备考2024届高考物理一轮复习分层练习第十章恒定电流第2讲闭合电路的欧姆定律

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1.[2024浙江名校联考]某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10（25V/200W）和10个相同的指示灯X1～X10（220V/2W），将其连接在220V的交流电源上，如图所示，则下列对工作电路的表述正确的是（ C ）
A.若L2断路，则干路电流I增大
B.若L2断路，则X1的功率增大，L1的功率增大
C.若L2短路，X2功率减小，其他指示灯的功率增大
D.若L2短路，X2功率增大，其他指示灯的功率减小
解析 若L2断路，总电阻增大，则干路电流I减小，A错误；若L2断路，相当于L2阻值增大，根据“串反并同”规律可知，通过X1和L1的电流都减小，X1和L1的功率都减小，B错误；若L2短路，X2两端的电压为零，X2功率减小，根据“串反并同”规律，其他指示灯的电流增大，功率增大，C正确，D错误.
2.[2022江苏]如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，R4＝4Ω，电源电动势E＝12V，内阻不计.四个灯泡中消耗功率最大的是（ A ）
A.R1B.R2C.R3D.R4
解析
3.如图所示，接通开关S，灯泡L1、L2都正常发光.某时刻由于电路故障两灯突然熄灭.若故障只有一处，则下列说法正确的是（ D ）
A.如果将电压表并联在cd两端时有示数，说明cd间完好
B.如果将电压表并联在ac两端时示数为0，说明ac间断路
C.如果将电流表并联在ac两端时示数为0，说明cd间完好
D.如果将电压表并联在ad两端时有示数，并联在ac两端时示数为0，说明cd间断路
解析 电路故障分为断路和短路，故障只有一处，假设发生了短路，如果是某灯泡短路，该灯泡熄灭，而另一灯泡应该变亮；如果是两灯泡以外的元件短路，则两灯泡均变亮，故假设不成立，电路故障应为断路.电压表并联在cd两端时有示数，说明cd间发生了断路，故A错误；电压表并联在ac两端时示数为0，说明ac段以外的电路发生了断路，故B错误；电流表并联在ac两端时示数为0，说明ac段以外的电路发生了断路，而ac间电路完好，无法说明cd间的情况，故C错误；电压表并联在ad两端时有示数，说明a→c→d段发生了断路，电压表并联在ac两端时示数为0，说明ac段以外的电路发生了断路，综合以上两点，应是cd间断路，故D正确.
4.如图所示的电路中，小灯泡L的规格为“4V，1.6W”，定值电阻R0与灯泡正常发光时的电阻相等，电源电动势为E＝9V，内阻未知.将单刀双掷开关接到1，小灯泡正常发光；将单刀双掷开关接到2，小灯泡仍正常发光，且电动机正常工作.则开关接2时（ D ）
A.电源内阻为2.0Ω
B.电源内部消耗的功率为0.6W
C.电动机输出的机械功率为1.6W
D.电动机的内阻rM＜10Ω
解析 小灯泡正常发光时的电流为I＝PU＝0.4A，由于定值电阻R0与灯泡正常发光时的电阻相等，因此 R0＝RL＝U2P＝10 Ω，将单刀双掷开关接到1时，由闭合电路欧姆定律可得
【易错】注意小灯泡所在的电路可视为纯电阻电路.
E＝I(R0＋RL＋r)，解得r＝2.5Ω，故A错误；将开关接到2时，电源内部消耗的功率为P内＝I2r＝0.4 W，故B错误；电源的总功率为P总＝EI＝3.6W，故电动机的输入功率为P机入＝P总－P－P内＝1.6W，由于电动机存在内阻，因此工作时会发热，故电动机输出的机械
【易错】注意电动机的输入功率就是电动机的总功率，可以用U电I电表示，也可以用电源总功率减去除电动机以外部分的功率得出.
功率一定小于输入功率1.6W，C错误；由C项分析可知，电动机的发热功率也一定小于输入功率，即PQ＝I2rM＜P机入，解得rM＜10Ω，故D正确.
