新高考物理二轮复习考点知识讲练与题型归纳专题18 电学基本规律的应用（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理二轮复习考点知识讲练与题型归纳专题18 电学基本规律的应用（2份，原卷版+解析版），共6页。试卷主要包含了欧姆定律及电阻定律的理解，电路中的功率及效率问题，对电源U-I图像的理解和应用，含电容器电路的分析，电路的动态分析，电路故障分析等内容，欢迎下载使用。

TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc208565589" 题型一 欧姆定律及电阻定律的理解 PAGEREF _Tc208565589 \h 1
\l "_Tc208565590" 题型二 电功、电功率、电热及热功率在两种电路中的应用 PAGEREF _Tc208565590 \h 5
\l "_Tc208565591" 题型三 电路中的功率及效率问题 PAGEREF _Tc208565591 \h 11
\l "_Tc208565592" 题型四 对电源U-I图像的理解和应用 PAGEREF _Tc208565592 \h 17
\l "_Tc208565593" 题型五 含电容器电路的分析 PAGEREF _Tc208565593 \h 22
\l "_Tc208565594" 题型六 电路的动态分析 PAGEREF _Tc208565594 \h 28
\l "_Tc208565595" 题型七 电路故障分析 PAGEREF _Tc208565595 \h 32

题型一 欧姆定律及电阻定律的理解
（1）欧姆定律（部分电路）
①伏安特性曲线

②电流的三个表达式：( = 1 \* rman i)I=eq \f(q,t)（定义式)；( = 2 \* rman ii)I=UR（决定式，欧姆定律）；( = 3 \* rman iii)I=neSv（微观决定式）
（2）电阻定律
表达式：R＝ρeq \f(l,S)（决定式）；电阻定义式：R＝eq \f(U,I)。
如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿AB方向时测得样品的电阻为R，则（ ）
A．样品的电阻率ρ=Racb
B．样品的电阻率ρ=bcRa
C．若电流沿CD方向，样品的电阻R'=b2a2R
D．若电流沿CD方向，样品的电阻R'=bca2R
【答案】C
【详解】AB．根据电阻定律可知
R=ρlS
得
ρ=RSl
故电流沿AB方向时有
ρ=Rbca
AB错误；
CD．若电流沿CD方向，样品的电阻
R'=ρbac=b2a2R
C正确，D错误。
故选C。
一根长为L、横截面积为S的金属棒，电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒两端的电势差为（ ）
A．ρnevLB．mv2SneC．mv22eD．ρevS
【答案】A
【详解】根据电阻定律，可知金属棒的电阻为
R=ρLS
金属棒中电流可表示为
I=neSv
则金属棒两端所加的电压为
U=IR
联立可得金属棒两端的电势差为
U=ρnevL
故选A。
将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为（ ）
A．2:3B．2:1C．5:3D．1:3
【答案】B
【详解】根据电阻定律
R=ρLS
根据欧姆定律
U=IR
整理可得
ρ=SI⋅UL
结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比
ρ1ρ2=−−0.25=21
故选B。
将内阻为r的电动机和阻值为R的电炉，分别接入电压为U0的稳压电源两端，两用电器都正常工作，且流经用电器的电流都为I0。电炉的伏安特性曲线如图所示，则以下说法正确的是（ ）
A．rU0I0B．rU0I0D．r>U0I0；R=U0I0
【答案】B
【详解】因为电炉是纯电阻电路，根据欧姆定律可得
R=U0I0
电动机是非纯阻电路，所以
rr时，随着R的增大输出功率越来越小．
③当Rr
可知R外>r
若逐渐增大R1的光照强度，R1接入电阻减小，R外减小，根据对勾函数的规律可知，电源的输出功率增大，故A错误；
B．根据C=QU，C=εS4πkd
电容器极板之间电压一定时，当逐渐增大电容器极板的距离，电容减小，极板所带电荷量减小，由于电容器下极板带正电，可知下极板将得到电子，则电阻R3中有向下的电流流过，故B错误；
