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