新高考2021届高考物理小题必练19电路的规律和应用

小题必练19：电路的规律和应用

考区说用U

（1）闭合电路欧姆定律、电动势与内阻；（2）电路的动态变化分析；（3）电路的故障分析等。

考自港就

=-■J-------------E=

例1.（2020•全国I卷47）图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器

C两端的电压如果4-随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻两端电压及随

【答案】A

【解析】根据电容器的定义式知Uc=2='r，结合图象可知，图象的斜率为,，

UCCC

则1〜2s内的电流心与3~5s内的电流加关系为712=2",且两段时间中的电流方向相

反，根据欧姆定律/=3可知不两端电压大小关系满足心2=2施5,由于电流方向不同，所以

电压方向不同。故选A。

【点睛】解决本题的关键是知道电路中电流与电容器带电量的关系，即

/=些=空”=（7"上，知道”2等于小一力图象斜率的大小，根据数学知识分析出

ZArAr加

电流的变化情况。

考星叁装

1.（多选）在如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光，当滑动变阻器的滑片向

右移动时，下列判断正确的是（）

A.滑动变阻器2的阻值变小

B.灯泡L变暗

C.电源消耗的功率增大

D.电容器C的电荷量增大

【答案】BD

【解析】滑动变阻器的滑片向右移动时，其电阻A增大，流过"的电流减小，灯泡L变暗，

故A项错误，B项正确；由。总=6/知电源消耗的功率减小，C项错误；电容器C上电压为

路端电压，由〃格=£一力知路端电压增大，即电容器C上的电荷量增大，D项正确。

2.如图为某控制电路，由电动势为&内阻为r的电源与定值电阻用、尺及电位器（滑动变

阻器）A连接而成，3、L?是两个指示灯。当电位器的触片由方端滑向a端时，下列说法正确

A.L、L都变亮

B.L、Lz都变暗

C.L变亮，L变暗

D.L变喑，L?变亮

【答案】B

【解析】当滑片由。端向a端滑动时，K接入电阻增大，总电阻增大；由闭合电路的欧姆定

律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由可知路端电压增大，则正两端的电

压增大，所以通过“的电流增大，而总电流减小，所以通过L的电流变小，即L变暗；L.

