2021届高考物理（全国通用版）大一轮复习检测：第八章 恒定电流 第2课时　闭合电路的欧姆定律 Word版含解析

第2课时　闭合电路的欧姆定律

【基础巩固】

闭合电路的动态分析

1.如图,E为内阻不能忽略的电池,R1,R2,R3为定值电阻,S0,S为开关,与分别为电压表与电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则(　B　)

A.的读数变大, 的读数变小

B.的读数变大, 的读数变大

C.的读数变小, 的读数变小

D.的读数变小, 的读数变大

解析:当S断开时,外电阻变大,总电流I变小,路端电压变大,所以电压表的示数变大;总电流变小,电阻R1上的电压U1减小,而路端电压变大,则电阻R3上的电压变大,所以电流表的示数变大.B项正确.

2.(2016·黑龙江大庆一模)如图所示电路中,电源内阻不能忽略.闭合开关S后,调节R的阻值,使电压表示数增大ΔU,在此过程中有(　B　)

A.R2两端电压减小ΔU

B.通过R1的电流增大

C.通过R2的电流减小量大于

D.路端电压增大量为ΔU

解析:因电压表示数增大,可知并联部分的总电阻增大,则整个电路总电阻增大,总电流减小,R2两端电压减小,电源内阻分担电压减小,路端电压增大,所以R2两端电压减小量小于ΔU,通过R2的电流减小量小于;由于R2两端电压减小,则知路端电压增大量小于ΔU,故选项A,C,D错误;电压表示数增大ΔU,R1是定值电阻,根据欧姆定律可知通过R1的电流增大量等于,故选项B正确.

3.(多选)如图所示的火警报警装置,R1为热敏电阻,若温度升高,R1的阻值会急剧减小,从而引起电铃电压的增加,当电铃电压达到一定值时,电铃会响.下列说法正确的是(　BD　)

A.要使报警的临界温度升高,可以适当增大电源的电动势

B.要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势

C.要使报警的临界温度升高,可以把R2的滑片P适当向下移

D.要使报警的临界温度降低,可以把R2的滑片P适当向下移

解析:要使报警的临界温度升高,R1对应的阻值减小,电路中电流会增大,电铃两端的电压会增大,而电铃电压达到一定值时,电铃会响,要使电铃的电压仍为原来的值,可以适当减小电源的电动势,相反,要使报警的临界温度降低,可以适当增大电源的电动势,故选项A错误,B正确;要使报警的临界温度升高,R1对应的阻值减小,根据串联电路的特点可知,将使电铃的电压增大,要使电铃的电压仍为原来的值,可以把R2的滑片P适当向上移,以减小R2,相反,要使报警的临界温度降低,可以把R2的滑片P适当向下移,故选项C错误,D正确.

闭合电路的功率及效率问题

4.将电阻R1和R2分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同.电池组向两个电阻供电时的电流分别是I1和I2,电池组内阻消耗的功率分别是P1′和P2′,电池组的效率分别是η1和η2,电阻两端的电压分别是U1和U2.若已知电流I1<I2,则有(　C　)

A.R1<R2    B.U1<U2

C.η1>η2    D.P1′>P2′

解析:根据题意画出电源及电阻R1,R2的UI图像,由图像易得R1>R2,U1>U2,由P内=I2r知,P1′<P2′,则η1>η2,选项C正确.

5.已知两电源的电动势分别为E1,E2(E1>E2),内阻分别为r1,r2.当两电源分别与阻值为R的电阻连接时,外电路消耗的功率正好相等.若电阻R减小一些,再与E1,E2分别连接时,对应的外电路消耗的功率分别是P1,P2.则(　C　)

A.r1<r2,P1<P2    B.r1<r2,P1>P2

C.r1>r2,P1<P2    D.r1>r2,P1>P2

解析:由外电路消耗的功率相等得()2R=()2R,又知E1>E2,则(R+r1)2>(R+r2)2,故r1>r2,再画出UI图像如图,可知R减小一些(图

中虚线),在E2中电流增加量大,由P=I2R可得P1<P2,所以只有选项C正确.

6.导学号 00622545(2016·湖南长沙一中模拟)(多选)一辆电动观光车蓄电池的电动势为E,内阻不计,当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时,流过电动机的电流为I,电动车的质量为m,电动车受到的阻力是车重的k倍,忽略电动观光车内部的摩擦,则(　BCD　)

A.电动机的内阻为R=

B.电动机的内阻为R=-

C.电动机的工作效率η=

D.电动机的发热效率η′=

解析:由功能关系EI=kmgv+I2R,所以电动机的内阻为R=-,所以选项A错误,B正确;电动机的工作效率等于输出功率与总功率之比,即η=,所以选项C正确;电动机的发热效率η′=,所以选项D正确.

