2026高考物理一輪復習(基礎版)第十章第2講閉合電路的歐姆定律含答案第2講

閉合電路的歐姆定律

手電筒電路

情

境老式的手電筒是把兩節(jié)1號干電池串聯(lián)起來作為電源，但使用一段時間后我們會發(fā)現(xiàn)

導

思

燈泡的亮度變暗了。針對這一現(xiàn)象，請思考手電筒使用一段時間后:

(1)電池的電動勢和內(nèi)阻分別如何變化？

(2)燈泡變暗的原因是什么？

⑶燈泡消耗的電功率和電源的效率分別如何變化？

*國知識構建

?國小題試做

1.（2024.河南洛陽期末）額溫槍通過傳感器檢測人體向外輻射的紅外線能量的強弱，快速準

確且無接觸地測量體溫。某種額溫槍以2節(jié)串聯(lián)的干電池為電源（每節(jié)干電池電動勢為

1.5V）,工作電流為5mA,當該額溫槍正常工作時（）

[A]電路中每通過0.01C電荷，每節(jié)電池把0.015J化學能轉化為電能

[B]電池組兩極間的電壓為3V

[C]電源的輸出功率為15mW

[D]電池組的電動勢不再是3V

【答案】A

2.（2024.云南曲靖模擬）（多選）某型號酒精測試儀工作原理如圖所示，傳感器電阻R的電阻

值隨酒精氣體濃度的增大而減小，電源的電動勢為石、內(nèi)阻為r,電路中的電表均為理想電

表，且R）=r,當一名酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時（）

[A]電流表的示數(shù)減小

[B]電壓表的示數(shù)減小

[C]電源對外輸出功率增大

[D]電壓表示數(shù)與電流表示數(shù)之比不變

【答案】BC

電動勢

勢

電動

和內(nèi)阻

閉

合

電

路

的

歐

姆

定

律

著

荷量

力電

靜電

】非

【答案

大E

去增

反比

正比

動勢

流電

路電

7短

阻

電源內(nèi)

應用

定律及

路歐姆

合電

一閉

考點

況

幾種情

變化的

電阻

1.總

小)。

(或減

增大

一定

電阻

的總

，電路

小)時

(或減

增大

電阻

一個

任何

路的

外電

(1)當

的

并聯(lián)

斷使

通、

關的

;若開

增大

電阻

的總

,電路

多時

器增

用電

聯(lián)的

使串

、斷

的通

開關

(2)若

小。

阻減

總電

路的

時,電

增多

支路

器并

用電

并與

段R

中一

成，其

阻構

段電

由兩

視為

器可

變阻

，滑動

路中

壓電

示分

甲所

如圖

⑶在

一致。

化趨勢

申的變

與R

電阻

的總

兩端

A、B

串聯(lián)。

聯(lián)部分

單與并

一段R

聯(lián),另

B

O

R*

R阜

乙

甲

(4)在一個定值電阻R和一個可變電阻Ro組成的如圖乙所示的電路中，兩支路電阻越趨于

相等,圖乙中電路電阻越大，兩支路電阻相等時，圖乙中電路電阻最大。

2.直流電路動態(tài)分析常用方法

(1)程序法:遵循“局部一整體一局部”的思路。

父＞￡壺而"三

雙黑走小?a沖吸圖

⑵結論法:“串反并同”。

①所謂“串反”,即某一電阻的阻值增大時，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”,即某一電阻的阻值增大時，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,反之則減小。

(3)極限法:因滑動變阻器的滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑

至兩個極端，讓電阻最大或電阻為零，然后再討論有關問題。

⑷特殊值法:對有些復雜難以直接判斷的問題，可采用特殊值代入幫助分析。

［例1］【閉合電路歐姆定律的應用】(2024.江蘇蘇州模擬X多選)如圖所示的電路中，當開

關S接。點時，標有“5V,2.5W”的小燈泡L正常發(fā)光,當開關S接6點時，通過電阻R的電

流為1A。這時電阻R兩端的電壓為4V。則()

［A］電阻R的阻值為0.250

［B］電源的電動勢為5V

［C］電源的電動勢為6V

［D］電源的內(nèi)阻為2。

【答案】CD

【解析】當開關S接6點時，電阻R的阻值為R=學=40,故A錯誤;當開關S接。點時，

12

小燈泡L正常發(fā)光，故通過的電流為/產(chǎn)”=0.5A,根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U\+hr,E=U2+

