【物理】2020版高考物理大一轮复习考点规范练27闭合电路欧姆定律及其应用新人教版 7页

考点规范练 27 闭合电路欧姆定律及其应用 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 1∶2,则当 R1 与 R2 串联后接入电路中时,R1 与 R2 两端电压之比 U1∶U2 为( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1 答案 B 解析由并联特点可知R1 R2 = I2 I1 = 2 1,又由串联电路特点可得U1 U2 = R1 R2 = 2 1,故 B 正确。 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.nU B.U n C.(n-1)U D. U n-1 答案 A 解析 Rac 与 Rcd 串联,电流 I= Uab Rac+Rcd ,对输出端电压 Ucd=U=IRcd= UabRcd Rac+Rcd = Uab n ,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=W q得 E=2V,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 Ω 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 45W,所以电源最大 输出功率为 45W,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 5Ω,选项 B 正确;由电阻箱所消耗功率 P 最大值为 45W 可知,此 时电阻箱读数为 R=5Ω,电流 I= P R=3A,电源电动势 E=I(R+r)=30V,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η=U E×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=Q U 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①表示某电源的输出电压与电流的关系图像,图中曲线②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 Ω C.电流为 2.5 A 时,外电路的电阻为 15 Ω 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①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 50V,由斜率得 r=50-20 6-0 Ω=5Ω,A 正确,B 错误;当电流 I1=2.5A 时,由回路中电流 I1= E r+R外 ,解得外电路的电阻 R 外=15Ω,C 正确;当输出功率为 120W 时,由题 图中 P-I 关系图线看出对应干路电流为 4A,再从 U-I 图线中读取对应的输出电压为 30V,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 Ω,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 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω 解析(1)题图乙中 AB 延长线交 U 轴于 20V 处,交 I 轴于 1.0A 处,所以电源的电动势为 E=20V,内阻 r= E I短 =20Ω。 (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=4V、I2=0.8A,得 R2=U2 I2 =5Ω。 (3)当 P 滑到 R3 的左端时,由题图乙知此时 U 外=16V,I 总=0.2A,所以 R 外= U外 I总 =80Ω。 因为 R 外= R1R3 R1+R3 +R2,所以滑动变阻器的最大阻值为 R3=300Ω。 12. 如图所示,电源内阻 r=1 Ω,R1=2 Ω,R2=6 Ω,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 Ω 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=3V+1×2V+1×1V=6V。 (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= E R1+r=2A。 (3)灯 L 电阻 RL=UL 2 P =6Ω。设滑动变阻器 Pb 段的电阻为 R3,Pa 段与 R2 被短路,R3 与灯 L 并联后与 R1 串联。R3 与 RL 并联后的等效电阻 R3L=R3·RL R3+RL 。由闭合电路欧姆定律得 I2= E R1+r+R3L 。又 U3=I2R3L,所以 P3=U3 2 R3 = 16R3 R3 2+4R3+4 = 16 R3+ 4 R3 +4 (式中物理量单位均取国际单位制的单位)。当 R3=2Ω时变阻器 R3 上消耗的功 率最大,且最大值为 2W。