全国通用 版高考物理一轮复习课时作业24电路的基本规律和应用.docx

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全国通用版高考物理一轮复习课时作业24电路的基本规律和应用

课时作业（二十四）　电路的基本规律和应用

A组·基础巩固题

1.如图为2017年5月戴森公司发售的360Eye扫地机器人。

360Eye内置锂电池容量为2250mAh，在一般状况下，充满一次电可供其运行的时间为45min。

已知360Eye扫地机器人额定功率为54W，则下列说法正确的是（　　）

A．扫地机器人正常工作时的电流是2.25A

B．扫地机器人正常工作时额定电压为18V

C．扫地机器人工作时的内阻为6Ω

D．扫地机器人电池充满电之后的电能为4.374×105J

解析　根据电流的定义式可得工作电流I＝

＝

A＝3A，A项错误；机器人额定功率为54W，则工作电压U＝

＝18V，B项正确；机械人消耗的电功率大部分转化为机械能，所以其电阻值一定小于r＝

＝6Ω，C项错误；机器人电池充满电之后的电能等于放电过程中消耗的电能E＝Pt＝54×2700J＝1.458×105J，D项错误。

答案　B

2.如图所示是一个欧姆表的外部构造示意图，其正、负插孔内分别插有红、黑表笔，则虚线内的电路图应是下图中的（　　）

解析　因为欧姆表需进行欧姆调零，所以电路图中应串联一个可变电阻，B、D两项错误；根据红进黑出可得A项正确。

答案　A

3．如图所示，电源电动势E＝16V，内阻r＝4Ω，R0＝1Ω，直流电动机内阻R′0＝1Ω。

当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路中R1消耗的功率最大；调节R2时可使图乙中电路的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作（额定输出功率为P0＝2W），则R1和R2连入电路中的阻值分别为（　　）

A．3Ω、3ΩB．5Ω、3Ω

C．5Ω、2.5ΩD．3Ω、2.5Ω

解析　对于电路甲，根据闭合电路欧姆定律：

I＝

，则R1消耗的功率为PR1＝I2R1＝

2R1＝

，当R1＝r＋R0＝5Ω时，则R1消耗的功率最大；对于电路乙，P输出max＝P0＋I2R′0＋I2R2，根据闭合电路欧姆定律：

UR2＝E－Ir－

＝IR2，将E＝16V，r＝4Ω，R′0＝1Ω，P0＝2W代入，联立以上方程式整理可以得到，当R2＝2.5Ω时，电路的输出功率最大，C项正确。

答案　C

4．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C项正确。

答案　C

5.如图为某控制电路，由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器（滑动变阻器）R连接而成，L1、L2是两个指示灯。

当电位器的触片由b端滑向a端时，下列说法正确的是（　　）

A．L1、L2都变亮B．L1、L2都变暗

C．L1变亮，L2变暗D．L1变暗，L2变亮

解析　当滑片由b端向a端滑动时，R接入电阻增大，总电阻增大；由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由U＝E－Ir可知路端电压增大，则R1两端的电压增大，所以通过R1的电流增大，而总电流减小，所以通过L1的电流变小，即L1变暗；L1两端电压减小，并联电压增大，所以R2两端的电压增大，所以通过R2电流增大，而通过L1的电流变小，所以通过L2电流变小，即L2变暗，故B项正确。

答案　B

6．（2019·湖南长郡中学考试）如图所示的电路，电源电动势为E，内阻为r，R1和R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合开关，一带电液滴恰好悬浮在电容器之间。

保持其他条件不变（　　）

A．若将滑动变阻器滑片向b端滑动，带电液滴向上运动

B．若将滑动变阻器滑片向b端滑动，电流将从c流向d

C．若将金属块抽出，抽出过程中，带电液滴向上运动

D．若将金属块抽出，抽出过程中，电流将从d流向c

解析　由图可知，当滑片向b端滑动时，接入电路中的电阻R2增大，根据闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小，则电阻R3两端电压减小，即电容器两端电压减小，则电容器内场强减弱，故带电液滴向下运动，故A项错误；根据上面的分析，电容器电压减小，则带电量减小，电容器放电，瞬间放电电流将从d流向c，故B项错误；将金属块抽出，相当于电容器极板间距离增大，则电容减小，由于电压不变，则场强减弱，故带电液滴向下运动，故C项错误；根据上面的分析可知电容减小，由于电压不变，则电量减小，电容器放电，瞬间放电电流将从d流向c，故D项正确。

答案　D

7.（多选）有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线内所示，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刻度盘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G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＋2Ω＝

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。

素养立意　用所学物理知识对常见的电子秤的电路做出分析，了解其原理，知道其刻度是如何确定的。

答案　AC

8.（多选）如图电路，C为电容器，D为理想二极管（具有单向导通作用），电流表、电压表均为理想电表。

闭合开关S至电路稳定后，调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为ΔU1，电压表V2的示数改变量大小为ΔU2，电流表A的示数改变量大小为ΔI，则下列判断正确的有（　　）

A．滑片向左移动的过程中，电容器所带的电荷量不变

B.

