高考物理二轮复习专题强化十三电路分析.docx

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高考物理二轮复习专题强化十三电路分析

【2019-2020】高考物理二轮复习专题强化十三电路分析

一、选择题：

本题共12小题，每小题5分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．

1．[2018·学业测试]是全球最大的家用电器生产和消费国．家用电器拥有量的迅速增长带来了巨大的能源消耗，同时也加重了对环境的污染．因此，我国通过制定和实施能效标准、推广能效标识制度来提高用能产品的能源效率，促进节能减排，减少对环境的污染．

如图是某型号空调的能效标识．其中，能效等级是依据能效比来划分的，目前的能效等级根据能效比由高到低依次分为1、2、3三个等级．能效比是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量与输入功率之比．制冷量是指空调制冷时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和．

若空调在额定工作条件下制冷，根据以上资料可以判断，下列说法中正确的是（　　）

A．在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率大

B．在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率小

C．在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大

D．在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比小

2．（多选）[2018·××市第一次统考]如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr，随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断（　　）

A．PE－U图象对应图线a，由图知电动势为9V，内阻为3Ω

B．Pr－U图象对应图线b，由图知电动势为3V，内阻为1Ω

C．PR－U图象对应图线c，图象中任意电压值对应的功率关系为PE＝Pr＋PR

D．外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W

3．（多选）[2018·××市高三质检一]如图所示的电路中，电源电动势E＝4V，内阻r＝1Ω，定值电阻R0＝1Ω，R为滑动变阻器，电容器的电容C＝40μF.闭合开关S，下列说法中正确的是（　　）

A．将R的阻值调至2Ω时，电容器的电荷量为8×10－5C

B．将R的阻值调至2Ω时，滑动变阻器的功率为最大值

C．将R的阻值调至2Ω时，电源的输出功率为最大值

D．在R的滑动触头P由左向右移动的过程中，电容器的电荷量增加

4．[2018·××市一模]如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻的阻值R1＝r，当滑动变阻器R2的滑片向右滑动过程中，理想电流表A1，A2的示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2，理想电压表示数变化量的绝对值为ΔU，下列说法不正确的是（　　）

A．电压表V的示数减小

B．电流表A1、A2的示数均减小

C．ΔU与ΔI2的比值等于电源内阻r

D．电源的输出功率逐渐增大

5．（多选）[2018·四川××市高三一模]如图所示，电源电动势E＝3V，内电阻r＝2Ω，定值电阻R1＝2Ω，滑动变阻器的最大阻值R2＝4Ω，其滑片P置于正中央，电容器C的正中央A处固定一个带正电的点电荷q，右极板N接地，现将开关K1、K2闭合，则（　　）

A．若变阻器的滑片从中央向右滑动，电压表的读数变大

B．若变阻器的滑片从中央向右滑动，电源的输出功率变小

C．若变阻器的滑片从中央向左滑动，电容器内的电场强度变小，A位置的电势降低

D．若将开关K1、K2闭合一段时间后再断开K2，将电容器左极板M稍稍向右移，点电荷q的电势能不变

6．（多选）[2018·××市××区三模]如图1所示的电路，电源电动势E＝3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的I－U特性曲线如图2所示．当开关闭合后，下列关于电路中的灯泡的说法中，正确的是（　　）

A．灯泡L1消耗的电功率为0.30W

B．灯泡L1的电阻为75Ω

C．灯泡L3的电阻为12Ω

D．三灯泡消耗的总电功率为0.90W

7．（多选）[2018·山东二模]如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，开关S闭合后，平行板电容器中的带电液滴P处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，则（　　）

A．带电液滴P一定带正电

B．R4的滑片向上端移动时，电流表示数减小，电压表示数增大

C．若仅将电容器下极板稍微向上平移，带电液滴P将向上极板运动

D．若将开关S断开，带电液滴M将向下极板运动

8．（多选）[2018·××市高三一模]如图甲所示，理想变压器的原、副线圈共接有四个规格完全相同的小灯泡，在原线圈所在电路的A、B端输入的交流电的电压如图乙所示，四个灯泡均正常发光．下列说法正确的是（　　）

A．原、副线圈的匝数比4：

1

B．灯泡的额定电压为55V

C．原线圈两端的电压为220V

D．若副线圈再并联一规格相同的灯泡，灯泡L1有可能被烧坏

9．[2018·银川一中一模]如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，转轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的是（　　）

