新高考物理一轮复习考点分层训练10.2 闭合电路的欧姆定律（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理一轮复习考点分层训练10.2 闭合电路的欧姆定律（2份，原卷版+解析版），共13页。试卷主要包含了2 闭合电路的欧姆定律，5V等内容，欢迎下载使用。
\l "_Tc207734966" 题组1：串并联电路的分析与计算 PAGEREF _Tc207734966 \h 1
\l "_Tc207734967" 题组2：混联电路的分析与计算 PAGEREF _Tc207734967 \h 2
\l "_Tc207734968" 考点二 两种U-I图像的比较与应用 PAGEREF _Tc207734968 \h 3
\l "_Tc207734969" 题组1：电源的U-I图像 PAGEREF _Tc207734969 \h 3
\l "_Tc207734970" 题组2：两种U-I图像的综合 PAGEREF _Tc207734970 \h 6
\l "_Tc207734971" 考点三 闭合电路的功率和效率 PAGEREF _Tc207734971 \h 8
\l "_Tc207734972" 题组1：闭合电路的功率和效率 PAGEREF _Tc207734972 \h 8
\l "_Tc207734973" 考点四 闭合电路的动态分析 PAGEREF _Tc207734973 \h 10
\l "_Tc207734974" 题组1：闭合电路的动态分析 PAGEREF _Tc207734974 \h 10
10.2 闭合电路的欧姆定律
考点一 电路的串并联
题组1：串并联电路的分析与计算
1. （单选）将一个内阻为100Ω、满偏电流为3mA的电流表，改装成量程为0∼0.6A的电流表，则需要( )
A. 串联一个阻值约为0.5Ω的电阻B. 串联一个阻值约为5Ω的电阻
C. 并联一个阻值约为0.5Ω的电阻D. 并联一个阻值约为5Ω的电阻
【答案】C
【解析】把电流表改装成0.6A的电流表需要并联一个分流电阻，分流电阻阻值为： R=IgRgI−Ig=3×10−3×1000.6−3×10−3≈0.5Ω ；故 C正确，ABD错误；故选C．
2. （单选）如图所示的电路中，A1和A2为理想电流表，示数分别为I1和I2，R1∶R2∶R3=1∶2∶3；当a、b两点间加一恒定的电压U后，下列结论正确的是( )
A. I1∶I2=3∶4
B. I1∶I2=4∶9
C. 将A1、A2换成理想电压表，其示数之比为3∶5
D. 将A1、A2换成理想电压表，其示数之比为1∶1
【答案】C
【解析】电源接在a、b两点时，电路图如下所示，
并联电路中各支路两端的电压相等，且干路电流等于各支路电流之和，图中I1I2=UR2+UR3UR1+UR2=59，故A、B错误；将A1、A2换成理想电压表，R1、R2和R3成为串联电路，UR1∶UR2∶UR3=1∶2∶3，U1U2=UR1+UR2UR2+UR3=35，故C正确，D错误。
题组2：混联电路的分析与计算
3. （单选）如图所示，R1=6 Ω，R2=6 Ω，R3=3 Ω，R4=3 Ω。则当S断开和S闭合时，电流表(可视为理想电表)的示数分别为( )
A. 1A和23AB. 2A和2AC. 3A和4AD. 0.25A和23A
【答案】C
【解答】先用电流分支法将电路图进行简化，
第一支线：由A经电阻R1到B。
第二支线：由A经电阻R2到C再到B。
第三支线：由A经电阻R3到D再经R4到B。
以上三条支线并联。且在C、D间接有开关S，简化图如图所示：
当开关S断开时，电路中R3与R4串联再与R1、R2并联，由串并联电路规律可知I=UR1+UR2+UR3+R4=3A；当开关S闭合时，R4被短路，R1、R2、R3并联，I '=UR1+UR2+UR3=4A 。
故选C。
4.在如图所示的电路中，R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,R4=5Ω,R5=7Ω,C=30μF，A、B两端的电压U=18V，电压表和电流表均为理想电表。电路稳定后，求：
(1)电流表、电压表的示数；
(2)电容器极板所带的电荷量Q。
