高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)精講精練第20講　電路 閉合電路歐姆定律（解析版）

第20講電路閉合電路歐姆定律1、理解和學(xué)握閉合電路歐姆定律。2、會(huì)利用閉合電路歐姆定律處理有關(guān)功率、動(dòng)態(tài)分析、含容電路和故障分析等問(wèn)題?？键c(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析1．閉合電路歐姆定律的公式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I＝\f(E,R＋r)只適用于純電阻電路,E＝U外＋U內(nèi)適用于任何電路))2．路端電壓U與電流I的關(guān)系圖1(1)關(guān)系式：U＝E－Ir.(2)U－I圖象如圖1所示．①當(dāng)電路斷路即I＝0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為電源電動(dòng)勢(shì)．②當(dāng)外電路短路即U＝0時(shí)，橫坐標(biāo)的截距為短路電流．③圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻．3．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→eq\x(R總的變化)→eq\x(I總的變化)→U端的變化→固定支路eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(并聯(lián)分流I,串聯(lián)分壓U))→eq\x(變化支路).(2)極限法：即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變化問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論．（2024?豐臺(tái)區(qū)一模）如圖所示為一個(gè)簡(jiǎn)易的高溫報(bào)警器原理圖。RT為熱敏電阻，S為斯密特觸發(fā)器，其工作特點(diǎn)為當(dāng)A端電勢(shì)上升到高電勢(shì)1.6V時(shí)，Y端從高電勢(shì)跳到低電勢(shì)0.25V；當(dāng)A端電勢(shì)下降到低電勢(shì)0.8V時(shí)，Y端從低電勢(shì)跳到高電勢(shì)3.4V。已知蜂鳴器的工作電壓為3～5V，下列說(shuō)法正確的是（）A．A端為高電勢(shì)時(shí)蜂鳴器報(bào)警 B．溫度升高，熱敏電阻阻值增大 C．滑片P向b端移動(dòng)，可提高溫度報(bào)警器的報(bào)警溫度 D．若無(wú)斯密特觸發(fā)器，可通過(guò)將RP與RT調(diào)換位置實(shí)現(xiàn)同樣的功能【解答】解：A、由題意：蜂鳴器的工作電壓為3～5V，A端為高電勢(shì)時(shí)Y端從高電勢(shì)跳到低電勢(shì)0.25V，即蜂鳴器兩端電壓為0.25V，低于其工作電壓的范圍，故蜂鳴器不會(huì)報(bào)警，故A錯(cuò)誤；B、高溫報(bào)警器的溫度較高時(shí)要報(bào)警，即高溫時(shí)Y端為高電勢(shì)，則A端為低電勢(shì)，即熱敏電阻RT為兩端電壓應(yīng)較小，熱敏電阻與滑動(dòng)變阻器為串聯(lián)分壓的關(guān)系，則熱敏電阻的阻值應(yīng)較小?？傻玫礁邷貢r(shí)熱敏電阻的阻值較小，可知溫度升高，熱敏電阻阻值減小，故B錯(cuò)誤；C、滑片P向b端移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，根據(jù)B選項(xiàng)的分析，要使報(bào)警器報(bào)警，此時(shí)熱敏電阻阻值要更小，對(duì)應(yīng)的溫度就要更高，即提高了溫度報(bào)警器的報(bào)警溫度，故C正確；D、在溫度變化的過(guò)程中斯密特觸發(fā)器能為蜂鳴器提供穩(wěn)定的高電壓或低電壓，若無(wú)斯密特觸發(fā)器，將RP與RT調(diào)換位置，隨著溫度的變化，RT的阻值會(huì)變化，蜂鳴器兩端的電壓會(huì)隨之變化，不能為蜂鳴器提供穩(wěn)定的高電壓或低電壓，故D錯(cuò)誤。故選：C。（2024?天津模擬）如圖所示的電路中，E為電源，其內(nèi)阻為r，L為小燈泡（其燈絲電阻可視為不變），R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻，其阻值大小隨所受照射光強(qiáng)度的增大而減小，V為理想電壓表。若將照射R3的光的強(qiáng)度減弱，則（）A．電壓表的示數(shù)變大 B．小燈泡變暗 C．通過(guò)R2的電流變小 D．電源內(nèi)阻消耗的功率變大【解答】解：若將照射R3的光的強(qiáng)度減弱，可知其電阻增大，所以外電路的總電阻增大。A.根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，E＝U外+Ir外電路總電阻增大，干路電流減小，R1在干路上，所以其電壓減小，因此電壓表示數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；BC.因?yàn)楦陕冯娏鳒p小，所以路端電壓增大，R1和R2的電壓之和等于路端電壓，所以R2的電壓增大，因此流過(guò)R2的電流增大，又R2和L的電流之和減小，所以L的電流必然減小，因此燈泡變暗，故B正確，C錯(cuò)誤；D.內(nèi)阻上消耗的功率Pr故選：B。（2024?