高考物理总复习：第八章恒定电流第2课时闭合电路欧姆定律.pdf

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1、第 2 课时闭合电路欧姆定律1.如图所示,电源的电动势为 E、内阻为 r,定值电阻 R的阻值也为 r,滑动变阻器的最大阻值是2r.当滑动变阻器的滑片P由 a 端向 b 端滑动过程中,下列说法中正确的是(C)A.电压表的示数变大B.电流表的示数变小C.滑动变阻器消耗的功率变小D.定值电阻 R消耗的功率先变大后变小解析:等效电路图如图所示.滑片从 a 端滑向 b 端,其接入电路的阻值RPb减小,电路中电流变大,电压表示数减小,电流表示数增大,电阻 R消耗的功率增大,选项 A,B,D 错误;把电阻 R当做电源内电阻(等效电源),则 R内=2r,RPb减小,且 RPb2r,等效电源的输出功率减小,即滑

2、动变阻器的功率减小,选项 C正确.2.(2018 上海静安质检)定值电阻 R1与滑动变阻器R2采用如图方式接在电动势为 E,内阻为 r 的电源上,利用电压传感器和电流传感器研究 R2上的电压与电流变化关系.当自下向上滑动R2上的滑片时,通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后,在屏幕上得到的U I 图像应为下图中的(C)解析:根据闭合电路欧姆定律得U=E-I(r+R1),E,r,R1均不变,由数学知识得知,U I 图像是向下倾斜的直线,选项 C正确.3.(2017 江苏宜兴期末)已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强阻值越大.为探测磁场的有无,利用磁敏电阻做为传感器设

3、计了如图所示电路.电源的电动势E 和内阻 r 不变,在无磁场时调节变阻器R使小灯泡 L 正常发光,若探测装置从无磁场区进入磁场区,则(C)A.电压表的示数变小B.磁敏电阻两端电压变小C.小灯泡 L 变亮甚至烧毁D.通过滑动变阻器的电流变大解析:探测装置从无磁场区进入强磁场区时,磁敏电阻变大,电路的总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知总电流变小,根据 U=E-Ir,因为I 减少,所以路端电压U 增大,电压表测量路端电压,故电压表示数变大,灯泡两端电压增大,即灯泡变亮,如果磁场足够大,有可能烧坏灯泡,选项 C 正确,A 错误;小灯泡的电流增大,而总电流是减小的,故通过磁敏电阻和滑动变阻器的电流减小

4、,由于滑动变阻器的电阻不变,故滑动变阻器两端的电压减小,而路端电压是增大的,故磁敏电阻两端的电压增大,选项 B,D错误.4.(2017 山东青岛二模)如图所示电路中,电流表 A和电压表 V 均可视为理想电表,闭合开关 S后,将滑动变阻器R1的滑片向右移动,下列说法正确的是(D)A.电流表 A的示数变大B.电压表 V的示数变大C.电容器 C所带的电荷量减少D.电源的效率增加解析:R1的滑片向右移动,接入电路的电阻增大,电路的总电阻增大,由闭合电路的欧姆定律I=知,干路中的电流减小,路端电压增大,R3两端的电压减小,电压表 V的示数变小,选项 B错误;并联部分的电压增大,电容器 C所带的电荷量增加

5、,选项 C错误;通过 R2的电流增大,所以通过 R1支路的电流减小,电流表的示数变小,选项 A 错误;电源的效率=100%=100%,所以效率增加,选项 D正确.5.在如图所示的电路中,闭合开关 S 后,L1,L2两灯泡都正常发光,后来由于某种故障使L2突然变亮,电压表读数减小,由此推断,该故障可能是(D)A.L1灯丝烧断B.电阻 R2断路C.电阻 R2短路D.电容器被击穿短路解析:若电阻 R2短路,则通过 L2的电流为零,L2不亮,选项 C错误;若 L1灯丝烧断,则总电阻增大,总电流减小,L2两端电压减小,L2变暗,选项A 错误;若 R2断路,则总电阻增大,总电流减小,电压表读数增大,L1与

6、R1并联部分两端的电压减小,故 L2两端的电压增大,L2变亮,选项 B 错误;若电容器被击穿短路,则电路总电阻减小,路端电压减小,总电流增大,L2变亮,D 正确.6.(多选)如图所示,图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图像,图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图像,则下列说法正确的是(ACD)A.电源的电动势为 50 V B.电源的内阻为C.电流为 2.5 A 时,外电路的电阻为 15 D.输出功率为 120 W时,输出电压是 30 V 解析:电源的输出电压和电流的关系为U=E-Ir,显然直线的斜率的绝对值等于 r,纵轴的截距为电源的电动势,从题图中看出纵轴截距为50 V,斜率的绝对

