電源，則新電源的電動(dòng)勢(shì)E′＝E＝8 V，
內(nèi)阻r′＝r＋R1＝10 Ω，且為定值，
利用電源的輸出功率隨外電阻變化的結(jié)論知，當(dāng)R2＝r′＝10 Ω時(shí)，R2有最大功率，即
P2max＝＝ W＝1.6 W.
(2)因R1是定值電阻，所以流過(guò)R1的電流越大，R1的功率就越大．當(dāng)R2＝0時(shí)，電路中有最大電流，即
Imax＝＝0.8 A，
R1的最大功率
9、
P1max＝IR1＝5.12 W，
這時(shí)電源的效率η＝×100%＝80%.
(3)不可能．因?yàn)榧词筊2＝0，外電阻R1也大于r，不可能有的最大輸出功率．本題中，當(dāng)R2＝0時(shí)，外電路得到的功率最大．
答案 (1)10 Ω 1.6 W (2)0 5.12 W 80% (3)不能 理由見(jiàn)解析
二 電路的動(dòng)態(tài)分析
1．動(dòng)態(tài)分析特點(diǎn)
斷開(kāi)或閉合開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)、電阻增大或減小導(dǎo)致電路電壓、電流、功率等的變化．
2．電路動(dòng)態(tài)分析的方法
(1)程序法
電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路的變化→變化支路I、U、P的變化．
(2)“串反并同
10、”結(jié)論法
①所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大．
②所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減?。?
即：←R↑→
(3)極限法
對(duì)于因滑動(dòng)變阻器的滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論．此時(shí)要注意是否出現(xiàn)極值情況，即變化是否是單調(diào)變化．
(4)特殊值法
對(duì)于某些電路問(wèn)題，可以代入特殊值進(jìn)行判定，從而得出結(jié)論．
[例2](2018·東北育才模擬)如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，電源內(nèi)阻為r，串聯(lián)的固定電阻為R2，滑動(dòng)變阻器的
11、總電阻為R1，電阻大小關(guān)系為R1＝R2＝r，則在滑動(dòng)觸頭P從a端移動(dòng)到b端的過(guò)程中，下列描述中正確的是( B )
A．電路中的總電流先增大后減小
B．電路的路端電壓先增大后減小
C．電源的輸出功率先增大后減小
D．滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先減小后增大
解析 由圖可知滑動(dòng)觸頭兩側(cè)的電阻為并聯(lián)關(guān)系，P滑到ab中點(diǎn)時(shí)并聯(lián)電阻最大，所以滑動(dòng)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻先增大 后減小，故電路的總電阻先增大后減小，電路中的總電流先減小后增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于外電路總電阻先增大 后減小，故路端電壓先增大后減小，選項(xiàng)B正確；當(dāng)R外＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，設(shè)R1兩部分的并聯(lián)總阻值為R′1
12、，R′1＋R2先增大后減小且一直大于r，故電源的輸出功率先減小后增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；把R2視為電源內(nèi)阻，R′1先增大后減小且一直小于R2＋r，故滑動(dòng)變阻器R1上消耗的功率先增大 后減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
電路動(dòng)態(tài)分析思路
三 含電容器電路的分析
1．電容器的簡(jiǎn)化處理：簡(jiǎn)化電路時(shí)可以把電容器所處電路作為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)在相應(yīng)位置再補(bǔ)上．
