2023版高考物理专题58部分电路及其规律练习含解析

专题58　部分电路及其规律

1．欧姆定律是分析串、并联电路的基础，是电表改装的基础．把表头当作一个会读出自己两端电压和流过自己电流的电阻，分析电路的串、并联结构.2.注意电阻的定义式和决定式、电功率与热功率区别.3.伏安特性曲线(I－U图)上某点切线的斜率的倒数不等于该状态的电阻．

1．(2020·上海市静安区检测)如图所示，A、B两盏电灯的额定电压都为110 V，额定功率分别为PA＝25 W，PB＝100 W．把它们接到220 V的电路上，下面四种接法中，两灯不可能正常发光的是(　　)

答案　A

解析　根据公式P＝可知，灯泡A的电阻RA＝＝ Ω＝484 Ω

灯泡B的电阻RB＝＝ Ω＝121 Ω

A图是灯泡B和可变电阻并联后又和灯泡A串联，灯泡要想正常工作，必须满足灯泡B与可变电阻并联后和灯泡A的电阻相等；并联电路，电阻更小；故灯泡A和灯泡B不能正常工作，故A符合题意．

2．(2020·山东日照市校际联考)如图1甲所示的充电电路中，R表示电阻，E表示电源(忽略内阻)，通过改变电路中的元件参数对同一电容器进行两次充电，对应的电荷量q随着时间t变化的曲线如图乙中的a、b所示．曲线形状由a变化为b，是由于(　　)

图1

A．电阻R变大   B．电阻R减小

C．电源电动势E变大   D．电源电动势E减小

答案　A

解析　由题图乙可知，最终电容器所带电荷量相同，Q＝CU，知电源电动势不变，图线b比图线a充电时间变长了，说明电流变小了，电阻R变大了，故选A.

3.(2020·广东广州市模拟)定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω，在电路中所消耗的电功率的最大值分别为10 W、10 W、2 W，现将这三个电阻按照如图2所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为(　　)

图2

A．22 W   B．12 W

C．15 W   D．16 W

答案　B

解析　由题意知R1＝R2＝R3＝2 Ω，P1m＝10 W，P2m＝10 W，P3m＝2 W，首先分析两个并联电阻R2、R3所允许消耗的最大功率．因为R2与R3并联，则两端电压相等，由公式P＝知道，R2与R3所消耗的功率一样．已知R2与R3本身允许的最大功率分别是10 W和2 W，所以R2、R3在该电路中的最大功率都是2 W，否则会超过R3的最大功率．再分析R1在电路中允许的最大功率．把R2与R3看成一个并联电阻R′，则电路就是R1与R′串联，而串联电路所流过的电流一样，再由P＝I2R知道，R1与R′所消耗功率之比为R1∶R′，R2与R3的并联阻值R′＝，即＝2，所以R1消耗的功率是并联电阻R′的两倍，则R1消耗的功率是2×4 W＝8 W<10 W，所以这部分电路消耗的总功率最大为2 W＋2 W＋8 W＝12 W，故选B.

4．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图3甲所示，若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，则下列说法中正确的是(　　)

图3

A．P1＝4P2 B．PD＝

C．PD＝P2 D．P1<4P2

答案　D

解析　由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相等．当三者按照题图乙所示的电路连接时，电阻器D两端的电压小于U，由题图甲可知，电阻器D的电阻增大，则有RD>R1＝R2，而RD与R2并联，电压相等，根据P＝，则有PD<P2，C错误；由欧姆定律可知，电流ID<I2，又I1＝I2＋ID，故I1<2I2，根据P＝I2R，则有P1<4P2，A错误，D正确；由于电阻器D与电阻R2的并联电阻R<R1，所以D两端的电压小于，且D阻值变大，则PD<，B错误．

5.如图4所示，电阻R和电动机M串联接到电路中，已知电阻R跟电动机M线圈的电阻相等，开关闭合后，电动机正常工作，设电阻R和电动机两端的电压分别为U1和U2；经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生的热量为Q1；电流通过电动机M做功为W2，产生的热量为Q2，则有(　　)

图4

A．U1＝U2，Q1<Q2 B．W1<W2，Q1＝Q2

C．W1<W2，Q1<Q2 D．U1>U2，Q1＝Q2

答案　B

解析　电阻R和电动机M串联，流过两用电器的电流相同，电阻R跟电动机M线圈的电阻相等，则由焦耳定律可知两者产生的热量相等，即Q1＝Q2，电动机正常工作时为非纯电阻用电器，消耗的电能绝大部分转化为机械能，所以电流通过电动机M做的功要大于电流通过电阻R做的功，W1<W2.由W＝UIt，可知U1<U2，选项B正确．

6.如图5所示虚线框内改装好的电表，M、N为新电表的接线柱，其中灵敏电流计G的满偏电流为200 μA，已测得它的内阻为495.0 Ω，图中电阻箱读数为5.0 Ω，现将M、N接入某电路，发现灵敏电流计G刚好满偏，则根据以上数据计算可知(　　)

图5

A．M、N两端的电压为1 mV

B．M、N两端的电压为100 mV

C．流过M、N的电流为2 μA

D．流过M、N的电流为20 mA

答案　D

解析　本题中灵敏电流计G和电阻箱并联后接入电路，灵敏电流计满偏，即通过它的电流为200 μA，结合灵敏电流计内阻为495.0 Ω，电阻箱读数为5.0 Ω，可以计算出M、N两端电压为U＝IRg＝495.0×200×10－3 mV＝99 mV，A、B错误；再计算此时通过电阻箱的电流，根据I＝＝ mA＝19.8 mA，即通过M、N的电流为(19.8 mA＋0.2 mA)＝20 mA，C错误，D正确．

7．(多选)(2020·山东聊城市冠县月考)在如图6甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列关于电路中的灯泡的判断，正确的是(　　)

图6

A．灯泡L1的电阻为12 Ω

B．通过灯泡L1的电流为通过灯泡L2的电流的2倍

C．灯泡L1消耗的电功率为0.75 W

D．灯泡L2消耗的电功率为0.30 W

答案　ACD

解析　当开关S闭合稳定后，灯泡L1两端的电压等于3.0 V，由题图乙读出其电流I1＝0.25 A，则灯泡L1的电阻为R1＝＝12 Ω，功率P1＝U1I1＝0.75 W，A、C正确；灯泡L2、L3串联，电压均为1.5 V，由题图乙读出其电流I2＝I3＝0.20 A，灯泡L2消耗的电功率为0.30 W，B错误，D正确．