7、值等于r=5,选项 A正确,选项 B错误;当电流 I1=2.5 A时,由回路中电流 I1=,解得外电路的电阻 R外=15,C 正确;当输出功率为 120 W时,由题图中 P I 关系图线中看出对应干路电流为 4 A,再从 UI 图线中读取对应的输出电压为30 V,D 正确.7.(多选)某种小灯泡的伏安特性曲线如图(甲)所示,三个完全相同的这种小灯泡连接成如图(乙)所示的电路,电源的内阻为1.0.现闭合开关 S,理想电压表 V的示数为 4.0 V,则(ABD)A.三个灯泡的总电阻为8.3 B.电源的电动势为 5.6 V C.电源消耗的热功率为3.0 W D.电源的效率为 89.3%解析:理想电压

8、表V 的示数为 4.0 V,可知串联的灯泡电流为0.6 A,此时小灯泡电阻为=;每个并联灯泡的电流为0.3 A,电压1.0 V,此时小灯泡电阻 RL=,所以灯泡总电阻为R总=+8.3,选项 A 正确;电动势等于E=4 V+1 V+0.61.0 V=5.6 V,选项 B正确;电源消耗的热功率为P热=0.621.0 W=0.36 W,选项 C错误;电源效率=100%=100%=89.3%,选项 D正确.8.(2017 湖南衡阳三检)(多选)如图所示电路中,电源电动势 E 恒定,内阻 r=1,定值电阻 R3=5.开关 S断开与闭合时,ab 段电路消耗的电功率相等.则以下说法中正确的是(AD)A.电阻

9、 R1,R2可能分别为 4,5 B.电阻 R1,R2可能分别为 3,6 C.开关 S断开时理想电压表的示数一定小于S闭合时的示数D.开关 S 断开与闭合时,理想电压表的示数变化量大小与理想电流表的示数变化量大小之比一定等于6 解 析:开 关闭 合 时,ab段 只 有 电阻R1工 作,消 耗 的 电 功 率 为P=()2R1,当开关断开时,ab 段电阻 R1和R2工作,消耗的电功率为 P=()2(R1+R2),代入数据可得选项A正确,B 错误;将 R3和电源内阻看做一整体,则此时电压表测量路端电压,当断开时路端总电阻大于闭合时的,所以断开时电压表示数大,选项 C错误;根据闭合电路欧姆定律得U=E

10、-(R3+r)I,则电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比为=R3+r=6,选项 D正确.9.(多选)在图(甲)所示电路中,R1,R2均为定值电阻,且 R1=100,R2的阻值未知,R3是一滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压U随干路电流 I 的变化图线如图(乙)所示,其中图线上的A,B 两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分别得到的,则下列说法正确的是(ABD)A.电源的电动势为 20 V、内电阻为 20 B.定值电阻 R2的阻值为 5 C.定值电阻 R2消耗的最大功率为16 W D.滑动变阻器 R3的最大阻值为 300 解析:取 UA=16 V,I

11、A=0.2 A,UB=4 V,IB=0.8 A,利用 E=U+Ir,解得 E=20 V,r=20,选项 A 正确;当滑片滑到最右端时,R3,R1均被短路,此时外电阻为R2且对应图中B 点,则 R2=5,此 R2上功率最大,P2=UBIB=3.2 W,选项 B正确,C 错误;当滑片位于 R3最左端时,R3最大,此时外电阻为 R=80.又因为 R=+R2,解得 R3=300,选项 D正确.10.(2017 四川成都一诊)如图所示,E 为内阻不计的电源,MN为同种材料制成的粗细均匀的长电阻丝,C 为电容器.当滑动触头 P以恒定速率从左向右匀速滑动时,关于电流计 A 的读数情况及通过A 的电流方向,下

12、列说法正确的是(C)A.读数逐渐变小,通过 A的电流方向向左B.读数逐渐变大,通过 A的电流方向向右C.读数稳定,通过 A的电流方向向右D.读数稳定,通过 A的电流方向向左解析:设在 t 时间内,触头 P 移动的距离为 L,则L=vt,电源内阻不计,电阻丝单位长度上的电压值为,因此在 t时间内电容器两板间电压改变为 U=L=vt,而 I=C v,电流值恒定,即电流表读数稳定,选项 A,B 错误;电容器两端的电压等于右半部分电阻两端的电压,当滑动触头P 以恒定速率从左向右匀速滑动时,电容器两端的电压减小,放电,放电电流方向由正极板流向负极板,右极板带正电,所以通过 A的电流方向向右,选项 C正确

