2018年山东省济南一中高三物理三轮冲刺闭合电路欧姆定律及其应用-精美

闭合电路欧姆定律及其应用一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是()A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，AB（济南一中）【分析】滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路中的阻值变大，因输出电压不变，则总电流变小，据欧姆定律确定各表的示数变化，考查电路的动态分析：本题中P的移动与电键的闭合均会引起电阻的变小，再由电路的联接关系可分析各表的示数的变化，可见明确电路的结构是求解的关键。【解答】A、滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电阻变大，则干路电流变小，则R1消耗的功率变小，则AB、干路电流变小，R1分压变小，则电压表V的测量的电压变大，示数变大，则BC、因输出电流变小，则输出功率变小即输入功率变小，电流表A1示数变小。则CD、闭合开关S并联支路增加，电阻变小，则副线圈即R1的电流变大，分压变大，则R2的分压变小，电流变小。电流表A1故选B。阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1，闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为A.25 B.12 C.3C（济南一中）解：当开关S断开时，电路总阻值：R总=R+2R×R2R+R=当开关S闭合时，电路总阻值：R总=R+R2=由C=QU可得：Q1Q2故选：C．开关S断开和闭合时，利用闭合电路欧姆定律，分别求电容的电压，再由C=Q解题的关键是清楚开关断开与闭合时电路的结构，并能应用闭合电路欧姆定律求电容的电压．如图，R1、R2和R3皆为定值电阻，R4为滑动变阻器，电源电动势为E，内阻为r.设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U.闭合电键，当R4的滑动触头向a端移动时，下列判断中正确的是(A.I变小，U变小 B.I变小，U变大 C.I变大，U变小 D.I变大，U变大A（济南一中）解：当滑动变阻器R4的滑动头向图a端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流变大，电源的内电压与R3的分压增加，则电压表的示数变小、同时R2的电压变小，则并联部分电压变小，通过R2的电流减小，则电流表故选：A当滑动变阻器R的滑动头向图中a端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电阻变小，路端电压随之增大，电压表测量的为除R3外的电阻的电压，即可知道其读数的变化.分析R2的电压的变化，判断通过R2本题是电路的动态分析问题，按“局部→整体→局部”的思路进行分析如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下，一边长为32l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动，线框中感应电流i随时间变化的正确图线可能是()A. B.C. D.D（济南一中）解：设磁感应强度为B，线圈的速度为v、电阻为R；如果某时刻左边位于方向向外的磁场中、右边位于方向向里的磁场中，此时两边都切割磁感应线，产生的感应电动势为：E1根据电流为：i1当左右两边都处于方向相同的磁场中时，感应电动势为零，感应电流为零；当左边位于方向向里的磁场中、右边位于方向向外的磁场中，此时两边都切割磁感应线，产生的感应电动势为：E2根据电流为：i2故D正确、ABC错误。故选：D。分析线圈前后两边分别处于不同磁场中切割磁感应线的情况，求出感应电动势大小，根据闭合电路的欧姆定律求解感应电流大小，再根据楞次定律分析感应电流方向，由此判断。本题主要是考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律；对于导体切割磁感应线产生的感应电动势可以根据E=BLv来计算；弄清楚线圈所处的位置不同产生的感应电动势不一定相同。如图所示，开关S闭合后，带电质点在平行金属板中P点位置处于静止状态.图中电表均视为理想电表，则()A.滑片向a端移动时，两只电表的示数均增大B.滑片向a端移动时，质点将向上板运动C.若将开关S断开，质点将向下板运动D.若将开关S断开，P点处电势将降低B（济南一中）解：A、滑片向a段移动时，滑动变阻器的电阻增大，总电阻增大，总电流减小，内电压减小，则电源的外电压增大，R1两端的电压减小，可知3、4两并联电阻的电压增大，通过R3的电流增大，则通过R4B、因为3、4两并联电阻的电压增大，则电容器两端的电压增大，带电质点所受的电场力增大，质点P向上运动，故B正确．C、S断开，电容器两端的电压等于电动势，则质点所受的电场力增大，质点向上运动，故C错误．D、S断开时，由于电容器两端的电势差增大，则电场强度增大，P与下极板的电势差增大，可知P点的电势增大，故D错误．