高考物理特训第2讲　闭合电路的欧姆定律

第2讲闭合电路的欧姆定律A级(练考点过基础)题组一闭合电路的动态分析问题1．(2021·北京海淀区一模)如图所示的闭合电路中，已知电源电动势为E，内阻为r.滑动变阻器滑片的移动可以改变外电路的阻值R.电压表的示数为U，电流表的示数为I，电源内阻消耗的功率为P.以下四幅图中能正确反映P－I、P－U关系的是()答案：A解析：电源内阻消耗的功率P与电流表的示数I的关系为P＝I2r，故A正确，B错误；电源内阻两端的电压为E－U，所以内阻消耗的功率P＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E－U))\s\up12(2),r)，故C、D错误．题组二闭合电路的功率及效率问题2．(2021·北京朝阳区二模)在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r.闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列说法正确的是()A．电压表的示数变大B．电流表的示数变大C．电源的效率变大D．滑动变阻器消耗的功率变大答案：B解析：开关闭合后，电压表测量路端电压，电流表测量总电流。在滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，故电压表的示数变小，电流表的示数变大，A错误，B正确；电源的效率公式η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(U,E)×100%，当路端电压U减小时，电源的效率变小，故C错误；将定值电阻r看成电源的内阻，则等效电源的内阻为2r，滑动变阻器的最大阻值也是2r，因为电源的内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑动过程中，滑动变阻器消耗的功率变小，D错误．3．(2021·北京房山区二模)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．下列说法中正确的是()A．图乙中Rx＝15ΩB．电源的电动势E＝10V，内阻r＝4ΩC．滑动变阻器消耗的功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大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解析：由题给图象可知，当RP＝R＋r＝10Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，已知R＝6Ω，所以r＝4Ω，又最大功率P＝eq\f(E2,4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＋r)))＝2.5W，所以解得E＝10V，B正确；滑动变阻器的阻值为5Ω时与阻值为Rx消耗的功率相等，有(eq\f(E,RP＋R＋r))2RP＝(eq\f(E,Rx＋R＋r))2Rx，解得Rx＝20Ω，A错误；当滑动变阻器的阻值RP＝0时，电路中的电流最大，定值电阻R消耗的功率最大，C错误；电路中的最大电流Im＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(10,6＋4)A＝1A，所以调整滑动变阻器RP的阻值，不可能使电源的输出电流达到1.25A，D错误．题组三含电容器电路的分析与计算4．(2020·江苏七市调研)在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1、R3为滑动变阻器，R2为定值电阻，C为电容器．开始时开关S1、S2闭合．下列操作能使电容器所带电荷量增加的是()A．断开开关S1B．断开开关S2C．向左移动滑动变阻器R1的滑片D．向左移动滑动变阻器R3的滑片答案：B解析：断开开关S1，电容器通过R1、R2放电，电荷量减少，故A错误；断开开关S2，电容器稳定后的电压等于电源的电动势，即两极板间的电压增大，电容器所带电荷量增加，故B正确；向左移动滑动变阻器R1的滑片，不会影响电容器两极板的电压，电容器所带电荷量不变，故C错误；向左移动滑动变阻器R3的滑片，总电阻增大，干路电流减小，则电容器两极板的电压(R2的分压)减小，所带电荷量减少，故D错误．题组四电源的U－I图象问题5．(2020·山东潍坊一中期末)用某种材料做成的电池，其路端电压U和电流I的关系如图中曲线a所示(电池电动势一定，内阻可变)，一电阻两端电压U和通过的电流I的关系如图中直线b所示．当用该电池只对该电阻供电时，电池的内阻为()A．13Ω B．20ΩC．22Ω D．25Ω答案：A解析：由题图可知，用该电池给电阻供电时，电阻两端电压U＝2V，流经电池电流I＝0.1A；由闭合电路欧姆定律得电池内阻r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f(3.3－2,0.1)Ω＝13Ω，故A正确，B、C、D错误．6．(2020·黑龙江漠河一中月考)如图所示，直线A是电源的路端电压U和电流I的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2两端的电压U与电流I的关系图线．若这两个电阻分别接到这个电源上，则()A．R1接在电源上时，电源的效率高B．