2．電阻的簡(jiǎn)化處理：電路穩(wěn)定后，與電容器同支路的電阻是一個(gè)等勢(shì)體，相當(dāng)于導(dǎo)線．
3．電荷變化量的計(jì)算：電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電．若電容器兩端電壓升高，電容器將充電，若電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放
13、電．可由ΔQ＝CΔU計(jì)算電容器上電荷量的變化．
[例3](2017·重慶診斷)(多選)如圖所示，C1＝6 μF，C2＝3 μF，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝18 V，內(nèi)阻不計(jì)．下列說(shuō)法正確的是( BC )
A．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等
B．開(kāi)關(guān)S閉合后，a、b兩點(diǎn)間的電流是2 A
C．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)C1帶的電荷量比開(kāi)關(guān)S閉合后C1帶的電荷量大
D．不論開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)還是閉合，C1帶的電荷量總比C2帶的電荷量大
解析 S斷開(kāi)時(shí)外電路處于斷路狀態(tài)，兩電阻中無(wú)電流通過(guò)，電阻兩端電勢(shì)相等，由圖知a點(diǎn)電勢(shì)與電源負(fù)極電勢(shì)相等，而b點(diǎn)電勢(shì)與電源正極電勢(shì)相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；S
14、斷開(kāi)時(shí)兩電容器兩端電壓都等于電源電動(dòng)勢(shì)，而C1>C2，由Q＝CU知此時(shí)Q1>Q2，當(dāng)S閉合時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)下C1與R1并聯(lián)，C2與R2并聯(lián)，電路中電流I＝＝2 A，此時(shí)兩電阻兩端電壓分別為U1＝IR1＝6 V、U2＝IR2＝12 V，則此時(shí)兩電容器所帶電荷量分別為Q1′＝C1U1＝3.6×10－5C、Q2′＝C2U2＝3.6×10－5C，對(duì)電容器C1來(lái)說(shuō)，S閉合后其兩端電壓減小，所帶電荷量也減小，故選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)誤．
四 兩種U－I圖線的比較及應(yīng)用
電源U－I圖象
電阻U－I圖象
圖形
物理意義
路端電壓隨電流的變化規(guī)律
電阻兩端電壓隨電流的變化規(guī)律
截距
與
15、縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E，與橫軸交點(diǎn)表示短路電流
過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒(méi)有電壓時(shí)電流為零
坐標(biāo)的乘積UI
表示電源的輸出功率
表示電阻消耗的功率
坐標(biāo)的U、I比值
表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電阻大小不同
每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小不變
斜率的絕對(duì)值
內(nèi)電阻r
電阻大小
[例4](2017·上海徐匯模擬)圖甲為某元件的U－I特性曲線，把它連成圖乙所示電路．已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝5 V，內(nèi)阻r＝1.0 Ω，定值電阻R0＝4 Ω.閉合電鍵S后，求：
(1)該元件的電功率；
(2)電源的輸出功率．
解析 設(shè)非線性元件的電壓為U，電流為I，由歐姆定律得
U
16、＝E－I(R0＋r)，代入數(shù)據(jù)得U＝5－5I，
畫(huà)出U＝E′－Ir′＝5－5I圖線．
如圖所示，兩圖線交點(diǎn)坐標(biāo)為(0.4 A,3.0 V)．
(1)該元件的電功率
PR＝UI＝3.0×0.4 W＝1.2 W.
(2)電源的輸出功率
P＝PR0＋PR＝I2R0＋PR＝0.42×4 W＋1.2 W＝1.84 W.