5.[多选]如图所示，曲线C1、C2是闭合电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线.由该图可知下列说法正确的是（ BCD ）
A.曲线C1是外电路消耗的电功率随电流变化的图线，C2是内电路消耗的电功率随电流变化的图线
B.电源的电动势E＝4V，内阻r＝1Ω
C.短路电流为4A
D.电源输出功率的最大值为4W
解析 由P内＝I2r、P外＝EI－I2r结合图可知，曲线C1是内电路消耗的电功率随电流变化的图线，C2为外电路消耗的电功率随电流变化的图线，A错误；由图可知电源输出功率的最大值为4 W，D正确；将I＝2 A，P＝4 W代入P内＝I2r，P外＝EI－I2r，解得E＝4 V，r＝1 Ω，短路电流I短＝Er＝4 A，B、C正确.
6.如图所示，电路中的电源为恒流源或恒压源（不管外电路的电阻如何变化，它都能够提供持续的定值电流或定值电压）.当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电压表的示数变化量的绝对值为ΔU，电流表的示数变化量的绝对值为ΔI，则下列说法正确的是（ C ）
A.若电源为恒压源，V示数增大，A示数减小
B.若电源为恒压源，V示数不变，A示数增大
C.若电源为恒流源，V示数增大，A示数减小，ΔUΔI＝R1
D.若电源为恒流源，V示数增大，A示数增大，ΔUΔI＝R2
解析 滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，变阻器接入电路的阻值增大.若电源为恒压源，电压表的示数不变，因总电阻增大，总电流减小，电阻R2两端的电压减小，并联部分两端的电压增大，流过电阻R1的电流增大，因总电流减小，流过R0的电流减小，电流表的示数减小，故A、B错误.若电源为恒流源，电路中的总电流不变，变阻器的滑动触头向上滑动，总电阻增大，电压表的示数增大，因总电流不变，电阻R2两端的电压不变，并联部分两端的电压增大，电阻R1中的电流增大，而总电流不变，流过R0的电流减小，所以电流表的示数减小；电阻R2两端的电压不变，电阻R1两端的电压的变化量等于电压表示数的变化量ΔU，因总电流不变，所以电流表的示数的变化量的绝对值等于电阻R1中的电流的变化量的绝对值，所以有ΔUΔI＝R1，故C正确，D错误.
7.[多选]在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的绝对值分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列结论正确的是（ CD ）
A.U1I不变，ΔU1ΔI变大B.U2I变大，ΔU2ΔI变大
C.U2I变大，ΔU2ΔI不变D.U3I变大，ΔU3ΔI不变
解析 由电路图可知，电流表测的是通过这个电路的总电流，U1、U2分别是R1、R2两端的电压，U3是路端电压，由欧姆定律可知R1＝U1I＝ΔU1ΔI，因R1是定值电阻，故A错误.由欧姆定律可知R2＝U2I，因R2变大，故U2I变大；又U2＝E－I(R1＋r)，因E、R1、r均是定值，故ΔU2ΔI＝R1＋r不变，B错误，C正确.U3I＝R1＋R2，因R2变大，则U3I变大；又U3＝E－Ir，可知ΔU3ΔI＝r不变，故D正确.
8.[2024安徽合肥模拟]如图所示，电流表、电压表均为理想电表，L为小电珠，R为滑动变阻器，电源电动势为E，内阻为r.现将开关S闭合，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列结论正确的是（ C ）
A.电流表示数变小，电压表示数变小
B.小电珠L变亮
C.电容器C所带的电荷量增大
D.电源的总功率变大
解析 当滑动变阻器滑片P向左移动时，其接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知总电流减小，路端电压增大，故电流表示数变小，电压表示数变大，小电珠L变暗，故A、B错误；电容器两端的电压U＝E－I(RL＋r)，总电流减小，则U增大，由Q＝CU可知电容器C所带的电荷量Q增大，故C正确；电源的总功率为P＝EI，电路总电流减小，可知电源的总功率变小，故D错误.