C．滑动变阻器R3与电容器串联，电路稳定时相当于一根导线，可知，只调节滑动变阻器R3的滑片P2向下端移动时，电容器两端电压不变，带点微粒仍然静止不动，故C错误；
D．滑动变阻器R2的滑动端P1向下端移动，R2接入电路中电阻不变，则路端电压不变，即电压表示数不变，故D正确。
故选D。
在如图甲所示的电路中，定值电阻。R1=4Ω、R2=5Ω，电容器的电容C=3μF，电源路端电压U随总电流I的变化关系如图乙所示。现闭合开关S，则电路稳定后（ ）
A．电源的内阻为2Ω
B．电源的效率为75%
C．电容器所带电荷量为1.5×10-5C
D．若增大电容器两极板间的距离，电容器内部的场强不变
【答案】C
【详解】A．由电源路端电压U随总电流I的变化关系有
U=E−Ir
则可得
E=10V
r=ΔUΔI=10−55Ω=1Ω
故A错误；
B．电源的效率为
η=UE×100%=R1+R2R1+R2+r×100%=90%
故B错误；
C．电容器在电路中为断路，则电路中的电流为
I=ER1+R2+r=1A
电容器所带电荷量为
Q=CUC=CUR2=CIR2=1.5×10−5C
故C正确；
D．电容器并联在R2两端，则其电压不变，若增大电容器两极板间的距离，电容器内部的场强为E=UR2d，可知场强变小，故D错误。
故选C。
如图所示，电源电动势E=1.5V，内阻不计，滑动变阻器R1的最大阻值为2Ω，两定值电阻R2、R3的阻值均为1Ω，电容器C的电容为3μF。初始时R1的滑片置于最上端，开关S掷于a端。下列说法正确的是（ ）
A．当R1的滑片向下移动时，R2两端的电压减小
B．移动R1的滑片过程中，R1消耗的最大功率为1.125W
C．开关从a掷向b，流过R3的电流方向由d到c
D．开关从a掷向b，流过R3的电荷量为4.5×10−6C
【答案】D
【详解】A．开关S掷于a端，R1与R2串联，R2两端的电压
U2=ER1+R2·R2
当R1的滑片向下滑动时，R1接入电路中的电阻值变小，R2两端电压变大，A错误；
B．R1消耗的功率
P=EI−I2R2
电流
I=ER1+R2
解得当R1=R2=1Ω时，R1消耗的功率最大为0.5625W，B错误；
C．开关掷于a端时，电容器C右极板带正电，开关从a掷向b，电容器C左极板带正电，所以电容器先放电后充电，电流方向为c→d，C错误；
D．流过R3的电荷量
Q=C·ΔU=CER1+R2·R2+ER1+R2·R1=4.5×10−6C
D正确。
故选D。
如图所示，电路中的电源电动势为E，内阻忽略不计，定值电阻R2=4Ω，R3=2Ω，R4=1Ω.闭合开关S，当电阻箱R1接入电路的阻值为2Ω时，一带电微粒恰好悬浮于电容器C两板的正中间位置，已知带电微粒的质量为m，电容器C两极板间的距离为d，重力加速度为g，电源负极接地，则下列说法正确的是（ ）
A．带电微粒带负电荷
B．带电微粒的电荷量大小为mgdE
C．带电微粒的电势能为3mgd2
D．减小电阻箱R1接入电路的阻值，悬浮的带电微粒会向下移动
【答案】C
【详解】AB．电源负极接地，则电势为零，则电容器上极板电势
φ上=R1R1+R2E=E3
下极板电势
φ下=R3R3+R4E=2E3
则下极板电势高，场强方向向上，可知带电微粒带正电荷，根据
Udq=φ2−φ1dq=mg
可得
q=3mgdE
选项AB错误；
C．带电微粒的电势能为
ε=φq=φ1+φ22q=3mgd2
选项C正确。
D．减小电阻箱R1接入电路的阻值，则电容器上极板电势降低，两板电势差变大，场强变大，则悬浮的带电微粒会向上移动，选项D错误。
故选C。
题型六 电路的动态分析
1．闭合电路欧姆定律的公式eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(I＝\f(E,R＋r)只适用于纯电阻电路,E＝U外＋U内适用于任何电路))
2．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．
3．电路动态分析的方法
(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→eq \x(R总的变化)→eq \x(I总的变化)→U端的变化→固定支路eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(并联分流I,串联分压U))→eq \x(变化支路).
