2024年高考物理二轮专题复习-专题11 直流电路（原卷版+解析版）

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二、和为定值的两个电阻，阻值相等时并联电阻值最大，右图中，两侧电阻相等时总电阻最大
三、无论是串联还是并联电路，若某一个电阻增大，则总电阻一定增大。
在如图所示的电路中，已知电阻R1＝R2，R3阻值未知，则通过它们的电流之比I1：I2：I3为（ ）
A．2：1：3B．1：2：3C．2：2：1D．1：1：2
如图所示，是将滑动变阻器作分压器用的电路，A、B为分压器的输出端，R是电阻，电源电压为U保持恒定。如果滑动片P位于变阻器的中央，下列判断正确的是（ ）
A．输出端的电压大于U2
B．输出端的电压等于U2
C．滑动片P向上移动，输出电压增大
D．负载电阻R的阻值越大，输出电压越小
如图所示，a、b、c三盏灯实际消耗的功率b、c相等，a是b的4倍。则a、b、c三盏灯的电阻之比为（ ）
A．2：1：1B．1：1：1C．1：4：4D．无法确定
磁电式电流表（表头）最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈，由于线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时还要扩大量程。已知某一表头G，内阻Rg＝30Ω，满偏电流Ig＝5mA，要将它改装为量程为0～3A的电流表，所做的操作是（ ）
A．串联一个570Ω的电阻B．并联一个0.05Ω的电阻
C．串联一个270Ω的电阻D．并联一个0.01Ω的电阻
某同学用一个微安表头（量程1mA 内阻90Ω）：电阻箱R1和电阻箱R2组装一个多用电表，有电流10mA和电压3V两挡，改装电路如图所示，则R1、R2应调到多大阻值（ ）
A．R1＝100Ω，R2＝300ΩB．R1＝10Ω，R2＝291Ω
C．R1＝100Ω，R2＝291ΩD．R1＝10Ω，R2＝300Ω
四、路端电压U与电流I的关系
(1)关系式：U＝E－Ir.
(2)U－I图象如图1所示．
①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势．
②当外电路短路即U＝0时，横坐标的截距为短路电流．
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．
五、下图中可以将灯泡的伏安特性曲线与电源的图象画在同一幅图中，交点即为二者直接串联时的参数。
小怀同学希望利用电学方法对长度进行测量，电路图如下，其中电源电动势为6V，内阻为1Ω，电流表量程为0～3A，内阻为1Ω，有一长方体导体材料R，x、y、z方向上棱长分别为dcm、2cm、1cm，先将R沿x轴方向接入电路，电流表示数1A，再将R沿y轴方向接入电路，电流表示数2A，则下列说法正确的是（ ）
A．d＝4mm
B．沿x、y、z三个方向接入R，电源效率最大约为75%
C．沿x、y、z三个方向接入R，电流表示数均不会超量程
D．沿x、y、z三个方向接入R，R的功率最小为2W
在如图所示的U﹣I图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图象判断错误的是（ ）
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的效率为80%
D．电源的输出功率为4 W
（多选）如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线。曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P（5，3.5）、Q（6，5）。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法不正确的是（ ）
A．电源1与电源2的内阻之比是3：2
B．电源1与电源2的电动势之比是1：1
C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是21：26
D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7：10
如图所示，直线A为某电源的U﹣I图线，曲线B为标识不清的小灯泡L1的U﹣I图线，将L1与该电源组成闭合电路时，L1恰好能正常发光。若将相同材料制成的标有“3V，20W”的灯泡L2与该电源组成闭合电路，下列说法中正确的是（ ）
A．电源的内阻为23Ω
B．把灯泡L1换成L2，L2可能正常发光
C．把灯泡L1换成L2，电源的输出功率可能相等
D．把灯泡L1换成L2，电源的输出功率一定变小
（多选）在如图所示的U﹣I图像中，a为某电源的路端电压与电流的关系，b为某元件的电压与电流的关系。则（ ）
A．电源的电动势为8.0V，内阻为4.0Ω
B．将此电源与该元件串联时，电源输出功率约为7.7W
C．将此电源与该元件串联时，电源内、外电路消耗功率之比约为3：2
D．将此电源与两个相同该元件串联时，电源输出功率约为8.0W
六、闭合电路动态分析：（“串反并同”——若右图的滑片上滑 RP 增大， 则直接可以判断出电流表示数减小，电压表示数增大，电容器两端电压增大。但应注意有些情况下电源内阻不计，此时电容器两端电压应不变）
七、闭合电路半定量分析（ΔU/ΔI）：对于定值电阻而言 R=U/I=ΔU/ΔI.