R2接在电源上时，电源的效率高C．R1接在电源上时，电源的输出功率大D．电源的输出功率一样大答案：A解析：由题给图象可知，电源的电动势E＝U0，短路电流I＝I0，而电源的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(U,E)×100%，与路端电压成正比，所以R1接在电源上时路端电压大，效率高，A正确，B错误；R1接在电源上时的电流I2＝eq\f(1,4)I0，结合三角形相似的知识可以确定，电源的路端电压U1＝eq\f(3,4)U0，所以电源的输出功率P1＝U1I1＝eq\f(3,16)U0I0，同理，R2接在电源上时的电流I2＝eq\f(1,2)I0，路端电压U2＝eq\f(1,2)U0，所以电源的输出功率P2＝eq\f(1,4)U0I0，C、D均错误．题组五电路的故障分析7．(2020·江苏宿迁八校联考)在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，某时刻电压表和电流表的示数都增大，则可能出现了下列哪种故障()A．R1短路 B．R2短路C．R3短路 D．R1断路答案：A解析：若电路正常，则电流表测量流过R1的支路电流，电压表测量R3两端的电压．若R1短路，则R2被短路，外电路只有电阻R3接在电源两端，电流表测量干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，A正确；若R2短路，则R1被短路，电流表示数为零，B错误；若R3短路，则电压表示数为零，C错误；若R1断路，则电流表示数为零，D错误．8．(2020·陕西渭南质检)在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所示．闭合开关后，发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好，电源电动势E＝3.0V)．(1)若电流表示数为零、电压表示数为3.0V，则发生故障的是________(选填“待测金属丝”、“滑动变阻器”或“开关”)．(2)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障．先将选择开关旋至________(选填“欧姆×100”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”)挡，再将________(选填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱．若只有电流表断路，则多用电表的示数依次是________、________、________．答案：(1)待测金属丝(2)直流电压10V红003.0V解析：(1)电流表示数为零，说明电路某处发生了断路．若滑动变阻器或开关断路，则电压表的示数也为零，不符合题意；若待测金属丝断路，则电压表仍与电源两端相连，示数为3.0V．故电路故障是待测金属丝断路．(2)该实验中并没有断开电源，因此不能用欧姆表检查电路故障；电路中电流的最大值又无法估算，因此也不能用电流表检查电路故障；考虑电路中电源的电动势E＝3.0V，所以可使用电压表检查电路故障．先将选择开关旋至直流电压10V挡，再将红表笔固定在a接线柱上，若只有电流表断路，把另一支表笔依次接b、c时，多用电表的示数是0，接d接线柱时，电压表接在电源两端，示数为3.0V.B级(练能力过素养)9．(2020·广东深州中学期中)图甲为某一小灯泡的U－I图线，现将两盏这样的小灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻R串联，接在内阻r为1Ω、电动势E为3V的电源两端，如图乙所示．则通过每盏小灯泡的电流I和每盏小灯泡的电功率P分别约为()A．I≈0.2A，P≈0.6WB．I≈0.3A，P≈0.6WC．I≈0.2A，P≈0.2WD．I≈0.3A，P≈0.4W答案：C解析：设每盏小灯泡的电压为U，通过的电流为I，则通过整个电路的电流为2I，根据闭合电路的欧姆定律有E＝U＋2I(R＋r)，即U、I还应满足U＝3－10I，在小灯泡的U－I图象中作出对应的函数图线，如图所示，则两个图线的交点即为小灯泡在电路中的工作点，所以通过小灯泡的电流I≈0.2A，对应灯泡两端的电压U≈1V，每盏小灯泡的功率P≈0.2W，故C正确．10．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两极板的长度L＝80cm，两板间的距离d＝20cm.电源电动势E＝28V，内阻r＝1Ω，电阻R＝15Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从A、B两金属板左端正中间位置M处以初速度v0＝8m/s水平向右射入两板间，恰能从上极板B板右侧边缘射出．若小球带电荷量q＝1×10－2C，质量m＝2×10－2kg，不考虑空气阻力，重力加速度g＝10m/s2.求此时：(1)滑动变阻器接入电路的阻值．(2)电源的输出功率．答案：(1)12Ω(2)27W解析：(1)小球在极板间做类平抛运动水平方向：t＝eq\f(L,v0)＝eq\f(0.8,8)s＝0.1s竖直方向：eq\f(1,2)d＝eq\f(1,2)at2代入数据解得a＝20m/s2对小球，根据牛顿第二定律有F－mg＝ma代入数据解得F＝0.6N极板间电场