答案 (1)1.2 W (2)1.84 W
分析U－I圖象的一般思路
(1)明確縱、橫坐標(biāo)的物理意義．
(2)明確圖象的截距、斜率及交點(diǎn)的意義．
(3)找出圖線上對(duì)應(yīng)狀態(tài)的參量或關(guān)系式．
(4)結(jié)合相關(guān)概念或規(guī)律進(jìn)行分析、計(jì)算
五 電路故障的分析與判斷
17、
1．故障特點(diǎn)
①斷路特點(diǎn)：表現(xiàn)為路端電壓不為零而電流為零；
②短路特點(diǎn)：用電器或電阻發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過(guò)電路但用電器或電阻兩端電壓為零．
2．檢查方法
①電壓表檢測(cè)：如果電壓表示數(shù)為零，則說(shuō)明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段短路；
②電流表檢測(cè)：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過(guò)對(duì)電流值的分析，可以確定故障的位置．在運(yùn)用電流表檢測(cè)時(shí)，一定要注意電流表的極性和量程；
③歐姆表檢測(cè)：當(dāng)測(cè)量值很大時(shí)，表示該處斷路，當(dāng)測(cè)量值很小或?yàn)榱銜r(shí)，表示該處短路．在運(yùn)用歐姆表檢測(cè)時(shí)，電路一定要切斷電源；
④假設(shè)法：將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)
18、生某種故障，運(yùn)用閉合電路或部分電路的歐姆定律進(jìn)行推理．
[例5](2017·吉林長(zhǎng)春診斷)如下圖是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖，L1、L2燈都不亮，他采用下列兩種方法進(jìn)行故障檢查．
(1)應(yīng)用多用電表的直流擋進(jìn)行檢查，選擇開(kāi)關(guān)置于10 V擋．該同學(xué)測(cè)試結(jié)果如表1所示，在測(cè)試a、b間直流電壓時(shí)，紅表筆應(yīng)接觸__a__(選填“a”或“b”)．根據(jù)測(cè)試結(jié)果，可判定故障是__D__.
A．燈L1短路 B．燈L2短路
C．cd段斷路 D．df段斷路
表1
測(cè)試點(diǎn)
電壓示數(shù)
a、b
有示數(shù)
b、c
有示數(shù)
c、d
無(wú)示數(shù)
d、f
有示數(shù)
表2
測(cè)試點(diǎn)
19、指針偏轉(zhuǎn)情況
c、d
d、e
e、f
(2)(多選)將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，再選擇歐姆擋測(cè)試，測(cè)量結(jié)果如表2所示，那么檢查出的故障是( BD )
A．燈L1斷路 B．燈L2短路
C．燈L1、L2都斷路 D．d、e間導(dǎo)線斷路
解析 (1)應(yīng)用多用電表判斷電路故障，首先要正確使用多用電表，對(duì)多用電表而言，電流應(yīng)從紅表筆流入該表內(nèi)，由題圖能看出a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì)，可知紅表筆應(yīng)接觸a.由表1條件可知，d、f間有示數(shù)，則d—c—a—干電池—b—f間無(wú)斷路，故d、f段斷路，選項(xiàng)D正確；若燈L1短路或燈L2短路，不會(huì)造成L1、L2燈都不亮，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若cd段斷路，則d、f間不會(huì)
20、有示數(shù)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．
(2)由表2可知，c、d間有一定的電阻但不是很大，燈L1既不短路也不斷路，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；d、e間存在很大電阻，表明d、e間導(dǎo)線斷路，選項(xiàng)D正確；e、f間電阻為零，則燈L2短路，選項(xiàng)B正確．
1.如圖所示，C為兩極板水平放置的平行板電容器，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1，R2的滑片處于各自的中點(diǎn)位置時(shí)，懸在電容器C兩極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．要使塵埃P向下加速運(yùn)動(dòng)，下列方法中可行的是( B )
A．將R1的滑片向左移動(dòng) B．將R2的滑片向左移動(dòng)
C．將R2的滑片向右移動(dòng) D．將閉合的開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)
解析 塵埃P受到重力和電場(chǎng)力而平衡，要使塵埃
