专题22 闭合电路的欧姆定律——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

专题22 闭合电路的欧姆定律
1.了解电动势的物理意义，理解并掌握闭合电路的欧姆定律.
2.会用闭合电路欧姆定律分析电路的动态变化.
3.会计算涉及电源的电路功率.
4.掌握路端电压和电流的关系及电源的U－I图像．
考点一　闭合电路欧姆定律及应用
1．电动势
(1)非静电力所做的功与所移动的电荷量的比叫电动势．
(2)物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．
2．闭合电路欧姆定律
(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比；
(2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)；
(3)其他表达形式
E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir(适用于任意电路)．
1．路端电压与外电阻的关系
(1)纯电阻电路：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大；
(2)特殊情况：
①当外电路断路时，I＝0，U＝E；
②当外电路短路时，I短＝，U＝0.
2．动态分析常用方法
(1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路．
①分析步骤(如图)：
②分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系
(2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零．
①所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大．
②所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小．
3．电路故障检测方法
（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，或并联部分短路；
（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．在用欧姆表检测时，应断开电源．
【典例1】（2022·全国·高三课时练****2021年2月24日，我国以“一箭三星”方式成功将遥感三十一号03组卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，则（　　）
A．电源的电动势为E=5V B．电阻两端的电压为U=4V
C．电阻的电流为I=0.4A D．太阳能电池的内阻为5Ω
【答案】D
【解析】A．由闭合电路欧姆定律得
当I=0时，E=U，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E=4V，A错误；
BC．根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为U=3V，电流为I=0.2A，B、C错误；
D．此时太阳能电池的内阻为
D正确。
故选D。
【典例2】（2021·湖南·高三专题练****图示为某火警报警器的部分电路示意图，其中为热敏电阻，、之间接报警器。已知报警器的内阻很大，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。若热敏电阻附近出现了火情，电流表的示数变化大小为，电流表的示数变化大小为，报警器两端电压的变化大小为，则随着火情的加剧（　　）
A．变大 B．变小 C．变小 D．不变
【答案】D
【解析】AB．电源两端电压设为，根据闭合电路欧姆定律有
，
则
与的阻值变化无关，AB错误；
CD．两端的电压
通过的电流
通过的电流
可得
则
与无关，即不变，C错误D正确。
故选D。
考点二　闭合电路的功率及效率问题
1．电源的总功率
(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝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＝IU内＝P总－P出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝.
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%
(2)纯电阻电路：η＝×100%
1．纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图)
P出＝UI＝I2R＝R＝＝
当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝.
2．提高纯电阻电路效率的方法
η＝×100%＝×100%＝×100%，R增大，η越高．
3．等效电源
把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”，其“电动势”“内阻”如下：
(1)两点间断路时的电压等效为电动势E′.
(2)两点短路时的电流为等效短路电流I短′，