【答案】(1)根据电路图可以看出，R2、R3、R4串联后与R1并联，R5上无电流通过，R2、R3、R4串联后与R1并联的等效电阻R=R1R2+R3+R4R1+R2+R3+R4=6×126+12Ω=4Ω
由欧姆定律，可得电流表的示数I=UR=184A=4.5A
电压表的示数等于R4两端电压，R4中电流I4=UR2+R3+R4=183+4+5A=32A
电压表的示数U4=I4R4=32×5V=7.5V
(2)电容器两极板之间的电压UC=I4R2+R3=32×3+4V=212V
电容器极板所带的电荷量Q=CUC=30×10−6×212C=3.15×10−4C。
考点二 两种U-I图像的比较与应用
题组1：电源的U-I图像
1. （单选）如图所示为某一电源的U−I图线，则由图可知( )
A. 电源电动势为10VB. 电源内阻为2Ω
C. 电源短路时电流为5AD. 路端电压为5V时，电路中电流为0
【答案】A
【解析】AB.根据闭合电路欧姆定律可知U=E−Ir=−rI+E，可见U−I图像的纵轴截距即为电源的电动势，图像斜率的绝对值即为电源的内电阻r，由图像可得：电动势E=10V，内阻r=10−53Ω=53Ω，故A正确，B错误；
C.当外电阻为0时，电源短路，则短路电流 I短=Er=6 A，故C错误；
D.当U=5V时，由E=U+Ir可得，I=E−Ur=3 A，故D错误。
故选A。
2. （单选）电源路端电压与电流关系的函数图象，把此电源接在右图示的电路中，其中R1=1Ω，R2=R3=2Ω。则下列正确的是( )
A. 此电源电动势为3V，内阻为3Ω
B. 若在C，D间连一个理想电流表，其读数是0.75A
C. 若在C，D间连一个理想电压表，其读数是1.2V
D. 若在C，D间连一电容为20μF的电容器，则电容器所带电荷量是1.5×10−5C
【答案】C
【解析】A.由左图可得：电源的电动势E=3V，内阻为r=|ΔUΔI|=3−11.0−0Ω=2Ω，故A错误；
B.若在C、D间连一个理想电流表，则外电路的连接关系是：R2与R3并联后与R1串联，电路中总电流为I=ER1+r+12R3
解得：I=0.75A
电流表的读数为IA=12I=0.75×12A=0.375A，故B错误。
C.若在C、D间连一个理想电压表，其读数是U=ER2R1+R2+r，代值解得：U=1.2V，故C正确。
D.若C、D间连一电容为C=20μF的电容器，则电容器板间电压为：U=1.2V
故电容器所带电量是Q=CU=2×10−5×1.2C=2.4×10−5C，故D错误。
故选：C。
3. （单选）如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电源电流的关系图像，将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，R0功率相等。则( )
A. 电源a、b效率相同
B. 电源a的内阻更大
C. 若将定值电阻换为大于R0的电阻，电源b的输出功率大于电源a的输出功率
D. 若将定值电阻换为小于R0的电阻，电源b的功率大于电源a的功率
【答案】C
【解答】A.当将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上时，由U−I图像可得：
；
由图像可知，A电源的电动势较小，而B的电动势较大，而此时两电路的电流相同，端电压相同，故由电源的效率：η=UIEI×100％，由表达式可知，由于B电源的电动势较大，故其效率较低，故A错误；
B.由U−I图像的斜率含义表示电源的内阻，故由图可知由于B图线的斜率较大，故其内阻较大，故B错误；
C.若将定值电阻换为大于R0的电阻，则可得U−I图像为：
由图像可知，由图可知，A电源的电路中R两端的电压小于B电路中R两端的电压，同时，A电源的电路中电流小于B电路中电流，故由电源的输出功率：P=UI，可知，电源B的输出功率大于电源A的输出功率，故C正确；
D.若将定值电阻换为小于R0的电阻，可得U−I图像可得：
由图可知，此时由于电阻较小，故可知A电路的电流较大，B电路的电流较小，且A电源的电动势较小，而B电源的电动势较大，由数学关系及电源的功率P=EI可知，无法比较电源B的功率和电源A的功率大小，故D错误。
题组2：两种U-I图像的综合
