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1、第24講 電路 閉合電路的歐姆定律
[解密考綱]主要考查閉合電路的歐姆定律、動態(tài)電路分析、閉合電路的功率與效率問題.
1.(2019·南通高三調(diào)研)如圖所示,電源電動勢E=12 V,內(nèi)阻r=1.0 Ω,電阻R1=4.0 Ω,R2=7.5 Ω,R3=5.0 Ω,電容器的電容C=10 μF,閉合開關(guān)S,電路達到穩(wěn)定后電容器的電荷量為( )
A.5×10-5C B.6.0×10-5C
C.7.5×10-5C D.1.2×10-4C
B 解析 閉合開關(guān)S,R1和R3串聯(lián),電容器的電壓等于R3的電壓,為 U=E=×12 V=6.0 V,電容器上所帶的電荷量 Q=CU=10×10-6×6
2、.0 C=6.0×10-5C,故選項B正確.
2.(2019·安徽滁州一中高三高考模擬)(多選)如圖所示,當(dāng)開關(guān)S閉合時,下列判斷正確的是( )
A.電壓表的讀數(shù)變小
B.電流表的讀數(shù)變小
C.電壓表的讀數(shù)變大
D.電流表的讀數(shù)變大
AB 解析 當(dāng)開關(guān)S閉合時,外電路的總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律,干路電流增加,根據(jù)U=E-Ir,路端電壓減小,故選項A正確,C錯誤;干路電流增加,根據(jù)UR3=E-I(r+R1),可知電阻R3兩端的電壓減小,所以電流表讀數(shù)減小,故選項B正確,D錯誤.
3.如圖所示,已知電源電動勢為6 V,內(nèi)阻為1 Ω,保護電阻R0=0.5 Ω,下列說法正確
3、的是( )
A.當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為零,保護電阻R0消耗的電功率最大
B.當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為1 Ω,保護電阻R0消耗的電功率最大
C.當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為1 Ω,電阻箱R消耗的電功率最大
D.當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為0.5 Ω,電阻箱R消耗的電功率最大
A 解析 根據(jù)閉合電路歐姆定律I=可知,當(dāng)R=0 Ω時,電流最大,根據(jù)P=I2R0可知,R0消耗的電功率最大,選項A正確,B錯誤;把定值電阻R0看成電源的內(nèi)阻,當(dāng)R=r+R0=1.5 Ω時,電阻箱R消耗的電功率最大,選項C、D錯誤.
4.(2019·華南師范大學(xué)附屬中學(xué)高三綜合測試)(多選)如圖甲所示,當(dāng)滑動變阻器的觸頭從一端滑到另一端
4、的過程中,兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙所示,已知電流表讀數(shù)在0.2 A以下時,電動機沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動,不考慮電表對電路的影響,下列判斷正確的是( )
A.電路中的電源電動勢為3.4 V
B.變阻器向右滑動時,V2讀數(shù)逐漸減小
C.此電路中,電動機的最大輸出功率為0.54 W
D.變阻器的最大阻值為30 Ω
CD 解析 由電路圖甲知,電壓表V2測量路端電壓,電流增大時,內(nèi)電壓增大,路端電壓減小,所以最上面的圖線表示V2的電壓與電流的關(guān)系,此圖線的斜率大小等于電源的內(nèi)阻,為r= Ω=2 Ω,當(dāng)電流I=0.1A時,U=3.4V,則電源的電動勢E=U+Ir=3.4 V+0.1
5、×2 V=3.6 V,選項A錯誤;變阻器向右滑動時,R阻值變大,總電流減小,內(nèi)電壓減小,路端電壓即為V2讀數(shù)逐漸增大,選項B錯誤;由圖可知,電動機的電阻rM= Ω=4 Ω,當(dāng)I=0.3 A時,U=3 V,電動機的輸入功率率最大,最大輸入功率為P=UI=3×0.3 W=0.9 W,電動機發(fā)熱功率為PrM=I2rM=0.32×4=0.36 W,則最大的輸出功率為0.9 W-0.36 W=0.54 W,選項C正確;當(dāng)I=0.1 A時,電路中電流最小,變阻器的電阻為最大值,所以R=-r-rM= Ω=30 Ω,選項D正確.