/2匕聯(lián)立解得E=6V,r=2Q,B錯誤,C、D正確。

［例2］【閉合電路的動態(tài)分析】（2024.貴州一模X多選）如圖所示電路，開關S閉合后，電流

表Ai、A2和電壓表V同一時刻讀數(shù)分別記為八、"、U;滑動變阻器滑片向右滑動過程中,

電流表Ai、A2示數(shù)變化量的大小分別為A/i、A/2,電源有內(nèi)阻,電表均看作理想電表，則

（）

［A］R3兩端電壓減?。跙］/i增大

［C］。增大［D］

【答案】BD

【解析】滑片向右滑動,R變小，總電阻變小，總電流5變大,凡在干路上,則可知以兩端電

壓增大，故A錯誤;電壓表示數(shù)。=斤/2（r+尺3）,故u變小,C錯誤;電流表A1示數(shù)/1=/2-白其

中U減小、/2增大，則電流表A1示數(shù)/1變大，故B正確;/2均變大，。變小，則有

故D正確。

［變式］在［例2］中，若電壓表V的示數(shù)變化量為AU,則|當|如何變化？

【答案】不變

【角翠析］由U=E-/2（r+R3）可知,AU=O-A/2（r+R3）,貝U有第=-（「+&）,

△,2

故|當二廠+1?3=定值。

△,2

◎?I杰

正確識別“串反并同”結論中的“串”“并”聯(lián)

結論里的串聯(lián)和并聯(lián)不是通常意義上的串并聯(lián)，而是廣義串聯(lián)和并聯(lián),在混聯(lián)狀態(tài)下，從電

源出發(fā)，凡是能和變阻器連成一個回路的，都與之是串聯(lián)，凡不能連成回路的，都與之是并聯(lián)。

［例3］【含容電路的分析】（2024?福建泉州模擬）在如圖所示的電路中，電源的電動勢E=

10V,內(nèi)阻尸1O，電阻的阻值分別為RI=R3=5。，&=4Q,電容器的電容為C=100/zF=求：

⑴開關S斷開時,R?兩端的電壓。

(2)開關S從斷開到閉合直至電路達到穩(wěn)定時，通過定值電阻&的電荷量。

【答案】(1)4V(2)4x10”

【解析】⑴開關S斷開時，流過&的電流為/,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知

E=/(Ri+&+r),

解得1=1Ao

&兩端的電壓為

U=IR2=4VO

(2)開關S斷開時，電容器兩端的電壓為

UI=IR2=4V,

開關S閉合時,R1被短路，電容器兩端的電壓為

J7

。2二7---氏2=8V,

R2+T

開關S從斷開到閉合直至電路達到穩(wěn)定時，通過定值電阻7?3的電荷量即電容器上增加的

電荷量，由AQ=CAU可得

△Q=C(U2-Ui)=lxl(y4Fx4V=4xl0-4c。

◎?瞬菊招?

含電容器電路的處理方法

⑴電路的簡化:不分析電容器的充、放電過程時，把電容器所處的支路視為斷路，求電荷量

時再在相應位置補上。

(2)含電容器電路的處理方法:電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的支路的電阻相當于導線，電容器

兩極板間的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。

考點二閉合電路的功率和效率

☆☆a

⑴純電阻電路中,外電阻R越大，電源的輸出功率P出越大嗎?試推導電源輸出功率P出與

外電阻R的關系。

E2R_E2

提示:在純電阻電路中，電源的輸出功率「出二八七(R+r)2-(B-r)2~，作出P出-R圖像,如圖所

o

由P出與外電阻R的關系圖像可知:

①當R=廠時,電源的輸出功率最大，為Pm=^o

②當時，隨著R的增大輸出功率越來越小。

③當RD?時，隨著R的增大輸出功率越來越大。

(2)純電阻電路中外電阻R越大，電源效率越高嗎?試推導電源效率〃與外電阻R的關系。

提示:電源效率片皆急尸看=今，故外電路電阻越大，電源效率越高，其『R圖像如圖所

0

1.電源的功率及效率

電源任意電路:產(chǎn)總=E/=P出+尸內(nèi)

總功率純電阻電路:P總^(尺+廠尸異

R+r

電源內(nèi)部

消耗的P內(nèi)=Qr=P總「P出

功率

電源的任意電路:產(chǎn)出=。/=尸總-尸內(nèi)

輸出功率純電阻電路:產(chǎn)出=口?=/7

(H+r)

P

任意電路:〃=-^xlOO%2xlOO%

電源的P總E

效率純電阻電路:〃=￡xioo%

2.純電阻電路中電源的輸出功率P出與外電阻R的關系

⑴表達式-4品=點;。

⑵關系圖像。

①根據(jù)如圖所示圖像可知:隨著外電阻的增大，輸出功率先增大后減小，即:

a.當時:周一尸出T;

