高考物理一轮复习 第8章 第2节 课时提能练24　电路　电路的基本规律

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1．如图8­2­13所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r.当可变电阻的滑片P向b移动时，电压表○V1 的读数U1与电压表○V2 的读数U2的变化情况是( )
图8­2­13
A．U1变大，U2变小
B．U1变大，U2变大
C．U1变小，U2变小
D．U1变小，U2变大
A [可变电阻的滑片P向b移动时，可变电阻接入电路的有效电阻变大，路端电压U1变大，干路中的电流变小，R1两端的电压U2＝IR1减小，选项A正确．]
2．如图8­2­14所示电路中，电源电动势、内阻一定，R1、R2为定值电阻，当滑动变阻器R3的滑片P向上端a滑动时，电流表A1、A2及电压表V的示数的变化情况是 ( )
图8­2­14
A．A1示数增大，A2示数减小，V示数减小
B．A1示数减小，A2示数增大，V示数减小
C．A1示数增大，A2示数增大，V示数增大
D．A1示数减小，A2示数减小，V示数增大
B [滑片P向上端a滑动时，滑动变阻器连入电路的有效电阻减小，整个电路的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知干路电流I增大，即A2的读数增大，因U＝E－I(R2＋r)，I增大，U减小，即电压表V的读数减小，通过电流表A1的读数I1＝eq \f(U,R1)减小，选项B正确，A、C、D错误．]
3．(多选)(2017·兰州模拟)在如图8­2­15所示的电路中，电源内阻不可忽略，R为滑动变阻器，现将滑动变阻器的滑片向上移动，下列说法正确的是( )
图8­2­15
A．灯泡L1变亮
B．电源的效率减小
C．电压表读数增大
D．电源内阻消耗功率减小
AB [将滑动变阻器的滑片向上移动，接入电路的阻值减小，根据“串反并同”可知灯泡L1变亮，灯泡L2变暗，电压表读数减小，选项A正确，选项C错误；回路中的总电流增大，内电压增大，电源内阻消耗的功率增大，外电压减小，由η＝eq \f(U,E)×100%知，电源的效率减小，选项B正确、选项D错误．]
4．如图8­2­16所示，电源电动势E＝3 V，小灯泡L上标有“2 V 0.4 W”，开关S接1，当变阻器调到R＝4 Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，则( )
【导学号：92492318】
图8­2­16
A．电源内阻为2 Ω
B．电动机的内阻为4 Ω
C．电动机正常工作电压为1 V
D．电源效率约为93.3%
D [开关S接1时，根据闭合电路欧姆定律得E＝UL＋I(R＋r)，因小灯泡L正常发光，所以电流I＝0.2 A，代入数据解得电源内阻r＝1 Ω，故A错误；开关S接2时，小灯泡L和电动机M均正常工作，根据闭合电路欧姆定律得E＝UL＋UM＋Ir，解得UM＝0.8 V，又电动机工作时是非纯电阻电路，不满足欧姆定律，故无法求出电动机内阻，所以B、C错误；外电路的功率P＝PL＋UMI＝0.56 W，电源的总功率P′＝EI＝0.6 W，所以电源效率η＝eq \f(P,P′)×100%≈93.3%，所以D正确．]
5．如图8­2­17所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线，设两个电源的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia和Ib，则以下结论错误的是( )
图8­2­17
A．ra>rb
B．Ia>Ib
C．R0接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低
D．R0接到b电源上，电源的输出功率较小，电源的效率较低