湖北模擬）如圖所示，光敏電阻A、B與恒壓源（輸出電壓U不變）串聯(lián)，光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度增大而減小，初始時(shí)A、B的光照強(qiáng)度E相同，阻值相等?，F(xiàn)保持A的光照強(qiáng)度。EA不變，改變B的光照強(qiáng)度EB，則B消耗的電功率P變化情況為（）A．無(wú)論EB增大還是減小，P均變小 B．無(wú)論EB增大還是減小，P均變大 C．EB增大時(shí)，P變大，EB減小時(shí)，P變小 D．EB增大時(shí)，P變小，EB減小時(shí)，P變大【解答】解：根據(jù)電功率的計(jì)算公式有P=(URA根據(jù)數(shù)學(xué)方法可知RA＝RB時(shí)P最大，所以無(wú)論EB增大還是減小，P均變小，故A正確，BCD錯(cuò)誤；故選：A?？键c(diǎn)二電路中的功率及效率問(wèn)題1．電源的總功率(1)任意電路：P總＝IE＝IU外＋I(xiàn)U內(nèi)＝P出＋P內(nèi)．(2)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r).2．電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r＝IU內(nèi)＝P總－P出．3．電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝IU＝IE－I2r＝P總－P內(nèi)．(2)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r).(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系①當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大為Pm＝eq\f(E2,4r).②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越?。郛?dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越大．④當(dāng)P出<Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻R1和R2，且R1R2＝r2.⑤P出與R的關(guān)系如圖所示．4．電源的效率(1)任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%.(2)純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%因此在純電阻電路中R越大，η越大；當(dāng)R＝r時(shí)，電源有最大輸出功率，效率僅為50%.（2022秋?三門(mén)峽期末）如圖所示，直線(xiàn)A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線(xiàn)，直線(xiàn)B、C分別是電阻R1、R2的兩端電壓與電流的關(guān)系圖線(xiàn)，若將這兩個(gè)電阻分別接到該電源上，則（）A．R2接在電源上時(shí)，電源的效率高 B．R1接在電源上時(shí)，電源的輸出功率大 C．R1接在電源上時(shí)，電源的效率高 D．電源的輸出功率一樣大【解答】解：AC、電源的效率η=UIEI=BD、由兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)讀出，R1接在電源上時(shí)電壓U1＝0.75U0，通過(guò)R1的電流I1＝0.25I0，則電源的輸出功率P1＝U1I1=316U0R2接在電源上時(shí)U2＝0.5U0，I2＝0.5I0，電源的輸出輸出功率P2＝U2I2=14U0I0，則R故選：C。（2023秋?洛陽(yáng)期中）某電源和某額定電壓6V、額定功率12W的小燈泡U﹣I圖像如圖甲中①、②圖線(xiàn)所示，現(xiàn)將該電源和小燈泡組成圖乙所示電路，下列說(shuō)法正確的是（）A．小燈泡此時(shí)的電阻為3Ω B．小燈泡消耗的電功率為4.32W C．電源的總功率為9W D．如果把小燈泡換成某一定值電阻，則電源的輸出功率可能變大【解答】解：A、根據(jù)兩圖線(xiàn)的交點(diǎn)讀出該電源和小燈泡組成圖乙所示電路時(shí)路端電壓為U＝3V，電流為I＝1.5A，則小燈泡此時(shí)的電阻為R=UI=3B、小燈泡消耗的電功率為P＝UI＝3×1.5W＝4.5W，故B錯(cuò)誤；C、由電源的U﹣I圖線(xiàn)①可知，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝6V，則電源的總功率為P總＝EI＝6×1.5W＝9W，故C正確；D、由電源的U﹣I圖線(xiàn)①可知，電源的內(nèi)阻r＝|ΔUΔI|=63Ω故選：C。（2024?新鄭市校級(jí)一模）如圖所示，圖甲中在滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端的過(guò)程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙中的AC、BC兩直線(xiàn)所示，不考慮電表對(duì)電路的影響。（1）定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器的總電阻R分別為多少？（2）求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；（3）電源的工作效率什么時(shí)候最大，最大效率是多少？