|ΔU1/ΔI|=R
|ΔU2/ΔI|=R+r
|ΔU3/ΔI|=r
在如图所示的电路中，当闭合开关S后，若将滑动变阻器的滑片P向下调节，则正确的是（ ）
A．电路再次稳定时，电源效率增加
B．灯L2变暗，电流表的示数减小
C．灯L1变亮，电压表的示数减小
D．电容器存储的电势能增加
动车上装有烟雾报警装置，其原理如图所示，M为烟雾传感器，其阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化，N为定值电阻，滑动变阻器的滑片P已调整至合适位置，电源电动势和内阻恒定不变。车厢内有人抽烟时，烟雾浓度增大，导致N两端的电压增大，装置发出警报。下列说法正确的是（ ）
A．烟雾浓度增大时，RM的阻值增大
B．烟雾浓度增大时，通过滑动变阻器的电流增大
C．滑片P向左移动可以提高报警灵敏度
D．烟雾浓度增大时，烟雾传感器消耗的功率一定增大
如图甲所示，两个电压表均视为理想电表，电阻R2为压敏电阻（阻值随所受压力的增大而减小，用柔软的导线与其他电学元件相连且导线足够长），在其受压面上固定一物块。如图乙所示，一半圆柱的工件固定在实验桌面上，A为半圆水平直径的端点，B为半圆的最高点。闭合电键S，将物块和压敏电阻一起置于圆柱表面上，用方向始终沿圆弧的切线方向的力F推物块，使物块和压敏电阻由A点缓慢移动到B点，在此过程中，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，U1、U2分别是电压表V1、V2示数。下列说法正确的是（ ）
A．电压表V1的示数U1变小
B．电压表V2的示数U2变小
C．ΔU1一定小于ΔU2
D．R2消耗的电功率逐渐减小
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，电路与圆环的接触点O点固定，P为电路与圆环良好接触的滑动触头，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电压表和电流表的示数都一直变大
B．灯L1先变暗后变亮，电流表的示数一直变小
C．灯L2先变暗后变亮，电压表的示数先变大后变小
D．电容器C所带电荷量先减少后增多
如图所示电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，各电表均为理想电表。闭合电键后，将滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（ ）
A．V1、V2、V3、A示数均变小
B．ΔU2＝ΔU1+ΔU3
C．ΔU2ΔI和ΔU3ΔI均不变，且ΔU2ΔI＜ΔU3ΔI
D．电源输出功率先增大后减小
八、电源的功率和效率：
1．电源的总功率
(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．
(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝eq \f(E2,R＋r).
2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝eq \f(E2R,（R＋r）2)＝eq \f(E2,\f((R－r)2,R)＋4r).
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝eq \f(E2,4r).
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当R④当P出⑤P出与R的关系如图所示．
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝eq \f(P出,P总)×100%＝eq \f(U,E)×100%.
(2)纯电阻电路：η＝eq \f(R,R＋r)×100%＝eq \f(1,1＋\f(r,R))×100%
因此在纯电阻电路中R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.
九、含电动机的电路中，电动机的输入功率 P 入＝UI，发热功率 P 热＝I2r，输出机械功率 P 机＝UI－I2r.
