高中物理人教新版自我检测　电路　电路的基本规律word版含解析

一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，1～6题为单选题，7～9题为多选题)1.下列关于电源电动势的说法，正确的是 ()A.电路中每通过2C的电荷量，电池提供的电能是4J，那么这个电池的电动势是VB.电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大C.无论内电压和外电压如何变化，电源电动势不变D.电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多【解析】选C。电路中通过q=2C的电荷量，电池提供的电能W=4J，根据电动势的定义式E=Wq得电动势E=2V，A项错误；电动势表征电源本身的特性，与外电路无关，当电源的路端电压增大时，电源电动势不变，B项错误，C项正确；电动势越大，电源将其他形式的能转化为电能的本领就越大，不能说电源所能提供的电能就越多，D2.如图所示，电源A的电压为6V，电源B的电压为8V，电容器的电容为200pF，当开关S合向A，稳定后再合向B，再次达到稳定，则在这个过程中通过电流计的电荷量为 ()×10-9CCC C【解析】选D。开关S合向A稳定时，电容器的电压为U1=6V，电荷量为Q1=CU1=2×10-10×6C=×10-9C。开关S合向B稳定时，电容器的电压为U2=8V，电荷量为Q2=CU2=2×10-10×8C=×10-9C。电容器两极板电性改变，故通过电流计的电荷量为Q=Q1+Q2=×10-9C。3.(2022·上饶模拟)如图所示，电源内阻为r，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，滑动变阻器最大阻值为R0。假设灯的电阻不变，某同学合上开关后，将变阻器滑片P由a端向b端移动时，则 ()A.若R2>R0，L2亮度一定先变亮后变暗B.若R2>R0，电源的输出功率一定逐渐变大C.若R2<R0，L1亮度一定先变暗后变亮D.若R2<R0，电源的效率一定逐渐变大【解析】选C。当R2>R0时，灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻一定大于右部分的电阻，当变阻器的滑片P由a端向b端移动时，总电阻增大，所以总电流减小，所以通过灯L1的电流减小，所以L1变暗，通过L2的电流变大，L2变亮，因不知道电源内阻与外电阻的大小关系，所以电源的输出功率无法判断，故A、B均错误。当R2<R0时，灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻先大于后小于右部分的电阻，当变阻器的滑片P由a端向b端移动时，总电阻先增大后减小，所以总电流先减小后增大，所以通过灯L1的电流先减小后增大，故L1先变暗后变亮；故C正确。外电阻先增大后减小，所以电源的效率先增大后减小，故D错误。4.(2022·九江模拟)在探究电路故障时，某实验小组设计了如图所示的电路，当开关闭合后，电路中的各用电器正常工作，经过一段时间，发现小灯泡A的亮度变暗，小灯泡B的亮度变亮。则下列对电路故障的分析正确的是()A.可能是定值电阻R1短路B.一定是定值电阻R2断路C.可能是定值电阻R3断路D.可能是定值电阻R4短路【解析】选C。由于小灯泡A串联于干路中，且故障发生后小灯泡A变暗，可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，故A、D错误；若R2断路，则R1和小灯泡B所在支路的电压增大，而R2的断路又使小灯泡B分得的电压增大，故小灯泡B变亮；若R3断路，必引起与之并联的支路(即R1所在支路)中电流增大，小灯泡B分得的电流也变大，小灯泡B变亮，故选项B错误、选项C正确。5.(2022·黄浦区模拟)如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，各电表均为理想电表。在a、b两点间接入电源后，调节R2，可获得电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的图象，则 ()A.只有图①是合理的B.只有图②是合理的C.只有图②、③是合理的D.只有图①、③是合理的【解析】选B。由题意知U2=E-IR1，U1=IR1，故图线V1、V2的斜率大小相等，所以，只有图②是合理的。【加固训练】某同学将一电路中电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如图所示。则该电路()A.电源的电动势E=3V，内电阻r=3ΩB.电流为1A时，外电阻为2Ω表示电源的输出功率，最大值为9WD.外电阻为1Ω时，电源输出功率为W【解析】选B。根据直流电源的总功率PE=EI，内部的发热功率Pr=I2r，输出功率PR=EI-I2r，可知反映Pr变化的图线是b，反映PE变化的是图线a，反映PR变化的是图线c。图线a的斜率等于电源的电动势，得到E=93V=3V，内部的发热功率Pr=I2r，内阻为r=932Ω=1Ω，电源的最大输出功率Pm=E24r=324×1W=94W，故A、C错误；当电流为1A时，由I=ER+r，代入得到，R=2Ω，故6.(2022·蚌埠模拟)如图所示的电路中，R1、R2、R3是定值电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小。当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电。当用强光照射R4且电路稳定时，与无光照射时比较 ()A.电容器C的下极板带正电两端电压降低C.通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D.通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小【解析】选A。有光照射时，光敏电阻的阻值减小，故总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知，干路中电流增大，由E=U+Ir可知路端电压减小，R1与R2支路中电阻不变，故该支路中的电流减小，则由并联电路的电流规律可知，另一支路中电流增大，即通过R2的电流减小，而通过R3和R4的电流增大，根据U=IR可知，R3两端电压升高，以电源正极为参考点，上极板所接处的电势低于下极板的电势，故下极板带正电，选项A正确，B、C错误；强光照射时，R4电阻减小，那么，电路总电阻减小，故总电流增大，所以电源提供的总功率P=EI变大，故D错误。7.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U随电流I变化的关系图象(电池电动势不变，内阻不是定值)，图线b是某电阻R的U-I图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是 ()A.硅光电池的内阻为8ΩB.硅光电池的总功率为WC.硅光电池的内阻消耗的热功率为WD.