【解答】解：（1）電壓表V1的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖象應(yīng)為AC；電壓表V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖象應(yīng)為BC；定值電阻的大小為：R0當(dāng)I＝0.5A時(shí)，R則R＝R外﹣R0＝15Ω﹣3Ω＝12Ω（2）根據(jù)閉合回路歐姆定律可得U＝E﹣Ir結(jié)合BC圖線(xiàn)的解析式：U＝8﹣I可得：E＝8V，r＝1Ω（3）電源的工作效率為η=可知，當(dāng)R最大時(shí)，效率最大此時(shí)，η=考點(diǎn)三電路故障問(wèn)題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)電路但它兩端電壓為零．2．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)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．如圖所示，電池、開(kāi)關(guān)和燈泡組成串聯(lián)電路。當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。某同學(xué)為了判斷究竟是什么原因造成了這種現(xiàn)象，在閉合開(kāi)關(guān)且不拆開(kāi)導(dǎo)線(xiàn)的情況下，用多用電表2.5V直流電壓擋進(jìn)行檢測(cè)。他將紅表筆與接線(xiàn)柱A接觸并保持不動(dòng)，用黑表筆分別接觸接線(xiàn)柱B、C、D、E、F。他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黑表筆接觸B、C、D時(shí)，示數(shù)為1.50V；當(dāng)黑表筆接觸E、F時(shí)，示數(shù)為0。若該電路中只存在一個(gè)問(wèn)題，則燈泡不發(fā)光的原因可能是（）A．電池沒(méi)電了 B．燈泡燈絲斷了 C．導(dǎo)線(xiàn)DE斷了 D．開(kāi)關(guān)接觸不良【解答】解：A.若電池沒(méi)電了，則AB間電壓應(yīng)為0，故A錯(cuò)誤；B.若燈泡燈絲斷了，A、D電勢(shì)相等，則AD間電壓應(yīng)為0，故B錯(cuò)誤；C.若導(dǎo)線(xiàn)DE斷了，A、E、F電勢(shì)相等，B、C、D電勢(shì)相等，AE、AF間電壓應(yīng)為0，AB、AC、AD間電壓應(yīng)為1.5V，故C正確；D.若開(kāi)關(guān)接觸不良，A、F電勢(shì)相等，B、C、D、E電勢(shì)相等，則AE間電壓應(yīng)為1.5V，故D錯(cuò)誤。故選：C。如圖所示的電路，開(kāi)關(guān)閉合后小燈泡甲和乙均正常發(fā)光，電流表的示數(shù)不為零；突然兩燈均熄滅且電流表的示數(shù)也變?yōu)榱?。將電壓表與甲、乙兩燈泡并聯(lián)，電壓表有示數(shù)，電壓表與甲燈并聯(lián)，電壓表無(wú)示數(shù)。則下列說(shuō)法正確的是（）A．甲燈短路 B．電流表燒斷 C．甲燈燒斷 D．乙燈燒斷【解答】解：A．開(kāi)關(guān)閉合后，兩燈突然熄滅且電流表的示數(shù)也變?yōu)榱?，說(shuō)明電路存在斷路，而不是甲燈短路，故A錯(cuò)誤；B．將電壓表與甲、乙兩燈泡并聯(lián)電壓表有示數(shù)，可知除了甲、乙兩燈泡之外的電路是正常的，即開(kāi)關(guān)、電流表、電源均正常，故B錯(cuò)誤；CD．電壓表與甲燈并聯(lián)電壓表無(wú)示數(shù)，結(jié)合前述分析，說(shuō)明甲燈正常，乙燈燒斷，故C錯(cuò)誤，D正確。故選：D。如圖是“測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”實(shí)驗(yàn)的電路圖。某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎么移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)且不變，電流表始終沒(méi)有示數(shù)。為查找故障，在其它連接不變的情況下，他將電壓表連接a位置的導(dǎo)線(xiàn)端分別試觸b、c、d三個(gè)位置，發(fā)現(xiàn)試觸b、c時(shí)，電壓表有示數(shù)；試觸d時(shí)，電壓表沒(méi)有示數(shù)。若電路中僅有一處故障，則下面選項(xiàng)中正確的是（）A．導(dǎo)線(xiàn)ab斷路 B．滑動(dòng)變阻器斷路 C．導(dǎo)線(xiàn)cd斷路 D．滑動(dòng)變阻器短路【解答】解：AB.開(kāi)始時(shí)電壓表有讀數(shù)，說(shuō)明a到電源負(fù)極，電壓表右端點(diǎn)與電源正極之間是導(dǎo)通的，后來(lái)用a位置的導(dǎo)線(xiàn)端試觸b、c時(shí)，電壓表仍然有讀數(shù)，說(shuō)明c到電源負(fù)極之間完全是導(dǎo)通的，故AB錯(cuò)誤；C.試觸d沒(méi)有示數(shù)，說(shuō)明cd之間有斷路，故C正確；D.如果滑動(dòng)變阻器短路，電流表應(yīng)該有讀數(shù)，故D錯(cuò)誤。故選：C?？