含电容器的电路分析及故障分析

7.(多选)在如图所示电路中,电源内阻不可忽略.开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中(　BC　)

A.电压表的示数增大,电流表的示数减小

B.电压表的示数减小,电流表的示数增大

C.电容器C所带电荷量减小

D.电容器C所带电荷量增大

解析:滑片a向b滑动时,变阻器R2的电阻减小,外电路的电阻减小,电路中的电流增大,即电流表的示数变大,选项A错误;电压表测量的是电阻R2两端的电压,由于电阻R2的电阻减小,故其分得的电压也减小,即电压表的示数减小,选项B正确;电容器的两端电压减小,故电容器上的电荷量减小,选项C正确,D错误.

8.导学号 00622548(多选)如图所示,E为电源,其内阻不可忽略,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,L为指示灯泡,C为平行板电容器,G为灵敏电流计,闭合开关S,当环境温度明显升高时,下列说法正确的是(　AD　)

A.L变亮

B.RT两端电压变大

C.C所带的电荷量保持不变

D.G中电流方向由a到b

解析:由图可知,热敏电阻与L串联.当环境温度升高时热敏电阻的阻值减小,总电阻减小,则电路中电流增大,灯泡L变亮,故选项A正确;因为电路中电流增大,电源的内压及灯泡L两端的电压增大,由E=

U内+U外可得,RT两端电压减小,故选项B错误;因为电容器并联在电源两端,因内电压增大,路端电压减小,故由Q=CU知电容器的带电荷量减小,故选项C错误;电容器的带电荷量减小,电容器放电,故G中电流由a→b,故选项D正确.

9.导学号 00622549(2016·河北邯郸一中模拟)如图所示电路,其中R为一热敏电阻(温度升高时,阻值减小),C为电容器,R1,R2为两个电阻箱.闭合开关,当环境温度升高时,以下说法正确的是(　C　)

A.电容器的带电荷量减少

B.减小电阻箱R1的阻值,可使电容器的带电荷量保持不变

C.减小电阻箱R2的阻值,可使电容器的带电荷量保持不变

D.增加电阻箱R2的阻值,可使电容器的带电荷量保持不变

解析:当环境温度升高时,R的电阻变小,外电路总电阻变小,根据闭合电路欧姆定律得知,总电流增大,则R2的电压增大,电容器上的电压增大,电容器所带的电荷量增大,故选项A错误;根据闭合电路欧姆定律得知,总电流增大,电容器所带的电荷量增大,R1的大小与电容器的电荷量没有影响,若R1的阻值减小,电容器的带电荷量仍然增大,故选项B错误;若R2的阻值减小,可以使R2的电压不变,电容器上的电压不变,电容器所带的电荷量不变,故选项C正确,D错误.

10.(多选)在如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,A灯变暗,B灯变亮,则故障可能是(　BC　)

A.R1短路 B.R2断路

C.R3断路 D.R4短路

解析:由于A灯串联于干路中,且故障发生后,A灯变暗,故知电路中总电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,排除选项A,D.假设R2断路,则其断路后,电路总电阻变大,总电流变小,A灯变暗,同时R2断路必引起与之并联的B灯中电流变大,使B灯变亮,推理结果与现象相符,故选项B正确;假设R3断路,则也引起总电阻变大,总电流变小,使A灯变暗,同时R3断路也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)中电流增大,B灯中分得的电流也变大,B灯变亮,故选项C正确.

两种UI图像的理解应用

11.(多选)如图所示为两电源的UI图像,则下列说法正确的是(　AD　)

A.电源①的电动势和内阻均比电源②大

B.当外接相同的电阻时,两电源的输出功率可能相等

C.当外接同样的电阻时,两电源的效率可能相等

D.不论外接多大的相同电阻,电源①的输出功率总比电源②的输出功率大

解析:图线在U坐标轴上的截距等于电源电动势,图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,因此选项A正确;作外接电阻R的UI图线分别交电源①,②的图线于S1,S2两点,横、纵坐标的乘积IU即为电源的输出功率,由图可知,无论外接多大电阻,S1和S2的横、纵坐标的乘积都不可能相等,且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大,故选项B错误,D正确;电源的效率η===,因此电源内阻不同,则电源效率不同,选项C错误.

