时电路闭合电路欧姆定律.docx

第2课时　电路　闭合电路欧姆定律
考纲解读 1.熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算.2.理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．

1．[串、并联电路的特点]电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1∶U2为 (　　)
A．1∶2 B．2∶1
C．1∶4 D．4∶1
答案　B
解析　根据串、并联电路的特点可知R1与R2的比值为2∶1，当将它们串联接入电路中时，电压之比为电阻之比，B选项正确．
2．[对电动势概念的理解]下列关于电动势的说法正确的是 (　　)
A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比
B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压
C．非静电力做的功越多，电动势就越大
D．E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的
答案　D
解析　电动势的定义式E＝中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，故A、C错误，D正确；电动势的单位虽然与电压的单位相同，但两者有本质的区别，B错误．
3．[闭合电路欧姆定律的应用]一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为 (　　)
A．E＝2.4 V，r＝1 Ω B．E＝3 V，r＝2 Ω
C．E＝2.4 V，r＝2 Ω D．E＝3 V，r＝1 Ω
答案　B
解析　当外电路断路时，I＝0，U外＝E＝3 V；接上8 Ω负载时，I′＝＝ A＝0.3 A，则r＝＝＝ Ω＝2 Ω.
4．[电路中的功率问题]如图1所示，电源的电动势E＝110 V，电阻R1＝21 Ω，电动机绕组的电阻R0＝0.5 Ω，电键S1始终闭合．当电键S2断开时，电阻R1的电功率是525 W；当电键S2闭合时，电阻R1的电功率是336 W，求：

图1
(1)电源的内电阻；
(2)当电键S2闭合时流过电源的电流和电动机输出的功率．
答案　见解析
解析　(1)S2断开时，PR1＝U/R1⇒U1＝＝105 V，过R1的电流I1＝＝5 A
对回路有E＝U1＋I1·r⇒r＝＝1 Ω
(2)S2闭合时，PR1′＝U/R⇒U2＝84 V，过R1的电流I2＝＝4 A.
对回路有：E＝U2＋I·r⇒过电源电流I＝＝26 A.
对有：UM＝U2＝84 V，IM＝I－I2＝22 A
电动机输出功率P出＝UMIM－IR0＝1 606 W.

一、串、并联电路的特点
1．特点对比

串联
并联
电流
I＝I1＝I2＝…＝In
I＝I1＋I2＋…＋In
电压
U＝U1＋U2＋…＋Un
U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻
R＝R1＋R2＋…＋Rn
＝＋＋…＋
电压分配
＝，＝

电流分配

＝，＝
功率分配
＝，＝
＝，＝
2．几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．
(3)无论电阻怎样连接，某一段电路的总耗电功率P总是等于该段电路上各个电阻耗电功率之和．
(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．
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＝.
(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量．
2． 内阻
电源内部也是由导体组成的，也有电阻，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数．
三、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
3．路端电压U与电流I的关系
(1)关系式：U＝E－Ir.
(2)U－I图象如图2所示．

图2
①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势．
②当外电路电压为U＝0时，横坐标的截距为短路电流．
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻.

考点一　电路动态变化的分析
1．电路动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化．
2．电路动态分析的方法
(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路.
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．
(3)判定总电阻变化情况的规律
①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)．
②若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．
例1　巨磁电阻(GMR)电流传感器可用来准确检测大容量远距离直流输电线路中的强电流，其原理利用了巨磁电阻效应．巨磁电阻效应是指某些磁性材料的电阻R在一定磁场作用下随磁感应强度B的增加而急剧减小的特性．如图3所示检测电路，设输电线路电流为I(不是GMR中的电流)，GMR为巨磁电阻，R1、R2为定值电阻，已知输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B的大小与I成正比，下列有关说法正确的是 (　　)