键c(diǎn)四電源和電阻U－I圖象的比較圖象上的特征物理意義電源U－I圖象電阻U－I圖象圖形圖象表述的物理量變化關(guān)系電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系電阻兩端電壓隨電阻中的電流的變化關(guān)系圖線(xiàn)與坐標(biāo)軸交點(diǎn)與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E，與橫軸交點(diǎn)表示短路電流eq\f(E,r)過(guò)坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒(méi)有電壓時(shí)電流為零圖線(xiàn)上每一點(diǎn)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圖線(xiàn)上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)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圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值大小內(nèi)電阻r電阻大?。?023秋?遼寧期末）如圖甲為某電源的U﹣I圖線(xiàn)，圖乙為某小燈泡的U﹣I圖線(xiàn)，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．把電源和小燈泡組成閉合回路，此時(shí)小燈泡功率約為0.3W B．圖甲中隨著電流的增大電源電動(dòng)勢(shì)逐漸減小 C．電源的內(nèi)阻為5Ω D．圖乙中切線(xiàn)斜率表示小燈泡的電阻【解答】解：A．將電源與小燈泡組成回路，將在乙中作該電源對(duì)應(yīng)的U﹣I圖象，則兩U﹣I圖像與的交點(diǎn)即為電燈泡的電壓、電流，如下圖所示：根據(jù)圖像可知：U≈0.5V；I≈0.6A；則功率為：P＝UI＝0.5×0.6W＝0.3W故A正確；BC．根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：E＝U+Ir結(jié)合甲圖可得縱截距為電動(dòng)勢(shì)，斜率為內(nèi)阻可得E＝1.5V；r=ΔUΔI=電動(dòng)勢(shì)不隨電流變化與電源自身相關(guān)，故BC錯(cuò)誤。D．由圖可知小燈泡為非線(xiàn)性元件，其割線(xiàn)斜率表示電阻，故D錯(cuò)誤。故選：A。（多選）（2023秋?南充期末）如圖甲所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P從一端滑到另一端的過(guò)程中，兩個(gè)電壓表的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化情況如圖乙所示。已知電流表示數(shù)小于或等于0.2A時(shí)，電動(dòng)機(jī)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，各電表均視為理想電表，不考慮電動(dòng)機(jī)電阻隨溫度的變化。則（）A．電源的輸出功率最大為1.02W B．電源的效率最高約為94.4% C．電動(dòng)機(jī)的輸出功率最大為0.72W D．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為6.8Ω時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為0.35W【解答】解：A.由題意可知，當(dāng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流小于0.2A時(shí)，電動(dòng)機(jī)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)屬于純電阻元件，其U﹣圖線(xiàn)應(yīng)為直線(xiàn)，當(dāng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流大于0.2A時(shí)，電動(dòng)機(jī)屬于非純電阻元件，U﹣I圖線(xiàn)將不再是直線(xiàn)，結(jié)合圖像可知，當(dāng)電流為I1＝0.1A時(shí)，路端電壓為U1＝3.4V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入回路的電阻最大；當(dāng)電流為I2＝0.3A時(shí)，路端電壓為U2＝3.0V此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入回路的電阻為零，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E＝U1+I1rE＝U2+I2r代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得E＝3.6V，r＝2Ω電源的輸出功率P=I當(dāng)R外＝r時(shí)，電源輸出功率最大PmB.電源的效率η=UI由圖乙可知當(dāng)U＝3.4V時(shí)電源的效率最高ηmC.電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻為rM當(dāng)U2＝3.0V，電動(dòng)機(jī)輸出功率最大，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為PMD.