2025年高考物理第一轮总复习专项训练：50闭合电路的欧姆定律及其应用（附答案）

这是一份2025年高考物理第一轮总复习专项训练：50闭合电路的欧姆定律及其应用（附答案），共9页。试卷主要包含了5 V，U外＝0，5 V，0 Ω，0 V，内阻r＝0等内容，欢迎下载使用。
题组一 闭合电路的分析与计算
1.如图所示为一个外电阻R和电源组成的闭合电路。在正常工作时，若1 C正电荷从负极B移到正极A的过程中，非静电力做功，将3 J的其他形式的能转化为电能，同时静电力做功0.5 J。则此时该电路中电源电动势E、电源内电压U内、电源路端电压U外大小为( )
A．E＝2.5 V，U外＝0.5 V
B．E＝3 V，U外＝0.5 V
C．E＝2.5 V，U内＝0.5 V
D．E＝3 V，U外＝2.5 V
[答案] D
[解析] 电源的电动势为E＝eq \f(W非,q)＝eq \f(3,1) V＝3 V, 内电压为U内＝eq \f(W电,q)＝eq \f(0.5,1) V＝0.5 V，路端电压为U外＝E－U内＝3 V－0.5 V＝2.5 V，故选D。
2. (2025·安徽合肥高三校考)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( )
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上电荷量增大
D．电源的总功率变大
[答案] C
[解析] 当滑动变阻器滑片P向左移动时，其接入电路电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，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；电容器两极板间的电压U＝E－I(RL＋r)，总电流减小，其他量不变，则U增大，由Q＝CU，可知电容器C上电荷量Q增加，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。
题组二 两类U－I图像及闭合电路的功率和效率问题
3．图甲为某电源的U－I图线，图乙为某元件的U－I图线，下列说法正确的是( )
A．该电源的内阻为5.0 Ω
B．该元件的电阻随着其两端电压的增大而减小
C．当该元件两端的电压为0.75 V时，它的电阻约为2.5 Ω
D．让电源和该元件组成闭合回路，该元件的功率约为0.3 W
[答案] D
[解析] 根据U＝E－Ir可知题图甲中图线纵截距是电源电动势，所以电源电动势为E＝1.5 V，内阻为图像斜率的绝对值，则该电源的内阻为r＝eq \f(1.5－1.0,0.3) Ω＝eq \f(5,3) Ω，故A错误；根据欧姆定律可知，题图乙中图线上的点与坐标原点连线的斜率就代表元件的电阻，则从题图乙中可知，随着元件两端电压的增大，图线上的点与坐标原点连线的斜率就越大，电阻也就越大，故B错误；由题图乙可得，当元件两端的电压为0.75 V时，流过元件的电流为0.7 A，则根据欧姆定律可得，元件电阻为R＝eq \f(U,I)＝eq \f(0.75,0.7) Ω＝eq \f(15,14) Ω，故C错误；让电源和该元件组成闭合回路，将甲、乙两图线表示在同一图像中，如图所示，两U－I图线的交点即该元件的工作电压和电流，故从图中可以看出元件的工作电压和电流为U≈0.5 V，I≈0.6 A，所以该元件的功率约为P＝UI＝0.5×0.6 W＝0.3 W，故D正确。
4．在一次分组实验的教学活动中，某小组用如图甲所示电路做实验，电路中R1是滑动变阻器，R2是定值电阻，滑动变阻器的滑片从左端往右滑动，分别记录多组电流表和电压表的示数，用这些数据在坐标纸上描点作图，得到的U－I图像如图乙中的AB所示，下列说法中正确的是( )
A．R1的最大阻值为20 Ω
B．R2的阻值为5 Ω
C．电源电动势为2 V
D．电源内阻为5 Ω
[答案] A
[解析] 由图可知当R1的阻值最大时，对应电压和电流分别为2 V、0.1 A，则R1的最大阻值为R1＝eq \f(U,I)＝eq \f(2,0.1) Ω＝20 Ω，故A正确；根据闭合电路欧姆定律有E＝U＋I(R2＋r)，根据数学方法可知图像的纵轴截距为2.5，斜率的绝对值为|k|＝eq \f(2－1,0.3－0.1)＝5，则电源电动势为E＝2.5 V，R2＋r＝5 Ω，所以电源内阻和R2的阻值都小于5 Ω，故B、C、D错误。
5．如图甲所示的电路，其中电源电动势E＝6 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R＝4 Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A．图乙中滑动变阻器的最大功率P2＝2 W
B．图乙中R1＝6 Ω，R2＝12 Ω
C．滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大
D．调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2 A
[答案] B