4. （多选）如图所示的U−I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知( )
A. R的阻值为1.5Ω
B. 电源电动势为3V，内阻为0.5Ω
C. 电源的输出功率为3.0W
D. 电源内部消耗功率为1.5W
【答案】AD
【解析】：A、由图象Ⅱ可知，外电阻R=UI=1.51Ω=1.5Ω，故A正确。
B、由图象Ⅰ可知，电源电动势E=3.0V，短路电流I短=2.0A，电源内阻r=EI短=1.5Ω，故B错误。
C、由两图象的交点坐标，可得电源的路端电压为1.5V，干路电流为1.0A，电源的输出功率为P=UI=1.5×1.0W=1.5W，故C错误。
D、电源内部消耗功率为P内=I2r=12×1.5W=1.5W，故D正确。
故选：AD。
5. （单选）在图甲的电路中，R1是可变电阻，R2是定值电阻，电源内阻不计。实验时调节R1的阻值，得到各组电压表和电流表数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U−I图像如图乙中AB所示。则下列说法正确的是
A. A点位置的滑动变阻器的滑片在最右端B. 电源的电动势为2V
C. 线b的斜率绝对值等于R2的阻值D. 线AB的斜率绝对值等于R2的阻值
【答案】D
【解析】A.根据U−I图像，A点位置电压表示数不为0，故A点位置的滑动变阻器的滑片在不在最右端，故A错误；
B.根据电路图，由闭合电路欧姆定律有U=E−IR2，从图乙中可以看出图像过点(0.1A,2V)、(0.3A,1V)，代入公式，解得：R2=5Ω，E=2.5V，故B错误；
C.b的斜率表示电路中的电流为0.3 A时，R1接入电路的电阻，故C错误；
D.由U=E−IR2可知线AB的斜率绝对值表示R2的电阻，故 D正确。
故选D。
6. （多选）图甲是某实验小组的同学通过实验作出的电源E的路端电压U与电流I的关系图象，图乙是该实验小组的同学通过实验作出的小灯泡L的I−U图像。下列说法中正确的是( )
A. 电源E的电动势约为3.0V
B. 电源E的内阻约为12.5Ω
C. 电源E的路端电压为2.0V时，电源效率约为50%
D. 将小灯泡L接在电源E两端组成闭合回路，此时小灯泡消耗的功率约为0.23W
【答案】AD
【解析】解：AB、根据闭合电路的欧姆定律可得：U=E−Ir，根据图甲可知，该电源的电动势为E=3.0V，内电阻r=|△U△I|=3.0−Ω≈8.3Ω，故A正确、B错误；
C、电源E的路端电压为2.0V时，电源效率为：η=UIEI×100%=UE×100%=2.03.0×100%≈66.7%，故C错误；
D、将小灯泡L接在电源E两端组成闭合回路，在图乙中作出电源的I−U图线，与小灯泡的I−U图线交点表示灯泡的实际电流和实际电压，则有：I=0.26A，U=0.88V，此时小灯泡消耗的功率为：P=UI=0.88×0.26W≈0.23W，故D正确。
故选：AD。
考点三 闭合电路的功率和效率
题组1：闭合电路的功率和效率
1. （多选）如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，且r>R1。以下说法中正确的是( )
A. 当R2+R1=r时，R2获得最大功率
B. 当R1+r=R2时，R2获得最大功率
C. 当R2=0时，R1获得最大功率
D. 当R2从0逐渐变大时，电源的输出功率变大
【答案】BC
【解析】把R1看作电源内阻，当R1+r=R2时，R2获得最大功率，故B正确，A错误；
根据P=I2R1可知，当R2=0时，电路中总电流最大，所以此时R1获得最大功率，故C正确；
外电阻从0逐渐增大，电源的输出功率的变化关系为先增大再减小，当外电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，由于r>R1，外电阻先小于电源内阻，当R2逐渐变大时，电源的输出功率先变大后变小，故D错误．
2. （单选）某型号酒精测试仪的简化电路如图所示。传感器的电阻R随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，电路中的电表均为理想电表。当一位涉嫌酒驾者对着测试仪吹气时，下列说法正确的是( )
A. 电压表示数变大，电流表示数变小
B. 酒精气体浓度越大，电源的效率越低