當(dāng)I＝0.2A時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R=E所以當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為6.8Ω時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；由圖乙可知當(dāng)電路中的電流為I3＝0.25A時(shí)，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為U3＝1.4V，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為R'=E?則當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為6.8Ω時(shí)，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P'＝U3I3＝1.4×0.25W＝0.35W，故D正確。故選：BD。（多選）如圖甲所示的電路中，R1是滑動(dòng)變阻器，R2是定值電阻。將R1的滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)至最左端，閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R1的阻值，得到電壓表V1、V2和相應(yīng)的電流表A的多組數(shù)據(jù)，用這些數(shù)據(jù)在同一U﹣I坐標(biāo)系中描點(diǎn)、擬合作出圖像如圖乙所示。當(dāng)R1的滑片向右移動(dòng)時(shí)，電壓表V1和V2的示數(shù)的變化大小為ΔU1和ΔU2，電流表A的示數(shù)的變化大小為ΔI，已知電壓表、電流表均為理想電表，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電源電動(dòng)勢(shì)E＝2V，內(nèi)阻r＝1Ω B．定值電阻R2＝4Ω C．ΔUD．當(dāng)R1＝1Ω時(shí)，R1的功率最大【解答】解：B、因過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)為定值電阻R2的U﹣I圖線(xiàn)，則由圖像的斜率表示電阻可知：R2=U2I=A、根據(jù)閉合電路歐姆定律可知：U1＝E﹣I（R2+r）將坐標(biāo)（0.1A，2V），（0.3A，1V）代入上式可得電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為：E＝2.5V，r＝1Ω，故A錯(cuò)誤；C、由U1＝E﹣I（R2+r）可知：ΔUD、將R2等效為電源內(nèi)阻，則等效電源的內(nèi)阻r等效＝r+R2＝1Ω+4Ω＝5Ω當(dāng)外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源輸出功率最大，則當(dāng)R1＝r等效＝5Ω時(shí)，R1的功率最大，故D錯(cuò)誤。故選：BC?？键c(diǎn)五含電容器電路的分析1．電路的簡(jiǎn)化：不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí)，把電容器所處的支路視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上．2．電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒(méi)有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn)，即電阻不起降低電壓的作用，與電容器串聯(lián)的電阻視為等勢(shì)體．電容器的電壓為與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓．3．電容器所帶電荷量的變化的計(jì)算：(1)如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過(guò)所連導(dǎo)線(xiàn)的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之差；(2)如果變化前后極板帶電的電性相反，那么通過(guò)所連導(dǎo)線(xiàn)的電荷量等于初、末狀態(tài)電容器所帶電荷量之和．（2024?順義區(qū)二模）如圖甲所示，先將開(kāi)關(guān)S擲向1位置，給電容器C充電，充電完畢后把S擲向2位置，電容器通過(guò)電阻R放電，電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）A．僅將電容器C的電容增大，剛開(kāi)始放電時(shí)的電流大于I0 B．僅將電容器C的電容減小，剛開(kāi)始放電時(shí)的電流小于I0 C．僅增大電阻R的阻值，則圖線(xiàn)與兩軸所圍的面積不變 D．僅增大電阻R的阻值；則圖線(xiàn)與兩軸所圍的面積增大【解答】解：AB、電容器充電完畢時(shí)，其電壓為E，剛開(kāi)始放電時(shí)，由歐姆定律有：I0=ER，與電容器的電容C無(wú)關(guān)，所以?xún)H將電容器C的電容增大或減小，剛開(kāi)始放電時(shí)的電流仍為ICD、僅增大電阻R的阻值，電容器充電完畢時(shí)所帶電荷量不變，根據(jù)I﹣t圖線(xiàn)與兩軸所圍的面積表示電容器所釋放的電荷量，可知僅增大電阻R的阻值，則圖線(xiàn)與兩軸所圍的面積不變，故C正確，D錯(cuò)誤。故選：C。（多選）（2023秋?遼寧期末）在如圖所示的電路中，已知電表均為理想電表，電流表A、電壓表V1、V2的示數(shù)分別為I、U1和U2，C為電容器。