A．从图位置计时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝NBωL2sinωt

B．电压表V1示数等于NBωL2，电压表V2示数等于

C．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大

D．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，变压器的输入功率减小

10．（多选）[2018·××市第三中学一模]如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4：

1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接在u＝36

sin100πt（V）的正弦交流电上，图中D为理想二极管（正向电阻不计，反向电阻为无穷大），定值电阻R＝9Ω，则下列说法正确的是（　　）

A．t＝

s时，原线圈输入电压的瞬时值为18

V

B．电压表示数为18V

C．电流表示数为1A

D．变压器的输入功率为

W

11．如图，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，额定功率均为P，现在四个灯泡在含有理想变压器的交流电路中都能正常发光，则变压器的原副线圈匝数比n1：

n2、电源电压U1分别为（　　）

A．1：

2；2UB．1：

2；4U

C．2：

1；4UD．2：

1；2U

12．（多选）[2018·六校联考]用图示装置可以检测霍尔效应．利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测元件输出的电压．已知图中的霍尔元件是半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴，空穴可视为能自由移动的带正电的粒子．图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端．当开关S1、S2闭合后，电流表A和电流表B、C都有明显示数，下列说法中正确的是（　　）

A．电表B为电压表，电表C为电流表

B．接线端4的电势低于接线端2的电势

C．若调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不变，则电压表的示数将保持不变

D．若增大R1、增大R2，则电压表示数增大

二、实验题：

本题3小题，共18分．

13．（6分）[2018·××市高三模拟]在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，备用实验器材如下：

A．小灯泡（标称值为“2.5V,1.25W”）B．电流表（量程0.6A，内阻约1Ω）

C．电流表（量程3A，内阻约0.2Ω）D．电压表（量程1.5V，内阻3KΩ）

E．滑动变阻器（0～10Ω）F．滑动变阻器（0～200Ω）

G．定值电阻（阻值为100Ω）H．定值电阻（阻值为3KΩ）

I．电源（电动势3V，内阻很小）J．开关，导线若干

备选电路图如下（各电路图中R为滑动变阻器，R0为定值电阻）：

为了实现实验测量目标，并使测量结果尽量准确，回答以下问题（填写器材前的字母序号或电路图下的字母序号）：

（1）电路图应选择________．

（2）电流表应选择________．

（3）滑动变阻器应选择________．

（4）定值电阻应选择________．

（5）如图所示，是此次实验所得出的小灯泡的伏安特性曲线，若把该小灯泡与一个电动势为3V，内阻为0.8Ω的电源直接相连接，构成闭合回路，小灯泡________（能、不能）正常发光，理由是灯泡两端电压______2.5V（填“大于”、“等于”或“小于”）．

14．（6分）[2018·××市高三模拟]现有一电池，电动势E约为5V，内阻r约为50Ω，允许通过的最大电流为50mA.为测定该电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验．图中R为电阻箱，阻值范围为0～999.9Ω，R0为定值电阻，V为理想电压表．

（1）可供选用的R0有以下几种规格，本实验应选用的R0的规格为________（填选项序号字母）．

A．15Ω　1.0WB．50Ω　0.01W

C．60Ω　1.0WD．1500Ω　6.0W

（2）按照图甲所示的电路图，将图乙所示的实物连接成实验电路．

（3）连接好电路，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，记录阻值R和相应的电压表示数U，测得多组实验数据，并作出如图丙所示的

－

关系图象，则电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.（结果均保留2位有效数字）

15．（6分）[2018·武邑中学高三调研]为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻Rx，提供的器材有：

A．电流表G，内阻Rg＝120Ω，满偏电流Ig＝6mA

B．电压表V，量程为6V

C．螺旋测微器，毫米刻度尺

D．电阻箱R0（0～99.99Ω）

E．滑动变阻器R（最大阻值为5Ω）

F．电池组E（电动势为6V，内阻约为0.05Ω）

G．一个开关S和导线若干

（1）用多用电表粗测电阻丝阻值，用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用________挡（选填“×1”或“×100”），进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示；

（2）电流表G与电阻箱并联改装成量程为0.6A的电流表，则电阻箱的阻值应调为R0＝________Ω；（结果保留3位有效数字）

（3）为了用改装好的电流表测量电阻丝Rx的阻值，请根据提供的器材和实验需要，将图乙中电路图补画完整．（要求在较大范围内测量多组数据）

（4）电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，电压表V的示数为U，电流表G的示数为I.请用已知量和测量的字母符号，写出计算电阻的表达式Rx＝________.