5.(2019·上海黃浦區(qū)質(zhì)量檢測)在如圖所示的電路中,R1、R2、R3和R4
6、皆為定值電阻,R為滑動變阻器,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r.設(shè)電流表的讀數(shù)為I,電壓表的讀數(shù)為U.當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向圖中a端移動時( )
A.I變小 U變大
B.I變大 U變大
C.I變小 U變小
D.I變大 U變小
C 解析 當(dāng)滑動變阻器R的滑動頭向圖中a端移動時,變阻器接入電路的電阻減小,外電路總電阻減小,總電流增大,電源的內(nèi)電壓增大,則路端電壓隨之減小,電壓表測量路端電壓,故有U變小,總電流增大,內(nèi)電壓、電阻R1、R3的電壓都增大,則并聯(lián)部分電壓減小,通過R2的電流減小,則電流表A的讀數(shù)I變小,故選項C正確.
6.(2019·南陽第一學(xué)期期末)某一電源的路端
7、電壓與電流的關(guān)系、電阻R1、R2的電壓與電流的關(guān)系如圖所示,用此電源和電阻R1、R2組成電路,R1、R2可以同時接入電路,也可以單獨接入電路,為使電源輸出功率最大,可采用的接法是 ( )
A.將R1單獨接到電源兩端
B.將R2單獨接到電源兩端
C.將R1、R2串聯(lián)后接到電源兩端
D.將R1、R2并聯(lián)后接到電源兩端
A 解析 電源U-I圖象的縱截距表示電源電動勢,則E=3 V;斜率為電源內(nèi)阻,則r=0.5 Ω,電阻U-I圖象的斜率表示電阻,則R1=0.5 Ω,R2=1 Ω,電源輸出功率最大時,內(nèi)、外電路的電阻相等,則將R1單獨接到電源兩端時,電源輸出功率最大,故選項A正確.
7
8、.(2019·鎮(zhèn)江高三模擬)如圖所示,電路中R1、R2均為可變電阻,電源內(nèi)阻不能忽略,平行板電容器C的極板水平放置.閉合開關(guān)S,電路達到穩(wěn)定時,帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動.則下列操作能使油滴向上運動的是( )
A.增大R1的阻值
B.增大R2的阻值
C.增大兩板間的距離
D.?dāng)嚅_開關(guān)S
A 解析 開始時油滴靜止,則重力與電場力相互平衡,電場力向上,增大R1的阻值,則路端電壓增大,電容器兩端電壓增大,板間場強增大,故電場力增大,油滴將向上運動,故選項A正確;R2與電容器串聯(lián),視為導(dǎo)線,故對電容器的電壓沒有影響,油滴不動,故選項B錯誤;增大兩板間距離時,電壓不變,d變大
9、,故電場強度減小,因此油滴將向下運動,故選項C錯誤;斷開開關(guān)S后,電容器將通過回路放電,兩板間場強減小,油滴向下運動,故選項D錯誤.
8.(2019·江蘇六市高三第二次調(diào)研)如圖甲所示電路中,D為二極管,其伏安特性曲線如圖乙所示.在圖甲電路中,閉合開關(guān)S,滑動變阻器R的滑片P從左端向右移動過程中( )
A.二極管D消耗的功率變大
B.二極管D的電阻變大
C.通過二極管D的電流減小
D.電源的功率減小
A 解析 滑動變阻器R的滑片P從左端向右移動過程中,滑動變阻器的電阻減小,電路電流增大,由圖乙可知,二極管的電阻減小,電流、電壓增大,消耗的功率也增大,故選項A正確,B、C錯誤;
10、電源的功率為P=EI,因為電流增大,所以電源的功率增大,故選項D錯誤.