在滑動(dòng)變阻器R2的滑片向右滑動(dòng)一小段距離的過(guò)程中，電流表A、電壓表V1、V2示數(shù)變化量大小分別是ΔI、ΔV1、ΔV2下列說(shuō)法正確的是（）A．滑片移動(dòng)過(guò)程中|ΔUB．燈泡變亮、電容器所帶的電荷量減小 C．U2ID．電源的內(nèi)阻消耗的電功率變大【解答】解：A、根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知U2＝E﹣Ir，則|ΔU2BD、滑動(dòng)變阻器R2的滑片向右滑動(dòng)，則滑動(dòng)變阻器R2接入電路的電阻變大，電路的總電阻變大，由閉合電路歐姆定律I=ER+r可知總電流I變小，由P＝I由U2＝E﹣Ir可知路端電壓即燈泡兩端的電壓增大，由P=U燈泡兩端電壓變大，則通過(guò)燈泡的電流IL變大，總電流I＝IL+IR1，I減小，IL增大，則電阻R1的電流減小，可知電阻R1兩端的電壓減小，電容器與R1并聯(lián)，則電容器兩端的電壓減小，根據(jù)Q＝CU，可知電容器所帶的電荷量減小，故B正確，D錯(cuò)誤；C、電壓表V2測(cè)的是路端電壓，根據(jù)歐姆定律U2＝IR外可知U2I等于外電路的總電阻，U2變大，I減小，所以故選：AB。（2024?沙坪壩區(qū)模擬）某同學(xué)用平行板電容器設(shè)計(jì)制作了單電容熱膨脹檢測(cè)儀，原理如圖所示。電容器上極板固定，下極板可隨材料豎直方向的尺度變化而上下移動(dòng)。閉合開(kāi)關(guān)S，若材料熱脹冷縮，則（）A．材料溫度降低，極板間電場(chǎng)強(qiáng)度變大 B．滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)少許可以降低電容器的工作電壓 C．檢測(cè)到靈敏電流計(jì)的電流方向?yàn)閺腶到b，說(shuō)明電容器在充電 D．檢測(cè)結(jié)束，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，靈敏電流計(jì)上有從a到b的短暫電流【解答】解：A．溫度降低，材料收縮，電容器的下極板下移，電容器兩板間距d增大，由于電容器的電壓等于滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓，所以電容器的電壓U不變，根據(jù)：E=UB．滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)，其接入電路的阻值增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電路的電流減小，電源的內(nèi)電壓減小，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓增大，電容器的電壓也隨之增大，即增大了電容器的工作電壓，故B錯(cuò)誤；C．電容器上極板帶正電，檢測(cè)到靈敏電流計(jì)的電流方向?yàn)閺腶到b，說(shuō)明正電荷由下極板向上極板移動(dòng)，則電容器在充電，故C正確；D．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)后電容器放電，因電容器上極板帶正電，故靈敏電流計(jì)上有從b到a的短暫電流，故D錯(cuò)誤。故選：C。題型1閉合電路伏安特性曲線(xiàn)（2023秋?太原期末）如圖所示，圖線(xiàn)a是太陽(yáng)能電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和干路電流I的關(guān)系圖像，電池內(nèi)阻不是常量。圖線(xiàn)b是某光敏電阻的U﹣I圖像，虛直線(xiàn)c為圖線(xiàn)a過(guò)P點(diǎn)的切線(xiàn)，在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)（）A．太陽(yáng)能電池的電動(dòng)勢(shì)為6V B．光敏電阻的功率為1W C．光敏電阻的阻值為40Ω D．太陽(yáng)能電池的內(nèi)阻為5Ω【解答】解：A、由閉合電路歐姆定律可知，當(dāng)電流為0時(shí)，圖線(xiàn)a的縱截距等于電源電動(dòng)勢(shì)，則E＝5V，故A錯(cuò)誤；C、由圖可知在某光照強(qiáng)度下將它們組成閉合電路時(shí)，則該電阻兩端電壓為4V，通過(guò)該電阻的電流為0.2A，則該電阻的阻值為：R=UB、光敏電阻的功率為：P＝UI＝4×0.2W＝0.8W，故B錯(cuò)誤；D、太陽(yáng)能電池的內(nèi)阻為：r=E?U故選：D。（2023秋?東城區(qū)期末）如圖所示的U﹣I圖像中，直線(xiàn)a表示某電源路端電壓與電流的關(guān)系，直線(xiàn)b為某一電阻兩端電壓與電流的關(guān)系。用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，下列說(shuō)法不正確的是（）A．電阻R的阻值為2.0Ω B．電源電動(dòng)勢(shì)為4.0V C．電源內(nèi)阻為1.0Ω D．電阻R消耗電功率為2.0W【解答】解：直線(xiàn)a圖像的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：U＝E﹣Ir根據(jù)圖像的斜率和截距，可得電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻為：E＝4.0V，r=4.02.0Ω兩圖像的交點(diǎn)數(shù)據(jù)表示定值電阻R與此電源串聯(lián)時(shí)，R兩端的電壓和電流，即R兩端的電壓為2.0V，流過(guò)R的電流為1.0A，所以電阻的阻值為：R=UI=電阻的功率為：P＝UI＝2.0×1.0W＝2.0W，故ABD正確，C錯(cuò)誤；由于本題選擇錯(cuò)誤的故選：C。