如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内（ ）
A．充电宝输出的电功率为UI+I2r
B．充电宝产生的热功率为I2r
C．手机电池产生的焦耳热为U2rt
D．手机电池储存的化学能为UIt﹣I2rt
（多选）电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是（ ）
A．电动机消耗的电能为I2Rt
B．电动机线圈产生的热量为I2Rt
C．电动机消耗的电能为UIt
D．电动机线圈产生的热量为U2tR
如图甲所示，电动势为0.10V的电池连接一只电流表，两者的内阻忽略不计。电池的一端连接长度为1.0m导线的右端，电流表的另一端接上导线的某一点，x为接点与导线左端的距离，导线由一段金属线1（电阻率为5.6×10﹣8Ω•m）和一段金属线2（电阻率为2.8×10﹣8Ω•m）串接而成，它们的横截面积相同。由电流表测得的电流I，所推得的电路总电阻R和x的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．导线的左边部分为金属线1
B．导线的横截面积约为1.0×10﹣8m2
C．当x＝0.7m时电池消耗的功率约为0.36W
D．当x＞0.3m时电流表读数I随x变化的关系式近似为I=1.801-xA
如图所示电路中，电源电动势E＝8V，内阻r＝1Ω，定值电阻R1＝9Ω，R2＝10Ω，R3＝5Ω；滑动变阻器R4的取值范围为0～15Ω。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使R4取不同的阻值接入电路，则下列说法正确的是（ ）
A．R4＝0时，定值电阻R1消耗的功率最大，为2W
B．R4＝5Ω时，电源内阻消耗的功率最小，为0.5W
C．R4＝10Ω时，R4消耗的功率最大，为0.4W
D．R4＝15Ω时，电源的效率最高，为90%
大气中存在可自由运动的带电粒子，其密度随距地面高度的增加而增大，可以把离地面50km以下的大气看作是具有一定程度漏电的均匀绝缘体（即电阻率较大的物质）；离地面50km以上的大气则可看作是带电粒子密度非常高的良导体，地球本身带负电，其周围空间存在电场。离地面h＝50km处与地面之间的电势差约为U＝3.0×105V。由于电场的作用，地球处于放电状态。但大气中频繁发生雷暴又对地球充电，从而保证了地球周围电场恒定不变（可视为匀强电场），统计表明，雷暴每秒带给地球的平均电荷量约为q＝1800C，已知地球半径r＝6400km。下列说法正确的是（ ）
A．离地面越近电势越高
B．绝缘层大气的电场强度约为6×103V/m
C．地球漏电功率约为6×107W
D．大气电阻率ρ约为1.8×1012Ω•m
如图是开化中学消防改造工程使用的某品牌排烟风机的相关参数，则下述判断正确的是（ ）
A．风机的转动角速度为9106rad/s
B．以额定功率工作时通过排风机的电流约为2.5A
C．排风扇的内电阻约为8.8Ω
D．正常工作1小时排风机输出的机械能等于1.287×107J
在如图所示的电路中，电源的电动势E＝6V、内阻r＝2Ω，电动机M的内阻为2Ω，滑动变阻器R的总阻值为20Ω。闭合开关S后，将滑动变阻器的滑片置于正中间时，电动机恰好正常工作，理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是（ ）
A．电动机正常工作时，通过它的电流为1.5A
B．电动机正常工作时，它的输出功率为4.5W
C．如果电动机突然被卡住，电压表的示数将增大
D．如果电动机突然被卡住，灵敏电流表中会有从B到A的电流
如图所示，电源电动势为9V，内阻为1Ω，一个线圈电阻为0.4Ω的电动机与“4V，2W”的灯泡串联。电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．电动机两端的电压为0.2V
B．电路中的电流为1A
C．电动机的输出功率为2.15W
D．电源的总功率为4.25W风机流量
15868m3/h
风机效率
65%
电机电功率
5.5kW
风机转速
1450r/min
工作电压
220V