专题28 闭合电路欧姆定律（电路的动态分析问题）-2019高考物理一轮复习专题详解

专题28 闭合电路欧姆定律（电路的动态分析问题）-2019高考物理一轮复习专题详解

知识回顾：‎ 直流电路的有关规律 ‎(1)欧姆定律I＝ ‎(2)闭合电路欧姆定律 ‎(3)电阻定律R＝ρ ‎(4)电功率：P＝UI　P＝I2R＝ ‎(5)焦耳定律：Q＝I2Rt ‎(6)串并联电路规律： ‎1．闭合电路动态变化的原因 ‎(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)若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小．‎ ‎(3)热敏电阻或光敏电阻的阻值变化．‎ ‎2．闭合电路动态分析的方法 基本思路是“局部→整体→局部”‎ 流程图：‎ ‎3.电路动态分析的一般步骤 ‎(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．‎ 例题分析：‎ ‎【例1】　(多选)如图所示的电路中，所有电表均为理想电表，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电源内阻不计，则下列说法正确的是(　　)‎ A．R2不变时，电表V1、A的读数之比等于R1‎ B．R2不变时，电表V2、A的读数之比等于R1‎ C．R2改变一定量时，电表V1、A读数的变化量之比的绝对值等于R1‎ D．R2改变一定量时，电表V2、A读数的变化量之比的绝对值等于R1‎ ‎【答案】　ACD 例2：(多选)如图，电源内阻为r，两个定值电阻阻值均为R，闭合开关，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V3示数变化量的绝对值为ΔU3，理想电流表A1、A2示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，则正确的是(　　)‎ A．A2示数增大 B．V2示数与A1示数的比值减少 C．ΔU3与ΔI1的比值小于2R D．ΔI1小于ΔI2‎ ‎【答案】：ABD 专题练习 ‎1．(2017年保定质检)在如图所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，则(　　)‎ A．A灯变亮，B灯变暗 B．A灯和B灯都变亮 C．电源的输出功率减小 D．电源的工作效率降低 ‎【答案】：A ‎【解析】：当滑动触头向下滑动时，R总变大，得I总＝减小，UA＝E－I总R1－I总r知UA增大，故A灯变亮，I总＝IA＋IB＋IR2，I总减小，而IA、IR2均增加，故IB减小，B灯变暗，A正确，B错误；P输＝2R总＝，当R总增加时，因R总与r大小关系未知，不能判断P输具体如何变化，故C错误；η＝×100%＝×100%，当R总增加时，η增加，故D错误．‎ ‎2．(2017年佛山二模)如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，电压表与电流表均为理想电表；开始时开关S闭合，电压表和电流表均有读数，某时刻发现电压表和电流表读数均变大，则电路中可能出现的故障是(　　)‎ A．R1断路 B．R2断路 C．R1短路 D．R3短路 ‎【答案】：B ‎3．(2017年长沙模拟)如图所示，电源电动势为E，内阻为r.当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端时，理想电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，‎ 干路电流为I，下列说法中正确的是(灯泡电阻相同且不变)(　　)‎ A．小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B．ΔU1与ΔI的比值不变 C．ΔU1<ΔU2‎ D．ΔU1＝ΔU2‎ ‎【答案】：B ‎【解析】：当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端，其电阻值变大，导致电路的总电阻变大，根据“串反并同”规律，可知：L1、L2变暗，L3变亮，选项A错误；根据部分电路欧姆定律可知：＝R2＋r，其比值不变，选项B正确；理想电压表V1的示数变化绝对值ΔU1大于理想电压表V2的示数变化绝对值ΔU2，选项C、D错误．‎ ‎4．(2017年上海长宁区一模)如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r，闭合开关S后，将滑动变阻器R0滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则(　　)‎ A．电流表A示数减小 B．ΔU1<ΔU2‎ C.>r D．ΔU2>ΔU1＋ΔU3‎ ‎【答案】：C ‎5.如图所示的电路中，当开关S闭合时，电路中的电流表和电压表读数的变化是（　　）‎ A． 两表读数均变大 B． 两表读数均变小 C． 电流表读数增大，电压表读数减小 D． 电流表读数减小，电压表读数增大 ‎【答案】C ‎【解析】开关S断开，R1、R2串连接入电路，电流表示数I=，电压表示数为U=E﹣Ir=E﹣；开关S闭合后，R2被短路，电路中的电阻减小，通过的电流为I′=，电压表示数为U=E﹣I′r=E-，所以电流表示数变大，电压表示数变小，故选C ‎6.如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接．只合上开关S1‎ ‎，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是(　　)‎ A． 电源输出功率减小 B． L1上消耗的功率增大 C． 通过R1上的电流增大 D． 通过R3上的电流增大 ‎【答案】C ‎7.如图所示L1灯与L2灯的电阻相同，当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，两灯亮度变化情况是( )‎ A． L1灯变亮，L2灯变亮 B． L1灯变暗，L2灯变亮 C． L1灯变暗，L2灯变暗 D． L1灯变亮，L2灯变暗 ‎【答案】A ‎【解析】与R并联后与串联再与并联；当滑片向上滑动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中电流减小，由可知，路端电压增大，故的亮度增大；因路端电压增大，则中的电流增大，但因总电流减小，故流过的电流减小，故分压减小，则并联部分电压增大，故变亮，A正确 ‎8.