題型2閉合電路的功率問(wèn)題（2023秋?沙坪壩區(qū)校級(jí)期末）如圖，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，R1＝1Ω，R2＝6Ω。開(kāi)關(guān)閉合后，電動(dòng)機(jī)恰好正常工作。已知電動(dòng)機(jī)的額定電壓U0為6V，電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻R0為0.5Ω，則（）A．流過(guò)電動(dòng)機(jī)中的電流是12A B．電源的效率75% C．電動(dòng)機(jī)的輸入功率72W D．電動(dòng)機(jī)消耗的功率為2W【解答】解：A、由閉合電路歐姆定律得流過(guò)電源的電流為I=E?通過(guò)R2的電流為I2=U故通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為IM＝I﹣I2＝3A﹣1A＝2A，故A錯(cuò)誤；B、路端電壓為U＝E﹣Ir＝12V﹣3×1V＝9V電源的效率為η=UIEI×CD、電動(dòng)機(jī)消耗的功率即為電動(dòng)機(jī)的輸入功率，為PM＝U0IM＝6×2W＝12W，故CD錯(cuò)誤。故選：B。（2023秋?天津期末）執(zhí)勤交警通常使用酒精濃度測(cè)試儀，其工作原理如圖，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，酒精傳感器電阻R的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小，電路中的電表均為理想電表。當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．電流表的示數(shù)變大 B．電壓表的示數(shù)變大 C．電源的輸出功率變小 D．保護(hù)電阻R0消耗的功率變小【解答】解：AB、當(dāng)酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí)，傳感器R的電阻減小，由閉合電路歐姆定律有I=可知電路中電流變大，電流表示數(shù)變大，內(nèi)電阻及定值電阻R0上的電壓增大，則傳感器R上的電壓減小，所以電壓表示數(shù)變小，故A正確，B錯(cuò)誤；C、若酒精氣體濃度越大，酒精傳感器電阻R的阻值減小，根據(jù)外電阻與內(nèi)阻大小相等時(shí)電源的輸出功率最大，可知若酒精傳感器電阻R的阻值與定值電阻R0之和小于電源的內(nèi)阻時(shí)，則隨著酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率減小，故C錯(cuò)誤；D、根據(jù)P＝I2R0可知，保護(hù)電阻R0消耗的功率變大，故D錯(cuò)誤。故選：A。題型3電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題如圖所示，電路中電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后，在滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小 B．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大 C．電阻R2消耗的電功率增大 D．電源內(nèi)阻消耗的功率減小【解答】解：ABC.根據(jù)“串反并同”結(jié)論法，在滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)的過(guò)程中，R0變小，R2、電流表和電壓表與其并聯(lián)，故兩表示數(shù)都變小，R2消耗的功率變小，故A正確，BC錯(cuò)誤；D.在滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)的過(guò)程中，R0變小，總電阻減小，總電流變大，由P＝I2r分析可知電源內(nèi)阻消耗的功率變大，故D錯(cuò)誤。故選：A。如圖所示電路中，直流電源的內(nèi)阻r≠0，定值電阻R1＝2Ω、R2＝4Ω滑動(dòng)變阻器的總電阻R＝8Ω?；瑒?dòng)變阻器的滑片P由a端滑到b端過(guò)程中，電壓表始終未超出量程，則電壓表的示數(shù)變化情況是（）A．一直增大 B．一直減小 C．先減小后增大 D．先增大后減小【解答】解：設(shè)滑動(dòng)變阻器在R2所在支路的部分電阻為r，則滑動(dòng)變阻器在R1所在支路的部分電阻為R﹣r電源外電路電阻R外=(R2+r)(R根據(jù)數(shù)學(xué)方法可知當(dāng)r＝3Ω時(shí)，R外取最大值，因此，滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端滑到b端過(guò)程中，電源外電路電阻R外先增大后減小，電流先減小后增大，根據(jù)U＝E﹣Ir可知，電壓表的示數(shù)先增大后減小，故D正確，ABC錯(cuò)誤。故選：D。題型4生活科技中的電路動(dòng)態(tài)分析某學(xué)校新安裝了一批節(jié)能路燈如圖甲所示，該路燈通過(guò)光控開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，電燈的亮度可隨周?chē)h(huán)境的亮度改變而改變。