故选：B．根据滑动变阻器的电阻变化得出总电阻的变化，从而得出总电流的变化，结合总电流的变化得出内电压和外电压以及R1上电压的变化，得出并联部分电压的变化，根据欧姆定律和串并联电路的特点分析电流表和电压表示数的变化.当开关S本题考查闭合电路的欧姆定律，一般可以先将分析电路结构，电容器看作开路；再按部分-整体-部分的分析思路进行分析．二、多选题（本大题共4小题，共24分）如图所示，电源电动势为E、内阻为r，M为一特殊电子元件，其阻值与两端所加的电压成正比(即RM=kU，k为正的常数)且遵循欧姆定律，R1为定值电阻，R2是一滑动变阻器，闭合开关S且滑片位于最下端时，电容器C中的带电液滴恰好静止，现将滑动变阻器的滑片向上移动，下列说法中正确的有(A.液滴将向上做加速运动B.两电压表示数均减小C.电流表示数不变，液滴仍静止D.电源的输出功率不变，但电子元件消耗的总功率增大CD（济南一中）解：AC、据题知：电子元件M满足欧姆定律，所以I=URM=1k是定值，即滑动变阻器的滑片向上移动时电路中电流不变，电流表的示数不变，R1B、因电流不变，所以电源的内电压不变，则路端电压不变，所以电压表V1示数不变.因R2的电阻减小，所以其两端电压减小，即电压表V2D、路端电压和R1两端电压均不变，R2的电压减小，则电子元件M两端的电压增大，由P=UI知，电子元件消耗的总功率增大.故故选：CD根据题意：RM=kU，电子元件M满足欧姆定律，应有本题是信息给予题，关键要根据电子元件的特性和欧姆定律分析出电路中电流不变，再运用欧姆定律和串联电路分压规律分析．如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器.当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.将RA.电源的效率减小 B.电源的输出功率一定减小C.I1减小，I2增大，U减小 D.I1变化量△IACD（济南一中）解：A、将R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流I增大，电源的内电压增大，路端电压减小，即电压表示数U减小.电源的效率η=UIEI=B、由于电源的内外电阻关系，所以不能确定电源的输出功率如何变化，故B错误．C、总电流I增大，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，而总电流I增大，则流过R2的电流D、由于总电流I1增大，通过R1的电流减小，则△I故选：ACD本题要理清电路，确定电压表测得什么电压，电流表测得什么电流，抓住电源的电动势和内阻不变，利用闭合电路欧姆定律和串、并联电路的特点进行分析．解决本题的关键抓住电动势和内电阻不变，按局部到整体再到局部的顺序分析．如图，电源的电动势E=12V，内阻r=1.0Ω.闭合开关，定值电阻R1=6.0Ω，R2=5.0Ω，电阻箱的最大电阻9999.9Ω，以下说法错误的是(A.调整电路的可变电阻R的阻值，使电压表V的示数增大△U，则通过R1的电流增加，增加量一定等于B.调整电路的可变电阻R的阻值，使R2两端的电压减少量一定等于电压表V的示数增大量C.通过电阻箱R的最大功率是12WD.通过R1的最大功率为8BD（济南一中）解：A、可变电阻R增大时，并联部分分担的电压增大，电压表V的示数增大，则通过R1的电流增加，由于R1是定值电阻，所以其电流增加量一定等于△URB、调整电路的可变电阻R的阻值，使可变电阻R增大时，电路的总电阻增大，干路电流减小，则R2两端的电压减少，电源的内电压也减小，则路端电压即外电路两端的总电压增大，所以R2两端的电压减少量一定小于电压表V的示数增大量△U，故C、R2与电源串联再与R1并联看成等效电源，等效电源的内阻为当R=r'=3Ω时，等效电源的输出功率最大，即电阻箱R的功率最大，且R的最大功率为PRmax=(ED、当电阻箱R的阻值调至最大时，并联部分分担的电压最大，R1的功率达到最大.由于电阻箱的最大电阻9999.9Ω远大于R1，则R1与R的并联阻值约等于R1，则R1的电压最大值约为Um=本题选错误的，故选：BD图中R1与R并联后与R2串联，电压表测并联部分的电压；由欧姆定律可知，通过R1的电流的变化量；由闭合电路欧姆定律可得出电路中电流的变化量，则可得出路端电压的变化量及R2两端电压的关系.将R1、R2与电源组成等效电源，根据内外电阻相等时，电源的输出功率最大，求电阻箱R的最大功率本题是电路的动态变化分析问题，关键要能灵活运用等效替代法，分析电阻箱R的功率何时最大.要知道当电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大.这个结论经常用到要记牢．如图所示电路，电源内阻不能忽略，R1阻值小于变阻器的总电阻，初态滑片P位于变阻器的中点，P由中点向上移动到顶端的过程中()A.电源的内功率先减小后增大 B.电源的效率先减小后增大C.电流表的示数先减小后增大 D.电压表的示数先增大后减小AD（济南一中）解：A、因P向上滑动时，并联电路的总电阻先增大后减小，则干路电流先减小，后增加，由P=I2r知电源的内功率先减小后增大.