b.當?時:Rf—P出］。

②當代，時,輸出功率最大，為九點。

③P出〈尸m時，每個輸出功率對應兩個不同的外電阻R1和且滿足氏由2=產(chǎn)，因此需要注意

題目可能出現(xiàn)多解的情況。

3.提高純電阻電路效率的方法

P

〃二,xlOO%=言xlOO%=去xlOO%,R越大力越高。

總R

［例4］【閉合電路的功率圖像問題】（2024?江西新余階段練習X多選）如圖所示的兩條圖

線分別表示同一電源的內(nèi)阻發(fā)熱功率2以及電源的總功率P隨干路電流/的變化圖

線0BC為拋物線,若線段對應的橫坐標為2人,則（）

［A］此電源電動勢為3V

［B］電流為3A時，輸出功率為9W

［C］電流為2A時,AB段表示電源內(nèi)部發(fā)熱功率

［D］電流從0變到3A過程中，輸出功率先增大后減小

【答案】AD

【解析】在C點電源的總功率和電源的內(nèi)阻發(fā)熱功率相等,此時外電阻為0,電源的總功

率P=E/,C點表示1=3A,P=9W,則電源的電動勢E=3V,輸出功率為0,選項A正確,B錯

誤;0C代表電源的總功率IE,OBC代表電源內(nèi)阻上的功率/V,電源的輸出功率尸m=IE-Pr,

則電流為2A時,48段表示電源的榆出功率，可知電流從0變到3A過程中，輸出功率先增

大后減小，選項C錯誤,D正確。

［例5］【閉合電路的最大功率和效率問題】如圖所示，已知電源電動勢E=6V,內(nèi)阻『

1凡為保護電阻。

---------1/I---------------

7R

"⑨——I

凡

芻1f——>￥

(1)分別求出Ro=O.5Q和Ro=2Q時，電源的最大輸出功率；

(2)若R0=2。，當電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R消耗的功率加最大?并求這個最大值；

(3)若R0=5。，當電阻箱R讀數(shù)為多少時，保護電阻Ro消耗的電功率最大?并求這個最大值。

【答案】(1)9W8W(2)3Q3W

(3)05W

【解析】(1)當7?0=0.5n時，電路內(nèi)外電阻相等時電源輸出功率最大，此時R=r-Ko=O.5Q,

P出max=(-^—)2(7?o+7?)=(—)2X(0.5+0.5)W=9W,

KQ~ri~rKU.DTl~rU.3

當7?o=2Q時,外電阻大于內(nèi)電阻，

故當外電阻與內(nèi)電阻最接近，即R=0時電源輸出功率最大，

P出max，=(-^)27?0=O2x2W=8Wo

KQ~VTZ+1

⑵將R)看成電源內(nèi)阻，可知當R=Ro+r=3Q時,電阻箱的功率最大，

%=(三萬)々=(甘7戶3W=3Wo

t\Q-ri-rKZ-rl-ro

(3)R)為定值電阻，當電路中電流最大即電阻最小時其功率最大，此時R=0,最大功率

PRO=(1)2RO=(9)2X5W=5WO

Ap-rrD-T1

［變式］在［例5］中當&=0.5。且電源的輸出功率最大時,電源的效率是多少?第(2)問中電

源的效率是多少？電源輸出功率最大時，效率最高嗎？

【答案】見解析

【解析】電源的效率〃=%=一一，則當Ro=O.5。且電源的輸出功率最大時電源的效率

EI+r

外

〃產(chǎn)言|含/<100%=50%,第⑵問中電源的效率〃2=51^xl00%a83.3%?？梢婋娫摧敵龉β?/p>

最大時效率并不是最高。

思總結

(1)易錯提醒。

“內(nèi)、外電阻相等時，功率最大”的結論，適用于電源輸出功率最大值或阻值變化電阻功率最

大值的求解，對于一個定值電阻來說，電流最大,其消耗的功率最大。

(2)等效電源。

把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”,其“電動勢”“內(nèi)阻”如下：

①兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E。

②兩點間短路時的電流為等效短路電流/區(qū)等效內(nèi)電阻/=民。常見電路等效電源如下：

考點三兩種U-/圖像的比較與應用

電源的U-/圖像與電阻的u-/圖像比較

項目電源u-i圖像電阻u-/圖像

圖形K

物理電阻兩端的電壓隨電阻中

電源的路端電壓隨電路中電流的變化關系

意義電流的變化關系

與縱軸交點表示電源電動勢E,與橫軸交點表示過坐標原點,表示電流為零

截距

電源短路電流￡（注意坐標起點是否從0開始）時電阻兩端的電壓為零

圖線斜

率

電源內(nèi)阻r電阻大?。娮铻榧冸娮瑁?/p>

的絕對

值

圖線上

每

—'點坐

表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率

標

的乘積

UI

圖線上

每一點

表示外電阻的大小,不同點對應的外電阻大小不表示電阻的大小，每一點對

對應的

同應的比值均等大

U、I

比值

［例6］【兩種U-/圖像的比較】（2024?甘肅蘭州模擬）（多選）圖甲為某電源的U-/圖線,

圖乙為某小燈泡的UT圖線的一部分，則（）

［A］電源的內(nèi)阻為7.5C

［B］當小燈泡兩端的電壓為2.5V時,它的電阻約為10Q

［C］把電源和小燈泡組成閉合回路，小燈泡兩端的電壓約為1.3V

［D］把電源和小燈泡組成閉合回路，小燈泡的功率約為0.3W

【答案】AC

【解析】題圖甲圖像與縱軸的交點表示電動勢，圖像斜率的絕對值表示內(nèi)阻，可知電動勢

￡=4.0V,內(nèi)阻r=4°T刈Q=7.5。，故A正確;由題圖乙可知當小燈泡兩端的電壓為2.5V時,

0.4

電流為0.5A,則7?=y=5。，故B錯誤;把電源和小燈泡組成閉合回路,在題圖乙中作該電源

對應的u-i圖像，如圖所示，

4.0

3.0

2.0

1.0

00一20,4