2018_2019学年高中物理第2章恒定电流专题突破与题型专练闭合电路欧姆定律的应用练习新人教版选修3_1.doc

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1、专题突破与题型专练闭合电路欧姆定律的应用题型一:闭合电路的动态分析1.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,合上开关S后各电灯都能发光.若某一时刻电灯L1的灯丝断了(此时其余各电灯均不会被烧毁),则下列判断正确的是(A)A.L2,L4变亮,L3变暗B.L2,L3变亮,L4变暗C.L3变亮,L2,L4变暗D.L3,L4变亮,L2变暗解析:电灯L1的灯丝断了,整个电路的外电阻增大,路端电压增大,L4变亮,L3变暗,L2变亮,选项A正确.2.在如图所示的电路中,当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时(D)A.电压表示数变小,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

2、变大D.电压表示数变大,电流表示数变小解析:当滑片向下移动时,滑动变阻器接入电阻增大,则电路中总电阻增大,则由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流减小,故内电压减小,因此路端电压增大,并联部分电压也增大,故R2电压增大,电压表示数变大,故流过R2的电流增大,因总电流减小,故电流表示数减小,故D正确,A,B,C错误.3.(多选)闭合电路的电源电动势为E,内阻为r,如图所示,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时,下列说法中正确的是(BD)A.小灯泡L1,L3变亮,L2变暗B.小灯泡L3变暗,L1,L2变亮C.电压表V1示数变化量较小D.电压表V2示数变化量较小解析:当滑动变阻器的滑片P从

3、右端滑到左端时,并联电路总电阻减小(局部),总电流I增大,路端电压U减小(整体),干路电流增大,则L2变亮;与滑动变阻器串联的灯泡L1电流增大,变亮;与滑动变阻器并联的灯泡L3电压U3=U-U2,U减小,U2增大,则U3减小,L3变暗;U1减小,U2增大,而路端电压U=U1+U2减小,所以U1的变化量大于U2的变化量,故A,C错误,B,D正确.题型二:闭合电路的功率和效率问题1.(2018大庆高二期中)某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1,R2的电压与电流的关系如图所示.用此电源和电阻R1,R2组成电路,R1,R2可以同时接入电路,也可以单独接入电路.在所有可能的各种接法中,下列说法中正确

4、的是 (A)A.将R1,R2并联后接到电源两端,电源输出功率最大,电源效率最低B.将R1,R2并联后接到电源两端,电源输出功率最小,电源效率最高C.将R1,R2串联后接到电源两端,电源输出功率最小,电源效率最低D.将R1,R2串联后接到电源两端,电源输出功率最大,电源效率最高解析:由图像得到:电源的电动势为E=8 V,内阻为r= ,由电阻的伏安特性曲线求出R1=4 ,R2=2 ,当电源的内外电阻相等时,电源的输出功率最大,R1,R2并联电阻为 ,所以将R1,R2并联后接到电源两端时,输出功率最大,电源效率=,当电路电流最小时,电源效率最高,当电流最大时,电源效率最低,所以将R1,R2串联后接到

5、电源两端,电阻最大,电流最小,效率最高,将R1,R2并联后接到电源两端,电阻最小,电流最大,电源效率最低,A正确,B,C,D错误.2.(2018合肥高二段考)如图所示直线A为某电源的UI图线,曲线B为某小灯泡L1的UI图线的一部分,用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光,则下列说法中正确的是(B)A.此电源的内电阻为0.67 B.灯泡L1的额定电压为3 V,额定功率为6 WC.把灯泡L1换成阻值恒为1 的纯电阻,电源的输出功率将变小,效率将变低D.由于小灯泡L1的UI 图线是一条曲线,所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用解析:由图A读出:电源的电动势E=4 V,内阻r= =