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．
如图所示，电源电动势为E，内阻为r，电压表为理想电表V，平行板电容器的下极板N接地，当开关S闭合稳定后，一带负电的微粒Q从两板正中央水平向右射入电容器，恰好以速度v0沿着图中虚线做匀速直线运动。R1、R2为定值电阻，滑动变阻器R的滑动触点为P。则（ ）
A．保持开关S闭合，将滑动变阻器R的滑动触点P向上移动时，电压表的示数变大
B．保持开关S闭合，将M板竖直上移时，虚线位置处电势降低，微粒向上偏转
C．断开开关S，待电路稳定后，将粒子Q仍以速度v0沿着图中虚线射入，微粒仍做匀速直线运动
D．断开开关S，待电路稳定后，将粒子Q仍以速度v0沿着图中虚线射入，微粒做平抛运动
【答案】D
【详解】A．保持开关S闭合，将滑动变阻器R的滑动触点P向上移动时，此时滑动变阻器R相当于导线作用，对电路中的总电阻没有影响，所以电路中的电流不变，则电压表的示数不变，故A错误；
B．由电路图分析，可知电容器两端的电压等于R2两端的电压，且上极板带正电，下极板带负电。保持开关S闭合，由A项分析知电路中的电流不变，所以R2两端的电压不变，即电容器两端的电压不变，将M板竖直上移时，即电容器两极板间的距离d增大，根据E=Ud可知，电场强度E减小；设虚线位置处与下极板的电势差为U′，根据U′=Ed′可知，因虚线位置处与下极板的距离d′不变，可知虚线位置处与下极板的电势差U′减小，因下极板接地，即下极板的电势为零，根据U'=φ虚线−φ下极板=φ虚线−0=φ虚线
可知虚线位置处的电势减小；根据F=qE可知，电场力减小，即电场力小于重力，则微粒向下偏转，故B错误；
CD．断开开关S，电容器上、下极板与导线和电阻相连接，电容器放电，待电路稳定后，电容器的电量为0，电场强度也变为0，粒子Q只受重力作用，故将粒子Q仍以速度v0沿着图中虚线射入，微粒将做平抛运动，故C错误，D正确。
故选D。
如图所示，电源电压恒定不变，电源内阻忽略不计，开关S闭合。现将滑动变阻器R2的滑片P向右移动一段距离，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI。两电表均为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．电阻R1的功率增大
B．滑片P向右移动过程中，电阻R3中有b→a的瞬时电流
C．电压表示数U和电流表示数I的比值不变
D．ΔU与ΔI的比值不变
【答案】D
【详解】A．滑片P向右移动一段距离，R2增大，根据串反并同规律，R1的电流减小，R1功率减小，A错误；
B．电路稳定时，电容器左极板与电源正极相连带正电荷，电容器右极板带负电荷。滑片P向右移动一段距离，R2增大，根据串反并同规律，电容器C两端电压减小，电容器的电量减小，电容器通过R1和R3放电，电阻R3中有a→b的瞬时电流，B错误；
C．当电路稳定时，电阻R3中没有电流，电阻R3相当于导线，根据欧姆定律，UI=R2 ，滑片P向右移动一段距离，R2增大，UI增大，C错误；
D．当电路稳定时，电阻R3中没有电流，电阻R3相当于导线，电阻R1相当于电源内电阻，根据U=E−IR1得，ΔUΔI=R1 ，滑片P向右移动一段距离，R2增大，ΔUΔI不变，D正确。
故选D。
如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（ ）
A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大
C．电源的输出功率一定变大D．电源的总功率一定变小
【答案】A
【详解】AB．在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，变阻器R0与R2并联电阻R并减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律U=E−Ir得知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电压表示数减小；并联部分电压U并=E−I（R1+r）
可知I增大，E、R1、r均不变，则U并减小，故电流表示数减小，故A正确，B错误；
C．在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，外电路总电阻减小，由于内外电阻的关系未知，所以不能确定电源的输出功率如何变化，故C错误；
D．电源的总功率P=EI，电流增大，则总功率变大，故D错误；
故选A。
