2025版高考物理一輪總復習第10章恒定電流第26講閉合電路的歐姆定律及其應用提能訓練

第十章第2６講基礎過關練題組一閉合電路的分析與計算1．如圖所示的電路中，電阻R＝2Ω。斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V，則電源的內阻r為(A)A．1Ω B．2ΩC．3Ω D．4Ω[解析]當S斷開后，電壓表讀數(shù)U＝3V，可知電源電動勢E＝3V；當S閉合后，電壓表讀數(shù)U′＝2V，由閉合電路歐姆定律知E＝U′＋Ir，且I＝eq\f(U′,R)，整理得電源內阻r＝eq\f(E－U′R,U′)＝1Ω，A正確。2．如圖所示的電路中，R0是定值電阻，R1是滑動變阻器，電源的內阻不能忽視，電流表、電壓表均為志向電表。閉合電路使L發(fā)光后，將滑動變阻器的滑片向下滑動，則(A)A．A的示數(shù)增大，L變暗B．A的示數(shù)變小，L變亮C．V1的示數(shù)增大，L變亮D．V2的示數(shù)增大，L變暗[解析]依據(jù)題意，將滑動變阻器的滑片向下滑動，則R1減小，閉合回路中的總電阻減小，依據(jù)閉合回路歐姆定律可知，電流表A的示數(shù)變大，電壓表V2的示數(shù)減小，依據(jù)歐姆定律可知，R0兩端電壓增大，即電壓表V1示數(shù)增大，則燈泡L兩端的電壓減小，則L變暗，故B、C、D錯誤，A正確。題組二兩類U－I圖像及閉合電路的功率和效率問題3．(多選)(2024·河南鄭州高三月考)如圖所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關系圖線，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關系圖線，則下列說法正確的是(ACD)A．電源的電動勢為50VB．電源的內阻為eq\f(25,3)ΩC．電流為2.5A時，外電路的電阻為15ΩD．輸出功率為120W時，輸出電壓是30V[解析]電源的路端電壓和電流的關系為U＝E－I·r，明顯題圖中直線①的斜率的確定值等于r，縱軸的截距為電源的電動勢，從題圖中可以看出E＝50V，r＝eq\f(50－20,6－0)Ω＝5Ω，A項正確，B項錯誤；當電流I1＝2.5A時，由回路中電流I1＝eq\f(E,r＋R外)，解得外電路的電阻R外＝15Ω，C項正確；當輸出功率為120W時，由題圖中P－I關系圖線可以看出對應干路電流為4A，再從U－I圖線讀取對應的輸出電壓為30V，D項正確。4.如圖是測定甲、乙兩個直流電源的電動勢E與內阻r時，得到的路端電壓U與干路電流I的U－I圖像。若將這兩個直流電源分別與同確定值電阻R串聯(lián)，下列說法正確的是(B)A．甲電源內阻是乙電源內阻的2倍B．電源的效率確定有η甲<η乙C．電源總功率確定有P甲<P乙D．電源的輸出功率確定有P甲>P乙[解析]由U－I圖像可知，甲電源電動勢是乙電源電動勢的2倍，即E甲＝2E乙，圖像的斜率等于內阻，則甲電源內阻是乙電源內阻的4倍，即r甲＝4r乙，A項錯誤；電源的效率η＝eq\f(R,R＋r)×100%，可得η甲<η乙，B項正確；電源總功率P＝eq\f(E2,R＋r)，可得P甲>P乙，C項錯誤；電源的輸出功率P′＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R，可知，不能確定兩電源的輸出功率的大小關系，D項錯誤，故選B項。5．(2024·廣東珠海摸底)某學校新裝了一批節(jié)能路燈如圖甲所示，該路燈通過光控開關實現(xiàn)自動限制，路燈的亮度可自動隨四周環(huán)境的亮度的變更而變更。如圖乙為其內部電路簡化原理圖，電源電動勢為E，內阻為r，RG為光敏電阻(光照強度增加時，其阻值減小)。當隨著傍晚到來光照慢慢減弱時，則下列推斷正確的是(B)A．A燈變暗，B燈變亮B．電源內阻消耗的功率變小C．電源的效率變小D．RG上電流的變更量等于R0上電流的變更量[解析]光照慢慢減弱時，光敏電阻的阻值增大，電路總電阻增大，故電路的總電流I減小，路端電壓U＝E－Ir增大，即A燈兩端電壓增大，通過A燈的電流IA增大，所以A燈變亮，通過定值電阻R0的電流I0＝I－IA減小，所以R0兩端的電壓U0＝I0R0減小，B燈兩端的電壓UB＝U－I0R0增大，B燈變亮，故A錯誤；電源內阻不變，電路的總電流I減小，由P＝I2r可知，電源內阻消耗的功率減小，故B正確；電源的效率η＝eq\f(U,E)×100%，由分析可知，路端電壓U增大，則電源的效率變大，故C錯誤；通過R0的電流等于通過光敏電阻RG的電流與通過燈B的電流之和，即I0＝IG＋IB，由于通過燈B的電流IB增大，通過R0的電流和通過RG的電流都減小，故RG上電流的變更量大于R0上電流的變更量，故D錯誤。6．如圖甲所示的電路，其中電源電動勢E＝6V，內阻r＝2Ω，定值電阻R＝4Ω，已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的阻值RP的關系如圖乙所示。則下列說法中正確的是(B)A．