图3
A．如果I增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大
B．如果I增大，电流表A示数减小，电压表V1示数增大
C．如果I减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数增大
D．如果I减小，电流表A示数减小，电压表V2示数减小
解析　如果I增大，输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生的磁场的磁感应强度B增大，GMR电阻值减小，回路中电流增大，电流表A示数增大，电压表V1示数减小，电压表V2示数增大，选项A正确，选项B错误；如果I减小，输电线路电流I在巨磁电阻GMR处产生磁场的磁感应强度B减小，GMR电阻值增大，回路中电流减小，电流表A示数减小，电压表V1示数增大，电压表V2示数减小，选项D正确，选项C错误．
答案　AD
　　　　利用程序法分析电路动态变化问题的一般步骤
(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化．
(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化．
(3)根据闭合电路欧姆定律I总＝，确定电路的总电流如何变化．
(4)由U内＝I总r确定电源的内电压如何变化．
(5)由U＝E－U内确定路端电压如何变化．
(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化．
突破训练1　有一个消毒用电器P，电阻为20 kΩ，它只有在电压高于24 V时才能工作．今用一个光敏电阻R1对它进行控制，光敏电阻的阻值在有光照时为100 Ω，黑暗时为1 000 Ω.电源电动势E为36 V，另有一个定值电阻R2，电阻为1 000 Ω.下列电路电键闭合后能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作的是 (　　)

答案　C
解析　A项在光照时，光敏电阻为100 Ω，P电阻为20 kΩ，R2电阻为1 000 Ω，P占的电压超过E，正常工作；黑暗时，光敏电阻1 000 Ω，P占的电压超过E，正常工作，故A错误；
B项同理可以求得B电路中光照和黑暗时，P占的电压超过E，正常工作，故B错误；
C项电路中P与R2并联，电阻略小于1 000 Ω，能使消毒用电器在光照时正常工作，黑暗时停止工作，故C正确；
D项电路中P与R1并联，光照时并联部分电阻小于100 Ω，黑暗时电阻略小于1 000 Ω，不能使消毒用电器在光照时正常工作，故D错误．
考点二　电路中的功率及效率问题
1．电源的总功率
(1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内．
(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝.
2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内．
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大．
④当P出<Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2.
⑤P出与R的关系如图4所示．

图4
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%.
(2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100%
因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.
特别提醒　当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义．
例2　如图5所示，已知电源电动势E＝5 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0～10 Ω.求：

图5
(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？
(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？
(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？
解析　(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1＝I2R1＝，可见当滑动变阻器的阻值R2＝0时，R1消耗的功率最大，最大功率为P1m＝＝2 W.
(2)将定值电阻R1看做电源内阻的一部分，则电源的等效内阻r′＝R1＋r＝2.5 Ω，故当滑动变阻器的阻值R2＝r′＝2.5 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2m＝＝2.5 W.
(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知，当R1＋R2＝r，即R2＝r－R1＝(2－0.5) Ω＝1.5 Ω时，电源有最大输出功率，最大功率为P出m＝＝3.125 W.
答案　(1)R2＝0时，R1消耗的功率最大，为2 W
(2)R2＝2.5 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，为2.5 W
(3)R2＝1.5 Ω时，电源的输出功率最大，为3.125 W
　　　　　　　对闭合电路功率的两点新认识
(1)闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能．内、外电路将电能转化为其他形式的能，EI＝P内＋P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现．
(2)外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大．
突破训练2　如图6所示电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是 (　　)

图6
A．电源内电路消耗功率一定逐渐增大
B．灯泡L2一定逐渐变暗
C．电源效率一定逐渐减小
D．R上消耗功率一定逐渐变小
答案　D
解析　滑动变阻器滑片P向下滑动，R↓→R并↓→R外↓，由闭合电路欧姆定律I＝推得I↑，由电源内电路消耗功率P内＝I2r可得P内↑，A正确．U外↓＝E－I↑r，U1↑＝(I↑－IL1↓)R1，UL2↓＝U外↓－U1↑，PL2↓＝，故灯泡L2变暗，B正确．电源效率η↓＝＝＝，故C正确．R上消耗的功率PR＝，PR增大还是减小不确定，故D错．
考点三　电路故障问题的分析
1．故障特点
(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它两端电压为零．
2．检查方法
(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．
(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．
(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．
(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．
例3　如图7是某同学连接的实验实物图，开关闭合后A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查．

