高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 微專題54 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用

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閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 1．考點(diǎn)及要求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻(Ⅱ)；(2) 閉合電路的歐姆定律(Ⅰ)；(3)電功率、焦耳定律(Ⅰ).2.方法與技巧：(1)電路的動(dòng)態(tài)分析：從局部到整體、然后再分析局部；先分析電路結(jié)構(gòu)未變部分、再分析變化部分；(2)含C電路關(guān)鍵是弄清電容器與哪一部分電路并聯(lián)，求得UC是解題關(guān)鍵． 1．(電路動(dòng)態(tài)變化的分析)如圖1所示電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．電流表的示數(shù)變大 B．R3兩端的電壓減小 C．R2的功率增大 D．R1的電流增大 2．(閉合電路中的功率及效率問(wèn)題)(多選)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫(huà)在了同一坐標(biāo)系中，如圖2中的a、b、c所示．則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖2 A．圖線b表示輸出功率PR隨電流I變化的關(guān)系 B．圖中a線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率為最大輸出功率 C．在圖線上A、B、C三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PC D．兩個(gè)圖線交點(diǎn)M與N的橫坐標(biāo)之比一定為1∶2，縱坐標(biāo)之比一定為1∶4 3．(電源U－I圖像與電阻U－I圖像的比較)(多選)如圖3甲所示的電路中，不計(jì)電表內(nèi)阻的影響，改變滑動(dòng)變阻器的滑片位置，測(cè)得電壓表V1和V2隨電流表A的示數(shù)變化的實(shí)驗(yàn)圖像如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖3 A．圖線a是電壓表V1的示數(shù)與I的關(guān)系圖線 B．圖線b的延長(zhǎng)線一定過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O C．圖線a、b的交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)值的乘積等于電阻R0消耗的瞬時(shí)功率 D．圖線a、b的交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)值的乘積等于電源的瞬時(shí)輸出功率 4．(含電容器電路的分析方法)(多選)如圖4所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，則(　　) 圖4 A．電壓表讀數(shù)減小 B．電流表讀數(shù)減小 C．質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng) D．R1上消耗的功率逐漸增大 5．如圖5所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r.兩電壓表可看成是理想電表，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片由右端向左端滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖5 A．小燈泡L1、L2均變暗 B．小燈泡L1變亮，V1表的讀數(shù)變大 C．小燈泡L2變亮，V2表的讀數(shù)不變 D．小燈泡L1變暗，V1表的讀數(shù)變小 6．如圖6所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略．開(kāi)關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中(　　) 圖6 A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小 B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大 C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小 D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大 7．(多選)一個(gè)微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間，電動(dòng)機(jī)恰好能正常工作，則(　　) A．電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI B．電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為 C．電源的輸出功率為EI D．電源的效率為1－ 8. (多選)如圖7所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R1、R2、R3為定值電阻，R4為光敏電阻(光敏電阻被光照射時(shí)阻值變小)，C為電容器．閉合開(kāi)關(guān)S，電路穩(wěn)定后，用光照射R4，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖7 A．電壓表示數(shù)增大 B．電源的效率增大 C．電容器所帶電荷量增加 D．R2消耗的功率增大 9.如圖8所示，燈泡A和燈泡B原來(lái)都是正常發(fā)光的，現(xiàn)在突然燈泡A比原來(lái)變暗了些，燈泡B比原來(lái)變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是(　　) 圖8 A．R3斷路 B．R2斷路 C．R2短路 D．R1短路 10．如圖9，E＝6 V，r＝4 Ω，R1＝2 Ω，R2的阻值變化范圍是0～10 Ω.求： 圖9 (1)電源的最大輸出功率； (2)R1上消耗的最大功率； (3)R2上消耗的最大功率． 11．在如圖10所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝6 V，內(nèi)阻r＝2 Ω，定值電阻R1＝R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝35 Ω，電容器的電容C＝100 μF，電容器原來(lái)不帶電．求： 圖10 (1)閉合開(kāi)關(guān)S后，電路穩(wěn)定時(shí)，流過(guò)R3的電流大小I3； (2)閉合開(kāi)關(guān)S后，直至電路穩(wěn)定過(guò)程中流過(guò)R4的總電荷量Q. 答案解析 1．