2024高中物理一輪復習14電路閉合電路歐姆定律含解析新人教版

PAGE8-電路閉合電路歐姆定律考點分析考點分析電路的分析與計算是本專題的重點，要駕馭歐姆定律的應用問題、動態(tài)分析問題、故障推斷問題、含容電路問題、電功和電功率問題的處理方法，常與電場、電磁感應、交變電流等學問綜合。例1．(2024?全國I卷?17)圖（a）所示的電路中，K與L間接一智能電源，用以限制電容器C兩端的電壓UC。假如UC隨時間t的變更如圖（b）所示，則下列描述電阻R兩端電壓UR隨時間t變更的圖像中，正確的是()【答案】A【解析】依據(jù)電容器的定義式C＝eq\f(Q,U)可知，結合圖像可知，圖像的斜率為，則1～2s內(nèi)的電流I12與3～5s內(nèi)的電流I35關系為I12=2I35，且兩段時間中的電流方向相反，依據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)可知R兩端電壓大小關系滿意UR12=2UR25，由于電流方向不同，所以電壓方向不同。故選A。例2．(2024?山東卷?5)圖甲中的志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=22∶3，輸入端a、b所接電壓u隨時間t的變更關系如圖乙所示。燈泡L的電阻恒為15Ω，額定電壓為24V。定值電阻R1=10Ω、R2=5Ω，滑動變阻器R的最大阻值為10Ω。為使燈泡正常工作，滑動變阻器接入電路的電阻應調(diào)整為()A.1ΩB.5ΩC.6ΩD.8Ω【答案】A【解析】輸電電壓的有效值為U1=eq\f(Um,\r(2))＝220V，依據(jù)志向變壓器電壓規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知副線圈電壓有效值U2＝30V，燈泡正常工作，依據(jù)歐姆定律可知分壓為24V，則通過燈泡的電流，即副線圈部分的干路電流為，依據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知，R1和R2、R構成的并聯(lián)電路部分的分壓U=U2-UL=6V，通過R1的電流，通過R2、R的電流I2=IL-I1=1A，R2、R的分壓為U=I2(R2+R)，解得滑動變阻器的阻值R=1Ω，A正確，BCD錯誤。提分訓練提分訓練1．硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關系圖象(電池內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U－I圖象。在該光照強度下將它們組成閉合回路時，硅光電池的內(nèi)阻為()A．5.5Ω B．7.0ΩC．12.0Ω D．12.5Ω【答案】A【解析】由歐姆定律得U＝E－Ir，當I＝0時，E＝U，由圖線a與縱軸的交點讀出電源的電動勢為E＝3.6V，依據(jù)兩圖線交點處的狀態(tài)可知，電阻的電壓為U＝2.5V，電流為I＝0.2A，則硅光電池的內(nèi)阻為r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f(3.6－2.5,0.2)Ω＝5.5Ω，故選項A正確。2．(多選)如圖所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)阻r肯定，A、B為平行板電容器的兩塊正對金屬板，R1為光敏電阻，電阻隨光強的增大而減小。當R2的滑動觸頭P在a端時，閉合開關S，此時電流表A和電壓表V的示數(shù)分別為I和U。以下說法正確的是()A．若僅將R2的滑動觸頭P向b端移動，則I不變，U增大B．若僅增大A、B板間距離，則電容器所帶電荷量削減C．若僅用更強的光照耀R1，則I增大，U增大，電容器所帶電荷量增加D．若僅用更強的光照耀R1，則U變更量的肯定值與I變更量的肯定值的比值不變【答案】BD【解析】電容器所在支路由于是斷路，沒有電流通過，所以電路中只有光敏電阻和電阻R3串聯(lián)在電路中，并且電容器兩端的電壓等于光敏電阻兩端電壓，所以若僅將R2的滑動觸頭P向b端移動，電路總電阻不變，電流不變，電壓也不變，A錯誤；若增大電容器極板間的距離，依據(jù)公式C＝eq\f(εrS,4πkd)可得電容器電容減小，由于電容器兩端的電壓恒定，依據(jù)公式C＝eq\f(Q,U)，故電容器所帶電荷量減小，B正確；若僅用更強的光照耀R1，R1的電阻減小，電路總電阻減小，電流增大，故電流表示數(shù)增大，外電路總電阻減小，即電壓表示數(shù)減小，依據(jù)公式C＝eq\f(Q,U)可得，U減小，Q也減小，C錯誤；依據(jù)閉合電路歐姆定律可得U變更量的肯定值與I變更量的肯定值的比值表示電源內(nèi)阻，所以恒定不變，D正確。