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第4章 探究闭合电路欧姆定律
习题课 闭合电路欧姆定律
理论储备·基础回顾
条分缕析·夯基固本
典题分类讲练结合
分类讲解·举一反三(共17张PPT)习题课 闭合电路欧姆定律
基本公式及结论
1.闭合电路欧姆定律
I＝E/(R＋r)(适用于纯电阻电路)
E＝U＋Ir(适用于任何闭合电路)
E＝U＋Ur/R(适用于纯电阻电路中已知外电压、电阻的情况).
2.路端电压与外电阻的关系
U＝IR＝·R(U随R的增大而增大)
R→∞时：I＝0，U＝E
R→0时：r＝，U＝0.
在如图所示的电路中，当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时( )
A．电压表示数变大，电流表示数变小
B．电压表示数变小，电流表示数变大
C．电压表示数变大，电流表示数变大
D．电压表示数变小，电流表示数变小
[解析] 法一：程序法
基本思路是：局部→整体→局部，即从阻值变化的电路入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定各部分量的变化情况.
本例题中当R3的滑动触头P向b端移动时，有R3↓→R外↓→R总↓→I总＝↑→U内＝I总r↑→U外＝(E－U内)↓，即电压表示数减小.I总↑→UR1＝I总R1↑→UR2＝(U外－UR1)↓→IR2＝↓→IA＝(I总－IR2)↑，即电流表示数变大，故答案选B．
法二：“串反并同”法
当变阻器R3的滑动触头P向b端滑动时，R3的有效电阻减小，因A与R3串联，V与R3“间接并联”，故由“串反并同”法知A的示数增大，V的示数减小，故选项B正确.
法三：极值法
假设R3的滑动触头P滑动到b端，使R3的阻值最小变为零，即R3被短路，此时流过电流表的电流最大，而由于R外变小，也导致外电压变小，故答案应选B．
法四：等效电源法
将原电路图画为如图所示的等效电路图，将R1、R2和电源等效为一个新的电源.电压表的示数就是原电源的路端电压，可直接判断R3↓→R外↓→U外↓，故电压表示数减小.当将虚线框中的整个电路视为一个等效电源时，电流表所测的就是等效电源的总电流，由于R3↓→I总↑，故电流表示数变大，即答案应选B．
[答案] B
1.如图所示的电路，闭合开关S后，La、Lb、Lc三盏灯均能发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略.现将变阻器R的滑片稍向下滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是( )
A．La灯变亮，Lb灯和Lc灯变暗
B．La灯和Lc灯变亮，Lb灯变暗
C．La灯和Lc灯变暗，Lb灯变亮
D．La灯和Lb灯变暗，Lc灯变亮
解析：选C．变阻器R的滑片向下滑动，使总电阻增大，电源电动势不变，电流减小，内电压减小，La灯连在干路，电流减小，电压也减小，La灯变暗；由外电压增大，可以得出并联电压增大，即Lb灯电压增大，Lb灯变亮；Lb灯电流增大，总电流减小，则Lc灯电流减小，Lc灯变暗.
如图所示，R为滑动变阻器，规格为(0～20 Ω)，R0为定值电阻，R0＝2 Ω，V为理想电压表，当滑动变阻器连入电路中的电阻为2 Ω时，电压表示数为4 V；当滑动变阻器连入电路中的电阻为5 Ω时，电压表示数为5 V，求：
(1)电源电动势和内阻；
(2)当滑动变阻器的触头由b向a滑动时，电压表示数如何变化？
(3)电压表的最大值和最小值分别是多少？
[解析] (1)由闭合电路欧姆定律得：
E＝U1＋r，①
E＝U2＋r，②
联立①②代入数值得
E＝7.5 V，r＝3.5 Ω.
(2)当滑动变阻器的触头由b向a滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变大，电路的总电阻也变大，电路中电流减小，内电压减小，路端电压增大，故电压表的示数逐渐变大.
(3)当外电路电阻最大时，即滑动变阻器连入电路中的电阻为20 Ω时，电压表有最大值.
U＝E－ r
＝7.5 V－×3.5 V
≈6.47 V；
当外电路电阻最小时，即滑动变阻器连入电路中的电阻为0时，电压表有最小值U′＝E－ r＝7.5 V－×3.5 V≈2.73 V.
[答案] (1)7.5 V 3.5 Ω (2)逐渐变大
(3)6.47 V 2.73 V
eq \a\vs4\al()
明确题目中隐含条件是解决问题的关键，对于固定的电源来说，其电源电动势与内阻一般情况认为不发生变化，因此滑动变阻器阻值的变化，是引起外电路电压、电流变化的唯一因素.
2.电源外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电源的电动势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
解析：选B．电源外电路断开时的路端电压是电源的电动势，即E＝3 V；接上8 Ω的负载电阻时路端电压是2.4 V，由欧姆定律得电路中电流I＝＝＝0.3 A；由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，得r＝2 Ω，故B项正确.