圖乙中滑動變阻器的最大功率P2＝2WB．圖乙中R1＝6Ω，R2＝12ΩC．滑動變阻器消耗功率P最大時，定值電阻R消耗的功率也最大D．調整滑動變阻器RP的阻值，可以使電源的輸出電流達到2A[解析]由閉合電路的歐姆定律的推論可知，當電路外電阻等于內阻r時，輸出功率最大，最大值為Pm＝eq\f(E2,4r)，把定值電阻看成電源內阻的一部分，由題圖乙可知，當RP＝R1＝R＋r＝6Ω時，滑動變阻器消耗的功率最大，最大功率為P2＝eq\f(E2,4R＋r)＝1.5W，A錯誤；滑動變阻器的阻值為3Ω時與阻值為R2時消耗的功率相等，有eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,3Ω＋R＋r)))2×3Ω＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R2＋R＋r)))2R2，解得R2＝12Ω，B正確；當回路中電流最大時，即RP＝0時定值電阻R消耗的功率最大，C錯誤；當滑動變阻器RP的阻值為0時，電路中電流最大，最大值為Im＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(6,4＋2)A＝1A，則調整滑動變阻器RP的阻值，不行能使電源的輸出電流達到2A，D錯誤。題組三含容電路與電路故障分析7．如圖a是一個超級電容器。把此超級電容器連接到如圖b所示的電路中，已知電源的電動勢E＝3.0V，內阻r＝0.5Ω，定值電阻R＝1.5Ω，閉合開關K，待電路穩(wěn)定后，下列有關說法正確的是(B)A．該超級電容器的擊穿電壓為2.7VB．電源的輸出功率為3.375WC．斷開開關K后，通過定值電阻的電荷量為25650CD．斷開開關K后，定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為69255J[解析]由題圖a知2.7V是電容器的額定電壓，非擊穿電壓，故A項錯誤；閉合開關后，電路中的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝1.5A，內電壓U內＝Ir＝0.75V，外電壓U外＝E－U內＝2.25V，電源的輸出功率P＝U外I＝3.375W，故B項正確；電容器儲存的電荷量Q＝CU外＝21375C，斷開開關后，通過定值電阻的電荷量為21375C，故C項錯誤；開關斷開后，電容器儲存的電能轉化為定值電阻的焦耳熱，W＝eq\f(1,2)CUeq\o\al(2,外)＝24046.9J，故D項錯誤。8.如圖所示，接通開關S，燈泡L1、L2都正常發(fā)光。某時刻由于電路故障兩燈突然熄滅。若故障只有一處，則下列說法正確的是(D)A．假如將電壓表并聯(lián)在cd兩端有示數(shù)，說明c、d間完好B．假如將電壓表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明a、c間斷路C．假如將電流表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明c、d間完好D．假如將電壓表并聯(lián)在ad兩端有示數(shù)，并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明c、d間斷路[解析]電路故障分為斷路和短路，故障只有一處，假設發(fā)生了短路，假如是某盞燈短路，該燈熄滅，而另一盞燈應當變亮，假如是兩盞燈以外的元件(除電源)短路，則兩盞燈均變亮，故假設不成立。電路故障應為斷路，電壓表并聯(lián)在cd兩端有示數(shù)，說明c、d間發(fā)生了斷路，故A錯誤；電壓表并聯(lián)在a、c兩端示數(shù)為0，說明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路，則a、c間電路完好，故B錯誤；電流表并聯(lián)在ac兩端示數(shù)為0，說明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路。而a、c間電路完好，無法說明c、d間狀況，故C錯誤；電壓表并聯(lián)在ad兩端有示數(shù)，說明ad段發(fā)生了斷路，并聯(lián)ac兩端示數(shù)為0，說明ac部分以外的電路發(fā)生了斷路，故綜合以上兩點，應是c、d間斷路，故D正確。實力綜合練9．如圖所示，D為志向二極管，R為滑動變阻器，C1、C2為電容器，且電容相等，P、Q為帶電粒子，開關S閉合后，P、Q均處于靜止狀態(tài)，下列說法正確的是(C)A．C1、C2所帶的電荷量不相等B．保持開關S閉合，將滑動變阻器的滑片下滑，P加速向上運動，Q仍靜止C．保持開關S閉合，將滑動變阻器的滑片上滑，P加速向下運動，Q仍靜止D．