的值变大

C.

的值不变，且始终等于电源内阻r

D．滑片向左移动的过程中，电容器所带的电荷量要不断减少

解析　由图可知，R1与R串联，V1测R两端的电压，V2测路端的电压。

若滑片P向左端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，R1的电压减小，由于理想二极管具有单向导通作用，只能充电，不能放电，所以电容器所带的电荷量不变，A项正确，D项错误；根据闭合电路欧姆定律得U1＝E－I（R1＋r），则

＝R1＋r，所以

的值保持不变，B项错误；根据闭合电路欧姆定律得U2＝E－Ir，则

＝r，不变，C项正确。

答案　AC

B组·能力提升题

9.（多选）如图所示的电路中，电源内阻r＝4Ω，电路中定值电阻R1＝2Ω、R2＝4Ω、R3＝1Ω、R4＝5Ω，开始开关S1、S2均闭合，电压表为理想电表。

现将开关S2断开，则在开关S2断开后（　　）

A．电压表的示数变小

B．a点的电势比b点的电势高

C．R1、R3消耗的功率之比为2∶1

D．电源的输出功率减小

解析　开关均闭合时，外电阻R外＝

Ω＝

Ω，当开关S2断开时，外电阻R外′＝3Ω，即开关S2断开后，外电阻增大，外电压增大，电压表的示数增大，A项错误；由于开关S2断开后，两条支路的电阻相等，因此两条支路的电流相等，由于R2小于R4，因此R2上的电压降落比R4上的电压降落小，因此a点电势比b点电势高，B项正确；由于R1、R3上的电流相等，由P＝I2R可知，两电阻上消耗的功率之比等于电阻之比，为2∶1，C项正确；由于电源内阻为4Ω，当开关S2断开时，虽然外电阻增大，但仍小于电源内阻，根据电源输出功率与外电阻变化关系可知，电源的输出功率增大，D项错误。

答案　BC

10.将电源、直流电动机与滑动变阻器串联构成一个回路，已知电源电动势E为12V、内阻r为3Ω，直流电动机内阻R0为1Ω。

调节滑动变阻器R使电路中电源的输出功率最大，电动机刚好正常工作（额定功率为6W），则下列说法中错误的是（　　）

A．通过电动机的电流为2A

B．电源的效率为50%

C．滑动变阻器连入电路部分的阻值为2Ω

D．电动机的发热功率为4W

解析　根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，电源输出功率P＝UI，可得P＝IE－I2r，即P＝－3I2＋12I，当I＝2A时，电源输出功率最大，Pmax＝12W，A项正确；电源的效率η＝

＝50%，B项正确；电动机两端电压UM＝

＝

V＝3V，根据E＝UM＋Ir＋IR，代入数据可得R＝1.5Ω，C项错误；电动机的发热功率PM热＝I2R0＝22×1W＝4W，D项正确。

点睛　本题要区分纯电阻电路与非纯电阻电路，纯电阻电路为电能全部转化为热量，非纯电阻电路为电能一部份转化为热量，另一部份转化为其它形式的能量，如电动机正常工作时，电能一部份转化为热量，另一部份转化为机械能。

答案　C

11.在如图所示电路中，电源电动势为12V，内阻不计，各电阻阻值已在图中标出，开关S是闭合的。

现将开关S断开，测得通过电阻R3的电荷量为1.19×10－5C，则电容器的电容为（　　）

A．1.75μFB．4.25μF

C．5.95μFD．2.48μF

解析　开关闭合，两支路的并联总电阻为R并＝

Ω＝100Ω，所以，支路两端电压U＝6V，电容器与R1并联，其电压U1＝2V，电容器下极板带正电，Q1＝CU1。

将开关断开，电容器与R2并联，其电压U2＝

E＝4.8V，电容器的上极板带正电，Q2＝CU2。

由题意：

Q1＋Q2＝1.19×10－5C，解得C＝1.75×10－6F＝1.75μF，A项正确。

答案　A

12.（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两项错误，C、D两项正确。

答案　CD

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；

（2）此时电流表、电压表的示数；

（3）此时电源的输出功率。

解析　

（1）设小球在板间飞行时间为t，

t＝

＝

s＝0.2s，

根据d＝

at