图7
(1)应用多用电表的直流挡进行检查，选择开关置于10 V挡．该同学测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________(填a或b)．根据测试结果，可判定故障是________．
A．灯A短路 B．灯B短路
C．cd段断路 D．df段断路
表1
测试点
电压示数
a、b
有示数
b、c
有示数
c、d
无示数
d、f
有示数

表2
测试点
指针偏转情况
c、d

d、e

e、f

(2)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的故障是(　　)
A．灯A断路 B．灯B短路
C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路
解析　(1)应用多用电表判断电路故障，首先要正确使用多用电表，对多用电表而言，电流应从红表笔流入该表内，由题图能看出a点电势高于b点电势，知红表笔应接触a.
由表1条件可知，d、f间有示数，则d—c—a—干电池—b—f间无断路，又因为c、d间无示数，故d、f段断路，选项D正确；若灯A短路或灯B短路，不会造成A、B灯都不亮，选项A、B错误；若cd段断路，则d、f间不会有示数，选项C错误．
(2)由表2可知，c、d间有一定的电阻但不是很大，即灯A既不短路也不断路，选项A、C错误；d、e间存在很大电阻，表明d、e间导线断路，选项D正确；e、f间电阻为零，则灯B短路，选项B正确．
答案　(1)a　D　(2)BD
突破训练3　在如图8所示的电路中，闭合开关时，灯不亮，已经确定是由灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路进行如下检查并作出判断(如表所示)：

图8
次序
操作步骤
现象和结论
1
闭合开关，选直流电压挡，红、黑表笔分别接a、b
指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路
2
闭合开关，选直流电流挡，红、黑表笔分别接a、b
指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路
3
闭合开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b
指针不动，灯断路；指针偏转，灯短路
4
断开开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b
指针不动，灯断路；指针偏转最大，灯短路
以上操作和判断错误的是 (　　)
A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4
答案　C
解析　选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好且a、b之间有断路；若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间必短路，1正确．选直流电流挡时，指针若偏转说明有电流流过表头，而灯不亮，则灯必断路；若不偏转，a、b两点电势相等，灯必短路，2正确．选欧姆挡时，已启用欧姆表内部电源，必须将外电路电源断开，故3是错误的，而4显然正确，故选C.
突破训练4　如图9所示是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图．当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，电流表和电压表均有读数．则故障原因可能是(　　)

图9
A．L1断路 B．L1短路 C．L2断路 D．L2短路
答案　D
解析　灯L1亮，所以L1无问题，A、B错误．
若L2断路，则L1也不会亮，C错误．
当L2短路时，L1亮，L2不亮，电流表有示数，且电压表测得是L1两端电压，D正确．
考点四　电源U－I图象与电阻U－I图象的比较
图象上的特征
物理意义
电源U－I图象
电阻U－I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
与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示短路电流
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
图线斜率的绝对值大小
内电阻r
电阻大小
例4　在如图10所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图象可知 (　　)

图10
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω
B．电阻R的阻值为1 Ω
C．电源的输出功率为4 W
D．电源的效率为50%
解析　由图线Ⅰ可知，电源的电动势为3 V，内阻为r＝＝0.5 Ω；由图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1 Ω，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I＝＝2 A，路端电压U＝IR＝2 V(可由题图读出)，电源的输出功率为P＝UI＝4 W，电源的效率为η＝×100%≈66.7%，故选项A、B、C正确，D错误．
答案　ABC
突破训练5　如图11所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图象．如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么有 (　　)

图11
A．R接到a电源上，电源的效率较高
B．R接到b电源上，电源的输出功率较大
C．R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低
D．R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高
答案　C
解析　由题图判断电源a的内阻大，在纯电阻电路中电源效率η＝×100%，内阻越大，效率越低；电源的输出功率P＝UI对应图线交点坐标的乘积，只有C正确．

34.含电容器电路的分析方法

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，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．
2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压．
3．在计算电容器所带电荷量的变化时，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和．
例5　如图12所示的电路中，电源的电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，电容器的电容C＝3.6 μF，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开．

图12
(1)合上S2，待电路稳定以后，求电容器上电荷量变化了多少？
(2)合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电荷量是多少？
审题与关联