如图所示为一种自动测量压力的电路图，其中R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，A为理想电流表，R为压敏电阻，其阻值会随着压力的增大而减小。下列说法正确的是（ ）
A．R受到的压力减小时，电流表的示数减小
B．R受到的压力增大时，R1两端的电压减小
C．若将电流表重新刻度为压力表，则“0”刻度在右边
D．R2阻值越大，R受到相同压力时电流表示数变化将越明显
【答案】C
【详解】A．R受到的压力减小时，阻值会增大，并联部分的电阻增大，并联部分的电压增大，电流表支路的电阻不变，流过电流表的示数增大，故A错误；
B．R受到的压力增大时，阻值会减小，总电阻减小，总电流增大， R1两端的电压增大，故B错误；
C．R受到的压力增大，电阻减小，电流表的示数减小，反向变化，则“0”刻度在右边，故C正确；
D．R2阻值越大，流过电流表上的电流越小，R受到相同压力时，电流表变化将越不明显，故D错误。
故选C。
如图所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流，R为定值电阻，RL为滑动变阻器，电流表、电压表均可视为理想电表，不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器RL的滑片P向下移动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数增大
B．电路中总电阻增大
C．电压表的示数增大
D．恒流源输出功率增大
【答案】A
【详解】B．滑动变阻器RL的滑片向下移动时，接入电路的电阻变小，根据并联电路的特征可知电路中总电阻减小，B错误；
AC．恒流源流出的总电流不变，电路中总电阻减小，则并联部分总电压减小，即电压表的示数减小，则流过电阻R的电流减小，由于总电流不变，则流过滑动变阻器的电流增大，即电流表的示数增大，A错误，C正确；
D．根据P=I2R总
由于恒流源电流大小不变，总电阻减小，所以恒流源的输出功率减小，D错误。
故选A。
题型七 电路故障分析
1．故障特点
(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零．
2．检查方法
(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．
(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．
(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源．
(4)假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理．
某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路故障，为了检测断路的位置，实验小组设计了如图所示的电路，a、b、c、d、e是滑动变阻器上间距相同的五个位置（a、e为滑动变阻器的两个端点）。某实验小组将滑动变阻器的滑片P分别置于a、b、c、d、x、e（x是d、e间某一位置）进行测量，把相应的电流表示数记录在下表中。已知定值电阻阻值为R，电源内阻和电流表内阻可忽略。下列说法正确的是（ ）
A．滑动变阻器cd间发生了断路
B．滑片P位于x处的电流表示数的可能值为0.85A
C．滑片P位于x处的电流表示数的可能值为0.40A
D．若滑动变阻器未断路时，其电阻丝的总电阻为4R
【答案】CD
【详解】ABC．若是滑动变阻器cd间发生了断路，P的位置在d点时电流应大于在c点的电流；若x在断路位置的下方，则是滑动变阻器下方部分被接入电路，且总电阻大于滑片接d位置时的电阻，电流就比滑片接d点时的电流要小，所以电流表示数可能是小于0. 45A；若x在断路位置的上方，则滑动变阻器是xe部分被接入电路，此时电路中的总电阻应该小于滑片接b点时的电阻，所以电路中的电流应该大于滑片接b点时的电流，即大于0. 90A，但是要小于滑片接a点或接e点时的电流，因为接a点和e点时滑动变阻器接入电路中的电阻为零，故C正确，AB错误；
D．若滑动变阻器未断路时，滑动变阻器接a端
I=1.80A
有
I=ER
设滑动变阻器电阻为R'，接c端时I'=0.60A，有
I'=ER+12R'
解得
R'=4R
故D正确。
故选CD。
如图，电源内阻不能忽略，电流表和电压表均为理想电表，R1=R2＜R3＜R4，下列说法中正确的是（ ）
A．若R2短路，电流表示数变小，电压表示数变小
B．若R2断路，电流表示数变大，电压表示数为零
C．若R1短路，电流表示数变小，电压表示数为零
D．若R4断路，电流表示数变小，电压表示数变大
【答案】BC
