2025届高考物理一轮复习专项练习课时规范练28闭合电路欧姆定律及其应用

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1.(电路动态分析)如图所示,当滑动变阻器的滑片向上滑动时( )

A.A、B间的电压减小
B.通过R1的电流增大
C.通过R2的电流增大
D.通过R3的电流增大
2.
(电路动态分析)如图所示的电路中,将滑动变阻器的滑片P向右移动,则( )
A.电流表的示数变小
B.电压表的示数变大
C.电灯L消耗的功率变大
D.电阻R1消耗的功率变大
3.(电路故障分析)如图所示,灯泡L1、L2原来都正常发光,在两灯突然熄灭后,用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高。电路故障可能是(假设电路中仅有一处故障)( )
A.a、c间断路B.c、d间断路
C.b、d间断路D.b、d间短路
4.
(功率问题)如图所示,电路中电源电动势为E、内电阻为r,R0为定值电阻。当滑动变阻器R的滑片向a移动时,下列说法正确的是( )
A.R两端的电压变大
B.流经R0的电流变大
C.电源总功率变小
D.电源内部消耗功率变大
5.(含电容器电路的分析)如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电容器的电容为C,定值电阻的阻值为R。开关闭合前电容器不带电。闭合开关,待电路稳定后( )
A.通过电源的电流为零
B.定值电阻两端的电压等于E
C.电路消耗的电功率等于
D.电容器所带电荷量为
6.(电源的功率问题)如图,直线A为电源的U-I图线,直线B和C分别为电阻R1、R2的U-I图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路。由图像一定能确定的是( )
A.电阻R1B.电源输出功率P1C.电源内阻消耗的功率
D.电源效率η1<η2
素养综合练
7.(多选)如图,电源电动势E=6 V,内阻r=0.8 Ω,定值电阻及R1=R2=R3=2 Ω,R4=3 Ω,图中电压表和电流表均为理想电表,当在P、Q之间连接另外一只理想电流表G时,下列说法正确的是( )
A.通过G的电流为无穷大,从而会将G烧坏
B.通过G的电流为0.2 A
C.V的示数将变大
D.V的示数变化量的绝对值与A示数变化量的绝对值的比值为0.8 Ω
8.在如图所示电路中,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中( )
A.电压表的示数增大,电流表的示数减小
B.电容器C所带电荷量减小
C.R1的电功率增大
D.电源的输出功率一定增大
9.图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是( )
A.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
B.tA应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
C.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系
D.tB应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系
10.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,电压表和电流表的读数都增大,则可能出现了下列哪种故障( )
A.R1短路B.R2断路
C.R2短路D.R3断路
11.如图所示,电路中E、r为电源的电动势和内电阻,R1、R2、R3为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表。开关闭合时,平行金属板中带电小液滴P处于静止状态。选地面为零电势参考面,当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时,则( )
A.电阻R1消耗的功率增大
B.小液滴一定会运动且运动过程中电势能增加
C.电源的效率减小
D.若电流表、电压表的示数变化量分别为ΔI和ΔU,则12.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图像的示意图,并说明U-I图像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。
参考答案
课时规范练28 闭合
电路欧姆定律及其应用
1.C 当滑动变阻器滑片向上移动时,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻R增大,由闭合电路欧姆定律I=,可知干路电流I减小,则由路端电压公式U=E-Ir,可知路端电压增大,电路中并联部分的电压则为U并=E-I(r+R1),并联部分的电压也增大,根据部分电路欧姆定律可知电阻R2的电流增大,I3=I-I2,因此电阻R3的电流减小。综上所述可知,A、B间的电压U并增大,通过R1的电路为干路电流减小,通过R2的电流增大,通过R3的电流减小,故只有选项C正确。
2.D 滑片P向右移动,电阻变小,回路总电阻变小,根据I=,干路电流变大,电流表示数变大,A错误。根据U=E-Ir,干路电流变大,路端电压变小,灯泡L两端电压变小,灯泡L电流变小,灯泡功率变小;而干路电流变大,所以R1支路电流变大,P=I2R1,R1消耗功率变大;R1两端电压变大,而路端电压变小,所以电压表示数变小,B、C错误,D正确。