保持開關S閉合，將滑動變阻器的滑片上滑，P加速向下運動，Q也加速向下運動[解析]兩電容器兩端的電壓都等于R3兩端的電壓，電容又相等，所以所帶的電荷量相等，故A錯誤；兩電荷靜止，電場力與重力等大反向，保持開關S閉合，將滑動變阻器的滑片下滑時，兩電容器兩端的電壓都變大，C2電壓變大須要正向充電，二極管導通，場強變大，電場力變大，P、Q都加速向上運動，故B錯誤；保持開關S閉合，將滑動變阻器的滑片上滑時，電容器C1兩端的電壓變小，場強變小，電場力變小，P加速向下運動，因為二極管具有單向導電性，所以C2電壓減小要放電二極管不導通，所帶的電荷量不變，電壓不變，場強不變，電場力不變，故Q仍靜止，故C正確，D錯誤。10．(多選)(2024·河北冀州中學月考)在如圖所示的電路中，電源電動勢恒定、內阻為r，R1為定值電阻。閉合開關S，志向電流表A、志向電壓表V1、V2、V3的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示。當滑動變阻器R2的滑動觸頭P向上滑動時，四個志向電表的示數(shù)都發(fā)生變更，電表示數(shù)變更量的確定值分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示，下列說法正確的是(BD)A.eq\f(U1,I)不變，eq\f(U3,I)變大 B．eq\f(U2,I)變小，eq\f(U3,I)變小C.eq\f(ΔU1,ΔI)＝R2 D．eq\f(ΔU3,ΔI)＝r[解析]依據(jù)部分電路的歐姆定律可得R1＝eq\f(U1,I)＝eq\f(ΔU1,ΔI)，R2＝eq\f(U2,I)，R1＋R2＝eq\f(U3,I)，當滑動變阻器的滑動觸頭P向上滑動時，R2減小，則eq\f(U1,I)不變，eq\f(U2,I)和eq\f(U3,I)均變小，故A、C錯誤，B正確；依據(jù)閉合電路的歐姆定律可得U3＝E－Ir，所以eq\f(ΔU3,ΔI)＝r，故D正確。11．(多選)如圖所示，一臺電動機提著質量為m的物體，以速度v勻速上升，已知電動機線圈的電阻為R，電源電動勢為E，通過電源的電流為I，當?shù)刂亓铀俣葹間，忽視一切阻力及導線電阻，則(BC)A．電源內阻r＝eq\f(E,I)－RB．電源內阻r＝eq\f(E,I)－eq\f(mgv,I2)－RC．假如電動機轉軸被卡住而停止轉動，較短時間內電源消耗的功率將變大D．假如電動機轉軸被卡住而停止轉動，較短時間內電源消耗的功率將變小[解析]設電動機的輸入電壓為U，則電動機的輸入功率與輸出功率，線圈電阻熱功率之間關系為P入＝P出＋P熱，即UI＝mgv＋I2R，解得U＝eq\f(mgv,I)＋IR，依據(jù)E＝U外＋U內＝U＋Ir＝eq\f(mgv,I)＋IR＋Ir，解得r＝eq\f(E,I)－eq\f(mgv,I2)－R，A錯誤，B正確；假如電動機轉軸被卡住，則有E＝I′R＋I′r，可知流過電源電流增大，較短時間內，電源消耗的功率變大，C正確，D錯誤。12．(多選)如圖所示，圖甲中M為一電動機，開關S閉合后，當滑動變阻器R的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表V1和V2的讀數(shù)隨電流表A讀數(shù)的變更狀況如圖乙所示，已知電流表A讀數(shù)在0.2A以下時，電動機沒有轉動。不考慮電表內阻，以下推斷正確的是(AC)A．圖線①為V2讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變更圖線B．電路中電源電動勢為3.4VC．此電路中，電動機的最大輸入功率是0.9WD．滑動變阻器的最大阻值為30Ω[解析]由題圖甲知，電壓表V2測量路端電壓，電流增大時，內電壓增大，路端電壓減小，所以圖線①為V2的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變更圖線，故A正確；圖線①的斜率確定值等于電源的內阻，為r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(3.4－3.0,0.3－0.1)Ω＝2Ω，當電流I1＝0.1A時，U1＝3.4V，則電源的電動勢E＝U1＋I1r＝(3.4＋0.1×2)V＝3.6V，故B錯誤；當I2＝0.3A時，U2＝3V，此時電動機輸入功率最大，且P＝U2I2＝3×0.3W＝0.9W，故C正確；若電流表A示數(shù)小于0.2A，電動機不轉動，電動機的電阻rM＝4Ω，當I1＝0.1A時，電路中電流最小，滑動變阻器的電阻為最大值，所以R與R0并聯(lián)電阻的最大值R并＝eq\f(E,I1)－r－rM＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3.6,0.1)－2－4))Ω＝30Ω，則滑動變阻器的最大阻值大于30Ω，故D錯誤。13．如圖所示的電路中，R1＝1.5Ω，R2＝3Ω，變阻器R3最大阻值為5Ω。閉合開關S且電路穩(wěn)定后，當R3的阻值為1Ω時，電壓表的示數(shù)為2V；當R3的阻值為2Ω時，電流表的示數(shù)為1.5A，已知電容器的電容C＝4×10－8F，電表均為志向電表，求：(1)電源電動勢和內阻；(2)當R3的阻值由1Ω調成2Ω