如图所示电路，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（　　）‎ 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】D ‎ 9.(多选)如图所示，电源E的内阻不计，其中A为理想电流表，V1、V2为理想电压表，R1、R2、R3为定值电阻．开始时S是断开的，当闭合开关S时，各电表的示数变化情况正确的是(　　)‎ A． 电压表V1的示数变小 B． 电压表V2的示数变小 C． 电流表A的示数变大 D． 电流表A的示数变小 ‎【答案】BC ‎【解析】据题意，当开关闭合后，电阻R2、R3并联，则总电阻减小，干路电流增加，电流表示数变大，C选项正确，D选项错误；由于不计电源内阻，则有E＝U1，即电压表V1的示数不变，A选项错误；并联部分电阻减小，则据：U2＝E－UR1，由于电流增加，R1上的电压增加，故V2示数减小，故B选项正确 ‎10.（多选）如图所示电路中，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是（　　）‎ A． 电压表读数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮 B． 电压表读数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变亮 C． 电压表读数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗 D． 电压表读数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变暗 ‎【答案】BC ‎11.（多选）如图所示电路中，定值电阻R大于电源内阻r，当滑动变阻器滑动端向右滑动后，理想电流表A1、A2、A3的示数变化量的绝对值分别为△I1、△I2、△I3，理想电压表示数变化量的绝对值为△U，下列说法中正确的是（　　）‎ A． 电流表A2的示数一定变小 B． 电压表V的示数一定增大 C． △I 3一定大于△I 2‎ D． △U与△I 1比值一定小于电源内阻r ‎【答案】BCD ‎【解析】当滑动变阻器滑动端向右滑动后，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，则总电流减小，所以电流表A3的示数减小．‎ 根据串联电路分压的特点分析可知，并联部分电压增大，即电压表V的示数增大，电流表A2的示数变大，故A错误，B正确．‎ 根据并联电路的电流规律I3= I1+ I 2，A1的示数I1变小，A2的示数I2变大，A3的示数I3变小，则知△I 1一定大于△I 3．‎ 电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律U=E﹣I3r可知， =r，而△I1大于△I3，所以＜r．根据=r， =R，据题R＞r，则得△I3一定大于△I2，故C、D正确．‎ ‎12.(多选)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2‎ 和ΔU3表示．下列比值正确的是 (　　)‎ A． 不变，不变 B． 变大，变大 C． 变大，不变 D． 变大，不变 ‎【答案】ACD ‎13.(多选)如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值ΔI，则(　　)‎ A． A的示数增大 B． V2的示数增大 C． ΔU3与ΔI的比值大于r D． ΔU1大于ΔU2‎ ‎【答案】ACD ‎14.(多选)如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.闭合开关后，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表示数变化量的绝对值为ΔI，则(　　)‎ A． ΔU2＝ΔU1＋ΔU3‎ B． ＝R＋r C． 电源输出功率先增大后减小 D． 和保持不变 ‎【答案】BD ‎【解析】V2测量路端电压，V1测量R的电压，V3测量滑动变阻器的电压，将滑动变阻器滑片向下滑动，滑动变阻器阻值减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，U2变小，U1变大，U3变小，U2减小量小于U1增大量和U3减小量之和，所以ΔU2＜ΔU1＋ΔU3，故A错误；‎ 根据闭合电路欧姆定律得：U3＝E－I(r＋R)，则得：＋R.故B正确；‎ 当外电路电阻等于内阻时，电源输出功率最大，而电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，所以将滑动变阻器滑片向下滑动，输出功率变大，故C错误；‎ 根据欧姆定律得：＝R，不变，根据闭合电路欧姆定律得：U2＝E－Ir，则得＝r，不变，故D正确 ‎15.如图所示，E=13.5 V，r=2 Ω，R4=2 Ω，R5=1 Ω，R6=3 Ω，电流表和电压表均为理想电表，当开关S断开时，电流表的读数为I1=1.35 A，电压表的示数为U1=1.35 V，当S 闭合后，电流表的读数为I2=1.5 A，电压表的示数为U2=2.25 V，求R1、R2、R3的阻值．‎ ‎【答案】4 Ω 8 Ω 2 Ω 当开关闭合时，等效电路如图2所示；‎ 已知流过电流电电流为1.5 A，R6两端电压为2.25 A；‎ 则干路电流为I′=（1.5+）A=2.25 A 路端电压为U=E﹣I′r=（13.5﹣2.25×2）V=9 V；‎ R4两端的电压U4′=1.5×2 V=3V；则R1两端的电压为U1′=（9﹣3）V=6V；‎ 则流过R1的电压为1.5 A；因此没有电流流过R3；‎ 则R3、R6、R2的总电压也为9 V；电流为0.75 A；则有：‎ ‎9=0.75（1+3+R2）‎ 解得R2=8 Ω R1，R2，R3阻值分别为4 Ω、8 Ω、2 Ω