高考物理复习配餐作业二十四 电路的基本规律和应用.docx

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高考物理复习配餐作业二十四电路的基本规律和应用

配餐作业（二十四）　电路的基本规律和应用

A组·基础巩固题

1.（多选）电源的电动势和内电阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法正确的是（　　）

A．电源的路端电压一定逐渐变小

B．电源的输出功率一定逐渐变小

C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大

D．电源的供电效率一定逐渐变小

解析　当外电路的电阻逐渐减小时，电路中的电流增大，内电压增大，路端电压减小，A选项正确；电源的输出功率在内电阻等于外电阻时最大，由于题目没有明确外电阻和内电阻之间的关系，所以不能判断它的变化情况，B选项错误；电源内部消耗的功率和电流有关，电流越大，内电路上消耗的功率越大，C选项正确；电源的供电效率等于路端电压和电源电动势的比值，由于路端电压减小，D选项正确。

答案　ACD

2．（多选）一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则（　　）

A．电动机消耗的总功率为UI

B．电动机消耗的热功率为

C．电源的输出功率为EI

D．电源的效率为1－

解析　电动机不是纯电阻用电器，电动机消耗的总功率为UI，选项A正确；电动机消耗的热功率为I2R，选项B错误；电源的输出功率为UI，选项C错误；电源的效率为

＝

，选项D正确。

答案　AD

3．（2017·安徽联考）某同学做电学实验（电源内阻r不能忽略），通过改变滑动变阻器电阻大小，观察到电压表和电流表的读数同时变大，则他所连接的电路可能是下图中的（　　）

解析　设图中定值电阻的阻值为R，则四个选项中电压表的读数分别为UA＝E－I（r＋R）、UB＝E－Ir、UC＝IR和UD＝E－Ir，则可知只有C项满足题中要求，所以选项C正确。

答案　C

4．如图所示，电源为“9V　1Ω”的电池组，要将“4V　4W”的灯泡接入虚线框中，在正常发光的条件下，最多能接灯泡的个数为（　　）

A．2个　　　　　　B．3个

C．4个D．5个

解析　要使灯泡正常发光，灯泡两端电压为4V，每个灯泡的工作电流为1A。

当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，所接灯泡最多，此时电源内电压为5V，电路中的总电流为5A，所以最多能接5个灯泡。

答案　D

5．如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，定值电阻R的阻值也为r，滑动变阻器的最大阻值是2r。

闭合开关，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A．电压表的示数变大

B．电流表的示数变小

C．滑动变阻器消耗的功率变小

D．定值电阻R消耗的功率先变大后变小

解析　滑片从a端滑向b端，滑动变阻器接入电路的阻值减小，由“串反并同”原则可知，电压表示数减小，电流表示数增大，电阻R消耗的功率增大，A、B、D错误；把电阻R当作电源内电阻（等效电源），则R内＝2r，因为等效电源的内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，所以滑片由a端滑向b端过程中，滑动变阻器消耗的功率变小，C正确。

答案　C

6．（2017·浙江联考）在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，V为电压表，A为电流表，R0为定值电阻，R为滑动变阻器，开关闭合后，电路正常工作，当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是（　　）

A．灯泡L将变亮

B．电压表的示数将增大

C．电流表的示数将减小

D．电阻R0上消耗的电功率将减小

解析　由电路可知，当滑动变阻器的滑片向右移动时，连入电路的有效长度变长，电阻增大，电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律知，电路总电流减小，路端电压增大，则电压表示数增大，电流表示数增大，电阻R0上消耗的电功率增大，选项B正确，C、D错误；通过灯泡L中的电流减小，亮度变暗，则选项A错误。

答案　B

7．（多选）有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：

踏板、压力传感器R（是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质是理想电流表）。

设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30～0.02F（F和R的单位分别是N和Ω）。

下列说法正确的是（　　）

A．该秤能测量的最大体重是1400N

B．该秤能测量的最大体重是1300N

C．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻盘0.375A处

D．该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表刻度盘0.400A处

解析　本题考查传感器及闭合电路欧姆定律。

电路中允许的最大电流为3A，因此根据闭合电路欧姆定律，压力传感器的最小电阻应满足R＋2＝

Ω，R最小值为2Ω，代入R＝30－0.02F，求出F最大值Fm＝1400N，A项正确，B项错误；当F＝0时，R＝30Ω，这时电路中的电流I＝

A＝0.375A，C项正确，D项错误。

答案　AC

8．如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环良好接触的滑动头。

闭合开关S，在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C所带的电荷量将（　　）

A．由小变大B．由大变小

C．先变小后变大D．先变大后变小

解析　在图示位置时并联电阻最大，从m点到图示位置过程中圆环总电阻增大，从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小，则电阻R两端的电势差先减后增，即电容器上的电压先减后增，由C＝

，电容器C所带的电荷量先减小后增大，C对。

答案　C

B组·能力提升题

9.（2017·盐城检测）如图所示的电路中，R1、R2、R3是定值电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照的强度增大而减小。

开关S闭合且无光照射时电容器C不带电。

当用强光照射R4，待电路稳定后，与无光照射时比较（　　）

A．通过R4的电流变小

B．电源提供的总功率变小

C．电源的路端电压增大

D．电容器C的下极板带正电

解析　未用强光照射R4时，电容器C不带电，则R3分得的电压与R1分得的电压相等，即

U＝

U；当用强光照射R4，待电路稳定后，与无光照射时比较，电阻R4的阻值变小，电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，C项错误；总电流增大，而通过R1、R2所在支路的电流减小，故通过R4的电流增大，A项错误；电源提供的总功率P＝IE增大，B项错误；由于R4减小，因此