21、P向下加速，就要減小電場(chǎng)力，故要減小電容器兩端的電壓；電路穩(wěn)定時(shí)，滑動(dòng)變阻器R1無(wú)電流通過(guò)，兩端電壓為0，故改變R1的電阻值無(wú)效果，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；變阻器R2處于分壓狀態(tài)，電容器兩端電壓等于變阻器R2左半段的電壓，故要減小變阻器R2左半段的電阻值，變阻器R2滑片應(yīng)該向左移動(dòng)，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；將閉合的開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電容器兩端電壓增大到等于電源電動(dòng)勢(shì)，故P向上加速，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
2．(2017·浙江杭州模擬)(多選)如圖所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖象，則下列說(shuō)法正確的是( ACD )
A．電源的電動(dòng)勢(shì)為50 V
B
22、．電源的內(nèi)阻為 Ω
C．電流為2.5 A時(shí)，外電路的電阻為15 Ω
D．輸出功率為120 W時(shí)，輸出電壓可能是30 V
解析 電源的輸出電壓和電流的關(guān)系為U＝E－Ir，顯然直線①的斜率的絕對(duì)值等于r，縱軸的截距為電源的電動(dòng)勢(shì)，從題圖中看出截距為50 V，斜率的絕對(duì)值等于r＝ Ω＝5 Ω，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)電流為I1＝2.5 A時(shí)，由回路中電流I1＝，解得外電路的電阻R外＝15 Ω，選項(xiàng)C正確；當(dāng)輸出功率為120 W時(shí)，由題圖中P－I關(guān)系圖線中看出對(duì)應(yīng)干路電流可能為4 A，再?gòu)腢－I圖線中讀取對(duì)應(yīng)的輸出電壓可能為30 V，選項(xiàng)D正確．
3．如圖所示，電燈L1、L2原來(lái)都正常發(fā)光，在兩
23、燈突然熄滅后，用電壓表測(cè)得c、d間電壓比燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓增高，故障可能是(假設(shè)電路中僅有一處故障)( B )
A．a(chǎn)、c間斷路 B．c、d間斷路
C．b、d間斷路 D．b、d間短路
解析 因電路中L1、L2、R及電源串聯(lián)，電路中只有一處故障且兩燈不亮，故電路中必是斷路，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．電路中無(wú)電流，但c、d間電壓升高，是因?yàn)閏、d間斷路，c、d兩點(diǎn)分別與電源正、負(fù)極等電勢(shì)．故選項(xiàng)B正確，A、C錯(cuò)誤．
[例1](2016·貴州貴陽(yáng)診斷·6分)圖中電源的電動(dòng)勢(shì)為6 V，內(nèi)阻為1 Ω，R1為2 Ω，R2全阻值為3 Ω，閉合開(kāi)關(guān)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A．當(dāng)R2
24、為1 Ω時(shí)，R1消耗的功率最大
B．通過(guò)改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5 V，最小值為4 V
C．R2的阻值越小，R1消耗的功率越大
D．當(dāng)R2的阻值為3 Ω時(shí)，R2消耗的功率最大
[答題送檢]來(lái)自閱卷名師報(bào)告
錯(cuò)誤
致錯(cuò)原因
扣分
C
沒(méi)有理解閉合電路輸出功率最大的條件適用對(duì)象，簡(jiǎn)單地運(yùn)用“R外＝r時(shí)電源的輸出功率最大”，將R2當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，因此有R1＝R2＋r＝2 Ω，即當(dāng)R2＝1 Ω時(shí)，R1消耗的功率最大，認(rèn)為A項(xiàng)說(shuō)法正確，認(rèn)為C項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤而選C．
－6
[規(guī)范答題]
[解析] R1為定值電阻，只有當(dāng)通過(guò)R1的電流最大時(shí)，其消耗的功率才最大，因此當(dāng)R
25、2＝0時(shí)，R1消耗的功率最大，A說(shuō)法錯(cuò)，C說(shuō)法正確；由閉合電路歐姆定律得路端電壓U＝E，代入數(shù)據(jù)計(jì)算知B說(shuō)法是正確的；將定值電阻R1當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，則當(dāng)R2＝R1＋r＝3 Ω時(shí)，電源對(duì)R2的輸出功率最大，即R2消耗的功率最大，D說(shuō)法是正確的．本題答案為A．
[答案] A
