专题04 焦耳定律、闭合电路欧姆定律（知识梳理+专题过关）-2022-2023学年高二物理上学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

专题04   焦耳定律、闭合电路欧姆定律

【知识梳理】

【专题过关】

一、电功、电热和焦耳定律

1．小红在路上看到一个现象：当电动汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为。车灯接通电动机未起动时（即开关断开，闭合），电流表示数为；电动机启动的瞬间（即开关、均闭合），电流表示数达到。若电流表内阻不计，车灯电阻恒定，电动机启动时（　　）

A．车灯两端的电压为

B．通过车灯的电流为

C．车灯的功率为

D．车灯的功率约为

2．四个相同的小灯泡按照如图所示的(a)、(b)两种方式接入电压相等的电路中，调节R1、R2使四个小灯泡都正常发光，这时可变电阻R1、R2消耗的电功率P1和P2的关系为　　

A．P1=2P2 B．P1＞2P2 C．P1＜2P2 D．P1=P2

3．电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后保温状态，如图所示是电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关。下列说法中正确的是（　　）

A．其中R2是供加热用的电阻丝；

B．当开关S断开时电饭锅为加热状态，S接通时为保温状态；

C．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为2∶1；

D．要使R2在保温状态时的功率为加热状态的一半，应为（-1）∶1

4．电吹风如图为某人设计的电吹风电路的示意图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可以处于停机、吹热风、吹自然风三种工作状态。和分别是理想变压器原线圈和副线圈的匝数。该电吹风正常工作时各项参数如表格所示。不考虑小风扇电机的机械摩擦损耗及温度对电阻的影响。

（1）求小风扇工作时变压器原线圈和副线圈中的电流比；

（2）计算电热丝的电阻；

（3）求小风扇电机的效率。

二、闭合电路的功率问题

5．如图所示，A 、 B 分别为电源 E 和电阻 R 的 图线，虚线 C 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。由图像可知（　　）

A．电源的电动势为 3V，内阻为 1Ω

B． 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

D．若再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变

6．如图所示，直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图像，曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图像，则下列说法错误的是（　　）

A．电源电动势约为

B．电源的内阻约为

C．电流为时，外电路的电阻约为

D．输出功率为时，输出电压约为

7．在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（设E、r是定值）向变化的外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示。则下列判断错误的是（　　）

A．当R＝r时，电源有最大的输出功率

B．当R＝r时，电源的效率η＝50%

C．电源的功率P′随外电阻R的增大而增大

D．电源的效率η随外电阻R的增大而增大

8．如图所示，电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻、滑动变阻器R串联，已知=r，滑动变阻器的最大阻值是3r，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动时，下列说法中正确的是（　　）

A．电源的输出功率先变小后变大 B．电源的输出功率先变大后变小

C．滑动变阻器消耗的功率先增大后减小 D．定值电阻上消耗的功率一直变大

三、闭合电路的动态分析问题

9．火警报警器的电路示意图如图所示。其中，RT为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器。当传感器RT所在处出现火情时，通过显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（　　）

A．I变大，U变小 B．I变大，U变大

C．I变小，U变小 D．I变小，U变大

10．如图甲，为南充某地新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制，电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图乙，为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻（光照强度增加时，其电阻值减小）。现增加光照强度，灯泡电阻不变，则下列判断不正确的是（　　）

A．A、B灯都变暗 B．电源的总功率变大

C．电源的输出功率一定变小 D．电源的效率变小

11．如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，灯泡A、B的阻值始终相同且不变，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是（　　）

A．电压表示数U与电流表示数I的比值不变

B．电流表的示数先减小后增大

C．电源的输出功率一直增大

D．电源的效率先增大后减小

12．如图所示的电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列比值正确的是（　　）

A．不变， 不变 B．变大，变大

C．变小，不变 D．变小，变小

四、闭合电路的含容电路问题

12．如图所示的电路中，电源的电动势和内阻一定，、为平行板电容器的两块正对金属板，为光敏电阻，电阻随光强的增大而减小。当的滑动触头在端时，闭合开关，此时电流表和电压表的示数分别为和。以下说法正确的是（　　）

A．若仅将的滑动触头向端移动，则不变，增大

B．若仅增大、板间距离，则电容器所带电荷量减少

C．若仅用更强的光照射，则增大，增大，电容器所带电荷量增加

D．若仅用更强的光照射，则变化量的绝对值与变化量的绝对值的比值不变

13．如图所示，电源内阻r和灯泡L的电阻RL均恒定不变，D为理想二极管，R1、R2为定值电阻，电表均为理想电表。闭合S且电路稳定后，有一带电油滴在平行板电容器中处于静止状态。现将滑动变阻器滑片向上滑动，电表V1、V2和A示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2和ΔI，则下列说法正确的是（　　）

