高考物理特訓(xùn)第2講　閉合電路的歐姆定律

第2講閉合電路的歐姆定律A級(練考點過基礎(chǔ))題組一閉合電路的動態(tài)分析問題1．(2021·北京海淀區(qū)一模)如圖所示的閉合電路中，已知電源電動勢為E，內(nèi)阻為r.滑動變阻器滑片的移動可以改變外電路的阻值R.電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，電源內(nèi)阻消耗的功率為P.以下四幅圖中能正確反映P－I、P－U關(guān)系的是()答案：A解析：電源內(nèi)阻消耗的功率P與電流表的示數(shù)I的關(guān)系為P＝I2r，故A正確，B錯誤；電源內(nèi)阻兩端的電壓為E－U，所以內(nèi)阻消耗的功率P＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E－U))\s\up12(2),r)，故C、D錯誤．題組二閉合電路的功率及效率問題2．(2021·北京朝陽區(qū)二模)在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻和定值電阻的阻值均為r，滑動變阻器的最大阻值為2r.閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動的過程中，下列說法正確的是()A．電壓表的示數(shù)變大B．電流表的示數(shù)變大C．電源的效率變大D．滑動變阻器消耗的功率變大答案：B解析：開關(guān)閉合后，電壓表測量路端電壓，電流表測量總電流。在滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動過程中，滑動變阻器接入電路的電阻減小，總電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，故電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大，A錯誤，B正確；電源的效率公式η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%，當(dāng)路端電壓U減小時，電源的效率變小，故C錯誤；將定值電阻r看成電源的內(nèi)阻，則等效電源的內(nèi)阻為2r，滑動變阻器的最大阻值也是2r，因為電源的內(nèi)、外電阻相等時，電源的輸出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑動過程中，滑動變阻器消耗的功率變小，D錯誤．3．(2021·北京房山區(qū)二模)如圖甲所示，電動勢為E.內(nèi)阻為r的電源與R＝6Ω的定值電阻、滑動變阻器RP、開關(guān)S組成閉合回路．已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關(guān)系如圖乙所示．下列說法中正確的是()A．圖乙中Rx＝15ΩB．電源的電動勢E＝10V，內(nèi)阻r＝4ΩC．滑動變阻器消耗的功率P最大時，定值電阻R消耗的功率也最大D．調(diào)整滑動變阻器RP的阻值，可以使電源的輸出電流達(dá)到1.25A答案：B解析：由題給圖象可知，當(dāng)RP＝R＋r＝10Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大，已知R＝6Ω，所以r＝4Ω，又最大功率P＝eq\f(E2,4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋r)))＝2.5W，所以解得E＝10V，B正確；滑動變阻器的阻值為5Ω時與阻值為Rx消耗的功率相等，有(eq\f(E,RP＋R＋r))2RP＝(eq\f(E,Rx＋R＋r))2Rx，解得Rx＝20Ω，A錯誤；當(dāng)滑動變阻器的阻值RP＝0時，電路中的電流最大，定值電阻R消耗的功率最大，C錯誤；電路中的最大電流Im＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(10,6＋4)A＝1A，所以調(diào)整滑動變阻器RP的阻值，不可能使電源的輸出電流達(dá)到1.25A，D錯誤．題組三含電容器電路的分析與計算4．(2020·江蘇七市調(diào)研)在如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R1、R3為滑動變阻器，R2為定值電阻，C為電容器．開始時開關(guān)S1、S2閉合．下列操作能使電容器所帶電荷量增加的是()A．?dāng)嚅_開關(guān)S1B．?dāng)嚅_開關(guān)S2C．向左移動滑動變阻器R1的滑片D．向左移動滑動變阻器R3的滑片答案：B解析：斷開開關(guān)S1，電容器通過R1、R2放電，電荷量減少，故A錯誤；斷開開關(guān)S2，電容器穩(wěn)定后的電壓等于電源的電動勢，即兩極板間的電壓增大，電容器所帶電荷量增加，故B正確；向左移動滑動變阻器R1的滑片，不會影響電容器兩極板的電壓，電容器所帶電荷量不變，故C錯誤；向左移動滑動變阻器R3的滑片，總電阻增大，干路電流減小，則電容器兩極板的電壓(R2的分壓)減小，所帶電荷量減少，故D錯誤．題組四電源的U－I圖象問題5．(2020·山東濰坊一中期末)用某種材料做成的電池，其路端電壓U和電流I的關(guān)系如圖中曲線a所示(電池電動勢一定，內(nèi)阻可變)，一電阻兩端電壓U和通過的電流I的關(guān)系如圖中直線b所示．當(dāng)用該電池只對該電阻供電時，電池的內(nèi)阻為()A．13Ω B．20ΩC．22Ω D．25Ω答案：A解析：由題圖可知，用該電池給電阻供電時，電阻兩端電壓U＝2V，流經(jīng)電池電流I＝0.1A；由閉合電路歐姆定律得電池內(nèi)阻r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f(3.3－2,0.1)Ω＝13Ω，故A正確，B、C、D錯誤．6．