三、计算题：

本题共2小题，共22分．

16．（10分）[2018·××市期末]新概念汽车的制动能量回收系统是为了实现能源的充分利用．大致的工作原理如图甲所示．当汽车刹车减速时，线圈受到辐向磁场的阻尼作用助汽车减速，同时产生电能储存，图中线圈匝数为N，ab长度为L1，bc长度为L2，图（b）是此装置的侧视图．切割处磁场的磁感应强度大小恒为B，有理想边界的两个扇形磁场区边线夹角都是90°.某次刹车时，线圈以角速度ω逆时针匀速转动，线圈中的最大电流为I，取ab边刚开始进入右侧的扇形磁场为t＝0时刻，且设定此时的电流为正方向，不计一切摩擦，则：

（1）线圈在图甲（b）所示位置时，线圈中电流方向如何；

（2）在图乙中画出线圈产生的电动势e随时间t的变化图象，要求在图象中标明相应的最大值Em与周期T；

（3）线圈转动一圈，系统回收的电能为多少．

17．（12分）[2018·××市东××区一模]两根材料相同的均匀直导线a和b串联在电路上，a长为l0，b长为2l0.

（1）若沿长度方向的电势随位置的变化规律，如图所示，

求：

①a、b两导线内电场强度大小之比

；

②a、b两导线横截面积之比

.

（2）以下对直导线内部做进一步分析：

设导线单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v.

现将导线中电流I与导线横截面积S的比值定义为电流密度，其大小用j表示．

①请建立微观模型，利用电流的定义I＝

推导：

j＝nev；

②从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动．设导体的电阻率为ρ，导体内场强为E，试猜想j与E的关系并推导出j、ρ、E三者间满足的关系式．（解题过程中需要用到的物理量要在解题时作必要的说明）

专题强化十三　电路分析

1．C　能效比k是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量PQ与输入功率P之比，则PQ＝kP.在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率小，A选项错误；在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率大，B选项错误；在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大，C选项正确；在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比大，D选项错误．

2．BC　根据闭合电路欧姆定律可知，电源的总功率PE＝EI＝E·

＝－

·U＋

，PE－U图象为一倾斜的直线，对应图线a，图象斜率的绝对值k＝

＝3，当U＝0时，PE＝

，联立解得，E＝3V，r＝1Ω，A选项错误；电源内部消耗的功率Pr＝

，根据数学知识可知，Pr－U图象对应图线b，B选项正确；根据能量守恒可知，PR＝PE－Pr＝－

·U2＋

·U，则PR－U图象对应图线c，C选项正确；根据功率分配知识可知，当内、外电阻相等，外电路电阻为1Ω时，电源的输出功率最大，Pm＝

＝2.25W，D选项错误．

3．AB　分析电路可知，闭合开关S，定值电阻R0与滑动变阻器R串联，电容器测量滑动变阻器两端的电压，将R的阻值调至2Ω时，根据闭合电路欧姆定律可知，U＝E·

＝2V，电容器的电荷量Q＝CU＝8×10－5C，A选项正确；根据功率分配原则可知，把定值电阻R0看作等效内阻，当外电阻等于内阻时，等效电源的输出功率最大，即当R＝R0＋r＝2Ω时，滑动变阻器的输出功率最大，B选项正确；将R的阻值调至0时，电源的输出功率为最大值，C选项错误；在R的滑动触头P由左向右移动的过程中，滑动变阻器的阻值减小，电容器两端电压减小，电容器的电荷量减小，D选项错误．

4．A　分析电路可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2并联连接，电压表测量电源两端的电压，当滑动变阻器R2的滑片向右滑动过程中，滑动变阻器阻值增大，电压表示数增大，A选项错误；电路总阻值增大，则干路电流减小，故电流表A1的示数减小，流过滑动变阻器的电流减小，故电流表A2的示数减小，B选项正确；电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知，

＝r，C选项正确；当电路的外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，定值电阻的阻值R1＝r，滑动变阻器阻值增大，则两者并联的电阻接近内阻，电源的输出功率逐渐增大，D选项正确．