3．如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，閉合開關S，不考慮燈絲電阻隨溫度的變更，電流表、電壓表均為志向電表，當滑動變阻器的滑片由左端向右端滑動時，下列說法正確的是()A．電流表讀數(shù)減小，小燈泡L1變暗B．電壓表讀數(shù)變大C．電流表讀數(shù)增大，小燈泡L2變暗D．電容器所帶電荷量增大【答案】B【解析】將滑動變阻器的滑片由左端向右端滑動時，變阻器接入電路的電阻增大，其與小燈泡L1并聯(lián)的電阻增大，外電路總電阻增大，電流表讀數(shù)減小，小燈泡L2變暗，路端電壓U＝E－Ir增大，電壓表的讀數(shù)變大，選項B正確，C錯誤；小燈泡L1兩端的電壓U1＝E－I(r＋RL2)增大，通過小燈泡L1的電流變大，小燈泡L1變亮，選項A錯誤；通過小燈泡L2的電流減小，小燈泡L2兩端電壓變小，與小燈泡L2并聯(lián)的電容器兩端電壓減小，由Q＝CU可得電容器所帶電荷量減小，選項D錯誤。4．用圖示的電路可以測量電阻的阻值．圖中Rx是待測電阻，R0是定值電阻，G是靈敏度很高的電流表，MN是一段勻稱的電阻絲。閉合開關，變更滑動頭P的位置，當通過電流表G的電流為零時，測得MP＝l1，PN＝l2，則Rx的阻值為()A．eq\f(l1,l2)R0 B．eq\f(l1,l1＋l2)R0C．eq\f(l2,l1)R0 D．eq\f(l2,l1＋l2)R0【答案】C【解析】電流表G中的電流為零，表示電流表G兩端電勢差為零(即電勢相等)，則R0與Rl1兩端電壓相等，Rx與Rl2兩端電壓相等，其等效電路圖如圖所示，有I1R0＝I2Rl1，I1Rx＝I2Rl2；由公式R＝ρeq\f(l,S)知Rl1＝ρeq\f(l1,S)，Rl2＝ρeq\f(l2,S)，聯(lián)立得eq\f(R0,Rx)＝eq\f(l1,l2)，即Rx＝eq\f(l2,l1)R0，選項C正確。5．已知電源內(nèi)阻r＝2Ω，燈泡電阻RL＝2Ω，R2＝2Ω，滑動變阻器R1的最大阻值為3Ω，如圖所示，將滑片P置于最左端，閉合開關S1、S2，電源的輸出功率為P0，則()A．滑片P向右滑動，電源輸出功率始終減小B．滑片P向右滑動，電源輸出功率始終增大C．斷開S2，電源輸出功率達到最大值D．滑片P置于最右端時，電源輸出功率仍為P0【答案】D【解析】閉合開關S1、S2，外電路總電阻R＝R1＋R并＝R1＋1Ω，當R＝r＝2Ω時，電源輸出功率最大，依據(jù)電源輸出功率與外電路電阻的關系圖象可知，滑片從最左端向右滑動，外電路總電阻從4Ω減小到1Ω，電源輸出功領先增大再減小，A、B錯誤。若滑片在最左端，斷開S2，外電路總電阻R＝R1＋R2＝5Ω≠r，電源的輸出功率不是最大，C錯誤。當滑片在最左端時，R＝R1＋R并＝4Ω，電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(E,6)(A)，電源的輸出功率為P0，則P0＝I2R＝eq\f(E2,9)(W)；當滑片在最右端時，R′＝R并＝1Ω，電流I′＝eq\f(E,R′＋r)＝eq\f(E,3)(A)，電源的輸出功率P′＝I′2R′＝eq\f(E2,9)(W)＝P0，D正確。6．一個用半導體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端電壓U變更的關系圖象如圖甲所示，若將它與兩個標準電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源兩端，3個用電器消耗的電功率均為P，現(xiàn)將它們連接成如圖乙所示的電路，接在該電源的兩端，設電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別是PD、P1、P2，則下列說法中正確的是()A．P1＝4P2 B．PD＝eq\f(P,4)C．PD＝P2 D．P1＜4P2【答案】D【解析】由于電阻器D與兩個標準電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源兩端時，三者功率相同，則此時三者電阻相等．當三者依據(jù)題圖乙所示的電路連接時，電阻器D兩端的電壓小于U，由題圖甲可知，電阻器D的電阻增大，則有RD＞R1＝R2，而RD與R2并聯(lián)，電壓相等，依據(jù)P＝eq\f(U2,R)，則有PD＜P2，C錯誤；由歐姆定律可知，電流ID＜I2，又I1＝I2＋ID，故I1＜2I2，依據(jù)P＝I2R，則有P1＜4P2，A錯誤，D正確；由于電阻器D與電阻R2的并聯(lián)電阻R＜R1，所以D兩端的電壓小于eq\f(U,2)，且D阻值變大，則PD＜eq\f(P,4)，B錯誤。