(2020·黑龍江漠河一中月考)如圖所示，直線A是電源的路端電壓U和電流I的關(guān)系圖線，直線B、C分別是電阻R1、R2兩端的電壓U與電流I的關(guān)系圖線．若這兩個電阻分別接到這個電源上，則()A．R1接在電源上時，電源的效率高B．R2接在電源上時，電源的效率高C．R1接在電源上時，電源的輸出功率大D．電源的輸出功率一樣大答案：A解析：由題給圖象可知，電源的電動勢E＝U0，短路電流I＝I0，而電源的效率η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%，與路端電壓成正比，所以R1接在電源上時路端電壓大，效率高，A正確，B錯誤；R1接在電源上時的電流I2＝eq\f(1,4)I0，結(jié)合三角形相似的知識可以確定，電源的路端電壓U1＝eq\f(3,4)U0，所以電源的輸出功率P1＝U1I1＝eq\f(3,16)U0I0，同理，R2接在電源上時的電流I2＝eq\f(1,2)I0，路端電壓U2＝eq\f(1,2)U0，所以電源的輸出功率P2＝eq\f(1,4)U0I0，C、D均錯誤．題組五電路的故障分析7．(2020·江蘇宿遷八校聯(lián)考)在如圖所示的電路中，開關(guān)S閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，某時刻電壓表和電流表的示數(shù)都增大，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障()A．R1短路 B．R2短路C．R3短路 D．R1斷路答案：A解析：若電路正常，則電流表測量流過R1的支路電流，電壓表測量R3兩端的電壓．若R1短路，則R2被短路，外電路只有電阻R3接在電源兩端，電流表測量干路電流，電壓表測量路端電壓，兩表示數(shù)均增大，A正確；若R2短路，則R1被短路，電流表示數(shù)為零，B錯誤；若R3短路，則電壓表示數(shù)為零，C錯誤；若R1斷路，則電流表示數(shù)為零，D錯誤．8．(2020·陜西渭南質(zhì)檢)在測定金屬電阻率的實驗中，某同學(xué)連接電路如圖所示．閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電路有故障(已知電源、電表和導(dǎo)線均完好，電源電動勢E＝3.0V)．(1)若電流表示數(shù)為零、電壓表示數(shù)為3.0V，則發(fā)生故障的是________(選填“待測金屬絲”、“滑動變阻器”或“開關(guān)”)．(2)若電流表、電壓表示數(shù)均為零，該同學(xué)利用多用電表檢查故障．先將選擇開關(guān)旋至________(選填“歐姆×100”、“直流電壓10V”或“直流電流2.5mA”)擋，再將________(選填“紅”或“黑”)表筆固定在a接線柱，把另一支表筆依次接b、c、d接線柱．若只有電流表斷路，則多用電表的示數(shù)依次是________、________、________．答案：(1)待測金屬絲(2)直流電壓10V紅003.0V解析：(1)電流表示數(shù)為零，說明電路某處發(fā)生了斷路．若滑動變阻器或開關(guān)斷路，則電壓表的示數(shù)也為零，不符合題意；若待測金屬絲斷路，則電壓表仍與電源兩端相連，示數(shù)為3.0V．故電路故障是待測金屬絲斷路．(2)該實驗中并沒有斷開電源，因此不能用歐姆表檢查電路故障；電路中電流的最大值又無法估算，因此也不能用電流表檢查電路故障；考慮電路中電源的電動勢E＝3.0V，所以可使用電壓表檢查電路故障．先將選擇開關(guān)旋至直流電壓10V擋，再將紅表筆固定在a接線柱上，若只有電流表斷路，把另一支表筆依次接b、c時，多用電表的示數(shù)是0，接d接線柱時，電壓表接在電源兩端，示數(shù)為3.0V.B級(練能力過素養(yǎng))9．(2020·廣東深州中學(xué)期中)圖甲為某一小燈泡的U－I圖線，現(xiàn)將兩盞這樣的小燈泡并聯(lián)后再與一個4Ω的定值電阻R串聯(lián)，接在內(nèi)阻r為1Ω、電動勢E為3V的電源兩端，如圖乙所示．則通過每盞小燈泡的電流I和每盞小燈泡的電功率P分別約為()A．I≈0.2A，P≈0.6WB．I≈0.3A，P≈0.6WC．I≈0.2A，P≈0.2WD．I≈0.3A，P≈0.4W答案：C解析：設(shè)每盞小燈泡的電壓為U，通過的電流為I，則通過整個電路的電流為2I，根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E＝U＋2I(R＋r)，即U、I還應(yīng)滿足U＝3－10I，在小燈泡的U－I圖象中作出對應(yīng)的函數(shù)圖線，如圖所示，則兩個圖線的交點即為小燈泡在電路中的工作點，所以通過小燈泡的電流I≈0.2A，對應(yīng)燈泡兩端的電壓U≈1V，每盞小燈泡的功率P≈0.2W，故C正確．10．如圖所示的電路中，兩平行金屬板A、B水平放置，兩極板的長度L＝80cm，兩板間的距離d＝20cm.電源電動勢E＝28V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R＝15Ω.閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶負(fù)電的小球從A、B兩金屬板左端正中間位置M處以初速度v0＝8m/s水平向右射入兩板間，恰能從上極板B板右側(cè)邊緣射出．若小球帶電荷量q＝1×10－2C，質(zhì)量m＝2×10－2kg，不考慮空氣阻力，重力加速度g＝10m/s2.求此時：(1)滑動變阻器接入電路的阻值．(2)電源的輸出功率．答案：(1)12Ω(2)27W解析：(1)小球在極板間做類平拋運(yùn)動水平方向：t＝eq\f(L,v0)＝eq\f(0.8,8)s＝0.1s豎直方向：eq\f(1,2)d＝eq\f(1,2)at2代入數(shù)據(jù)解得a＝20m/s2對小球，根據(jù)牛頓第二定律有F－mg＝ma代入數(shù)據(jù)解得F＝0.6N極板間電場