6、0.5 ,A错误;两图线的交点表示小灯泡L1与电源连接时的工作状态,由于灯泡正常发光,则知灯泡的额定电压U=3 V,额定电流I=2 A,则额定功率为P=UI=6 W,故B正确;灯泡L1的电阻R1= =1.5 ,换成一个1 的定值电阻,可知其电阻更接近电源的内阻,根据推论:电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大,知把灯泡L1换成一个1 的定值电阻,电源的输出功率将变大,根据闭合回路欧姆定律可知电阻减小,外电路电压减小,电源效率=减小,故C错误;灯泡是纯电阻元件,欧姆定律适用,故D错误.3.(2018石嘴山高二月考)(多选)如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,

7、(R1r)以下说法中正确的是(ACD)A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率B.当R1=R2+r时,R1获得最大功率C.当R2=0时,R1上获得最大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大解析:将R1和电源内阻看做一体,根据当外电路电阻和内阻相等时,电源输出功率最大,可知当R2=R1+r时, R2的功率最大,A正确;因为R1是定值电阻,所以电流最大时,其功率最大,故当R2=0时,电流最大, R1获得的功率最大,B错误,C正确;因为R1r,所以外电路电阻恒大于电源内阻,故此种情况下外电路电阻增大,电源的输出功率减小,故当R2=0时,电源的输出功率最大,D正确.4.规格为“8 V4 W”的小灯泡

8、与小型直流电动机D(其线圈内阻为r0=0.4 )并联后,接至电动势为10 V,内电阻r=0.5 的电源上,小灯泡恰好正常发光,求:(1)通过小灯泡的电流IL和电源的内电压U.(2)电路中的总电流I和通过电动机D的电流ID.(3)电动机的输入功率P和电动机的输出功率P出.解析:(1)因小灯泡恰好正常发光,所以路端电压为8 V,由P=UI得通过小灯泡的电流IL=0.5 A由E=U外+U得电源的内电压U=E-U外=2 V.(2)由E=U外+Ir得电路的总电流I= A=4 A通过电动机D的电流ID=I-IL=4 A-0.5 A=3.5 A.(3)电动机的输入功率P=UID=83.5 W=28 W电动机

9、的发热功率P热=r0=3.520.4 W=4.9 W电动机的输出功率P出=P-P热=28 W-4.9 W=23.1 W.答案:(1)0.5 A2 V(2)4 A3.5 A(3)28 W23.1 W题型三:含电容器电路的分析与计算1.如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,在平行板电容器C中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态,当变阻器R0的滑动触头向左移动时,带电粒子将(B)A.向上运动B.向下运动C.静止不动D.不能确定运动状态的变化解析:当滑动触头向左移动时,R0接入电路的电阻值变大,则R总变大,总电流变小,R两端的电压变小,电容器中的电场强度变小,所以粒子将向下运动,故B正确.2.(2

10、018合肥高二段考)在如图所示的电路中R1=11 ,r=1 ,R2=R3=6 ,当开关S闭合且电路稳定时,电容器C的带电荷量为Q1;当开关S断开且电路稳定时,电容器C的带电荷量为Q2,则(A)A.Q1Q2=13B.Q1Q2=31C.Q1Q2=15D.Q1Q2=51解析:开关断开稳定时,电路中没有电流,电容器的电压等于电源的电动势,即U2=E,开关闭合稳定时,电容器的电压等于电阻R2两端的电压,则U1=E=E,对于给定电容器,电容不变,由Q=CU得Q1Q2=U1U2=13,A正确.3.(2018福州高二期中)(多选)M,N是一对水平放置的平行板电容器,将它与一电动势为E,内阻为r的电源组成如图所

11、示的电路,R是并联在电容器上的滑动变阻器,G是灵敏电流计,在电容器的两极板间有一带电的油滴处于悬浮状态,如图所示,现保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片向上滑动,则(BC)A.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从b向a的电流B.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从a向b的电流C.带电油滴将向上运动D.带电油滴将向下运动解析:电容器两极板间的电压等于路端电压,根据闭合回路欧姆定律可知U=E,当将滑动变阻器的滑片向上滑动时,R增大,U增大,根据C=可得电容器的电荷量增加,处于充电状态,灵敏电流计中有电流,由于电容器上板带正电,则灵敏电流计中有从a向b的电流,A错误,B正确;U增大,由E=分析得知,板间场强增大,