7．兩位同學在試驗室利用如圖甲所示的電路測定值電阻R0、電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，調(diào)整滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一同學記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù)。依據(jù)數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U－I直線。則圖象中兩直線的交點表示的物理意義是()A．滑動變阻器的滑動頭P滑到了最右端B．電源的輸出功率最大C．定值電阻R0上消耗的功率為1.0WD．電源的效率達到最大值【答案】B【解析】由圖乙可得，電源的電動勢E＝1.5V，r＝1Ω，交點位置：R＋R0＝eq\f(U1,I)＝2Ω，R0＝eq\f(U2,I)＝2Ω，R＝0，滑動變阻器的滑動頭P滑到了最左端，A項錯誤；當電路中外電阻等于內(nèi)電阻時，電源輸出功率最大，但本題R0>r，變更滑動變阻器時無法達到電路中內(nèi)、外電阻相等，此時當外電阻越接近內(nèi)電阻時，電源輸出功率越大，B項正確；R0消耗的功率P＝IU2＝0.5W，C項錯誤；電源的效率η＝eq\f(IE－I2r,IE)，電流越小效率越大，可見滑動變阻器的滑動頭P滑到最右端時效率最大，D項錯誤。8．(多選)在如圖所示電路中，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝4Ω，R1＝R2＝2Ω，燈泡電阻恒為RL＝3Ω，滑動變阻器總阻值R＝8Ω，當滑片P位于滑動變阻器正中間、開關S處于閉合狀態(tài)時，電容器內(nèi)有一帶電微粒恰好處于靜止狀態(tài)，燈泡L正常發(fā)光．當滑片P向N端移動后，下列說法正確的是()A．微粒向上運動 B．電流表示數(shù)變小C．燈泡L變暗 D．電源輸出功率變大【答案】AC【解析】電路中滑動變阻器RP、電流表、R1串聯(lián)，然后三者和燈泡并聯(lián)，并聯(lián)完后和干路中的R2串聯(lián)，電容器A板帶正電，帶電微粒恰好靜止有mg＝Eq＝eq\f(U,d)q。當P向N端移動時，RP變小，它所在支路的電阻變小，依據(jù)并聯(lián)電路的特點，并聯(lián)電阻R并變小，所以并聯(lián)電路兩端的電壓變小，所以燈泡變暗，故C正確；并聯(lián)電阻R并變小，回路中的外電阻(R外＝R并＋R2)變小，則回路中的總電流變大，由I總＝IR1＋IRL知IR1變大，故B錯誤；由U＝IR知R1兩端的電壓變大，由E＝eq\f(U,d)知電容器兩極板間的電場變強，所以微粒向上運動，故A正確；當滑動變阻器滑片在變阻器正中間時RP＝4Ω，此時回路中的外電阻R外＝eq\f(（R1＋RP）RL,R1＋RP＋RL)＋R2＝4Ω＝r，此時電源輸出功率最大，當滑片向N端滑動時，滑動變阻器的阻值變小，所以電源輸出功率變小，所以D錯誤。9．(多選)如圖所示，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變更的特性圖線，曲線Ⅲ是一個小燈泡的伏安特性曲線，曲線Ⅲ與直線Ⅰ、Ⅱ相交點的坐標分別為P(5.2，3.5)、Q(6，5)。假如把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨連接，則下列說法正確的是()A．電源1與電源2的內(nèi)阻之比是3∶2B．電源1與電源2的電動勢之比是1∶1C．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是1∶2D．在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是7∶10【答案】AB【解析】依據(jù)題圖可知，E1＝E2＝10V，r1＝eq\f(5,4)Ω，r2＝eq\f(5,6)Ω，所以r1∶r2＝3∶2，E1∶E2＝1∶1，選項A、B正確；曲線Ⅲ與其他兩條直線的交點坐標分別表示該小燈泡在這兩種連接狀態(tài)下的工作電流和工作電壓，依據(jù)坐標值可求出此時小燈泡消耗的功率分別為P1＝18.2W和P2＝30W，小燈泡的電阻分別為R1＝eq\f(35,52)Ω，R2＝eq\f(5,6)Ω，所以選項C、D錯誤。10．(多選)如圖所示，一臺電動機提著質(zhì)量為m的物體，以速度v勻速上升，已知電動機線圈的電阻為R，電源電動勢為E，通過電源的電流為I，當?shù)刂亓铀俣葹間，忽視一切阻力及導線電阻，則()A．電源內(nèi)阻r＝eq