[解析] 由闭合电路的欧姆定律的推论可知，当电路外电阻等于内阻r时，输出功率最大，最大值为Pm＝eq \f(E2,4r)，把定值电阻看成电源内阻的一部分，由题图乙可知，当RP＝R1＝R＋r＝6 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P2＝eq \f(E2,4R＋r)＝1.5 W，A错误；滑动变阻器的阻值为3 Ω时与阻值为R2时消耗的功率相等，有eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(E,3 Ω＋R＋r)))2×3 Ω＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(E,R2＋R＋r)))2R2，解得R2＝12 Ω，B正确；当回路中电流最大时，即RP＝0时定值电阻R消耗的功率最大，C错误；当滑动变阻器RP的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为Im＝eq \f(E,R＋r)＝eq \f(6,4＋2) A＝1 A，则调整滑动变阻器RP的阻值，不可能使电源的输出电流达到2 A，D错误。
6.如图所示电路，电源电动势为E、内阻为r。闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电压表示数为U、电流表示数为I。电源的总功率P与电压U、电流I的关系正确的是( )
[答案] B
[解析] 由闭合电路的欧姆定律有E＝U＋Ir，化简得I＝eq \f(E－U,r)，则电源的总功率为P＝EI＝Eeq \f(E－U,r)＝eq \f(E2,r)－eq \f(E,r)U，若U是自变量，则电源的总功率P与电压U是线性负相关关系，故A错误，B正确；若I是自变量，则电源的总功率P与电流满足P＝EI，即电源的总功率P与电流I是正比例关系，故C、D错误。
题组三 含容电路与电路故障分析
7．如图a是一个超级电容器。把此超级电容器连接到如图b所示的电路中，已知电源的电动势E＝3.0 V，内阻r＝0.5 Ω，定值电阻R＝1.5 Ω，闭合开关K，待电路稳定后，下列有关说法正确的是( )
A．该超级电容器的击穿电压为2.7 V
B．电源的输出功率为3.375 W
C．断开开关K后，通过定值电阻的电荷量为25 650 C
D．断开开关K后，定值电阻产生的焦耳热为69 255 J
[答案] B
[解析] 由题图a知2.7 V是电容器的额定电压，非击穿电压，故A项错误；闭合开关后，电路中的电流I＝eq \f(E,R＋r)＝1.5 A，内电压U内＝Ir＝0.75 V，外电压U外＝E－U内＝2.25 V，电源的输出功率P＝U外I＝3.375 W，故B项正确；电容器储存的电荷量Q＝CU外＝21 375 C，断开开关后，通过定值电阻的电荷量为21 375 C，故C项错误；开关断开后，电容器储存的电能转化为定值电阻的焦耳热，W＝eq \f(1,2)CUeq \\al(2,外)＝24 046.9 J，故D项错误。
8.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( )
A．如果将电压表并联在cd两端有示数，说明c、d间完好
B．如果将电压表并联在ac两端示数为0，说明a、c间断路
C．如果将电流表并联在ac两端示数为0，说明c、d间完好
D．如果将电压表并联在ad两端有示数，并联在ac两端示数为0，说明c、d间断路
[答案] D
[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，如果是某盏灯短路，该灯熄灭，而另一盏灯应该变亮，如果是两盏灯以外的元件(除电源)短路，则两盏灯均变亮，故假设不成立，电路故障应为断路。电压表并联在cd两端有示数，说明c、d间发生了断路，故A错误；电压表并联在a、c两端示数为0，说明a、c部分以外的电路发生了断路，则a、c间电路完好，故B错误；电流表并联在a、c两端示数为0，说明a、c部分以外的电路发生了断路。而a、c间电路完好，无法说明c、d间情况，故C错误；电压表并联在a、d两端有示数，说明a、d段发生了断路，并联a、c两端示数为0，说明a、c部分以外的电路发生了断路，故综合以上两点，应是c、d间断路，故D正确。
能力提升练
9．(2025·江苏淮安市检测)如图所示电路，电源内阻为r，两相同灯泡L1、L2电阻均为R，D为理想二极管(具有单向导电性)，电表均为理想电表。闭合S后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动。现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V1、V2示数变化量绝对值分别为ΔU1、ΔU2电流表示数变化量绝对值为ΔI，则下列说法中错误的是( )
A．两灯泡逐渐变亮 B．油滴将向下运动
C．eq \f(ΔU2,ΔI)＝R＋r D．ΔU2>ΔU1
[答案] B
[解析] 滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，总电阻减小，回路中电流变大，两灯泡变亮，选项A正确；总电流增大，故内电压增大，所以外电压减小，即V1的示数减小，而L1两端的电压变大，所以L2与滑动变阻器两端的电压之和减小，所以V2的示数及电容器板间电压变小，应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，Q不变，则由C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(εrS,4πkd)和E＝eq \f(U,d)得E＝eq \f(4πkQ,εrS)，可知E不变，油滴静止不动，选项B错误；把L1的电阻R看作电源内阻一部分，ΔU2就是R＋r两端电压的增加量，则eq \f(ΔU2,ΔI)＝R＋r，选项C正确；由闭合电路欧姆定律可得eq \f(ΔU1,ΔI)＝r，所以ΔU2>ΔU1，选项D正确。