5．BCD　分析电路可知，定值电阻R1和滑动变阻器R2串联，电压表测量R1两端的电压，电容器测量R2两端的电压，若变阻器的滑片从中央向右滑动，电阻增大，则电容器两端电压增大，电压表的读数变小，A选项错误；当电路的外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，故变阻器的滑片从中央向右滑动，电源的输出功率变小，B选项正确；若变阻器的滑片从中央向左滑动，电容器两端电压减小，电场强度变小，根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可知，UAN＝EdAN，A位置的电势降低，C选项正确；若将开关K1、K2闭合一段时间后再断开K2，电容器电荷量不变，将电容器左极板M稍稍向右移，根据E＝

＝

·

可知，电场强度不变，点电荷q的电势能不变，D选项正确．

6．AC　电源的内阻不计，当开关闭合后，灯泡L3的电压U3＝3V，根据图2读出电流I3＝0.25A，根据功率公式可知，灯泡L3消耗的功率P＝U3I3＝0.75W，根据欧姆定律可知，灯泡L3的电阻R3＝

＝12Ω，C选项正确；灯泡L1、L2串联，电压U1＝U2＝1.5V，根据图2可知，电流I1＝I2＝0.20A，根据欧姆定律可知，电阻R1＝7.5Ω，B选项错误；灯泡L1、L2的功率P1＝P2＝U1I1＝0.30W，A选项正确；三灯消耗的总功率为：

2×0.30＋0.75＝1.35W，D选项错误．

7．BC　分析电路可知，电容器上极板与电源正极相连，极板间的电场方向竖直向下，带电液滴P受重力和电场力作用，保持平衡，电场力方向向上，液滴带负电，A选项错误；R4的滑片向上端移动时，滑动变阻器的电阻增大，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，总电流减小，R3两端电压增大，流过R3的电流增大，电流表测量流过滑动变阻器的电流，读数减小，R2两端电压减小，电压表读数增大，B选项正确；若仅将电容器下极板稍微向上平移，电容器两端电压不变，场强增大，液滴受到的合力向上，故液滴将向上极板运动，C选项正确；若将开关S断开，电容器两极板电压增大，等于电源电动势，场强增大，合外力向上，液滴向上运动，D选项错误．

8．BD　四个灯泡均正常发光，说明流过灯泡的电流相等，分析副线圈电路可知，三个灯泡并联，则流过副线圈的电流是原线圈的3倍，根据理想变压器电流和匝数的关系可知，原、副线圈的匝数之比为3：

1，A选项错误；根据理想变压器电压和匝数的关系可知，原线圈电压为3U，灯泡L1的电压也为U，则电源的电压为4U＝220V，副线圈电压U＝55V，原线圈电压3U＝175V，C选项错误，B选项正确；若副线圈再并联一规格相同的灯泡，则流过副线圈的电流增大，流过原线圈的电流增大，灯泡L1有可能被烧坏，D选项正确．

9．D　正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时，电动势表达式为e＝NBL2ωcosωt，A选项错误；电压表和电流表读数为有效值，线圈中产生的最大电动势Em＝NBL2ω，根据正弦式交变电流的规律可知，电压表V1的示数等于

NBL2ω，电压表V2的示数等于

NBL2ω，B选项错误；交流发电机内电阻不计，变压器输入电压不变，根据理想变压器电压和匝数的关系可知，当P位置向上滑动时，副线圈上的电压不变，电压表V2读数不变，C选项错误；当P位置向上移动时，R增大，根据电功率的表达式可知，变压器的输出功率减小，输入功率减小，D选项正确．

10．AD　将时间的瞬时值代入交变电压的瞬时表达式可知，t＝

s时，原线圈输入电压的瞬时值为18

V，A选项正确；电压表的示数为有效值，根据正弦式交变电流中有效值与最大值的关系可知，电压表示数为36V，B选项错误；根据理想变压器电压与匝数的关系可知，理想变压器输出电压的有效值为U2＝9V，二极管正向导通时，电流为I2＝

＝1A，二极管具有单向导通性，根据电流的热效应可知，I

R·

＝I2R·T，解得电流表的示数I＝

A，C选项错误；理想变压器的输出功率等于输入功率，P＝U2I2＝

W，D选项正确．

11．C　灯泡的额定电流为I，根据并联电路规律可知，变压器的输出电流为2I，输入电流为I，变压器的输出电压为U，根据理想变压器的工作原理可知，2I·U＝IU′，解得变压器的输入电压为2U，根据理想变压器的基本规律可知，2U：