13、,D 错误.11.(2018 河北唐山模拟)(多选)如图所示,电源电动势E=3 V,小灯泡 L 标有“2 V 0.4 W”,开关 S接 1,当滑动变阻器调到R=4 时,小灯泡 L 正常发光.现将开关 S接 2,小灯泡 L和电动机 M均正常工作,则(AD)A.电源内阻为 1 B.电动机的内阻为 4 C.电动机正常工作电压为1 V D.电源效率约为 93.3%解析:小灯泡正常工作时的电阻RL=10,流过小灯泡的电流I=0.2 A.当开关 S接 1,R总=15,电源内阻 r=R总-R-RL=1,选项 A 正确;当开关 S 接 2 时,电动机 M两端的电压 UM=E-Ir-U=0.8 V,选项 C错误

14、;电动机对外功率未知,不能求出电动机的内阻,选项 B错误;电源的效率=100%=100%=93.3%,选项 D正确.12.导学号 58826179(2017 四川成都九校四模)(多选)在如图所示的电路中,闭合开关 S,电路达到稳定后,平行金属板中带电质点P 恰好处于静止状态.不考虑电流表和电压表对电路的影响,二极管视为理想二极管,R1,R2,R3三个电阻的阻值相等且与电源的内阻r 的阻值也相等.当滑动变阻器 R4的滑片向 b 端移动时,则(BC)A.带电质点 P将向下运动B.电源的输出功率将变大C.电压表 V2与电流表 A的读数变化量的绝对值之比一定不变D.电压表V 读数变化量的绝对值等于电压

15、表V2的读数变化量的绝对值解析:当滑动变阻器R4的滑片向 b 端移动时,R4接入电路的阻值减小,则电路总电流变大,R1两端电压变大,则 R3及其并联支路的电压减小,电容器两端电压减小,电容器本该放电,但是由于二极管的单向导电性,使得电容器两端的电荷量不变,电场强度不变,则带电质点 P 仍静止,选项 A 错误;因当电源外电路电阻等于内阻时电源输出功率最大,因 R1,R2,R3三个电阻的阻值相等且与电源的内阻r 的阻值也相等,可知外电路电阻大于内阻,当滑动变阻器R4的滑片向 b 端移动时,外电路电阻减小,向内电阻接近,故电源的输出功率变大,选项 B 正确;若只将 ab部分等效为电源的外电路,而将

16、ab左侧的部分等效为内电路,其等效内阻为 r,则根据闭合电路的欧姆定律可知,电压表 V2与电流表 A的读数变化量的绝对值之比为=r,可知为定值不变,选项 C正确;由电路图可知U=U1+UR2+U2,当滑动变阻器R4的滑片向 b 端移动时,U 减小,U2减小,U1增大,UR2增大,则电压表 V读数变化量的绝对值小于电压表 V2的读数变化量的绝对值,选项 D错误.13.导学号 58826180 如图(甲)所示为某元件 R的 U I 特性曲线,把它连成图(乙)所示电路.已知电源电动势E=5 V,内阻 r=1.0,定值电阻 R0=4.闭合开关 S后,求:(1)该元件的电功率;(2)电源的输出功率.解析

17、:(1)把电源和 R0看成等效电源,该电源的 U I 图像如图所示,元件 R与电源组成闭合电路时,R 中电流 IR=0.4 A,电压 UR=3.0 V,则PR=URIR=3.0 0.4 W=1.2 W.(2)由于 P出=R0+PR,则 P出=(0.424+1.2)W=1.84 W.答案:(1)1.2 W(2)1.84 W 14.导学号 58826181(2018 四川乐山模拟)如图所示,已知蓄电池的电动势为 E=6 V,内阻 r=2,R1=2,R2为一可变电阻,则 R2为何值时,R2上消耗的功率最大?并求此时的最大功率值.解析:用题图中虚线框所围的部分替代电源时,其电动势也相应的替换.等效电动势E等于其负载电阻R2断开时 A,B 两点间的电压,故E=E=6 V=3 V,等效内电阻为 r=1,当外电路电阻等于等效电源内阻时,电源输出功率最大,故 R2=1 时,R2上消耗的功率最大.这样,R2上消耗的最大功率P2max=W=2.25 W.答案:1 2.25 W