3.B 电路中L1、L2、R及电源串联,电路中只有一处故障且两灯不亮,电路故障必是断路,D错误;若a、c间断路,两灯熄灭,电压表测得c、d间电压为0,A错误;若c、d间断路,两灯熄灭,电压表测得c、d间电压为电源的电动势,比灯泡正常发光时电压高,B正确;若b、d间断路,两灯熄灭,电压表测得c、d间电压为0,C错误。
4.D 当滑动变阻器R的滑片向a移动时,R电阻减小,则外电阻减小,根据闭合电路欧姆定律知干路电流增大,路端电压U=E-Ir减小,R和R0两端电压减小,流经R0的电流变小,故A、B错误;I增大,电源总功率P=EI增大,故C错误;电源内部消耗功率Pr=I2r变大,故D正确。
5.D 闭合开关,待电路稳定后,由于电源与电阻R构成一个闭合电路,故通过电源的电流不为零,选项A错误;定值电阻R的两端电压就是电源的路端电压,不等于电源的电动势,而是等于U=E,选项B错误;电路消耗的电功率是指总电功率,即P总=IE=×E=,选项C错误;根据电容的公式C=,得电容器所带电荷量为Q=CU=,选项D正确。
6.C 根据R=可知,电阻R1>R2,选项A错误;电源的输出功率等于电阻R上消耗的功率,大小等于电源的U-I图线与电阻的U-I图线交点的横纵坐标的乘积,由图像可知,两种情况下电源的输出功率无法确定,选项B错误;电源内阻上的功率为Pr=I2r,可知电源接R1时电流小,则电源内阻消耗的功率Pr1η2,选项D错误;故选C。
7.BD 当在P、Q之间连接另外一只理想电流表G时外电路中的总电阻为R=1Ω+Ω=2.2Ω,根据闭合电路欧姆定律知I=A=2A,R2和R4是并联关系,根据分流原理知流过R4的电流是0.8A,所以有0.2A的电流从电流计流过,A错误、B正确;当在P、Q之间连接另外一只理想电流表G时总电阻变小,所以电流变大,导致路端电压减小,所以电压表的示数变小,C错误;根据闭合电路欧姆定律知U=E-Ir,则=r=0.8Ω,D正确。
8.A 滑动变阻器的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中,R2阻值变大,电阻总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律知,总电流减小,电流表示数减小,电压表测量的是滑动变阻器两端的电压U=E-I(R1+r),总电流减小,电压表示数增大,选项A正确;电容器两端电压即电压表两端电压Q=CU,电压增大,电容器所带电荷量增多,选项B错误;流过电阻R1的电流减小,由公式P=I2R1可知,消耗的功率变小,选项C错误;当外电阻等于内阻时,电源的输出功率最大,题干中没有给出外电阻与内阻的关系,故滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中,电源的输出功率不一定增大,选项D错误。
9.B 由题图甲可知,tA点对应的电阻阻值较小,由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大,故tA应标在电流较大的刻度上;而tB点对应的电阻阻值较大,由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小,故tB应标在电流较小的刻度上;由题图甲得R=R0+kt,其中R0为图线的纵截距,由闭合电路欧姆定律得I=,联立解得t=,可知t与I是非线性关系,故B正确,A、C、D错误。
10.A 若各原件没有故障,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,故A正确;若R2断路,则R1与R3串联,总电阻增大,总电流减小,则流过R3的电流减小,故电压表示数减小,由于电流表现在测量干路电流,故电流表示数增大,故B错误;若R2短路,则电流表示数为零,不符合题意,故C错误;若R3断路,电路断开,故电流表示数为零,不符合题意,故D错误。故选A。
11.D 由题图可知,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联,再与R1串连接在电源两端;电容器与R3并联;当滑片向a端移动时,滑动变阻器R4接入电阻增大,则电路中总电阻增大;由闭合电路欧姆定律可知,干路中电流减小;路端电压增大,同时R1两端的电压减小;故并联部分的电压增大;由欧姆定律可知流过R3的电流增大,电流表的示数减小;根据P1=R1,电阻R1消耗的功率减小,选项A错误;电压表的示数变大,金属板板间的电场强度变大,电场力大于小液滴的重力,则小液滴向上运动,电势能减小,选项B错误;由于路端电压变大,电源效率增大,选项C错误;根据ΔI干=ΔI3+ΔI,得ΔI干<ΔI,由于=r+R1,故12.答案(1)图像见解析,与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流
(2)a.图像见解析;b.见解析
(3)E=,证明见解析
解析(1)U-I图像如(2)中图所示。图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势,与横轴交点的坐标值为短路电流。
(2)a.如答图所示。
b.电源输出的电功率
P=I2R=R=
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为Pmax=
(3)电动势定义式E=
根据能量守恒,在图1所示电路中,非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产生的电热,即
W=I2rt+I2Rt=Irq+IRq
E=Ir+IR=U内+U外