解析　(1)设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有
I1＝＝1.5 A
U1＝I1R1＝4.5 V
合上开关S2后，电容器两端电压为U2，干路电流为I2.根据闭合电路欧姆定律有I2＝＝2 A
U2＝I2＝4 V
所以电容器上电荷量减少了：ΔQ＝(U1－U2)C＝1.8×10－6 C
(2)设合上S2后，电容器上的电荷量为Q，则
Q＝CU2＝1.44×10－5 C
再断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比，故流过电阻的电荷量与阻值成反比．
故流过电阻R1的电荷量为：Q1＝Q＝9.6×10－6 C.
答案　(1)减少了1.8×10－6 C　(2)9.6×10－6 C

高考题组
1．(2011·北京理综·17)如图13所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 (　　)

图13
A．电压表与电流表的示数都减小
B．电压表与电流表的示数都增大
C．电压表的示数增大，电流表的示数减小
D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
答案　A
解析　变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，变阻器R0接入电路中的电阻变小，从而使整个电路中的外电阻变小，干路电流变大，内阻r分得的电压U内＝Ir变大，U外变小，电压表示数变小．由U1＝IR1知U1变大，因U外＝U1＋U2，故U2变小，由于I2＝，所以流过R2的电流变小，电流表示数变小，选项A正确．
模拟题组
2．某课外活动小组将锌片和铜片插入一个西红柿中，用电压表测量到铜片与锌片间电压为0.30 V，然后又将10个这样的西红柿电池串联成电池组(n个相同电池串联时，总电动势为nE，内电阻为nr)，与一个额定电压为1.5 V、额定功率为1 W的小灯泡相连接，小灯泡不发光，测得小灯泡两端的电压为0.3 V，各同学对此现象的解说不一，其中摘录如下，其中说法正确的是 (　　)
A．西红柿电池组的电动势大于小灯泡的额定电压，小灯泡已烧毁
B．小灯泡的实际功率小于0.04 W，太小了
C．西红柿电池组输出的电功率太小
D．西红柿电池组的内阻太大
答案　CD
解析　小灯泡两端电压为0.3 V，小于其额定电压1.5 V，所以小灯泡不能发光是因为实际功率即电池组的输出功率太小了，而不是已烧坏，故A错，C对．由P＝得R＝2.25 Ω，所以灯泡的实际功率P实＝＝0.04 W，B错误，10节电池串联时E＝3.0 V，内阻r＝＝20.25 Ω，相对灯泡电阻来说太大，D对．
3．竖直放置的一对平行金属板的左极板上，用绝缘细线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按如图14所示的电路连接，开关闭合后绝缘细线与左极板间的夹角为θ.保持开关闭合，当滑动变阻器R的滑片在a位置时，电流表的读数为I1，夹角为θ1；当滑片在b位置时，电流表的读数为I2，夹角为θ2，则 (　　)

图14
A．θ1<θ2，I1<I2 B．θ1>θ2，I1>I2
C．θ1＝θ2，I1＝I2 D．θ1<θ2，I1＝I2
答案　D
解析　本题考查电路的动态分析及带电小球在电场中的受力问题，意在考查学生对分压电路的理解和认识．在滑动变阻器的滑片由a位置滑到b位置的过程中，平行金属板两端的电压增大，小球受到的电场力增大，因此夹角θ增大，即θ1<θ2；另外，电路中的总电阻不变，因此总电流不变，即I1＝I2.对比各选项可知，答案选D.

(限时：30分钟)
►题组1　电路的动态分析
1．在如图所示的四个电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻阻值为R0，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，理想电压表读数变大的是 (　　)

答案　D
解析　对于图A，电压表被短路，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，理想电压表一直没有读数．对于图B，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，理想电压表读数减小．对于图C，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，外电路中电流减小，理想电压表读数变小．对于图D，当滑动变阻器的滑片P从a向b滑动时，理想电压表读数变大，选项D正确．
2．在如图1所示的电路中，E为电源，其内阻为r，L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3为光敏电阻，其阻值随所受照射光强度的增大而减小，V为理想电压表．若将照射R3的光的强度减弱，则 (　　)