D [在电源路端电压与电流的关系图象中斜率表示电源内阻，ra>rb，A正确；在图象中作出定值电阻R0的伏安特性曲线，与电源的伏安特性曲线交点表示电路工作点，Ia>Ib，B正确；R0接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低，R0接到b电源上，电源的输出功率较小，但电源的效率较高，C正确，D错误．]
6．如图8­2­18所示的图线①表示某电池组的输出电压与电流的关系(U ­I图线)，图线②表示其输出功率与电流的关系(P ­I图线)．则下列说法错误的是( )
图8­2­18
A．电池组的电动势为50 V
B．电池组的内阻为eq \f(25,3) Ω
C．电流为2.5 A时，外电路的电阻约为15 Ω
D．输出功率为120 W时，输出电压是30 V
B [由图线①可知，电源电动势为50 V，内阻为5 Ω，选项A正确，B错误；由图线②可知，电流为2.5 A时，电源输出功率约为95 W，即电源输出电压约为38 V，所以外电路电阻约为15 Ω，选项C正确；当输出功率是120 W时，电路电流为4 A，输出电压为30 V，选项D正确．]
7．(2017·吉安月考)如图8­2­19所示电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1＝R2＝r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是( )
【导学号：92492319】
图8­2­19
A．电路中的总电流先增大后减小
B．电路的路端电压先增大后减小
C．电源的输出功率先增大后减小
D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
B [当滑动变阻器从a→b移动时，R1左右两个部分并联电路总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流是先减小后增大，故A错误；路端电压U＝E－Ir，因为电流先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，故B正确；当R外＝r的时候电源的输出功率最大，可知当滑片在a端或者b端时，外电路总电阻R外＝r，此时电源的输出功率最大，所以输出功率是先减小后增大的，故C错误；将R2看成电源的内阻，等效电源的内阻为2r，变阻器为外电路，显然外电阻小于内电阻，外电阻先增大后减小，等效电源的输出功率，即R1上消耗的功率先增大后减小，故D错误．]
8．(2017·青岛模拟)如图8­2­20甲所示，R为电阻箱，eq \(○,A)为理想电流表，电源的电动势为E，内阻为r.图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图象，其中功率P0分别对应电流I1、I2，外电路电阻R1、R2.下列关系式中正确的是( )
图8­2­20
A．I1＋I2>eq \f(E,r) B．I1＋I2＝eq \f(E,r)
C.eq \f(R1,r)>eq \f(r,R2)D．eq \f(R1,r)B [由闭合电路欧姆定律得，U＝E－Ir，输出功率为P＝UI＝EI－I2r，故有EI1－Ieq \\al(2,1)r＝EI2－Ieq \\al(2,2)r，整理得I1＋I2＝eq \f(E,r)，故A错误，B正确；根据电功率表达式得，P0＝Ieq \\al(2,1)R1＝Ieq \\al(2,2)R2，且I1＝eq \f(E,R1＋r)，I2＝eq \f(E,R2＋r)，代入整理得R1R2＝r2，故C、D错误．]
9．如图8­2­21所示的电路中，当开关S接a点时，标有“5 V
2．5 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1 A，这时电阻R两端的电压为4 V．求：
图8­2­21
(1)电阻R的值；
(2)电源的电动势和内阻．
【解析】 (1)电阻R的值为
R＝eq \f(U2,I2)＝eq \f(4,1) Ω＝4 Ω.
(2)当开关接a时，有E＝U1＋I1r，又U1＝5 V，I1＝eq \f(P1,U1)＝eq \f(2.5,5) A＝0.5 A
当开关接b时，有E＝U2＋I2r，又U2＝4 V，I2＝1 A
联立解得E＝6 V，r＝2 Ω.