1．功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當(dāng)．根據(jù)國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰．假設(shè)每戶家庭有2個(gè)60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代，估算出全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近( B )
A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·h
C．8×101
26、1 kW·h D．8×1013 kW·h
解析 假設(shè)每天照明5小時(shí)，每戶家庭每天節(jié)能50×2×5 W·h＝0.5 kW·h，每年節(jié)能約0.5 kW·h×365＝183 kW·h，全國(guó)約有4×108戶家庭，全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近183 kW·h×4×108＝7.32×1010 kW·h，與選項(xiàng)B的數(shù)值最為接近，故選項(xiàng)B正確．
2．(2018·湖北高校聯(lián)考)(多選)在如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2為相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示，R為定值電阻，阻值為7.5 Ω.當(dāng)并關(guān)S閉合后( CD )
A．L1的電阻為 Ω B．
27、L1消耗的電功率為7.5 W
C．L2的電阻為7.5 Ω D．L2消耗的電功率為0.3 W
解析 S閉合后，L1兩端的電壓為3.0 V，由乙圖可知，I1＝0.25 A，故P1＝0.75 W，R1＝12 Ω，故選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；由電路圖可得L2的電壓與電流關(guān)系為U＝3.0－7.5I，在小燈泡的伏安特性曲線上畫(huà)出該電壓電流關(guān)系，如圖所示，兩圖線的交點(diǎn)表示出了此時(shí)L2兩端的電壓與通過(guò)的電流的大小，由圖知U2＝1.5 V，I2＝0.2 A，所以R2＝＝ Ω＝7.5 Ω，P2＝U2I2＝1.5×0.2 W＝0.3 W，故選項(xiàng)C、D正確．
1．(多選)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為1
28、2 V，內(nèi)阻為2 Ω，四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出．閉合開(kāi)關(guān)S，下列說(shuō)法正確的有( AC )
A．路端電壓為10 V
B．電源的總功率為10 W
C．a(chǎn)、b間電壓的大小為5 V
D．a(chǎn)、b間用導(dǎo)線連接后，電路的總電流為1 A
解析 開(kāi)關(guān)S閉合后，外電路的總電阻為R＝10 Ω，路端電壓U＝R＝×10 V＝10 V，選項(xiàng)A正確；電源的總功率P＝＝12 W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于兩條支路的電流均為I′＝ A＝0.5 A，因此a、b兩點(diǎn)間的電壓為Uab＝0.5×(15－5) V＝5 V，選項(xiàng)C正確；a、b兩點(diǎn)用導(dǎo)線連接后，外電阻R′＝2× Ω＝7.5 Ω，因此電路中的總電流I＝＝ A＝1.26
29、A，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
2．阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開(kāi)關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為( C )
A． B．
C． D．
解析 當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)等效電路如圖甲所示，電容器C兩端的電壓U＝E，所帶的電荷量Q1＝CU＝CE；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)等效電路如圖乙所示，電容器C兩端的電壓U′＝E，所帶的電荷量Q3＝CE.所以＝，選項(xiàng)C正確．
3．如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置．閉合電源鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶
30、電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)．如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是( B )
A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值
C．增大兩板間的距離 D．?dāng)嚅_(kāi)電鍵S
解析 設(shè)油滴質(zhì)量為m，電荷量為q，兩板間距離為d，當(dāng)其靜止時(shí)，有q＝q＝mg；由題圖知，增大R1，UR1增大，油滴將向上加速，增大R2，油滴受力不變，仍保持靜止；由E＝知，增大d，U不變時(shí)，E減小，油滴將向下加速；斷開(kāi)電鍵S，電容器將通過(guò)R1、R2放電，兩板間場(chǎng)強(qiáng)度小，油滴將向下加速，故只有選項(xiàng)B正確．