A．灯泡变亮，电流表示数增大 B．油滴将向下运动

C． D．

15．如图所示，a、b两端电压恒为10V，定值电阻R1=4、R2=12、R3=12，电容器的电容C=30。闭合开关S，电路稳定后，下列说法正确的是（ ）

A．电路的总电阻为10

B．通过R3的电流为1A

C．电容器两端的电压为6V

D．电容器所带的电荷量为1.8×10-5C

16．如图所示，电源电动势E=42V，内阻r=2Ω，电阻R1=12Ω，R2=R4=4Ω，R3=8Ω，C为平行板电容器，其电容C=3.0pF。

（1）开关S处于断开状态时，电容器的带电量是多少？

（2）当将开关S闭合后，求流过R4的电量为多少？并写出通过R4的电流方向。

五、闭合电路的故障分析问题

17．如图所示电路，当闭合开关S时灯泡不亮，为了检查电路的故障，现通过多用电表的电压档进行检测，测得：UBC=0、UCD=0，UDE、UAE均不为零，则电路故障原因可能是（　　）

A．滑动变阻器断路 B．灯泡L断路

C．开关S损坏 D．电阻R断路

18．如图，电池、开关和灯泡组成串联电路．当闭合开关时，发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下，现使用一多用电表对故障电路进行检测：选择直流电压挡，闭合开关S，红、黑表笔分别接在接线柱E、F上，电压表示数为；断开开关S，选择欧姆挡，红、黑表笔分别同时接E、F，指针不偏转。则下列判断可能正确的是（　　）

A．灯泡短路 B．灯泡断路 C．导线断开 D．导线断开

19．某学生在研究串联电路电压特点时，接成如图所示电路，接通 K后，他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，则出现此种情况的原因可能是（R1、R2阻值相差不大）（　　）

A．AB段断路 B．AC段断路 C．AC段短路 D．AB段短路

20．如图所示电路中，电源内阻不能忽略，电表均为理想电表。闭合开关后，电路处于稳定状态，下列说法正确的是（　　）

A．电流表的示数突然变大，可能因为电容器被击穿

B．灯泡突然变亮，可能因为电阻R发生了短路

C．灯泡突然变亮，可能因为电阻R发生了断路

D．电压表的示数突然变小，可能因为灯泡的灯丝烧断

六、电池电动势和内阻的测量

21．如图所示，请按该电路图选择合适的器材连接好后用来测量电源电动势和内阻。

（1）根据实验测得的几组I、U数据做出图像如图所示，由图像可确定：该电源的电动势为___________V，电源的内电阻为___________（结果保留到小数点后两位）。

（2）若在实验中发现电压表坏了，于是不再使用电压表，而是选用电阻箱替换了滑动变阻器，重新连接电路进行实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R以及对应的电流表的示数I，则该同学以R为横坐标，以___________为纵坐标得到的函数图线是一条直线。这种方案测得的电动势的值与真实值相比，___________选填“”“”““ ）。

22．用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻。蓄电池的电动势约为2V，内电阻很小。除蓄电池、开关、导线外可供使用的实验器材还有：

A．电压表V（量程3V）

B．电流表A1（量程0.6A）

C．电流表A2（量程3A）

D．定值电阻R0（阻值4Ω，额定功率4W）

E.滑动变阻器R（阻值范围0~20Ω，额定电流1A）

(1)电流表应选______；（填器材前的字母符号）

(2)根据实验数据作出U—I图像（如图乙所示），则蓄电池的电动势E=______，

内阻r=______Ω。

(3)用图甲电路来测定干电池的电动势和内阻，则E测______E真，r测______r真（填“＞”、“=”或“＜”）

23．如图甲所示，将一根铜棒和一根锌棒插入一只苹果内，就成了一个简单的“水果电池”。小明同学做了两个这样的水果电池，并依次进行以下实验：

（1）用多用电表的直流电压（）挡粗测其中一个水果电池的电动势，指针位置如图乙所，其示数为_________V；

（2）用如图丙所示的电路测量该电池组（两个水果电池串联）的电动势和内阻，已知定值电阻，两只电流表规格相同，量程均为，内阻均为）。若身边有两种规格的滑动变阻器：、，实验中应该选用的滑动变阻器是_______（填“A”或“B”）；

（3）根据上述实验中两只电流表读数的多组数据，在图中描点并作出图像，如图丁所示，可求得该电池组的电动势与内阻分别为________V、________（内阻的计算结果保留两位有效数字）。

24．某研究小组收集了两个电学元件：电阻R0（约为）和手机中的锂电池（电动势E标称值为3.7V，允许最大放电电流为100mA）。实验室备有如下器材：

A．电压表V（量程3V，电阻RV约为4.0kΩ）

B．电流表A1（量程100mA，电阻约为5Ω）

C．电流表A2（量程2mA，电阻约为5Ω）

D．滑动变阻器R1（，额定电流1A）

E．电阻箱

F．开关S一只、导线若干

（1）研究小组用伏安法测定电阻的阻值，为了测量更准确，图中的电流表A应选___________（选填“A1”或“A2”）。

（2）答题卡中测量R0阻值的电路实物示意图的连线不完整，请补充完整______。

（3）为测量锂电池的电动势E和内阻r，小红设计了如图甲所示的电路图。根据测量数据作出图象，如图乙所示，若该图线的斜率为k，纵轴截距为b，则该锂电池的电动势内阻r=___________。（用k、b表示）