10. (多选)如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，光敏电阻的阻值R1随光强的增大而减小。定值电阻阻值为R3，且R3>r。当最大阻值为R2的滑动变阻器的滑片P在中间时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。则( )
A．若仅用更弱的光照射光敏电阻，则I减小，U增大
B．若仅用更弱的光照射光敏电阻，则电源的输出功率减小
C．若仅将滑动变阻器的滑片P向a端移动，则I减小，U增大
D．若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量增多
[答案] AB
[解析] 用更弱的光照射光敏电阻时，R1增大，总电阻增大，可知总电流I减小，内电压减小，路端电压U增大，故A正确；作出电源的输出功率与外电阻的关系如图所示，由于R3>r，则外电阻始终大于电源内阻，当用更弱的光照射光敏电阻时，R1增大，外电阻增大，则电源的输出功率减小，故B正确；电路稳定时，与平行板电容器串联的电阻不起作用，即若仅将滑动变阻器的滑片P向a端移动，则I、U均不变，故C错误；若仅增大A、B板间距离，由于极板间电压不变，根据C＝eq \f(Q,U)＝eq \f(εrS,4πkd)可知电容器所带电荷量减少，故D错误。
11．(多选)如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升，已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则( )
A．电源内阻r＝eq \f(E,I)－R
B．电源内阻r＝eq \f(E,I)－eq \f(mgv,I2)－R
C．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大
D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小
[答案] BC
[解析] 设电动机的输入电压为U，则电动机的输入功率与输出功率，线圈电阻热功率之间关系为P入＝P出＋P热，即UI＝mgv＋I2R，解得U＝eq \f(mgv,I)＋IR，根据E＝U外＋U内＝U＋Ir＝eq \f(mgv,I)＋IR＋Ir，解得r＝eq \f(E,I)－eq \f(mgv,I2)－R，A错误，B正确；如果电动机转轴被卡住，则有E＝I′R＋I′r，可知流过电源电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，C正确，D错误。
12．(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是( )
A．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC
B．b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4
C．电源的最大输出功率Pm＝9 W
D．电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω
[答案] ABD
[解析] 在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC，故A正确；图线c表示电路的输出功率与电流的关系图线，很显然，最大输出功率小于3 W，故C错误；当内电阻和外电阻相等时，即为b、c图线的交点处电源输出的功率最大，此时电流的大小为eq \f(E,R＋r)＝eq \f(E,2r)，输出功率的大小为eq \f(E2,4r)，a、b图线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时电源短路，所以此时电流的大小为eq \f( E,r)，功率的大小为eq \f(E2,r)，所以横坐标之比为1∶2，纵坐标之比为1∶4，故B正确；当I＝3 A时，PR＝0，说明外电路短路，根据PE＝EI知电源的电动势E＝3 V，内电阻r＝eq \f(E,I)＝1 Ω，故D正确。
13. (2025·江苏泰州高三月考)如图所示的电路中，R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，R3＝1 Ω，C＝20 μF，当开关S断开时，电源的总功率为2 W；当开关S闭合时，电源的总功率为4 W。求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)S断开和闭合时，电容器所带的电荷量。
[答案] (1)4 V 1 Ω (2)6×10－5 C 0
[解析] (1)根据闭合电路欧姆定律，得S断开时
E＝I1(R2＋R3)＋I1r，P1＝EI1
S闭合时E＝I2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(R1R2,R1＋R2)＋R3))＋I2r，P2＝EI2
得E＝4 V，r＝1 Ω，I1＝0.5 A。
(2)根据C＝eq \f(Q,U)得，S断开时
Q1＝CUR2＝20×10－6×0.5×6 C＝6×10－5 C
S闭合时，电容器两端的电势差为零，则Q2＝0。