B、内外阻相等时，电源的效率最大，则其效率不能确定其变化.则B错误

C、D、P向上滑动时，并联电路的总电阻先增大后减小，外电路的总电阻就先增大后减小，所以电压表的示数(路端电压)先增大，后减小.则C错误D正确故选：AD该电路中，电阻R1与滑动变阻器构成了一个特殊的并联电路，当两个支路的电阻相等时，该并联电路的总阻值最大.该题中，正确判断出当两个支路的电阻相等时，该并联电路的总阻值最大是解题的关键．三、填空题（本大题共1小题，共3分）在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8V，0.3A”.合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．(1)用多用电表的直流电压挡检查故障(只有一处故障)，①选择开关置于下列量程的______挡较为合适(用字母序号表示)；A.2.5V

B.10VC.50V

D.250V②测得c、d间电压约为5.8V，e、f间电压为0，则故障是______；A.A灯丝断开

B.B灯丝断开C.d、e间连线断开

D.B灯被短路(2)接着换用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，①测试前，一定要将电路中的开关S______(填“断开”或“闭合”)；②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为______Ω，此时测量的是______间电阻.根据小灯泡的规格计算出的电阻为______Ω(此空保留三位有效数字)，它不等于测量值，原因是：______．B；A；断开；6；cd接线柱；12.7；小灯泡的电阻随温度的升高而增大（济南一中）解：(1)①：由于4节电池的电动势为6左右，所以选择开关应置于10V挡较合适，故选B；②：A、B两灯均不亮，说明电路中有断路没有短路，根据欧姆定律以及“等势”的概念可知，若C、d间电压不为零说明c、d间可能发生断路，e、f间电压为零说明说明e、f间电势相等即没有断路，则故障是A灯丝断开，所以A正确；(2)①：根据欧姆表的使用方法可知，测试前应将电路中的开关断开；②：欧姆表的读数为：R=6×1Ω=6Ω；此时测量的是cd接线柱的电阻，根据U=IR计算出的电阻为R=U故答案为：(1)①B；②A(2)①断开；②6；cd接线柱；12.7；小灯泡的电阻随温度的升高而增大本题(1)①应根据电源电动势大小来选择电压表的量程；题②首先根据小灯泡不亮判断应是断路故障，然后再根据欧姆定律和“等势”的概念判断故障所在；题(2)①明确使用欧姆表测量电阻时应将待测电阻与外电路断开；题②明确求出的灯泡正常工作时的电阻应大于用欧姆表测量的电阻，原因是金属的电阻随温度的升高而增大．应明确：①用多用电表检测故障时应根据电源电动势大小来选择电压档；②当电路发生断路故障时：当电压表无示数时，电压表之间(不含电源)的电路没有断路；当电压表有示数时，电压表之间的电路(不含电源部分)有断路．四、实验题探究题（本大题共2小题，共15分）在如图所示的电路中，A、B、C为三节干电池，实验中理想电压表和电流表的读数如表所示．(1)如果干电池A和B具有相同的电动势和内阻，根据表中实验数据，可计算出干电池A的电动势为______V，内阻为______Ω(保留两位小数)；(2)已知干电池C的电动势与A、B相同，当电键K与“3”连接时，电流表的示数变为0.29A，则其原因是______