9.(2019·上海普陀區(qū)高三二模)如圖所示,當(dāng)電路中開關(guān)S斷開時,測得電阻R1兩端的電壓為2 V,R2兩端的電壓為3 V,電源有內(nèi)阻.當(dāng)開關(guān)S閉合后,下列說法正確的是( )
A.電壓表的示數(shù)大于5 V
B.電阻R2兩端的電壓小于3 V
C.電阻R1兩端的電壓小于2 V
D.內(nèi)電阻r上的電壓變小
B 解析 當(dāng)開關(guān)S斷開時,測得電阻R1兩端的電壓為2 V,R2兩端的電壓為3 V,則路端電壓為5 V,即電壓表的示數(shù)為5 V,選項A錯誤;當(dāng)開關(guān)S閉合后,電路的總電阻變小,總電流變大,則路端電壓變小,電阻R1兩端
11、的電壓變大,則大于2 V,并聯(lián)支路的電壓減小,則電阻R2兩端的電壓小于3 V,選項B正確,C錯誤;總電流變大,則內(nèi)電阻r上的電壓變大,選項D錯誤.
10.(2019·唐山高三一模)(多選)在如圖所示電路中,電源內(nèi)阻忽略不計,閉合電鍵S,滑動變阻器的滑片位于a點時,兩理想電表的讀數(shù)分別為U1、I1,滑動變阻器的滑片位于b點時,兩理想電表的讀數(shù)分別為U2、I2.下列判斷正確的是( )
A.U1>U2,I1 < I2
B.滑片位于b點時,滑動變阻器接入電路的阻值為
C.滑片由a滑到b,等于滑動變阻器接入電路的阻值變化量
D.滑片由a滑到b,等于R1的阻值
BD 解析 滑片從a到b,
12、電阻增大,電流減小,電流表示數(shù)減小,根據(jù)U=E-IR1,電壓表示數(shù)增大,故選項A錯誤;根據(jù)歐姆定律,滑動變阻器接入電路的阻值為R2=,故選項B正確;U2-U1等于R1上電壓的減小量,I1-I2等于通過R1電流的減小量,則等于R1的阻值,故選項C錯誤,D正確.
11.(2019·濟南歷城二中第三次調(diào)研)(多選)如圖所示,電源的電動勢E=2 V,內(nèi)阻r=2 Ω,兩個定值電阻阻值均為8 Ω,平行板電容器的電容C=3×10-6 F,則( )
A.開關(guān)斷開穩(wěn)定時兩極板間的電壓為 V
B.開關(guān)斷開穩(wěn)定時電容器帶的電荷量為4×10-6 C
C.開關(guān)接通穩(wěn)定時兩極板間的電壓為 V
D.開關(guān)接通
13、穩(wěn)定時電容器帶的電荷量為4×10-6 C
CD 解析 開關(guān)斷開穩(wěn)定時,電流I== A=0.2 A,電阻R2兩端的電壓U=I R2=0.2×8 V=1.6 V,電容器兩極板間的電壓等于電阻R2兩端的電壓U=1.6 V,故選項A錯誤;電容器所帶的電荷量為Q=CU=3×10-6×1.6 C=4.8×10-6C,故選項B錯誤;開關(guān)接通穩(wěn)定時,電阻R1和R2并聯(lián),R并==4 Ω,電流I== A= A,并聯(lián)部分的電壓U并=IR并=×4 V= V,電容器兩極板間的電壓等于并聯(lián)部分的電壓為 V,故選項C正確;電容器所帶的電荷量為Q′=CU并=3×10-6× C=4×10-6 C,故選項D正確.