U>

U，即R3分得的电压大于R1分得的电压，电容器上极板的电势低于下极板的电势，因此电容器下极板带正电，D项正确。

答案　D

10．（多选）如图所示电路中，R1、R2为定值电阻，电源的内阻为r。

闭合开关S，电压表显示有读数，调节可变电阻R的阻值，电压表示数增大量为ΔU。

对此过程，下列判断正确的是（　　）

A．可变电阻R阻值增大，流过它的电流增大

B．电阻R2两端的电压减小，减小量小于ΔU

C．通过电阻R2的电流减小，减小量等于

D．路端电压一定增大，增大量小于ΔU

解析　调节可变电阻R的阻值，电压表示数增大量为ΔU。

可变电阻R阻值增大，流过它的电流减小，选项A错误。

电阻R2两端的电压减小，电源内电压减小，二者减小量之和等于ΔU，所以电阻R2两端的电压的减小量小于ΔU，选项B正确。

通过电阻R2的电流减小，减小量小于

，选项C错误。

路端电压等于并联部分电路电压与R2两端电压之和，结合选项B，选项D正确。

答案　BD

11．（2017·石家庄调研）（多选）如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，R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R，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

解析　在电路中，用光照射R时，光敏电阻阻值减小，则外电路总电阻R外减小，干路电流I＝

增大，内电压Ur＝Ir增大，路端电压U外＝E－Ur减小，电压表示数减小，通过R1支路的电流I1＝

减小，则通过R、R2支路的电流I2＝I－I1增大，R2消耗的功率PR2＝I

R2增大，R2两端电压UR2＝I2R2增大，电容器两端电压增大，由Q＝CU，知电容器所带电荷量增加，电源的效率η＝

＝

＝

变小，综上知A、B错误，C、D正确。

答案　CD

12．（多选）如图所示，A、B分别为电源E和电阻R的U—I图线，虚线C是过图线A、B交点的曲线B的切线。

现将电源E与电阻R及开关、导线组成闭合电路，由图象可知（　　）

A．电源的电动势为3V，此时消耗的总功率为6W

B．R的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为1Ω

C．此时电源消耗的热功率为4W，效率约为66.7%

D．若再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变

解析　由电源的U－I图线可知电源的电动势为3V，内电阻为1Ω，此时电阻两端电压为1V，通过的电流为2A，所以电源消耗的总功率为P＝EI＝6W，A对；由题图可知R的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为R＝

＝0.5Ω，B错；由P＝I2r知此时电源消耗的热功率为4W，由η＝

×100%知电源的效率是33.3%，C错；当内、外电阻相等时，电源的输出功率为最大，所以再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变、增大或减小，D对。

答案　AD

13．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长l＝80cm，两板间的距离d＝40cm，电源电动势E＝40V，内电阻r＝1Ω，电阻R＝15Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝4m/s水平向右射入两板间，该小球可视为质点。

若小球带电量q＝1×10－2C，质量为m＝2×10－2kg，不考虑空气阻力，电路中电压表、电流表均是理想电表。

若小球恰好从A板右边缘射出（g取10m/s2）。

求：

（1）滑动变阻器接入电路的阻值为多少？

（2）此时电流表、电压表的示数分别为多少？

（3）此时电源的输出功率是多少？

解析　

（1）设小球在板间飞行时间为t，

t＝

＝

s＝0.2s

根据d＝

at2得小球在电场中的飞行加速度

a＝

＝

m/s2＝20m/s2

对小球根据牛顿第二定律得

q

－mg＝ma，解得

UAB＝

＝

V＝24V

所以滑动变阻器两端电压

U滑＝UAB＝24V

设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得

I＝

＝

A＝1A

滑动变阻器接入电路的阻值

R滑＝

＝24Ω。

（2）此时电流表的示数为1A

电压表的示数为

U＝E－Ir＝（40－1×1）V＝39V。

（3）电源的输出功率

P出＝IU＝39W。

答案　

（1）24Ω　

（2）1A　39V　（3）39W

14．一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图甲所示，图中U＝12V的直线为图线的渐近线。

现将该电源和一个变阻器R0接成如图乙所示电路，已知电源允许通过的最大电流为2A，变阻器的最大阻值为R0＝22Ω。

求：

（1）电源电动势E和内电阻r；

（2）空载时A、B两端输出的电压范围；

（3）A、B两端所能接负载的电阻的最小值。

解析　

（1）据全电路欧姆定律：

E＝U＋Ir

由图甲可知，当I＝0时，

E＝U＝12V

当E＝12V，R＝2Ω时，U＝6V，据全电路欧姆定律可得：

r＝2Ω。

（2）空载时，当变阻器滑片移至最下端时，输出电压UAB＝0

当滑片移至最上端时，有

E＝U＋Ir，I＝

可得这时的输出电压U＝11V

所以，空载时输出电压范围为0～11V。

（3）设所接负载电阻的最小值为R′，此时滑片应移至最上端，电源电流最大I＝2A，有：

E＝I（R外＋r），其中R外＝

，代入数据可得：

R′＝4.9Ω。

答案　

（1）12V　2Ω　

（2）0～11V

（3）4.9Ω