U＝n1：

n2＝2：

1，电源电压U1＝4U，C选项正确．

12．BC　分析电路可知，B表测量通过霍尔元件的电流，为电流表，C表测量霍尔电压，为电压表，A选项错误；根据安培定则可知，霍尔元件处的磁场方向向下，通过霍尔元件的电流由1流向接线端3，根据左手定则可知，带正电的粒子向接线端2偏转，接线端4的电势低于接线端2的电势，B选项正确；当调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流方向相反，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，即2、4两接线端的电势高低关系不发生改变，C选项正确；增大R1，电磁铁中的电流减小，产生的磁感应强度减小，增大R2，霍尔元件中的电流减小，霍尔电压减小，电压表示数一定减小，D选项错误．

13．

（1）C　

（2）B　（3）E　（4）H　（5）不能　大于

解析：

（1）“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为2.5V，电压表量程较小，故需要串联定值电阻H来扩大量程为3V，电流表外接连接，滑动变阻器分压连接，电路图选择C.

（2）小灯泡的额定电流为I＝

＝0.5A，故选择电流表B.

（3）滑动变阻器分压连接，选择阻值较小的E.

（4）根据上述分析可知，定值电阻选择H.

（5）在图中画出电源的U－I图线，两图线的交点即为小灯泡实际的电压和电流，小灯泡的实际电压为2.6V，电流为0.47A，小灯泡不能正常发光，理由是灯泡两端电压大于2.5V.

14．

（1）C　

（2）见解析　（3）5.0V　53Ω

解析：

（1）分析题意可知，电路中允许通过的最大电流为50mA，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最小电阻Rmin＝

＝100Ω，则定值电阻R0的最小阻值为50Ω，B选项中额定功率太小，导致额定电流过小，故C选项正确．

（2）根据原理图，连接实物图如图所示：

（3）根据闭合电路欧姆定律可知，

U＝

·E.

整理为

＝

·

＋

.

图象的截距为

＝0.20.解得，E＝5.0V.

图象的斜率为

＝22.5，解得，r≈53Ω.

15．

（1）“×1”　

（2）1.21Ω　（3）见解析

（4）

解析：

（1）用多用电表粗测电阻丝阻值，用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明被测电阻阻值较小，说明选择的倍率较大，应选择“×1”倍率．

（2）将电流表G与电阻箱并联改装成量程为0.6A的电压表，根据电表改装原理可知，电阻箱的阻值应调为R0＝

≈1.21Ω.

（3）待测电阻阻值为15Ω，电压表内阻很大，远大于被测电阻的阻值，电流表应采用外接法，滑动变阻器最大阻值为5Ω，为测多组实验数据，采用分压接法，电路图如图所示：

（4）根据欧姆定律，

Rx＝

＝

＝

.

16．

（1）abcda　

（2）图象见解析，NBL1L2ω，

（3）NBL1L2Iπ

解析：

（1）先使线圈在磁场中转动，切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则可知，线圈中电流方向为abcda.

（2）线圈中产生交流电，感应电动势的最大值为

Em＝NBL1L2ω.

周期为T＝

.

线圈产生的电动势e随时间t的变化图象，如图所示：

（3）线圈转动一圈，半个周期内产生恒定电流．

系统回收的电能E电＝NBL1L2ω·I·

.

其中，

＝

.

解得线圈转动一圈，系统回收的电能

E电＝NBL1L2Iπ.

17．

（1）①6：

1　②1：

6　

（2）①见解析　②j＝

解析：

（1）①分析图象，求出a、b两导线两端电势差，已知Φ1＝8V，Φ2＝2V，da＝l0，db＝2l0.

根据U＝φ1－φ2可知，a导线两端的电压Ua＝6V，b导线两端的电压Ub＝2V.

根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可知，

E＝

.

代入解得，Ea：

Eb＝6：

1.

②根据串联电路的规律可知，电流相等，Ia＝Ib.

根据欧姆定律可知，I＝

.

根据电阻定律可知，R＝ρ

.

代入数据可知，Sa：

Sb＝1：

6.

（2）①在直导线内任选一个横截面S，在Δt时间内以S为底，vΔt为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过．

根据电流及电流密度的定义可知，j＝

＝

.

其中Δq＝neSvΔt.

代入，j＝nev.

②猜想j与E成正比．

设横截面积为S，长为l的导线两端电压为U.

则E＝

.

电流密度的定义j＝

＝

.

根据电阻定律可知，导线的电阻R＝ρ

.

联立解得，j、ρ、E三者间满足的关系式为j＝

.