12.(2
14、019·鄭州外國語學(xué)校高三調(diào)研)在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)阻,R1和R3均為定值電阻,R2為滑動變阻器.當(dāng) R2的滑動觸頭在a端時合上開關(guān)S,三個電表A1、A2和V的示數(shù)分別用I1、I2和U表示.現(xiàn)將R2的滑動觸點向b端移動,則下列說法正確的是( )
A.I1減小,I2不變,U減小
B.電壓表的變化量與總電流變化量的比值變小
C.電源的總功率增大,電源內(nèi)部損耗的功率也增大
D.電源的輸出功率減少,效率也降低
C 解析 將R2的滑動觸點向b端移動時,R2減小,整個電路的總電阻減小,總電流I增大,電源的內(nèi)電壓增大,路端電壓減小,即電壓表示數(shù)U減小,R3電壓增大,
15、故R1、R2并聯(lián)電壓減小,通過R1的電流I1減小,而總電流I增大,則流過R2的電流I2增大,故選項A錯誤;根據(jù)U=E-Ir,得=r,故電壓表的變化量與總電流變化量的比值為電源內(nèi)阻,保持不變,故選項B錯誤;根據(jù)P=EI,Pr=I2r,總電流I增大,故電源的總功率增大,電源內(nèi)部損耗的功率也增大,故選項C正確;由于不知道電源的內(nèi)外電阻關(guān)系,所以不能確定電源的輸出功率如何變化,電源的效率η=×100%=×100%,因路端電壓U減小,故電源的效率降低,故選項D錯誤.
13.(2019·上海寶山區(qū)高三二模)如圖所示的電路中,電池的電動勢為E,內(nèi)阻為r,電路中的電阻R1、R2和R3的阻值都相同,在開關(guān)S處
16、于閉合狀態(tài)下,若將開關(guān)S1由位置1切換到位置2,則( )
A.電壓表的示數(shù)不變
B.電池的效率變小
C.電阻R1兩端的電壓變小
D.電池內(nèi)部消耗的功率變小
B 解析 將開關(guān)S1由位置1切換到位置2,外電阻變小,電動勢和內(nèi)阻不變,電路中的總電流變大,內(nèi)電壓變大,外電壓變小,電壓表測的是外電壓,所以電壓表示數(shù)變小,故選項A錯誤;電池的效率η====,則當(dāng)外電阻減小時,電源的效率減小,故選項B正確;設(shè)電路中的電阻R1、R2和R3的阻值均為R,當(dāng)開關(guān)S1打在位置1時,R1兩端的電壓U1=·=,當(dāng)開關(guān)S1打在位置2時,R1兩端的電壓U′1=,可知U′1>U1,電阻R1兩端的電壓變大,故選
17、項C錯誤;電路中的總電流變大,根據(jù)P內(nèi)=I2r知,電源內(nèi)部消耗的功率變大,故選項D錯誤.
14.(2019·咸陽高三二模)如圖所示,電路中電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,C為電容器,L為小燈泡,R為定值電阻,閉合開關(guān),小燈泡能正常發(fā)光.現(xiàn)將滑動變阻器滑片向右滑動一段距離,滑動前后理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值為ΔI,則( )
A.電源的輸出功率一定增大
B.燈泡亮度逐漸變暗
C.、、均保持不變
D.當(dāng)電路穩(wěn)定后,斷開開關(guān),小燈泡立刻熄滅
C 解析 將滑動變阻器滑片向右滑動時接入電路的電阻減小,電路中電流增大,電源的內(nèi)電壓增大,則路端電壓減小,V1的示數(shù)增大,A的示數(shù)增大,由于電源的內(nèi)阻與外電阻的大小關(guān)系未知,所以電源的輸出功率不一定增大,故選項A錯誤;電路中電流增大,通過燈泡的電流增大,所以燈泡變亮,故選項B錯誤;根據(jù)U2=E-Ir,得=r,保持不變,=R,保持不變,根據(jù)閉合電路歐姆定律U3=E-I(r+R),則=r+R,保持不變,故選項C正確;當(dāng)電路穩(wěn)定后,斷開開關(guān),電容器通過燈泡和滑動變阻器放電,所以小燈泡不會立刻熄滅,故選項D錯誤.
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