【闭合电路欧姆定律】是电路分析中的基础概念,主要描述了电源、内阻以及外电路电阻之间的关系。在高中阶段,这个定律是物理学习的重点。欧姆定律的公式通常表示为:E=U+Ir,其中E代表电源电动势,U为外电压(即外电路两端的电压),I为电路中的总电流,r为电源内阻。
1. 在题目中给出的第一个例子,当滑动变阻器R的触头向下移动时,意味着接入电路的电阻增大,根据欧姆定律,电流I会减小,电压表由于测量的是R两端的电压,因此其示数也会变小。由于灯泡的亮度取决于通过它的电流,所以灯泡L会变暗,不是变亮,因此A选项错误。功率P=E*I,由于I减小,所以消耗的功率P也会变小,D选项正确。
2. 第二个例子中,断开电键S后,电路从并联变为串联,总电阻增大,根据欧姆定律,电流I2会小于I1,所以A正确。电源效率η=输出功率/总功率=I^2R/(E-Ir),由于I2小于I1,η2会小于η1,所以B正确。电容器C的带电量Q=CU,当S断开后,电容器两端电压不变,但由于总电流减小,Q2会小于Q1,C选项错误。S断开后,通过R3的电荷量等于Q1是因为电容器放电,D选项正确。
3. 第三个例子,若R2短路,油滴因电场力大于重力而加速向上运动,此时电容器充电,电流表G中有从b到a的电流,A正确。滑动变阻器P向下移动,油滴因电场力减小而加速向下运动,电流表G中有从b到a的电流,B正确。P向上移动,油滴保持静止,但电流方向改变,G中有从a到b的电流,C正确。S断开后,油滴因重力下落,但电容器不再充电,G中无电流,D正确。
4. 选项中的知识点涉及电源输出电压与电流的关系。外电压U外=IR,随I增大而增大,这是正确的,A选项正确。电源两端电压U内=Ir,随I增大而增大,B正确。电源输出电压U=E-Ir,随I增大而减小,C也正确。电源输出功率P=UI,虽然I增大,但如果R也同时增大,P可能不会增大,D错误。
5. 热敏电阻的阻值随温度升高而减小,要使电压表或电流表示数减小,应让电阻增大。只有当热敏电阻Rt接入电路且随温度升高阻值减小时,才能实现电压表或电流表示数减小。题目中B选项满足这一条件,因为Rt在温度升高时阻值减小,相当于R0增大,导致电流I减小,电流表或电压表示数减小。
6. 在电路中,S1切换位置,若电压表示数变大,表明总电阻减小,这可能意味着R2的分压增大,B正确。电池内阻消耗的功率P内=I^2r,若I增大,P内增大,C错误。R2两端电压变大意味着R2电阻分得的电压增加,A正确。电池效率η=输出功率/总功率,若R2电压增大,意味着输出功率增大,效率可能增大,D正确。
7. 直线A和B代表电源和电阻的特性曲线。电源的输出功率P出=(U-Ir)^2/R,效率η=P出/E,由图可看出,当电流I=2时,电源输出功率最大,此时效率为33.3%,对应于选项A。
8. 当外电路断开时,路端电压等于电池电动势,所以E=3V。接入负载电阻后,根据闭合电路欧姆定律,E=U+Ir,由此可求得r=(E-U)/I=1,所以B正确。
以上是对闭合电路欧姆定律及其应用的详细解释,涵盖了多个电路问题的解析。这些题目不仅考察了基本的定律应用,还涉及到电源效率、功率计算、电容器充放电、电阻变化对电路的影响等高级概念。在解决这类问题时,理解并灵活运用闭合电路欧姆定律是关键。