电键位置

电压表U(V)电流表I(A)

K→1

1.400.20

K→2

2.700.30

1.50；0.50；干电池C是旧电池，内阻较大，功率损耗较大（济南一中）解：(1)根据闭合电路的欧姆定律，有电键k解1时：E=U电键k接2时：2E=U代入数据得：E=1.40+0.20r2E=2.70+0.30×2r解得：E=1.50V

r=0.50Ω(2)k接3时，电源的电动势变大，灯泡电阻不变，电流变小，原因是干电池C是旧电池，内阻较大，功率损耗较大．故答案为：(1)1.50

0.50(2)干电池C是旧电池，内阻较大，功率损耗较大．根据闭合电路的欧姆定律，根据表中数据联立方程组即可求出电动势和内阻，当电键K与“接线柱3”连接，串联电池组的总电动势增加，电流表的示数反而减小，电池C的内阻较大．本题关键要理解实验的原理：欧姆定律和闭合电路欧姆定律，并能正确列式解题，要注意有效字的要求．如图a所示的电路中，滑动变阻器总电阻R=20Ω，定值电阻R0=5Ω.由一个电源电动势6V、内阻可在1(1)图b所示的电路实物图中缺了一根导线，请将此导线补画在图上(白色小圈为滑动变阻器的接线柱)．(2)请结合公式，通过分析、计算、推理，描述滑动变阻器滑片P从A滑到B过程中，定值电阻R0(3)将电源内阻调为r1=3Ω，则此时滑动变阻器滑片从A滑到B解：(1)由电路图1可知，滑动变阻器被分成两部分，这两部分并联起来后串联在电路中，把滑动变阻器下面两个接线柱接在一起即可完成电路连接，电路有两种连接方式，如图中实验所示，或虚线所示都可(2)当滑片P处于A端和B端时，滑动变阻器接入电路的阻值均为零，所以滑片P由A滑到B端过程中，接入电路的阻值“先变大后变小”，由I=ER+R由U=IR0可得，(3)当滑动变阻器接入电路的阻值R=0Ω时，该电源的输出功率最大，由I=ER+R由P出=I答：(1)如图所示；(2)R(3)该电源的最大输出功率是2.8125W．（济南一中）(1)由图a所示电路可知，滑动变阻器被分成两部分，这两部分电阻并联，然后由定值电阻并联，把滑动变阻器下面两个接线柱连接起来，即可完成电路连接．(2)当滑片P处于A端和B端时，滑动变阻器接入电路的阻值均为零，所以滑片P由A滑到B端过程中，接入电路的阻值“先变大后变小”，根据欧姆定律分析即可．(3)当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，若外电路电阻一定大于内阻，则当外电阻最小时，电源的输出功率最大．分析清楚电路结构、熟练应用欧姆定律、电功率公式是正确解题的关键，知道当外电路电阻等于内阻时，电源的输出功率最大．五、计算题（本大题共4小题，共38分）如图，两光滑平行金属导轨置于水平面(纸面)内，轨间距为l，左端连有阻值为R的电阻.一金属杆置于导轨上，金属杆右侧存在一磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场区域.已知金属杆以速度v0向右进入磁场区域，做匀变速直线运动，到达磁场区域右边界(图中虚线位置)时速度恰好为零.金属杆与导轨始终保持垂直且接触良好.除左端所连电阻外，其他电阻忽略不计.求金属杆运动到磁场区域正中间时所受安培力的大小及此时电流的功率．解：由题意可知，开始时导体棒产生的感应电动势为：E=Blv依据闭合电路欧姆定律，则电路中电流为：I=Bl再由安培力公式有：F=BIl=B设导体棒的质量为m，则导体棒在整个过程中的加速度为：a=设导体棒由开始到停止的位移为x，由运动学公式：0-解得：x=v故正中间离开始的位移为：x中设导体棒在中间的位置时的速度为v，由运动学公式有：v解得：v=则导体棒运动到中间位置时，所受到的安培力为：F=BIl=2导体棒电流的功率为：P=I答：金属杆运动到磁场区域正中间时所受安培力的大小2B2l（济南一中）依据法拉第电磁感应定律，求解感应电动势，再结合闭合电路欧姆定律，及安培力表达式，再依据运动学公式，求得中间位置的速度，从而确定安培力大小，最后根据功率表达式，即可求解．考查法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律的内容，掌握安培力的表达式，理解运动学公式的应用，注意电功率的内容．如图所示，固定于水平桌面上足够长的两光滑平行导轨PQ、MN，导轨的电阻不计，间距为d=0.5m，P、M两端接有一只理想电压表，整个装置处于竖直向下的磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中.电阻均为r=0.1Ω、质量分别为m1=0.3kg和

