2020版高考物理新优选大一轮人教通用版考点规范练：27 闭合电路欧姆定律及其应用 Word版含解析.pdf

考点规范练考点规范练 27 闭合电路欧姆定律及其应用闭合电路欧姆定律及其应用 考点规范练第考点规范练第 52 页页 一、单项选择题 1.电阻 R1与 R2并联在电路中,通过 R1与 R2的电流之比为 12,则当 R1与 R2串联后接入电路中时,R1 与 R2两端电压之比 U1U2为( ) A.12B.21C.14D.41 答案 B 解析由并联特点可知,又由串联电路特点可得,故 B 正确。 1 2 = 2 1 = 2 1 1 2 = 1 2 = 2 1 2. 电子式互感器是数字变电站的关键设备之一。如图所示,某电子式电压互感器探头的原理为电阻分 压,ac间的电阻是 cd间电阻的(n-1)倍,某次测量中输出端数字电压表的示数为 U,则输入端的电压为 ( ) A.nUB. C.(n-1)UD. - 1 答案 A 解析 Rac与 Rcd串联,电流 I=,对输出端电压 Ucd=U=IRcd=,即输入端电压为 + + = Uab=nU。 3.下列关于电源电动势的说法正确的是( ) A.在某电池的电路中,每通过 2 C 的电荷量,电池提供的电能是 4 J,那么这个电池的电动势是 0.5 V B.电源的路端电压增大时,其电源的电动势一定也增大 C.无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变 D.电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多 答案 C 解析由 E=得 E=2 V,则 A 错误;电源的电动势与外电路无关,只由电源自身的性质决定,则 B 错误,C 正确;电源的电动势大,所提供的能量不一定大,电源的电能取决于通过电源的电荷量与电动势的乘积,D 错误。 4. 如图所示,电源内阻不能忽略,电流表、电压表均可视为理想电表,在滑动变阻器 R 的滑片从 a 端滑到 b端的过程中( ) A.电压表 V的示数先增大后减小,电流表 A 的示数增大 B.电压表 V的示数先增大后减小,电流表 A 的示数减小 C.电压表 V的示数先减小后增大,电流表 A 的示数增大 D.电压表 V的示数先减小后增大,电流表 A 的示数减小 答案 A 解析在滑动变阻器 R的滑片从 a 端滑到 b 端的过程中,外电阻先增大后减小,路端电压先增大后减小, 电压表 V的示数先增大后减小,电流表 A 的示数一直增大,选项 A 正确。 5.在如图所示的电路中,闭合开关 S,将滑动变阻器的滑片 P 向左移动一段距离后,下列结论正确的是 ( ) A.灯泡 L变亮 B.电压表读数变小 C.电流表读数变小 D.电容器 C上所带的电荷量减少 答案 C 解析当滑动变阻器滑片 P向左移动时,其接入电路的电阻增大,电路的总电阻 R总增大,总电流 I 减小, 电流表读数变小;灯泡的功率为 P=I2RL,RL不变,则 P 减小,灯泡变暗,故 A 错误,C 正确;电压表读数 U=E-Ir变大,故 B 错误;根据 U滑=E-I(RL+r)可知,I 减小,滑动变阻器两端电压增大,电容器两端电压也 增大,其电荷量增大,故 D 错误。 6.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗功率 P 与电阻箱读数 R 变化的曲线如图 所示,由此可知( ) A.电源最大输出功率可能大于 45 W B.电源内阻一定等于 5 C.电源电动势为 45 V D.电阻箱所消耗功率 P 最大时,电源效率大于 50% 答案 B 解析由于题述将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,电阻箱所消耗功率 P等于电源输出功率。由电 阻箱所消耗功率 P 与电阻箱读数 R 变化的曲线可知,电阻箱所消耗功率 P 最大为 45 W,所以电源最 大输出功率为 45 W,选项 A 错误;由电源输出功率最大的条件可知,电源输出功率最大时,外电路电阻 等于电源内阻,所以电源内阻一定等于 5 ,选项 B 正确;由电阻箱所消耗功率 P 最大值为 45 W可知, 此时电阻箱读数为 R=5 ,电流 I=3 A,电源电动势 E=I(R+r)=30 V,选项 C 错误;电阻箱所消耗功 率 P 最大时,电源效率为 50%,选项 D 错误。 7.科学家研究发现,磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大,随所处空间磁场的减弱而 减小。如图所示电路中 GMR 为一个磁敏电阻,R 和 R2为滑动变阻器,R1和 R3为定值电阻。当开关 S1和 S2闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态,则( ) A.只调节 R,当 P1向右端移动时,电阻 R1消耗的电功率增大 B.只调节 R,当 P1向右端移动时,带电微粒向下运动 C.只调节 R2,当 P2向下端移动时,电阻 R1消耗的电功率增大 D.只调节 R2,当 P2向下端移动时,带电微粒向下运动 答案 A 解析只调节 R,当 P1向右端移动时,滑动变阻器 R 接入电路的阻值增大,电源电动势不变,所以左侧电 路中的电流减小,电磁铁的磁性减弱,导致磁敏电阻 GMR的阻值减小,则通过 R1的电流增大,其电功 率增大,电容器两端的电压增大,板间电场强度增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动,A 正确,B错误;只调节 R2,当 P2向下端移动时,回路中电流不变,电阻 R1消耗的电功率不变,电容器板间 电压增大,板间电场强度增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动,C、D 错误。 