1.(多选)关于电源与电路，下列说法正确的是( )
A．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流也由电源正极流向负极
B．外电路中电流由电源正极流向负极，内电路中电流由电源负极流向正极
C．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中电场力对电荷也做正功
D．外电路中电场力对电荷做正功，内电路中非静电力对电荷做正功
解析：选BD．假设电路中电流是由正电荷的移动形成的，外电路中，正电荷在导体中电场的作用下，从高电势端向低电势端运动，即从电源正极向电源负极运动，此过程电场力对电荷做正功.根据稳定电流的闭合性和电荷守恒定律，在内电路中，正电荷只能从电源负极向正极运动，即电流从电源负极流向正极，此过程中，电荷运动方向与电场力的方向相反，电场力对电荷做负功，要使正电荷从电源负极移向电源正极，必须有除电场力以外的其他力即非静电力做功，使其他形式的能转化为电荷的电势能.所以正确答案为B、D两项.
2.如图所示，已知C＝6 μF，R1＝5 Ω，R2＝6 Ω，E＝6 V，r＝1 Ω，电表均为理想电表，开关S原来处于断开状态，下列说法中正确的是( )
A．开关S闭合瞬间，电流表的读数为0.5 A
B．开关S闭合瞬间，电压表的读数为5.5 V
C．开关S闭合后经过一段时间，再将开关S迅速断开，则通过R2的电荷量为1.8×10－5 C
D．以上说法都不对
解析：选C．开关S闭合瞬间，电容器充电，R2接近于短路状态，I＝＝ A＝1 A，A错误；电压表的读数U＝IR1＝1×5 V＝5 V，B错误；开关闭合一段时间后，电容器相当于断路，I′＝＝ A＝0.5 A，此时电容器上电荷量Q＝CU2＝CI′R2＝6×10－6×0.5×6 C＝1.8×10－5 C，断开开关S后，电荷量Q经R2释放，故C正确.
3.在如图所示电路中有一处发生故障，接通S时，灯泡L1和L2均不亮.用电压表测得Uab＝0，Ubc＝0，Ucd＝4 V，因此可判断电路发生的故障是( )
A．灯泡L1短路 B．灯泡L2断路
C．滑动变阻器断路 D．不能确定
解析：选C．若灯泡L1短路，则L2不会不亮，选项A错误；若灯泡L2的灯丝断了，电路中电流为零，灯泡L2两端电压等于电源的电压，即Ubc不等于零，选项B错误；若滑动变阻器R电阻丝断了，电路中电流为零，根据欧姆定律得知，Uab＝0，Ubc＝0，Ucd＝4 V，故C正确，D错误.
4.随着中国通迅业的发展，国产手机在手机市场上已占有相当大的市场份额.如图所示，是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明，由此可知电池的电动势、待机状态下的平均工作电流分别是( )
A．4.2 V、14.58 mA
B．4.2 V、700 mA
C．3.7 V、14.58 mA
D．3.7 V、700 mA
解析：选C．这是日常生活中常见的手机电池标注的信息，一般情况下，我们都不去在意这些，其实这上面的信息很全面，它清楚地标明了电池的电容量为700 mA·h，待机时间为48小时，由此可知待机状态下的平均工作电流I＝＝≈14.58 mA．这是一块标准电压为3.7 V的电池，这说明它在工作时能提供的电压，即电动势为3.7 V.故选项C正确.
5.(多选)如图所示，M为理想变压器，电源电压不变.当变阻器滑片P向上移动时，读数发生变化的电表是( )
A．A1 B．A2
C．V1 D．V2
解析：选AB．如图所示中，M为理想变压器，电源电压不变则两个电压表示数均不变，P向上移动时，则连入电路的电阻变小，输出电路电流变大，A2示数变大，根据P入＝P出，A1示数也变大.
6.(多选)如图所示电路中，电源内阻不能忽略.闭合S后，调节R的阻值，使电压表示数增大ΔU，在这一过程中，有( )
A．通过R1的电流增大
B．R2两端电压减小ΔU
C．通过R2的电流减小量小于
D．路端电压增大量为ΔU
解析：选AC．由电流I＝可知，当电压增加ΔU时，通过R1的电流就增加，故A正确；由于电源的内阻不能忽略，故R2两端电压减小量比ΔU小，B错误，C正确；因R2两端的电压减小，故路端电压增大量比ΔU要小，故D错误.
7.在如图所示的电路中，R1＝1 Ω，R2＝5 Ω，当电键S接通时，R1消耗的电功率为P1＝4 W，当电键S断开时，理想电压表示数为U2＝4.5 V，试求：
(1)电键S接通时，通过电源的电流I1和电源两端的电压U1；
(2)电源的电动势E和内电阻r.
解析：(1)电键S接通时，R2短路
P1＝eq \f(U,R1)，U1＝2 V，I1＝
解得I1＝2 A．
(2)电键S接通时，E＝U1＋I1r，代入数据
E＝2 V＋2 A×r
电键断开时：E＝U2＋I2r，I2＝，代入数据I2＝ A＝0.75 A
联立解得E＝6 V，r＝2 Ω.
答案：(1)2 A 2 V (2)6 V 2 Ω
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