图1
A．电压表的示数增大
B．小灯泡消耗的功率减小
C．通过R2的电流减小
D．电源内阻的电压增大
答案　B
解析　若将照射R3的光的强度减弱，则R3的电阻将增大，电路中的总电阻将增大，总电流减小，故电压表的示数减小，内电压也减小，A、D错误；电阻R2两端的电压将增大，通过R2的电流增大，而总电流减小，所以通过小灯泡的电流减小，小灯泡消耗的功率减小，B正确，C错误．
3．如图2所示的电路中，电源内阻不可忽略，L1、L2两灯均正常发光，R1为定值电阻，R为一滑动变阻器，P为滑动变阻器的滑片，若将滑片P向下滑动，则 (　　)

图2
A．L1灯变亮
B．L2灯变暗
C．R1上消耗的功率变大
D．总电流变小
答案　BC
解析　本题考查电路的动态变化，意在考查闭合电路中各物理量随外电阻变化的关系．由闭合电路欧姆定律可得，滑片P向下滑动，电路总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以L1、L2变暗，R1上消耗的功率变大，A、D错误，B、C正确．
►题组2　电路中的功率与效率
4．在如图3所示的电路中，电源内阻不能忽略，当滑动变阻器的滑片移动时，电流表示数变大，则 (　　)

图3
A．电源的总功率一定增大
B．电源的输出功率一定增大
C．电源内部消耗的功率一定减小
D．电源的效率一定减小
答案　AD
解析　本题考查闭合电路的动态分析，意在考查学生对闭合电路欧姆定律的理解以及对闭合电路动态分析的能力．滑片移动时，电流表示数变大，可知滑片向右移动，电路的总电阻减小，总电流增大，因此电源的总功率增大，电源的效率减小，A、D正确；电源内部消耗的功率增大，电源输出功率的变化情况不确定，B、C错误．
5．在纯电阻电路中，当用一个固定的电源(E、r是定值)向变化的外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图4所示，则 (　　)

图4
A．当R＝r时，电源有最大的输出功率
B．当R＝r时，电源的效率η＝50%
C．电源的功率P′随外电阻R的增大而增大
D．电源的效率η随外电阻R的增大而增大
答案　ABD
解析　由题图可知，R＝r时电源有最大输出功率，A正确；电源的功率P′＝，随外电阻R的增大而减小，C错误；由η＝＝＝可知B、D正确．
6．电阻非线性变化的滑动变阻器R2接入图5甲所示的电路中，移动滑动变阻器触头改变接入电路中的电阻有效长度x(x为图中a与触头之间的距离)，定值电阻R1两端的电压U1与x间的关系如图乙所示，a、b、c为滑动变阻器上等间距的三个点，当触头从a移到b和从b移到c的这两个过程中，下列说法正确的是 (　　)

图5
A．电流表A示数变化相等
B．电压表V2的示数变化不相等
C．电阻R1的功率变化相等
D．电源的输出功率均不断增大
答案　A
解析　由U1＝IR1，根据定值电阻R1两端的电压U1与x间的关系图象可知，电流表A示数变化相等，选项A正确．由U＝E－Ir可知，电压表V2的示数变化相等，选项B错误．电阻R1的功率P＝I2R1，所以电阻R1的功率变化不相等，选项C错误．由于题述没有给出电源内阻与外电阻的大小关系，不能判断电源的输出功率如何变化，选项D错误．
►题组3　对电路故障及图象问题的考查
7．在如图6所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是 (　　)

图6
A．R1短路
B．R2断路
C．R3断路
D．R4短路
答案　BC
解析　由于A灯串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此推知，故障应为某一电阻断路，排除选项A、D.假设R2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B正确．假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大，B灯中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C正确．
8．如图7所示，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡组成闭合电路，下列说法中正确的是 (　　)