A　[當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1的滑片向上滑動(dòng)時(shí)，其接入電路的電阻增大，外電路總電阻增大，則干路電流I減小，路端電壓U增大，R3兩端的電壓等于路端電壓，則知R3兩端的電壓增大，則通過(guò)R3電流I3增大，通過(guò)R2電流I2＝I－I3，I減小，I3增大，則I2減小，故R2的功率減小，電壓U2也減小；R1、R4并聯(lián)電壓U并＝U－U2，U增大，U2減小，則知U并增大，故通過(guò)電流表的電流IA增大，電流表的示數(shù)變大．R1的電流I1＝I2－IA，I2減小，IA增大，則I1減小，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．] 2．CD　[P＝I2r，電流I越大，P越大，且為非線性關(guān)系，所以圖線b表示Pr隨電流I變化的關(guān)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；PE＝EI，PE與I成正比，為圖線a，故圖中a線最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的功率為電源最大功率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源輸出功率PR＝PE－Pr，所以在圖線上A、B、C三點(diǎn)的縱坐標(biāo)一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PC，選項(xiàng)C正確；兩個(gè)圖線交點(diǎn)M對(duì)應(yīng)R＝r，N對(duì)應(yīng)R＝0，兩個(gè)圖線交點(diǎn)M與N的橫坐標(biāo)之比一定為1∶2，M點(diǎn)縱坐標(biāo)P＝，N點(diǎn)的縱坐標(biāo)P＝，兩個(gè)圖線交點(diǎn)M與N的縱坐標(biāo)之比一定為1∶4，選項(xiàng)D正確．] 3．BCD　[當(dāng)電路中電流增大時(shí)，電壓V1的示數(shù)增大，電源的內(nèi)電壓增大，電壓表V2的讀數(shù)減小，則根據(jù)圖像可知，圖線a是電壓表V2的示數(shù)與I的關(guān)系圖線，故A錯(cuò)誤．由上分析知，圖線b是電壓表V1的示數(shù)與I的關(guān)系圖線，由于V1測(cè)量的是定值電阻的電壓，定值電阻的電壓與電流成正比，則圖線b的延長(zhǎng)線一定過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O，故B正確．圖線a反映電源的特性，圖線b反映定值電阻的特性，兩圖線的交點(diǎn)表示定值電阻接在該電源上的工作狀態(tài)，則交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)值的乘積等于該狀態(tài)下定值電阻消耗的瞬時(shí)功率，也就是電源的瞬時(shí)輸出功率．] 4．BC　[R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，R4↑→R總↑→I總↓→U端↑，分析電流表示數(shù)變化時(shí)，可把R1和R3等效為電源內(nèi)阻，示數(shù)即可等效為總電流，由上面分析知其示數(shù)減小，B正確；分析示數(shù)的變化時(shí)，可把R1、R2和R3都等效為電源內(nèi)阻，其示數(shù)即為等效路端電壓，增大，A錯(cuò)誤；分析電容器兩板間電壓時(shí)，可把R1等效為電源內(nèi)阻，UC＝U端，E′＝，增大，C正確；P1＝IR1，減小，D錯(cuò)誤．] 5．D　[由題圖知：滑動(dòng)變阻器與燈泡L1并聯(lián)，再與燈泡L2串聯(lián)．V1表測(cè)量路端電壓，V2表測(cè)量燈泡L2的電壓．將滑動(dòng)變阻器的滑片由右端向左端滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，滑動(dòng)變阻器與燈泡L1并聯(lián)的電阻變小，外電路總電阻減小，路端電壓減小，V1表的讀數(shù)變小．由閉合電路歐姆定律可知，流過(guò)電源的電流增大，燈泡L2變亮，電壓表V2讀數(shù)變大．燈泡L1的電壓U1＝E－I(r＋RL2)減小，燈泡L1變暗．故A、B、C錯(cuò)誤，D正確．] 6．A　[在電路中，變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中，變阻器R0接入電路中的電阻變小，從而使整個(gè)電路中的外電阻變小，干路電流變大，內(nèi)阻r分得的電壓U內(nèi)＝Ir變大，U外變小，電壓表示數(shù)變小，由U1＝IR1知U1變大，因U外＝U1＋U2，故U2變小，由于I2＝，所以流過(guò)R2的電流變小，電流表示數(shù)變小，選項(xiàng)A正確．] 7．AD　[電動(dòng)機(jī)不是純電阻，電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為UI，選項(xiàng)A正確；電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為P熱＝I2R≠，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源的總功率為EI，電源的輸出功率為EI－I2r，所以電源的效率為1－，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確．] 8．CD　[分析電路可知，當(dāng)用光照射R4時(shí)，R4阻值減小，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小，電壓表示數(shù)減小，A錯(cuò)誤；電源效率η＝＝＝隨外電路電阻阻值的減小而減小，B錯(cuò)誤；分析可知R2兩端電壓即電容器兩端電壓增大，則R2消耗的功率增大、電容器所帶電荷量增大，C、D正確．] 9．B　[若滑動(dòng)變阻器R3斷路，外電路總電阻增大，路端電壓隨之增大，A、B變亮，故A錯(cuò)誤．R2斷路，外電阻增大，路端電壓U增大，干路電流I減小，R3電流I3增大，則通過(guò)A的電流IA＝I－I3減小，A燈變暗，B燈電壓UB＝U－IA(RA＋R1)增大，B燈變亮，符合題意，故B正確．R2短路，B燈不亮，不符合題意，故C錯(cuò)誤．若R1短路，外電阻減小，路端電壓U減小，干路電流I增大，R3電流I3減小，則通過(guò)A的電流IA＝I－I3增大，UA增大，A燈變亮；不符合題意，故D錯(cuò)誤．] 10．(1)2.25 W　(2)2 W　(3)1.5 W 解析　(1)當(dāng)R2＋R1＝r＝4 Ω時(shí)，電源輸出功率最大，最大為P＝()2r＝()24 W＝2.25 W. (2)當(dāng)R2＝0時(shí)，電路中電流最大，則R1上功率最大，最大功率 P1＝()2R1＝()22 W＝2 W. (3)將R1視為電源的內(nèi)電阻處理，則根據(jù)電源的輸出功率隨外電阻變化的特點(diǎn)，知當(dāng)R2＝R1＋r時(shí)電源的輸出功率最大(即外電阻R2消耗的電功率最大)： R2＝R1＋r＝(2＋4) Ω＝6 Ω，此時(shí)最大功率 P2＝()2R2＝()26 W＝1.5 W. 11．(1)0.12 A　(2)3.610－4 C 解析　(1)閉合開(kāi)關(guān)S后電路穩(wěn)定時(shí)， 外電阻R外＝＝ Ω＝8 Ω 總電流I＝＝ A＝0.6 A 路端電壓U外＝IR外＝0.68 V＝4.8 V 流過(guò)R3的電流為I3＝＝ A＝0.12 A (2)閉合開(kāi)關(guān)S后，電路穩(wěn)定時(shí)， 加在電阻R3的電壓U3＝I3R3＝3.6 V 電容器充電完畢所帶的電荷量Q＝CU3＝3.610－4 C 閉合開(kāi)關(guān)S直至電路穩(wěn)定流過(guò)R4的總電荷量Q＝3.610－4 C