C. 酒精气体浓度越大，电源的输出功率越小
D. 电压表示数增量的绝对值与电流表示数增量的绝对值之比变小
【答案】B
【解析】当对着测试仪吹气时，酒精气体浓度增大，传感器的电阻R减小，根据I=ER+R0+r可知，电流表示数增大，根据U=E−I(R0+r)可知，电压表示数减小，A错误;
电源的效率η=R+R0R+R0+r×100%=11+rR+R0×100%，
当酒精气体浓度增大时，传感器的电阻R减小，电源的效率降低，B正确;
电源的输出功率P=(ER+R0+r)2(R+R0)=E2R+R0+r2R+R0+2r，作出该函数的图像如图所示，
根据图像可知，由于R+R0与电源内阻之间的关系未知，因此当酒精气体浓度增大，传感器的电阻R减小，R+R0减小，电源的输出功率有可能减小，有可能增大，也有可能先增大后减小，C错误;
根据U=E−I(R0+r)可知，，即电压表示数增量的绝对值与电流表示数增量的绝对值之比不变，D错误。
3. （单选）如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R=6Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成闭合回路。已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下述说法中正确的是( )
A. 图乙中Rx=15Ω
B. 电源的电动势E=10V，内阻r=4Ω
C. 滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R也消耗功率最大
D. 调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到1.25A
【答案】B
【解答】AB、将R看成电源的内阻，由图乙知，当RP=R+r=10Ω时，滑动变阻器消耗的功率P最大，因R=6Ω，可得电源的内阻r=4Ω
最大功率为Pm=[E2(R+r)]2(R+r)=E24(R+r)=2.5W，解得电源的电动势E=10V
滑动变阻器接入电路的有效阻值为5Ω与阻值为Rx时消耗的功率相等，则有(E5+R+r)2×5=(ERx+R+r)2Rx，解得Rx=20Ω，故A错误，B正确；
C、当RP=0时，电路中电流最大，定值电阻R消耗的功率最大，此时，滑动变阻器消耗功率P不是最大，故C错误；
D、当RP=0时，电路中电流最大，且最大值为Imax=ER+r=1A，所以，调整滑动变阻器RP的阻值，不可以使电源的输出电流达到1.25A，故D错误。
故选：B。
考点四 闭合电路的动态分析
题组1：闭合电路的动态分析
1. （多选）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，电表均为理想电表。闭合开关S后，若减小R的阻值，则下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数一定变小B. 电压表的示数一定变小
C. 电源的输出功率一定减小D. R1两端的电压一定减小
【答案】BD
【解析】AB、减小R的阻值，电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知，电路中总电流增大，由U=E−Ir，得路端电压减小，所以电流表的示数一定增大，电压表的示数一定减小，A错误，B正确；
C、根据数学知识分析得知，当电源的外电阻与内电阻相等时，电源的输出功率最大，由于不知外电阻与内电阻的大小关系，所以当电源的负载电阻减小，输出功率不一定减小，也可能增大，C错误；
D、R1上的电压U1=E−I(R2+r)，I增大，其他量不变，则U1一定减小，故D正确。
故选：BD。
2. （多选）信息化时代，智能手机的普遍使用给生活带来方便，智能手机具有自动调节屏幕亮度的功能，光照强度变大时屏幕变亮，反之变暗。如图所示，电路元件R1、R2中一个为定值电阻，另一个为光敏电阻(其有“阻值随光照强度的减小而增大”这一特性)。该电路可实现“有光照射光敏电阻时小灯泡变亮，反之变暗”这一功能，若图中灯泡电阻不变，则关于该电路的说法正确的是( )
A. 光敏电阻应为R2B. 光照增强时电源的输出功率变大
C. 光照增强时电源的路端电压变小D. 光照增强时R2和小灯泡的总功率变小