【分析】由图可知电路结构，则由各电阻的变化可知电路中总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律可知电流的变化、内电压及路端电压的变化，再分析局部电路可得出电流有及电压表的示数的变化。
【详解】A．若R2短路，则总电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，而外电路并联，故流过A中的电流减小，电流表示数减小；电压表由测R1两端的电压变为测R3两端的电压，由题意可知，电压表的示数变大，故A错误；
B．若R2断路，则总电阻增大，则电路中电流减小，内电压减小，路端电压增大，电流表示数增大；因右侧电路断路，故电压表示数变为零，故B正确；
C．若R1短路，则总电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，路端电压减小，而外电路并联，故流过A中的电流减小，电流表示数减小；电压表测R1两端的电压，R1短路，电压为零，所以电压表示数为零，故C正确；
D．若R4断路，则总电阻增大，总电流减小，故路端电压增大，因右侧并联电路没有变化，故电流表示数增大；电压表示数增大，故D错误。
故选BC。
某实验小组先采用如图所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器阻值，发现电压表示数虽然有变化，但变化不明显，主要原因是（ ）
A．滑动变阻器与电路接触处断路B．电流表阻值太小
C．滑动变阻器的阻值太小D．电池内阻太小
【答案】D
【详解】用如图所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器阻值，发现电压表示数虽然有变化，但变化不明显，说明滑动变阻器既不断路，也不短路，也不是电流表阻值太小的原因，是由于其阻值始终相对于电池内阻很大，即电池内阻太小。
故选D。
某实验小组先采用如图所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器阻值，发现电压表示数虽然有变化，但变化不明显，主要原因是（ ）
A．滑动变阻器与电路接触处断路
B．电流表阻值太小
C．滑动变阻器的阻值太小
D．电池内阻太小
【答案】D
【详解】用如图所示电路测量时，在较大范围内调节滑动变阻器阻值，发现电压表示数虽然有变化，但变化不明显，说明滑动变阻器既不断路，也不短路，其阻值始终相对于电池内阻很大，即电池内阻太小。
故选D。
某工厂相邻两车间A、B的照明电路由一个开关控制，其电路图如图所示，电源电动势为E、内阻为r，闭合开关S后，两车间内相同的a、b灯都正常发光，后来由于某种故障A车间内的a灯突然变亮，B车间内的b灯突然变暗，此故障可能是（ ）
A．电阻R0短路B．电阻RA短路
C．电阻RB短路D．电阻RA、RB同时短路
【答案】B
【详解】A．若电阻R0短路，总电阻减小，干路电流增大，两支路电流均增大，两灯均变亮，故A错误；
B．若电阻RA短路，总电阻减小，干路电流增大，并联部分电压减小，b灯变暗，由b灯支路电流减小知a灯支路电流增大，突然变亮，故B正确；
C．若电阻RB短路，总电阻减小，干路电流增大，并联部分电压减小，a灯变暗，由a灯支路电流减小知b灯支路电流增大，突然变亮，故C错误；
D．若电阻RA、RB同时短路，开始时两灯泡通过的电流相等，当总电阻减小，干路电流增大，流过两灯泡的电流也相同，故两支路电流均增大，则a、b灯均变亮，故D错误。
故选B。
空车质量
800kg
电池能量
60kW⋅h
标准承载
200kg
标准承载下的最大续航
200km
所受阻力与汽车总重比值
0.08
图象上的特征
物理意义
电源U－I图象
电阻U－I图象
图形
图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路电流的变化关系
电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系
图线与坐标轴交点
与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示短路电流eq \f(E,r)
过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值
表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同
每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变
图线斜率的
绝对值大小
内电阻r
电阻大小
P的位置
a
b
c
d
x
e
电流表示数（A）
1.80
0.90
0.60
0.45
1.80