【答案】 (1)4 Ω (2)6 V 2 Ω
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10．(多选)如图8­2­22所示，电源电动势为E，内阻为r，电容器C两极板之间有一通过绝缘轻绳悬挂的带电小球，闭合开关S1、S2，电路稳定后轻绳与竖直方向的夹角为θ，下列有关说法正确的是( )
图8­2­22
A．将滑片P1向左端缓慢滑动，θ增大
B．将滑片P2向上端缓慢滑动，θ减小
C．断开开关S1、S2，将电容器两极板错开一些，θ增大
D．断开开关S1、S2，将电容器两极板间距增大一些，θ减小
AC [闭合开关S1、S2，将滑片P1向左端滑动，R1增大，电容器两极板间电压U增大，对带电小球受力分析得qeq \f(U,d)＝mgtan θ，所以θ增大，选项A正确；R2的变化对电压U无影响，θ不变，选项B错误；断开开关S1、S2，电容器所带电荷量不变，将电容器两极板错开一些，由C＝eq \f(εS,4πkd)知电容器的电容减小，由C＝eq \f(Q,U)知U增大，E增大，θ增大，选项C正确；将电容器两极板间距d增大一些，E不变，θ不变，选项D错误．]
11．(多选)某种小灯泡的伏安特性曲线如图8­2­23甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，电源的内阻为1.0 Ω.现闭合开关S，理想电压表V的示数为4.0 V，则( )
图8­2­23
A．三个灯泡的总电阻为8.3 Ω
B．电源的电动势为5.6 V
C．电源消耗的热功率为3.0 W
D．电源的效率为89.3%
ABD [理想电压表V的示数为4.0 V，可知串联的灯泡电流0.6 A，此时小灯泡电阻eq \f(4.0,0.6) Ω＝eq \f(20,3) Ω；每个并联灯泡的电流为0.3 A，电压1.0 V，此时小灯泡电阻eq \f(1.0,0.3) Ω＝eq \f(10,3) Ω，所以总电阻为eq \f(20,3) Ω＋eq \f(1,2)·eq \f(10,3) Ω＝8.3 Ω，A正确；电动势等于4 V＋1 V＋0.6×1.0 V＝5.6 V，B正确；电源消耗的热功率为0.62×1.0 W＝0.36 W，C错误；电源效率eq \f(5,5.6)×100%＝89.3% ，D正确．]
12．(2017·南宁模拟)如图8­2­24所示的电路中，电源的电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω；电容器的电容C＝3.6 μF，二极管D具有单向导电性，开始时，开关S1闭合，S2断开；
图8­2­24
(1)合上S2，待电路稳定后，求电容器C上电量变化了多少？
(2)合上S2，待电路稳定后再断开S1后流过R1的电量是多少？
【解析】 (1)设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有I1＝eq \f(E,R1＋r)＝1.5 A U1＝I1R1＝4.5 V
合上开关S2后，设电容器两端电压为U2，干路电流为I2，根据闭合电路欧姆定律有
I2＝eq \f(E,\f(R1R2,R1＋R2)＋r)＝2 A U2＝I2eq \f(R1R2,R1＋R2)＝4 V
所以电容器上电量变化了ΔQ＝(U2－U1)C＝－1.8×10－6 C
故电容器的电量减少了1.8×10－6 C.
(2)合上S2后，设电容器上的电量为Q，则Q＝CU2＝1.44×10－5 C
断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比，因而流过的电量与阻值也成反比，故流过R1的电量Q1＝eq \f(R2,R1＋R2)Q＝9.6×10－6 C
故断开S1后流过R1的电量是9.6×10－6 C
【答案】 (1)电容器的电量减少了1.8×10－6 C
(2)9.6×10－6 C
13．(2017·安庆模拟)在如图8­2­25所示电路中，定值电阻R0＝2 Ω，电流表和电压表均为理想电表．闭合开关S，当滑动变阻器Rx的滑片P从一端移向另一端时，发现电压表的电压变化范围为0～3 V，电流表的变化范围为0.75～1.0 A．求：
图8­2­25
(1)电源的电动势和内阻；
(2)移动滑动变阻器滑片时，能得到的电源的最大输出功率.
【导学号：92492320】
【解析】 (1)当Rx＝0时，Ux1＝0，对应电流为
I1＝1.0 A，由闭合电路欧姆定律得E＝I1(R0＋r)①
当Rx为最大值时，Ux2＝3 V，
对应电流为I2＝0.75 A，有
E＝I2(R0＋r)＋Ux2②
Rx的最大值为Rxm＝eq \f(Ux2,I2)＝eq \f(3,0.75) Ω＝4 Ω
由①②两式代入数据得E＝12 V，r＝10 Ω.
(2)电源的输出功率P输出＝(eq \f(E,Rx＋R0＋r))2(Rx＋R0)
当Rx＋R0＝r时，电源有最大输出功率，但Rx＋R0恒小于r，由输出功率随外电阻变化的关系知，当Rx＋R0取最大值时输出功率最大，即Pm＝(eq \f(E,Rxm＋R0＋r))2(Rxm＋R0)＝(eq \f(12,4＋2＋10))2×(4＋2)W＝3.375 W.
【答案】 (1)12 V 10 Ω (2)3.375 W