12、则带电油滴将向上运动.故C正确,D错误.4.(2018泰州高二期中)如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 ,电流表内阻RA=3 ,三个定值电阻的阻值分别为R1=5 ,R2=10 ,R3=15 ,电容器电容C=1.010-10F,问:(1)闭合开关S待电路稳定后,电流表的示数是多少?(2)闭合开关S待电路稳定后,电容器的带电荷量是多少?(3)再次断开开关S待电路稳定,通过R2的电荷量是多少?解析:(1)根据电阻之间的关系,有R总=r+RA+=10 电流表示数I=0.6 A.(2)电容器两端电压U=E-I(r+RA)=3.6 V,电容器带电荷量Q=CU=3.610-10C.(3)电容器通过R

13、2和R3放电,放电电流与电阻成反比,因此电荷量也跟电阻成反比,则通过R2电荷量为QR2=Q=2.1610-10C.答案:(1)0.6 A(2)3.610-10C(3)2.1610-10C(教师备用)1.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)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,电流表的示数增大解析:在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中,变阻器R0接入电路的电阻减小,电路总电阻减小,干路电流增大,内电压增加,路端电压减小,电压表的示数减小,同时,定值电阻R1上的电压

14、也增加,使得定值电阻R2两端电压降低,导致电流表的示数减小,所以A正确.2.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示.M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时(C)A.RM变大,且R越大,U增大越明显B.RM变大,且R越小,U增大越明显C.RM变小,且R越大,U增大越明显D.RM变小,且R越小,U增大越明显解析:当RM变大时,回路的总电阻R总变大,根据I总=,得干路中的电流变小,S两端的电压U=I总RS变小,故选项A,B错误;当RM变小时,回路的总电阻R总=+RS变小,根据I总=,得干路中的电流变

15、大,S两端的电压U=I总RS变大,而且R越大,RM变小时,对回路的总电阻变化的影响越明显,故选项C正确,选项D错误.3.如图所示的电路,电源电动势为12 V,内阻恒定且不可忽略.初始时刻,电路中的电流等于I0,且观察到电动机正常转动.现在调节滑动变阻器使电路中的电流减小为I0的一半,观察到电动机仍在转动.不考虑温度对电阻的影响,下列说法正确的是(B)A.电源的热功率减为初始时的一半B.电源的总功率减为初始时的一半C.电动机的热功率减为初始时的一半D.变阻器的热功率减为初始时的一半解析:根据公式P=I2R知,电路中的电流减小为I0的一半,则电源的热功率和电动机的热功率均减为初始时的,选项A,C错

16、误;电路中电流减小,变阻器接入电路的电阻增大,由于电源有内阻,所以变阻器的电阻不是初始的2倍,所以由P=I2R知变阻器的功率不是初始时的一半,选项D错误;根据公式P=EI,E不变,则电路的总功率减为初始时的一半,选项B正确.4.(2018浏阳高二月考)(多选)在图中所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触片向b端(即向下)移动时(AD)A.电容C的电荷量在减小B.电容C的电荷量在增大C.电压表V的读数增大,电流表A的读数减小D.电压表V的读数减小,电流表A的读数增大解析:当滑动变阻器的滑动触片向b端移动时,变阻器R3有效电阻减小,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知,总电流增大,则内电压增大,路端电压减小,所以电压表V的读数减小.根据串联电路分压特点可知,R1两端电压增大,电路中并联部分分压减小,通过R2的电流减小,而总电流增大,所以通过电流表的电流增大,即电流表A的读数增大.由于并联部分电压减小,电容器板间电压减小,则电容器C的电荷量减小.故A,D正确,B,C错误.9