4．(多選)如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r.將滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)，理想電壓表V1、
31、V2、V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對(duì)值ΔI，則( ACD )
A．A的示數(shù)增大 B．V2的示數(shù)增大
C．ΔU3與ΔI的比值大于r D．ΔU1大于ΔU2
解析 滑片向下滑動(dòng)，連入電路中的電阻R變減小，由I＝，A表示數(shù)增大，故選項(xiàng)A正確；V2表測(cè)量的是電源的輸出電壓U2＝E－Ir減小，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤； U3＝E－Ir－IR，則有ΔU3＝ΔI(R＋r)，ΔU3與ΔI的比值等于R＋r，大于r，故選項(xiàng)C正確．ΔU2＝ΔIr , ΔU1＝ΔIR，又因?yàn)轭}目告知R>r ，得ΔU1大于ΔU2 ，故選項(xiàng)D正確．
課時(shí)達(dá)標(biāo) 第23講
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32、解密考綱]主要考查閉合電路的歐姆定律、動(dòng)態(tài)電路分析、閉合電路的功率與效率問(wèn)題．
1．(多選)如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動(dòng)變阻器的滑片P由a向b移動(dòng)的過(guò)程中，下列各物理量變化情況為( BD )
A．電流表的讀數(shù)一直減小
B．R0的功率先減小后增大
C．電源輸出功率先增大后減小
D．電壓表的讀數(shù)先增大后減小
解析 滑動(dòng)變阻器滑片P由a向b端移動(dòng)過(guò)程中，bP和aP并聯(lián)，外電路總電阻先變大后變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路總電流(電流表示數(shù))先減小后增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)電功率P0＝I2R0，可知R0的功率先減小后增大，選項(xiàng)B正確；當(dāng)外電路總電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)
33、，輸出功率最大，但R0與電源內(nèi)阻r大小關(guān)系不能確定，故不能確定電源輸出功率的變化情況，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電壓表所測(cè)為電源的路端電壓，路端電壓與外電阻變化趨勢(shì)一致，故選項(xiàng)D正確．
2．電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比．在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)圖線如圖所示，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點(diǎn)，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηb.由圖可知ηa、ηb的值分別為( D )
A． B．
C． D．
解析 由題中U－I圖象可知，若電源的電動(dòng)勢(shì)為6U0，則a、b兩點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的路端電壓分別為4U0、2U0，電源的效率η＝＝，所以
34、ηa＝＝，ηb＝＝，選項(xiàng)D正確．
3．(多選)電源開(kāi)關(guān)S、S′，定值電阻R1、光敏電阻R2和電容器連接成如圖所示電路，電容器的兩平行板水平放置．當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S′ 閉合，且無(wú)光照射光敏電阻R2時(shí)，一帶電液滴恰好靜止在電容器兩板間的M點(diǎn)，當(dāng)用強(qiáng)光照射光敏電阻R2時(shí)，光敏電阻的阻值變小，則( BD )
A．液滴向下運(yùn)動(dòng)
B．液滴向上運(yùn)動(dòng)
C．不能確定R2兩端的電勢(shì)差是否升高
D．不改變照射光強(qiáng)度，斷開(kāi)S′，將電容器的上極板向上移一小段距離，則上極板的電勢(shì)比A點(diǎn)的電勢(shì)高
解析 強(qiáng)光照射使光敏電阻R2的阻值變小，電流增大，R1兩端的電勢(shì)差I(lǐng)R1升高，R2兩端的電勢(shì)差降低，電容器極板之間電壓
