2021届高考物理一轮复习8第2讲电路电路的基本规律练习含解析

第2讲 电路 电路的基本规律
考点一　电源的功率和U-I曲线问题
电源的功率问题
【典例1】(多选)(2019·成都模拟)如图甲所示的电路中，电源电动势为3 V、内阻为2 Ω，R是阻值为8 Ω的定值电阻，A是理想电流表，L是小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。闭合开关S，电路稳定后，A表的示数为0.2 A。下列说法正确的是 (　　)


A.由图乙可知，小灯泡的电阻随电压升高而增大
B.电路稳定后，电源内部发热消耗的功率是0.4 W
C.电路稳定后，灯泡L消耗的电功率为1.0 W
D.电路稳定后，电源的效率约为87%
【通型通法】
1.题型特征：U-I图象+电功率和效率。
2.思维导引：

【解析】选A、D。由图乙可知，小灯泡的电阻等于曲线斜率的倒数；由图乙可得：电压升高，斜率减小，故电阻增大，故A正确；电路稳定后，电源内部发热消耗的功率P内=I2r=0.08 W，故B错误；由图乙可得：I=0.2 A时，U=1 V，故电路稳定后，灯泡L消耗的电功率PL=UI=0.2 W，故C错误；电路稳定后，电源的效率η==×100%=×100%≈87%，故D正确。
【多维训练】(多选)(2020·昆明模拟)如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内阻，以下说法中正确的是 (　　)

A.当R2=R1+r时，R1上获得最大功率
B.当R2=R1+r时，R2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】选B、C。将R1等效到电源的内部，R2上的功率视为等效电源的输出功率，R2上的功率为：P2=，所以当外电阻等于内阻时，即：R2=R1+r时，等效电源输出功率最大，即R2上的功率最大，故A错误，B正确。根据P=I2R，可知经过电阻R1的电流最大时，R1上的功率最大；当外电阻最小时，即R2=0时，电流最大，R1上的功率最大，故C正确。当外电阻等于内阻时，即：R1+R2=r，电源的输出功率最大，所以R2=0时电源的输出功率不一定最大，故D项错误。
电源的效率问题
【典例2】(2019·浦东新区模拟)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2、R3阻值相同且都为r。将单刀双掷开关由a点打到b点时 (　　)
A.电压表的读数变大　　　　　 B.电源的总功率变小
C.电源的效率变大 D.R2的功率变小
【解析】选D。接a点时：R2接入电路，电压表示数为：U=，电源的效率为：=50%，电源的总功率为：P=。R2的电流为：I2=；接b点时：R1与R2串联再与R3并联后接入电路，电压表示数为：U′=×=E，电源的效率为：=40%，电源的总功率为：P==，R2的电流为：。所以电压表的示数变小，则A错误；电源的总功率变大，则B错误；电源的效率变小，则C错误；通过R2的电流变小，功率变小，则D正确。
电路的图象问题
【典例3】图甲为某电源的U-I图线，图乙为某小灯泡的U-I图线，则下列说法中正确的是 (　　)

A.电源的内阻为0.5 Ω
B.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小
C.当小灯泡两端的电压为0.5 V时，它的电阻约为 Ω
D.把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为3 W
【解析】选D。由图甲，根据U=E-Ir可得：电动势E=1.5 V，内阻r= Ω=
Ω，故A错误；由图乙可得：电压越大，斜率越大，故电阻越大，故B错误；由图乙可得：当小灯泡两端的电压U=0.5 V时，电流I=6 A，故电阻R== Ω= Ω，故C错误；把电源和小灯泡组成闭合回路，将甲、乙两图叠加到一起(如图所示)，两U-I曲线的交点即小灯泡的电压、电流，故U≈0.5 V，I≈6 A，所以小灯泡的功率P=UI≈3 W，故D正确。

1.闭合电路的功率及效率问题：
电源总
功率
任意电路：P总=EI=P出+P内
纯电阻电路：P总=I2(R+r)=
电源内部
消耗的功率
P内=I2r=P总-P出
电源的输
出功率
任意电路：P出=UI=P总-P内
纯电阻电路：P出=I2R=
P出与外电
阻R的关系

①当R=r时，电源的输出功率最大为Pm=
②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。
③当R