图7
A．此电源的内阻为0.5 Ω
B．电源的总功率为10 W
C．电源的输出功率为8 W
D．由于小灯泡的U－I图线是一条曲线，所以欧姆定律不适用
答案　A
解析　由电源的U－I图线A可知，此电源的电动势为4 V，内阻为0.5 Ω，选项A正确．用该电源和小灯泡组成闭合电路，电源输出电流为2 A，电源的总功率为P＝EI＝8 W，电源的输出功率为P＝UI＝3×2 W＝6 W，选项B、C错误．虽然小灯泡的U－I图线是一条曲线，但是欧姆定律仍适用，选项D错误．
9．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图8所示，根据图线可知 (　　)

图8
A．反映Pr变化的图线是b
B．电源电动势为8 V
C．电源内阻为2 Ω
D．当电流为0.5 A时，外电路的电阻为6 Ω
答案　CD
解析　电源的总功率PE＝IE，与电流成正比，由Pr＝I2r知电源内部的发热功率与电流的平方成正比，A错误．当电流为2 A时，电源的总功率与发热功率相等，可得出电源电动势为4 V，内阻为2 Ω.当电流为0.5 A时，根据闭合电路欧姆定律可得外电路的电阻为6 Ω，B错误，C、D正确．
10．如图9所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是 (　　)

图9
A．电源的电动势为50 V
B．电源的内阻为 Ω
C．电流为2.5 A时，外电路的电阻为15 Ω
D．输出功率为120 W时，输出电压是30 V
答案　ACD
解析　电源的输出电压和电流的关系为：U＝E－Ir，直线①的斜率的绝对值等于r，纵轴的截距为电源的电动势，从题图中看出截距为50 V，斜率的大小等于r＝ Ω＝5 Ω，A正确，B错误；当电流为I1＝2.5 A时，由回路中电流I1＝解得外电路的电阻R外＝15 Ω，C正确；当输出功率为120 W时，由题图中P－I关系图线中看出对应干路电流为4 A，再从U－I图线中读取对应的输出电压为30 V，D正确．
►题组4　对含电容器电路的考查
11．电源、开关S、S′、定值电阻R1、光敏电阻R2和电容器连接成如图10所示电路，电容器的两平行板水平放置．当开关S、S′闭合，并且无光照射光敏电阻R2时，一带电液滴恰好静止在电容器两板间的M点．当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，则 (　　)

图10
A．液滴向下运动
B．液滴向上运动
C．R2两端的电势差是否升高无法分析
D．当光照强度不变时断开S′，把电容器的上极板向上移一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高
答案　BD
解析　当用强光照射光敏电阻R2时，光敏电阻的阻值变小，R2两端的电势差降低，R1两端的电势差升高，电容器两极板之间电压升高，液滴向上运动，选项B正确，A、C错误．当光照强度不变时断开S′，电容器带电量不变，把电容器的上极板向上移一小段距离，则上极板的电势比A点的电势高，选项D正确．
12．如图11所示的电路中，R是压敏电阻，其阻值随所受压力F的增大而减小．闭合开关S后，在缓慢增大F的过程中，下列判断正确的是 (　　)

图11
A．灯泡L1亮度将变大
B．灯泡L2亮度将变大
C．电容器C所带电荷量将增大
D．电源的输出功率一定减小
答案　AC
解析　本题考查直流电路的动态平衡，意在考查学生对直流电路动态平衡问题的分析能力．该电路的结构为：压敏电阻R先与灯泡L3串联，再与灯泡L2并联，最后与灯泡L1串联，其中电容器C与灯泡L3并联．在压力F缓慢增大的过程中，压敏电阻R的阻值减小，电路中的外电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，即流过灯泡L1的电流增大，则灯泡L1的亮度将变大，故A正确；根据闭合电路欧姆定律可得，E＝I(r＋RL1)＋UL2，又干路电流增大，则灯泡L2两端的电压减小，灯泡L2亮度将变小，故B错误；根据并联电路知识和欧姆定律可得，I＝IL3＋，UL3＝IL3RL3，又灯泡L2两端的电压减小，则灯泡L3两端的电压增大，又根据电容器所带电荷量与电容器两极板间的电势差、电容器的电容的关系可得，Q＝CUL3，则电容器所带电荷量将增大，故C正确；根据电源的输出功率关系可得P出＝()2R外＝，由于不知外电阻的阻值与内电阻的阻值的关系，则电源的输出功率的变化情况无法判断，故D错误．