35、升高，電場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)，液滴向上運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；當(dāng)光照強(qiáng)度不變時(shí)斷開(kāi)S′，電容器帶電量不變，據(jù)U＝＝可知，把電容器的上極板向上移一小段距離時(shí)兩極板間電勢(shì)差變大，則上極板的電勢(shì)比A點(diǎn)的電勢(shì)高，選項(xiàng)D正確．
4．如圖所示的電路中，燈泡A和燈泡B原來(lái)都是正常發(fā)光的．現(xiàn)在突然發(fā)現(xiàn)燈泡A比原來(lái)變暗了些，燈泡B比原來(lái)變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是( C )
A．R3斷路 B．R1短路
C．R2斷路 D．R1、R2同時(shí)短路
解析 燈泡A比原來(lái)暗了些，說(shuō)明燈泡A的電流和電壓變?。粺襞軧比原來(lái)亮了些，說(shuō)明燈泡B的電流和電壓變大．采取代入排除法，將選項(xiàng)逐個(gè)代入分析： R3斷路
36、→R外增大→R總變大→I減小→U變大，由此可知兩燈均變亮，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；R1短路→R外減小→R總減小→I增大，通過(guò)燈泡A和B的電流變大，兩燈變亮，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同理分析可知選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
5．(多選)圖示電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，若調(diào)整可變電阻R的阻值，可使電壓表V的示數(shù)減小ΔU(電壓表為理想電表)，在這個(gè)過(guò)程中( AD )
A．通過(guò)R1的電流減小，減小量一定等于
B．R2兩端的電壓增加，增加量一定等于ΔU
C．路端電壓減小，減小量一定等于ΔU
D．通過(guò)R2的電流增加，但增加量一定小于
解析 電壓表示數(shù)減小，可知R減小，設(shè)路端電壓、干路電流分別為U、I，電壓表示數(shù)為U1
37、，R2兩端電壓為U2，流過(guò)R1、R2的電流分別為I1、I2，電阻改變后，分別為U′、I′、U1′、U2′、I1′、I2′，則U1＝I1R1，U1′＝I1′R1，ΔU＝U1－U1′＝(I1－I1′)R1，則I1減小量為ΔI1＝I1－I1′＝，選項(xiàng)A正確；U2＝E－U1－Ir，U2′＝E－U1′－I′r，得ΔU2＝(U1－U1′)－(I′－I)r＝ΔU－(I′－I)r<ΔU，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；路端電壓減小量小于ΔU，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；ΔU＝(I′－I)(r＋R2)，ΔI2＝I′－I＝<，選項(xiàng)D正確．
6．(2017·湖南株洲質(zhì)檢)(多選)某種小燈泡的伏安特性曲線如圖甲所示，三個(gè)完全相同的這種小燈泡連接成如圖
38、乙所示的電路，電源的內(nèi)阻為1.0 Ω.現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)S，理想電壓表V的示數(shù)為4.0 V，則( ABD )
A．三個(gè)燈泡的總電阻為8.3 Ω
B．電源的電動(dòng)勢(shì)為5.6 V
C．電源消耗的熱功率為3.0 W
D．電源的效率為89.3%
解析 理想電壓表V的示數(shù)為4.0 V，可知串聯(lián)的燈泡電流為0.6 A，此時(shí)小燈泡電阻為 Ω＝ Ω；每個(gè)并聯(lián)燈泡的電流為0.3 A，電壓1.0 V，此時(shí)小燈泡電阻R1＝ Ω＝ Ω，所以總電阻為R總＝ Ω＋· Ω≈8.3 Ω，選項(xiàng)A正確；電動(dòng)勢(shì)為E＝4 V＋1 V＋0.6×1.0 V＝5.6 V，選項(xiàng)B正確；電源消耗的熱功率為P熱＝0.62×1.0 W＝0.3
39、6 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電源效率η＝×100%≈89.3%，故選項(xiàng)D正確．
7．如圖所示為測(cè)量某電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí)得到的U－I圖線．用此電源與三個(gè)阻值均為3 Ω的電阻連接成電路，測(cè)得路端電壓為4.8 V．則該電路可能為( B )
解析 由圖可知，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6 V，
當(dāng)U＝4 V時(shí)，I＝4 A，有6 V＝4 V＋4 A×r，解得r＝0.5 Ω，
當(dāng)路端電壓為4.8 V時(shí)，U內(nèi)＝E－U＝6 V－4.8 V＝1.2 V，
由＝，得R＝r＝×0.5 Ω＝2 Ω，
由電阻的串并聯(lián)知識(shí)可知選項(xiàng)B為可能電路．
8．(2017·湖北黃石模擬)如圖所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系