【素能提升】

12.如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图像,其中a,b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下列说法正确的是(　A　)

A.阴影部分的面积表示电源输出功率

B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率

C.当满足α=β时,电源效率最高

D.当满足α=β时,电源效率小于50%

解析:根据闭合电路的欧姆定律和UI图像特点可知,阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率,即电源输出功率,选项A正确,B错误;当满足α=β时,电源内阻等于负载电阻,电源的效率为50%,输出功率最大,选项C,D错误.

13.为探究小灯泡L的伏安特性,连好图示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图像应是(　C　)

解析:根据金属导体的电阻与温度关系知,通过小灯泡的电流由零逐渐增大时,小灯泡的灯丝电阻也将逐渐增大,根据U=IR可知,U和I的图像不是线性关系,故排除B,D选项.在UI图像中图线的斜率表示电阻的大小,故图线斜率应逐渐增大,选项C正确,A错误.

14.导学号 00622550(多选)如图所示,直线Ⅰ,Ⅱ分别是电源1和电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,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(5.2,3.5),Q(6,5).如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是(　AB　)

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1∶2

D.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是7∶10

解析:根据图像可知,E1=E2=10 V,r1= Ω,r2= Ω,所以r1∶r2=3∶2,

E1∶E2=1∶1,选项A,B正确;曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电压和工作电流,根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为P1=18.2 W,P2=30 W,小灯泡的电阻分别为R1= Ω,R2= Ω,所以选项C,D错误.

15.导学号 00622551如图所示,电路中电源电动势为E,内阻为r,C为电容器,L为小灯泡,R为定值电阻,闭合开关,小灯泡能正常发光.现将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离,滑动前后理想电压表V1,V2示数变化量的绝对值分别为ΔU1,ΔU2,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则(　C　)

A.电源的输出功率一定增大

B.灯泡亮度逐渐变暗

C.与均保持不变

D.当电路稳定后,断开开关,小灯泡立刻熄灭

解析:滑片向右滑动,滑动变阻器阻值减小,且外电路总阻值R外与电源内阻r关系未知,则电源输出功率的变化情况无法确定,故选项A错误;由I=,因R外减小,则I增大,灯泡亮度逐渐变亮,故选项B错误;当断开开关,电容器中存储的电荷会流过灯泡,则灯泡不会立即熄灭,故选项D错误;由题意分析知=R,=r,故选项C正确.

16.导学号 00622552图(甲)为某元件R的UI特性曲线,把它连成图(乙)所示电路.已知电源电动势E=5 V,内阻r=1 Ω,定值电阻R0=4 Ω.闭合开关S后,求:

(1)该元件的电功率;

(2)电源的输出功率.

解析:等效电源的电动势

E′=E=5 V,

内阻r′=r+R0=5 Ω.

根据U=E′-Ir′=5-5I

画出等效电源的UI图线如图所示,两图线交点坐标为(0.4,3),

元件的电功率PR=UI=3×0.4 W=1.2 W.

电源的输出功率

P=PR0+PR=I2R0+PR=0.42×4 W+1.2 W=1.84 W.

答案:(1)1.2 W　(2)1.84 W

【备用题组】

1.(多选)如图所示,电路中R1,R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,二极管D为理想二极管,平行板电容器C的极板水平放置,闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两极板之间处于静止状态,下列操作中,油滴仍然能保持静止的有(　BCD　)

A.只增大R1的阻值       B.只增大R2的阻值

C.只增大两板间的距离  D.只断开开关S

解析:电路稳定时,电容器的电压等于可变电阻R1的电压,增大R1的阻值,路端电压增大,所以电容器两端的电压增大,故两极板间的电场强度增大,油滴向上运动,选项A错误;只增大R2的阻值,而R2处于断路的支路中,对电路的电压、电流没有影响,所以油滴仍保持静止状态,选项B正确;增大两板间的距离,根据公式C==可知电容减小,电荷量要减小,但是由于二极管的存在,电容器不能放电,故电荷量仍保持不变,即电容不变,两极板间的电场强度不变,所以油滴仍能保持静止,选项C正确;断开开关,电容器充电完毕,又不能放电,所以电容两极板间的电压恒定不变,即电场强度不变,所以油滴仍保持静止,选项D正确.

2.(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,以下说法中正确的是(　AC　)

A.当R2=R1+r时,R2上获得最大功率

B.当R2=R1+r时,R1上获得最大功率

C.当R2=0时,R1上获得最大功率

D.当R2=0时,电源的输出功率最大

解析:在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路,如图所示,R2的电功率是等效电源的输出功率,显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,选项A正确;在讨论R1的电功率时,由I=及P1=I2R1可知,R2=0时,R1获得的电功率最大,故选项B错误,C正确;当R1+R2=r时,电源的输出功率最大,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不一定最大,故选项D错误.