m2=0.5kg的两金属棒ab、cd平行的搁在导轨上，现固定棒ab，让cd(1)cd棒两端哪端电势高；(2)当电压表的读数为U=0.2V时，cd棒受到的安培力多大；(3)棒cd能达到的最大速度vm．解(1)根据右手定则知cd棒中的感应电流方向为从d至c，又因为cd棒切割磁感线相当于电源，所以c端电势高(2)∵L1与∴流过L2的电流为：I=UF安=BdI=0.2N(3)当L2所受安培力F安=F时，棒有最大速度v则：F安=Bd

E=BdIm=由③④⑤得：v答：(1)c端电势高(2)受安培力大小为0.2N；(3)cd棒最大速度为16m/s．（济南一中）(1)根据右手定则由磁场方向和切割方向确定电势高低；(2)根据电路知识，当电压表读数为0.2V时可以计算出电路中电流大小，根据F=BIL求cd棒的安培力大小；(3)cd棒速度最大时受力刚好平衡，由此展开讨论即可．根据右手定则判断切割产生感应电动势的高低，正确根据串并联电路特点求电流及安培力，知道切割速度最大时cd棒处于受力平衡状态这些是解决本题的关键．如图1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2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2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率及条件。(3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电动势在数值上等于内、外电路电势降落之和。解：(1)根据闭合电路的欧姆定律可得E=U+Ir，解得U=E-Ir，画出的U-I图象如图所示；图象与纵坐标的坐标值为电源电动势，与横轴交点表示短路电流；(2)a、如图中网格图形所示；b、电路中的电流强度为I=输出电功率P=当R=r2R即R=r(3)电动势的定义式为E=W根据能量守恒，在图1中，非静电力做的功W产生的电能等于外电路和内电路产生的电热，即：W=I所以EIt=U解得E=U答：(1)U-I图象如图所示；图象与纵坐标的坐标值为电源电动势，与横轴交点表示短路电流；(2)a、如图中网格图形所示；b、R=r时输出功率最大，最大电功率Pm(3)电源电动势定义式E=W（济南一中）(1)根据闭合电路的欧姆定律得到U-I表达式，再画出图象；根据表达式分析图象与两坐标轴交点的物理意义；(2)根据P=UI画出图象，根据闭合电路的欧姆定律结合电功率的计算公式求解最大输出功率；(3)电动势的定义式为E=W本题主要是考查闭合电路欧姆定律和