40、圖象，直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，直線C為一個(gè)電阻R的兩端電壓與電流的關(guān)系圖象，將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上，則( C )
A．R接到a電源上，電源的效率較高
B．R接到b電源上，電源的輸出功率較大
C．R接到a電源上，電源的輸出功率較大，但電源效率較低
D．R接到b電源上，電阻R的發(fā)熱功率和電源的效率都較高
解析 電源的效率η＝＝，由題圖可知，電阻R接在電源a上時(shí)電路中電流為，短路電流為I0，且ra>rb，根據(jù)閉合電路歐姆定律I0＝，＝，解得R＝ra，則a電源的效率為50%；電阻R接在電源b上時(shí)>50%，則電源b的效率大于50%，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電源的U－I圖
41、線與電阻R的U－I圖線的交點(diǎn)表示電阻R接在該電源上的工作狀態(tài)，由題圖可知電阻R接在電源a上時(shí)的電壓和電流較大，電源a的輸出功率較大，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由以上分析可知，R接到a電源上，電源的輸出功率較大，電源效率較低，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．
9．(2017·湖北黃岡一模)(多選)如圖所示是超導(dǎo)限流器(虛線框內(nèi)部分)示意圖．超導(dǎo)部件臨界電流為IC，當(dāng)通過(guò)限流器的電流大于IC時(shí)，超導(dǎo)部件從阻值為零的超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)(視為純電阻)．已知超導(dǎo)部件的正常電阻為R1＝3 Ω，臨界電流IC＝1.2 A，限流電阻R2＝6 Ω，小燈泡上標(biāo)有“6 V 6 W”字樣，電源E＝8 V，r＝2 Ω.原來(lái)電路正常工作，現(xiàn)小
42、燈泡突然發(fā)生短路．則( BD )
A．短路前通過(guò)R1的電流為A
B．短路后超導(dǎo)部件轉(zhuǎn)為正常態(tài)
C．短路后通過(guò)R1的電流為2 A
D．短路后通過(guò)R1的電流為 A
解析 原來(lái)燈泡正常工作，電流為1 A，故R1處于超導(dǎo)狀態(tài)，其電阻為零，通過(guò)R1的電流為1 A，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．燈泡短路時(shí)，電流突然達(dá)到＝4 A>1.2 A，超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)為正常態(tài)，選項(xiàng)B正確．短路后限流器與超導(dǎo)部件并聯(lián)，總電阻為2 Ω，其兩端電壓為4 V，故通過(guò)R1的電流為I′1＝ A，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確．
10．(2017·湖北武漢調(diào)研)(多選)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流
43、I變化的圖線畫(huà)在了同一坐標(biāo)系中，如圖中的a、b、c所示．則下列說(shuō)法正確的是( CD )
A．圖線b表示輸出功率PR隨電流I變化的關(guān)系
B．圖中a線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率為最大輸出功率
C．在圖線上A、B、C三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PC
D．兩個(gè)圖線交點(diǎn)M與N的橫坐標(biāo)之比一定為1∶2，縱坐標(biāo)之比一定為1∶4
解析 P＝I2r，電流I越大，P越大，且為非線性關(guān)系，所以圖線b表示Pr隨電流I變化的關(guān)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；PE＝E·I，PE與I成正比，為圖線a，故圖中a線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率為電源最大功率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源輸出功率PR＝PE－Pr，所以在圖線上A、B、C三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PC，選項(xiàng)C正確；兩個(gè)圖線交點(diǎn)M對(duì)應(yīng)R＝r，N對(duì)應(yīng)R＝0，兩個(gè)圖線交點(diǎn)M與N的橫坐標(biāo)之比一定為1∶2，M點(diǎn)縱坐標(biāo)P＝，N點(diǎn)的縱坐標(biāo)P＝，兩個(gè)圖線交點(diǎn)M與N的縱坐標(biāo)之比一定為1∶4，選項(xiàng)D正確．
20
（全國(guó)通用版）2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 第23講 電路閉合電路的歐姆定律學(xué)案