两端电压减小，并联电压增大，所以尼两端的电压增大，所以通过用电流增大，而通过L

的电流变小，所以通过L电流变小，即I」变暗，故B正确。

2

3.（多选）如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片〃向右端移动时,

下面说法正确的是（）

即

A.电压表明的读数减小,电流表Ai的读数增大

B.电压表4的读数增大，电流表Ai的读数减小

C.电压表的读数减小，电流表A2的读数增大

1）.电压表”的读数增大，电流表A2的读数减小

【答案】AD

【解析】滑动变阻器滑片一向右端移动，使得品变小，总电阻变小，总电流变大，即电流

表曲的读数增大。内电压变大，石所分电压变大，并联电路电压即电压表％的读数变小。

即用两端电压变小，通过用的电流变小即电流表A?的读数减小，由于总电流增大，所以经

过另外一个支路，即经过用的电流变大，是两端电压变大，即电压表5的读数增大，故A、

D项正确。

4.如图所示，电源为“9V,1的电池组，要将“4V,4IV”的灯泡接入虚线框中，在

正常发光的条件下，最多能接灯泡的个数为（）

B.3个

C.4个D.5个

【答案】D

【解析】要使灯泡正常发光，灯泡两端电压为4V,每个灯泡的工作电流为1A。当滑动变

阻器接入电路的电阻为零时，所接灯泡最多，此时电源内电压为5V,电路中的总电流为5A,

所以最多能接5个灯泡。

5.（多选）有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：

踏板、压力传感器以是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器）、显示体重的仪表G（实质是

理想电流表）。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3A,电源电动势为12V,

3

内阻为2Q,电阻A随压力变化的函数式为4=30—0.02人尸和A的单位分别是N和Q）。

下列说法正确的是（）

r...............一！

；~~J

i_压力传感擀R

—L----1|—

A.该秤能测量的最大体重是1400N

B.该秤能测量的最大体重是1300N

C.该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.375A处

D.该秤零刻度线（即踏板空载时的刻度线）应标在电流表G刻度盘0.400A处

【答案】AC

【解析】本题考查传感器及闭合电路欧姆定律。电路中允许的最大电流为3A,因此根据闭

19

合电路欧姆定律，压力传感器的最小电阻应满足什2Q=kQ,4最小值为2Q,代入A

=30—0.02E求出/最大值月=1400N,A项正确，B项错误；当尸=0时，k=30Q,这

12

时电路中的电流/=和与A=0.375A,C项正确，D项错误。

OUI乙

6.在如图所示电路中，电源电动势为12V,内阻不计，各电阻阻值已在图中标出，开关是

闭合的。现将开关断开，测得通过电阻尼的电荷量为L19X1（）TC,则电容器的电容为（）

&:50Q/?2=100O

/?4=100O

-4=]------

A.1.75uFB.4.25uF

C.5.95PFD.2.48uF

【答案】A

【解析】开关闭合，两支路的并联总电阻为"并=黑黑0=100Q,所以，支路两端电

压〃=6V,电容器与后并联，其电压〃=2V,电容器下极板带正电，@=CU\。将开关断开,

Rz

电容器与尼并联，其电压&=p^0_up£=4.8V,电容器的上极板带正电，Q户C限由题

K\"rKL~TK\

意Q+Q=l.19X1。-$C,解得。=1.75X1。-%=175uF,A项正确。

7.如图所示的电路中，R、尼、尼是定值电阻，用是光敏电阻，其阻值随光照的强度增大而

4

减小。开关s闭合且无光照射时电容器c不带电。当用强光照射吊，待电路稳定后，与无光

A.通过用的电流变小

B.电源提供的总功率变小

C.电源的路端电压增大

D.电容器C的下极板带正电

【答案】D

【解析】未用强光照射兆时，电容器C不带电，则瓜分得的电压与兄分得的电压相等,即方名

万公当用强光照射用，待电路稳定后，与无光照射时比较，电阻吊的阻值变小，电

l\\nr1\2

路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，c项错误；总电流增大，而通

过“、兄所在支路的电流减小，故通过此的电流增大，A项错误；电源提供的总功率户="

增大，B项错误；由于此减小，因此万生万心力方心即用分得的电压大于用分得的电压，

I/tl/IlIH2

电容器上极板的电势低于下极板的电势，因此电容器下极板带正电，D项正确。

8.（多选）如图所示，电源的电动势为反内阻为r,R、、尼、尼为定值电阻，〃为光敏电阻（光

敏电阻被光照射时阻值变小），。为电容器。闭合开关S,电路稳定后，用光照射此下列说

C.电容器所带电荷量增加

D.%消耗的功率增大

【答案】CD

5

【解析】在电路中，用光照射〃时，光敏电阻阻值减小，则外电路总电阻危卜减小，干路电

P

流/增大，内电压增大，路端电压〃外=£一〃减小，电压表示数减小，通过

2、十娴

用支路的电流入=小减小，则通过凡尼支路的电流；2=/一/增大，尼消耗的功率%=加

H1

增大，用两端电压%=4及增大，电容器两端电压增大，由知电容器所带电荷量增

加，电源的效率—=」一变小，综上知A、B项错误，C、D项正确。

&IR^+r…r

1+.

9.（多选）如图所示，从8分别为电源£和电阻A的图线，虚线C是过图线/、8交点

的曲线6的切线。现将电源6与电阻4及开关、导线组成闭合电路，由图象可知（）

A.电源的电动势为3V,此时消耗的总功率为6W

B.7?的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为1Q

C.此时电源消耗的热功率为4W,效率约为66.7%

D.若再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变

【答案】AD

【解析】由电源的图线可知电源的电动势为3V,内电阻为1Q,此时电阻两端电压

为1V,通过的电流为2A,所以电源消耗的总功率为P=EI=6%A项对；由题图可知R

的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为K=/=0.5Q,B项错；由A/r知此时电源消

耗的热功率为4肌由〃=»X100%知电源的效率是33.3%,C项错；当内、外电阻相等时，

电源的输出功率为最大，所以再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变、增大或减小，

D项对。

10.（多选）工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，如图所示的是“吊斗

式”电子秤的结构图，其中实现称量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如

图甲所示，R、尼、尼是定值电阻，石=20kQ,及=10kC,而是对拉力敏感的应变片电阻，

其电阻值随拉力变化的图象如图乙所示，已知料斗重IXIO,N,没装料时私=0,g取10m/s2»

下列说法中正确的是（）

6

拉力传感器20.05

小料斗20.00

放料门

12V—

〜送料皮带1.001.20f/xio3N

甲乙

A.A阻值为40kQ

B.装料时，曲的阻值逐渐变大，私的值逐渐变小

C.拉力越大应变片电阻阻值变大，以传感器的示数也变大

D.应变片作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量

【答案】AC

【解析】没装料时，根据串、并联电路规律可得几两端的电压«=77TVX12丫=8V；从

K\-T1(2

代尸图中可得，没装料时，料斗重IXIO'N,此时吊=20kQ,所以用两端的电压必

mino

X12V=T^TV,因为此时Z=o,说明正两端的电压和尼两端的电压相等，即/盘=

8V,解得兄=40kQ,A正确；装料时，由于北所在支路电流恒定，所以a点的电势恒定，

而尼所在支路中显逐渐增大，该支路电流减小，用两端的电压减小，即5的电势增大，所

以私逐渐增大，B错误，C正确；应变片作用是把拉力这个力学量转换为电压这个电学量，

D错误。

11.如图所示的电路中，两平行金属板/、8水平放置，极板长，=80cm,两板间的距离d

=40cm,电源电动势6=40V,内阻r=lQ,电阻/?=15Q,闭合开关S,待电路稳定后，

将一带负电的小球从6板左端且非常靠近8板的位置以初速度的=4m/s水平向右射入两极

间，该小球可视为质点。若小球带电荷量g=lXl()TC,质量R=2X1()7kg,不考虑空气

阻力，电路中电压表、电流表均是理想电表。若小球恰好从4板右边缘射出，g取lOm/I,

求：

(1)滑动变阻器接入电路的阻值。

(2)此时电流表、电压表的示数。

(3)此时电源的输出功率。

【解析】⑴设小球在板间飞行时间为3则」=(=。.2s

7

根据得小球在电场中的飞行加速度a=,=20m/s2

H.

对小球根据牛顿第二定律得：焉R一侬=侬

解得：%=24V

所以滑动变阻器两端电压〃滑=%=24V

E—U»

设通过滑动变阻器的电流为/,由欧姆定律得：片而式=1A

R+r

滑动变阻器接入电路的阻值厮=勺=24Q。

(2)此时电流表的示数为1A