若将R换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大【解析】选A、C。由图可知该电池的电源电动势为V，由U内+UR=E可知内电压为V，硅光电池的内阻为r=U内I=1.60.2Ω=8Ω，故A项正确；硅光电池的总功率为P总=EI=×W=W，故B项错误；硅光电池的内阻消耗的热功率为P热=I2r=×8W=W，故C项正确；若将R换成阻值更大的电阻，电路中电阻两端的电压变大，【加固训练】(多选)如图所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电。已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为r甲>r乙>r丙，且r乙=R，则对比将R先后接在这三个电源上的情况，下列说法中正确的是 ()A.接在甲电源上时，电源总功率最大B.接在乙电源上时，电源输出功率最大C.接在丙电源上时，电源输出功率最大，且电源效率最高D.若R2=r甲·r丙，则接在甲、丙电源上时，两电源内电阻的热功率相等【解析】选C、D。三个电源的电动势E相同，而电阻r甲>R=r乙>r丙，根据闭合电路欧姆定律得I=ER+r，R接在电源上时，电源的总功率为P总=E2R+r，则丙电源的总功率最大，A错误；电源的输出功率P出=I2R=(ER+r)2R，电源的效率η=P出P总×100%=RR+r×100%，r丙最小，故接在丙电源上时，电源的输出功率最大，电源效率最高，B错误，C正确；电源的内电阻消耗的功率为P内=I2r=(E8.如图所示，C1=6μF，C2=3μF，R1=3Ω，R2=6Ω，电源电动势E=18V，内阻不计。下列说法正确的是 ()A.开关S断开时，a、b两点电势相等B.开关S闭合后，a、b两点间的电流是2AC.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D.不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大【解析】选B、C。S断开时外电路处于断路状态，两电阻中无电流通过，电阻两端电势相等，由图知a点电势与电源负极电势相等，而b点电势与电源正极电势相等，A错误。S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而C1>C2，由Q=CU知此时Q1>Q2，当S闭合时，稳定状态下C1与R1并联，C2与R2并联，电路中电流I=ER1+R2=2A，此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6V，U2=IR2=12V，则此时两电容器所带电荷量分别为Q1′=C1U1=×10-5C，Q2′=C2U2=×10-5C，对电容器C1来说，S闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故B9.(2022·南开区模拟)在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示，下列比值正确的是 ()A.U1I不变，ΔU1ΔI不变 B.C.U2I变大，ΔU2ΔI不变 D.【解析】选A、C、D。根据欧姆定律得知：U1I=ΔU1ΔI=R1。故当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，U1I、ΔU1ΔI均不变。故A正确。U2I=R2，变大。根据闭合电路欧姆定律得：U2=E-I(R1+r)，则有ΔU2ΔI=R1+r，不变。故B错误，C正确。U二、计算题(16分，需写出规范的解题步骤)10.如图所示电路，电源电动势E=3V，内阻r=1Ω，两个定值电阻阻值R1=R2=2Ω，电容器的电容C=20μF。开关全部闭合时，一颗带电油滴恰能在极板间静止。取重力加速度g=10m/s2，求：(1)极板的带电荷量大小；(2)电源的效率；(3)断开开关S2(认为电容器充放电过程极快完成)，油滴加速度的大小和方向。【解析】(1)回路电流I=ER电容器两板间电压U=IR1=2V电容器带电荷量Q=CU=4×10-5C(2)电源输出功率P=IU=2W电源总功率P总=IE=3W电源效率η=PP总×100%(3)设油滴带电荷量为q，极板间距为d开始时qUd后来qEd解得a=5m/s2，方向竖直向上答案：(1)4×10-5C(2)%(3)5m/s2方向竖直向上【加固训练】三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为V、V和V，它们的额定电流都为A。若将它们连接成图甲、图乙所示电路，且灯泡都正常发光。(1)试求图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能。【解析】(1)由题意，在图甲电路中：电路的总电流I总=IL1+IL2+IL3=AU路端=E-I总r=VUR2=U路端-UL3=VIR2=I总=A电阻R2消耗的功率PR2=IR2UR2=W(2)图甲电源提供的电功率P总=I总E=×3W=W图乙电源提供的电功率P′总=I′总E′=×6W=W由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总<P总所以，图乙电路比图甲电路节能。答案：(1)AW(2)WW乙电路更节能11.(10分)(多选)某电路如图所示，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻分别为R1、R2，电位器(滑动变阻器)为R，L1是小灯泡，电压表和电流表都为理想电表。闭合开关，当电位器的触片由a端滑向b端时，则下列说法正确的是()A.小灯泡L1将变亮B.电压表的示数与电流表A1示数的比值将变大C.电流表A1的示数将变大D.电源的电功率将变大【解析】选A、C、D。当电位器的触片滑向b端时，电位器接入电路的电阻变小，外电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，总电流变大，电流表A1的示数将变大，路端电压变小，通过R1、R2的电流变小，通过小灯泡L1所在支路电流变大，小灯泡L1将变亮，故A、C正确。电压表的示数与电流表A1示数的比值等于外电路总电阻，可知该比值变小，故B错误。总电流变大，由P=EI知，电源的电功率将变大，故D正确。12.(20分)(2022·北京高考)如图甲所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。(1)以U为纵坐标，I为横坐标，在图乙中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图象的示意图，并说明U-I图象与两坐标轴交点的物理意义。(2)a.请在图乙画好的U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率。b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功