二、多项选择题 8.在如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,A 灯变暗,B 灯变亮,则故障可能是( ) A.R1短路B.R2断路 C.R3断路D.R4短路 答案 BC 解析若 R4发生故障,则 A、B 两灯亮度变化相同,故 D 项错误;若 R2断路,由“串反并同”可以判断 A 灯 变暗,B灯变亮,B 项正确;若 R3断路,则可以得出 A暗 B 亮,C 项正确;若 R1短路,则可以得出 A、B 两 灯都变亮,A项错误。 9.如图所示,电源的电动势为 E,内阻为 r,R1、R2、R3为定值电阻,RL为光敏电阻(光敏电阻被 光照射时阻值变小),C 为电容器。闭合开关 S,电路稳定后,用光照射 RL,下列说法正确的是( ) A.电压表示数增大 B.电源的效率增大 C.电容器所带电荷量增加 D.R2消耗的功率增大 答案 CD 解析由题图可知,RL和 R2串联后与 R1并联,C和 R3串联后与 R2并联,电容器在电路稳定时相当于断 路,则 R3相当于导线;当光照增强时,光敏电阻 RL阻值减小,总电阻减小,总电流增大;内电压增大,外电 压减小,故电压表示数减小,A 错误;电源的效率 = ×100%,因路端电压减小,故电源的效率减小,B 错 误;总电流增大,但 R1电流减小,故 R2电流增大,R2两端的电压增大,故电容器两端电压增大,由 C= 知, 电荷量增加,C 正确;通过 R2的电流增大,根据 P=I2R 知 R2功率增大,D 正确。 10.如图所示,图中直线表示某电源的输出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( ) A.电源的电动势为 50 V B.电源的内阻为 25 3 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 答案 ACD 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电源内阻 r,纵轴的截 距为电源的电动势,从题图中看出截距为 50 V,由斜率得 r= =5 ,A 正确,B 错误;当电流 50 - 20 6 - 0 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 + 外 题图中 P-I关系图线看出对应干路电流为 4 A,再从 U-I 图线中读取对应的输出电压为 30 V,D 正确。 三、非选择题 11.如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且 R1=100 ,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器,当其滑 片 P 从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中 A、B 两点是滑片 P 在变阻器的两个不同端点得到的,求: (1)电源的电动势和内阻; (2)定值电阻 R2的阻值; (3)滑动变阻器的最大阻值。 答案(1)20 V 20 (2)5 (3)300 解析(1)题图乙中 AB延长线交 U 轴于 20 V处,交 I 轴于 1.0 A 处,所以电源的电动势为 E=20 V,内阻 r=20 。 短 (2)当 P 滑到 R3的右端时,电路参数对应题图乙中的 B 点,即 U2=4 V、I2=0.8 A,得 R2=5 。 2 2 (3)当 P 滑到 R3的左端时,由题图乙知此时 U外=16 V,I总=0.2 A,所以 R外=80 。 外 总 因为 R外=+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为 R3=300 。 13 1+ 3 12. 如图所示,电源内阻 r=1 ,R1=2 ,R2=6 ,灯 L 上标有“3 V 1.5 W”的字样,当滑动变阻器 R3 的滑片 P 移到最右端时,电流表示数为 1 A,灯 L 恰能正常发光。 (1)求电源的电动势; (2)求当 P 移到最左端时,电流表的示数; (3)滑动变阻器 Pb段的电阻多大时,滑动变阻器 R3上消耗的功率最大?最大值是多大? 答案(1)6 V (2)2 A (3)2 2 W 解析(1)滑片 P移到最右端时,R2被短路,电阻 R3与灯 L 并联,然后与 R1串联。电源的电动势 E=UL+IR1+Ir=3 V+1×2 V+1×1 V=6 V。 (2)当 P 移到最左端时,灯 L、R2和 R3都被短路,外电阻只有 R1。由闭合电路欧姆定律得 I1= =2 A。 1+ (3)灯 L 电阻 RL=6 。设滑动变阻器 Pb段的电阻为 R3,Pa 段与 R2被短路,R3与灯 L 并联后 L2 与 R1串联。R3与 RL并联后的等效电阻 R3L=。由闭合电路欧姆定律得 I2=。又 3 · L 3+ L 1+ + 3L U3=I2R3L,所以 P3=(式中物理量单位均取国际单位制的单位)。当 32 3 = 163 32+ 43+ 4 = 16 3+ 4 3+ 4 R3=2 时变阻器 R3上消耗的功率最大,且最大值为 2 W。