圖乙為其內(nèi)部電路簡(jiǎn)化原理圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R1為光敏電阻（光照增強(qiáng)時(shí)，其電阻值減?。?，電壓表、電流表均為理想電表。隨著傍晚到來(lái)，光照逐漸減弱，則（）A．A燈變亮、B燈變暗 B．電源的輸出功率一定變大 C．光照減弱的過(guò)程中，設(shè)電壓表的示數(shù)變化為ΔU、電流表的示數(shù)變化為ΔI，則ΔUΔID．R1中電流變化量等于R0中電流變化量【解答】解：A．光照逐漸減弱，光敏電阻阻值增大，則外電阻增大，總電流減小，路端電壓增大，通過(guò)A燈的電流增大變亮，通過(guò)R0的電流減小，其兩端電壓減小，則B燈兩端電壓增大，B燈變亮，故A錯(cuò)誤；B．由于外電阻與內(nèi)阻的關(guān)系未知，無(wú)法判斷電源輸出功率的變化，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)閉合電路歐姆定律有U＝E﹣Ir，可知ΔUΔID．根據(jù)串、并聯(lián)電流的規(guī)律可知IR0＝IR1+IB，由于IR0減小，IB增大，所以R0中電流變化量小于R1中電流變化量，故D錯(cuò)誤。故選：C。利用某半導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而減小的特征可以制作電子溫度計(jì)。圖甲表示該半導(dǎo)體的電阻R隨溫度t變化的情況。把該半導(dǎo)體與電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源、理想電壓表和保護(hù)電阻R0連成如圖乙所示的電路。用該半導(dǎo)體作測(cè)溫探頭，把電壓表的電壓刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)易的電子溫度計(jì)。下列說(shuō)法正確的是（）A．溫度降低，流過(guò)電阻R的電流增大 B．該電子溫度計(jì)表盤(pán)上溫度刻度是均勻的 C．和tA相比，tB應(yīng)標(biāo)在電壓較大的刻度上 D．若電池用久后內(nèi)阻r變大，用該溫度計(jì)測(cè)量的溫度要比真實(shí)值偏高【解答】解：A、溫度降低，由R﹣t圖像可知R的阻值增大，電路的總電阻增大，則流過(guò)電阻R的電流減小，故A錯(cuò)誤；BC、由圖像可得：R＝r0﹣kt，電壓表的讀數(shù)為U=則該電子溫度計(jì)表盤(pán)上溫度的刻度是不均勻的；溫度越高，U越小，即tA應(yīng)標(biāo)在電壓較大的刻度上，tB應(yīng)標(biāo)在電壓較小的刻度上，故BC錯(cuò)誤；D、若電池用久后內(nèi)阻r變大，根據(jù)U=ER故選：D。題型5含容電路中的物理量的變化和計(jì)算如圖所示的電路中，R為滑動(dòng)變阻器，電容器的電容C＝30μF，定值電阻R0＝1Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝4V，內(nèi)阻r＝1Ω。閉合開(kāi)關(guān)S，將R的阻值調(diào)至2Ω時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）A．電容器兩端電壓為1.5V B．電容器的電荷量為3×10﹣5C C．滑動(dòng)變阻器消耗的功率達(dá)到最大 D．電源的輸出功率為最大值【解答】解：A、將R的阻值調(diào)至2Ω時(shí)，由閉合電路歐姆定律，可計(jì)算出電路穩(wěn)定時(shí)滑動(dòng)變阻器中電流：I=電容器與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，則電容器兩端電壓：UC＝UR＝IR＝2V，故A錯(cuò)誤；B、根據(jù)電容的定義變形可得，電容器的電荷量：Q＝CU＝30×10﹣6×2C＝6×105C，故B錯(cuò)誤；CD、設(shè)外電路總電阻為R外，根據(jù)電源輸出功率最大的條件，可知電源的輸出功率：P出＝I2R外=(從上式可以看出，在內(nèi)外阻值大小相等時(shí)電源輸出功率P出最大，此時(shí)：R外＝R+R0＝r解得：R＝0時(shí)電源的輸出功率為最大值Pm=E把定值電阻R0看作電源內(nèi)阻的一部分，將R的阻值調(diào)至2Ω時(shí)，外電阻R等于定值電阻和內(nèi)阻之和，即讓?zhuān)篟＝R0+r，時(shí)滑動(dòng)變阻器的功率為最大值，故C正確，D錯(cuò)誤。故選：C。（2023秋?下城區(qū)校級(jí)期末）如圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，R1、R2、R3為定值電阻（阻值均大于電源內(nèi)阻r）。開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，一帶電質(zhì)點(diǎn)P恰能靜止在平行金屬板之間，電表均為理想電表，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片向b端滑動(dòng)時(shí)，則（）A．電源的效率增大 B．質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng) C．電源的輸出功率逐漸增大 D．電流表電壓表的示數(shù)均變大【解答】解：AC．由于R外＞r，且總電阻減小，故電源的輸出功率增大，而電源效率η=U隨著外電路電阻的減小而減小，故A錯(cuò)誤，C正確；B．滑動(dòng)變阻器