9.[2024江西宜春宜丰中学校考/多选]在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线，曲线Ⅲ为某一小灯泡L的U－I图线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ的交点坐标为（1.5A，0.75V），曲线Ⅲ在该点的切线与横轴交点的坐标为（1.0A，0）.用该电源直接与电阻R或小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（ BD ）
A.电源电动势为3V，内阻为0.5Ω
B.R为定值电阻，其阻值为1.5Ω
C.L接入电源时的电阻为1.5Ω
D.R接入电源时电源的输出功率大于L接入电源时电源的输出功率
解析 由直线Ⅰ可知，电源电动势E＝3.0 V，短路电流I短＝2.0 A，电源内阻r＝EI短＝3.02.0 Ω＝1.5 Ω，故A错误；由直线Ⅱ可知，定值电阻R＝URIR＝1.51.0 Ω＝1.5 Ω，故B正确；曲线Ⅲ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5 A，0.75 V)，电源的路端电压为0.75 V，干路电流为1.5 A，L接入电源时的电阻RL＝0.751.5 Ω＝0.5 Ω，故C错误；R接入电源时电源的输出功率PR＝URIR＝1.5×1.0 W＝1.5 W，L接入电源时电源的输出功率PL＝ULIL＝0.75×1.5 W＝1.125 W，故R接入电源时电源的输出功率大于L接入电源时电源的输出功率，故D正确.
10.[2024浙江嘉兴五中阶段考]一台电风扇内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗的功率为66W.
（1）求电风扇正常工作时，通过电动机的电流.
（2）电风扇正常工作时，转化为机械能的功率、内能的功率和电动机的效率分别是多少？
（3）若接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，则此时通过电动机的电流是多少？电风扇消耗的电功率和发热功率分别是多少？
答案 （1）0.3A （2）P机＝64.2W P热＝1.8W η＝97.3％ （3）11A P'＝P'热＝2420W
解析 （1）根据P＝UI可得
电风扇正常工作时通过电动机的电流为
I＝PU＝66220A＝0.3A
（2）电风扇正常工作时转化为内能的功率为
P热＝I2R＝0.32×20W＝1.8W
转化为机械能的功率为
P机＝P－P热＝66W－1.8W＝64.2W
电动机的效率为η＝P机P＝64.266×100％≈97.3％
（3）电风扇扇叶被卡住后通过电动机的电流为
I'＝UR＝22020A＝11A
电风扇消耗的电功率为
P'＝I'U＝11×220W＝2420W
电风扇发热功率为P'热＝I'2R＝112×20W＝2420W.
11.[新信息问题/2024湖北孝感模拟]如图所示为某小组设计的电子秤原理图.轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连，R0为定值电阻，滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接.当盘中没有放物体时，滑片刚好位于滑动变阻器的最上端.该小组用理想电压表的示数U反映待测物体的质量m，用电压表示数变化量与质量变化量的比值的绝对值｜ΔUΔm｜描述电子秤的灵敏度.不计一切摩擦，弹簧始终处于弹性限度内，电压表为理想电表，下列说法正确的是（ A ）
A.仅更换阻值更大的定值电阻R0，电子秤灵敏度会下降
B.电子秤的灵敏度会随待测物体质量的增大而增大
C.弹簧的劲度系数越小，电子秤的量程越大
D.电压表示数与待测物体质量呈非线性关系
解析 由图可知，滑动变阻器与R0串联，滑动变阻器的电阻全部连入电路，电压表测量滑
【敲黑板】理想电压表接在滑动变阻器滑片上，上下移动滑片不改变滑动变阻器接入电路的阻值.
片上部电阻R'两端的电压.当滑动变阻器滑片向下移动时，电路中的电阻不变，由闭合电路欧姆定律可知I＝ER＋R0＋r，电路中的电流不变，电压表的示数U＝IR'＝ER＋R0＋rR'，又R'＝ρLS，mg＝kL，解得U＝Eρg（R＋R0＋r）kSm，即电压表示数与待测物体质量呈线性关系，故D错误；由U＝Eρg（R＋R0＋r）kSm，可知弹簧的劲度系数越小，m的最大值越小，电子秤的量程越小，故C错误；由U＝Eρg（R＋R0＋r）kSm，可知电子秤的灵敏度｜ΔUΔm｜＝Eρg（R＋R0＋r）kS，可知仅更换阻值更大的定值电阻R0，电子秤的灵敏度会下降，电子秤的灵敏度与待测物体的质量无关，故A正确，B错误.
一题多解 定性分析：弹簧的劲度系数变小，取劲度系数接近零时，此时托盘上物体质量极小时滑片就滑到了底端，电子秤量程极小，可快速判断C错误.结合电路图分析可知，接入电路的滑动变阻器相当于定值电阻，无论滑片如何移动，电路中的电流不变，则电压表示数和滑片移动距离呈线性关系，而物体质量和滑片移动距离也呈线性关系，所以电压表示数与待测物体的质量也呈线性关系，D错误.