【答案】AC
【解析】若R2是光敏电阻，则照射R2的光照强度增大时，R2阻值减小，则电路总电阻减小，总电流增大，电源内电压升高，路端电压减小，R1两端电压减小，流过R1的电流减小，流过R2和小灯泡的电流增大，小灯泡的实际功率变大，小灯泡变亮，因此光敏电阻应为R2。由于R1、R2、r三者的电阻大小未知，B、D选项无法判断。答案选AC。
3. （单选）如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻且R1>r,R2为滑动变阻器，四个电表均为理想电表，还有电容器和理想二极管。闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动的过程中，ΔU1,ΔU2,ΔU3,ΔI分别表示对应电压表和电流表的示数变化量绝对值。关于该过程下列说法正确的是( )
A. V1示数变大、V2示数变大、V3示数变小、A示数变小
B. 电源的输出功率增大，电源的效率增大
C. ΔU3ΔI的值不变，ΔU2ΔI的值不变
D. 电容器所带电荷量减小
【答案】C
【解析】A.将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值增大，根据“串反并同”规律可知， V1 示数变小， V2 示数变大、 V3 示数变大、A示数变小，故A错误；
B.因 R1>r ，所以外电阻大于r，滑动变阻器的滑动触头P向右滑动的过程中，外电阻增大，电源的输出功率减小，电源的效率为 η=U3IEI×100%=U3E×100%，
因 V3 示数变大，即 U3 增大，所以电源的效率增大，故B错误；
C.根据闭合电路欧姆定律有 U3=E−Ir U2=E−IR1+r，
所以 ΔU3ΔI=r， ΔU2ΔI=R1+r，即 ΔU3ΔI 的值不变， ΔU2ΔI 的值不变，故C正确；
D.由题图可知， R1 右侧电势比左侧电势高，所以电容器右极板带正电，左极板带负电， R1 两端电压减小，因二极管具有单向导电性，所以电容器无法放电，电容器所带电荷量不变，故D错误。
故选C。
4. （单选）在如图所示电路中，电源电动势E=12V，内阻r=8Ω，定值电阻R1=2Ω，R2=10Ω，R3=20Ω，滑动变阻器R4的取值范围为0～30Ω，所有电表均为理想电表。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电压表V1、电压表V2、电流表A示数的变化量分別为ΔU1、ΔU2、ΔI。下列说法正确的是( )
A. ΔU1大于ΔU2
B. ΔU1ΔI不变，ΔU2ΔI增大
C. R4的功率先增大后减小，最大值为0.36W
D. 电源的输出功率先增大后减小，最大值为4.5W
【答案】C
【解析】将R1和R2等效为电源内阻，则等效电源的电动势E'=ER2R1+R2+r=6V，
等效内阻r'=(r+R1)R2r+R1+R2=5Ω，
等效电路如图
A.则当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，R4变大，总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，V1读数变小，则V2读数变大，因U路端=U1+U2，可知 ΔU1 小于 ΔU2 ，选项A错误；
B.因为|ΔU1ΔI|=R3不变，而U2=E＇−I(R3+r＇)，可知|ΔU2ΔI|=R3+r '不变，选项B错误；
C.将R3等效为新电源的内阻，内阻为r ' '=r '+R3=25Ω，当外电路电阻等于电源内阻时输出功率最大，则当滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电阻从0增加到30Ω，可知 R4 的功率先增大后减小，当R4=25Ω时功率最大，最大值为P=E'24r''=624×25W=0.36W，选项C正确；
D.当滑动变阻器的滑片在a端时，电源E的外电阻为 263Ω ，当滑动变阻器的滑片在b端时，电源E的外电阻为 313Ω ，电源E的内阻 r=8Ω ，则滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电源的输出功率一直减小，选项D错误。
故选C。