【走向高考】2022屆高三物理人教版一輪復(fù)習(xí)習(xí)題：第7章-第2講閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用

第一部分第七章第2講一、選擇題(1～4題為單選題，5～8題為多選題)1．(2022·吉林模擬)如圖所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、b分別表示路端電壓、負(fù)載電阻上電壓隨電流變化的狀況，下列說(shuō)法正確的是()A．陰影部分的面積表示電源輸出功率B．陰影部分的面積表示電源的內(nèi)阻上消耗的功率C．當(dāng)滿足α＝β時(shí)，電源效率最高D．當(dāng)滿足α＝β時(shí)，電源效率小于50%[答案]A[解析]依據(jù)閉合電路的歐姆定律和U－I圖象特點(diǎn)可知，陰影部分的面積表示負(fù)載電阻消耗的功率，即電源輸出功率，A正確、B錯(cuò)誤；當(dāng)滿足α＝β時(shí)，負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻，電源的效率為50%，輸出功率最大，C、D錯(cuò)誤。2．(2022·滄州質(zhì)檢)如圖所示的電路中，電壓表都看作抱負(fù)電表，電源內(nèi)阻為r。閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)把滑動(dòng)變阻器R3的滑動(dòng)觸頭P向b端移動(dòng)時(shí)()A．電壓表V1的示數(shù)變大，電壓表V2的示數(shù)變小B．電壓表V1的示數(shù)變小，電壓表V2的示數(shù)變大C．電壓表V1示數(shù)變化量大于電壓表V2示數(shù)變化量D．電壓表V1示數(shù)變化量小于電壓表V2示數(shù)變化量[答案]D[解析]當(dāng)把滑動(dòng)變阻器R3的滑動(dòng)觸頭P向b端移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的有效阻值變大，外電阻的阻值變大，路端電壓變大，電壓表V1的示數(shù)變大，由于總電流變小，所以內(nèi)電壓和R1兩端的電壓都變小，R2兩端的電壓變大，V2的示數(shù)變大，AB錯(cuò)誤；電壓表V1的變化量除以總電流的變化量等于內(nèi)阻r，電壓表V2的變化量除以總電流的變化量等于內(nèi)阻r＋R1，C錯(cuò)誤，D正確。3.(2022·江西撫州、贛州高三聯(lián)考)如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不行忽視，若調(diào)整可變電阻R的阻值，可使電壓表的示數(shù)減小ΔU(電壓表為抱負(fù)電表)，在這個(gè)過(guò)程中()A．通過(guò)R1的電流減小，削減量肯定等于eq\f(ΔU,R1)B．R2兩端的電壓增加，增加量肯定等于ΔUC．路端電壓減小，削減量肯定等于ΔUD．通過(guò)R2的電流增加，但增加量肯定大于eq\f(ΔU,R2)[答案]A[解析]電壓表的示數(shù)表示R1兩端的電壓，設(shè)電壓表的示數(shù)為U，通過(guò)R1的電流為I1，則U＝R1I1，當(dāng)電壓表的示數(shù)減小ΔU時(shí)，有ΔU＝R1ΔI1，所以通過(guò)R1的電流的削減量ΔI1＝eq\f(ΔU,R1)，選項(xiàng)A正確；依據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝U＋I(xiàn)(r＋R2)，當(dāng)電壓表的示數(shù)減小ΔU時(shí)，有ΔI(r＋R2)＝ΔU，即電源內(nèi)阻r和R2兩端的電壓均增大，增加量之和肯定等于ΔU，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)電壓表的示數(shù)U減小時(shí)，干路電路I增大，路端電壓U路端＝E－Ir減小，減小量為ΔIr＝ΔU－ΔIR2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；通過(guò)R2的電流即干流電流增加，增加量ΔI＝eq\f(ΔU,r＋R2)<eq\f(ΔU,R2)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題答案為A。4．(2022·江西上饒一模)電池甲和乙的電動(dòng)勢(shì)分別為E1和E2，內(nèi)電阻分別為r1和r2，已知E1<E2，若用甲、乙電池分別向某個(gè)電阻R供電，則在這個(gè)電阻上所消耗的電功率相同。若用甲、乙電池分別向某個(gè)電阻R′供電，則在R′上消耗的電功率分別為P1和P2，已知R′>R，則()A．r1>r2，P1>P2 B．r1<r2，P1<P2C．r1<r2，P1>P2 D．r1>r2，P1<P2[答案]B[解析]將一電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r的電源與一阻值為R的電阻組成一閉合回路，路端電壓U和干路電流I的關(guān)系為U＝E－Ir。在U－I直角坐標(biāo)系中作U－I圖線，則該圖線為一條在縱軸上截距為E、斜率為－r的直線。這條線即為電源的伏安特性曲線。假如再在此坐標(biāo)系中作出外電阻R的伏安特性曲線為過(guò)原點(diǎn)的直線，斜率為R，則兩條線的交點(diǎn)就表示了該閉合電路所工作的狀態(tài)。此交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)的乘積即為外電阻所消耗的功率。依題意作電池甲和乙及電阻R的伏安特性曲線。由于兩電池分別接R時(shí)，R消耗的電功率相等，故這三條線必相交于一點(diǎn)，如圖所示，由于E1<E2，所以r1<r2。作R′的伏安特性曲線，R′的電阻值比R大，所以R′的伏安特性曲線的斜率大，如圖所示。由圖可知：當(dāng)甲電池接R′時(shí)，P1＝U1I1當(dāng)乙電池接R′時(shí)，P2＝U2I2，由于U1<U2，I1<I2，所以P1<P2。由分析知：A、C、D錯(cuò)誤，B正確。5．(2022·綿陽(yáng)模擬)電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r的電源，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓說(shuō)法正確的是()A．由于電源電動(dòng)勢(shì)不變，所以路端電壓也不變B．由于U＝IR，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓也增大C．由于U＝E－Ir，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓減小D．若外電路斷開(kāi)，則路端電壓為E[答案]CD[解析]依據(jù)U＝E－Ir知，當(dāng)電路中電流增大時(shí)，路端電壓減小，C正確，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)電路中電流為0時(shí)，路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，D正確。6.(2022·廣東佛山質(zhì)檢)在如圖所示的電路中，開(kāi)關(guān)閉合后，燈泡L能正常發(fā)光。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，下列推斷正確的是()A．滑動(dòng)變阻器R的阻值變小B．燈泡L變暗C．電源消耗的功率增大D．電容器C的電荷量增大[答案]BD[解析]當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器R的阻值變大，燈泡L變暗，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；電路中的總電流減小，電源消耗的功率減小，路端電壓增大，電容器C的電荷量增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。7.(2022·內(nèi)蒙古包鋼一中適應(yīng)考)如圖所示電路中，R為一滑動(dòng)變阻器，P為滑片，若將滑片向下滑動(dòng)，則在滑動(dòng)過(guò)程中，下列推斷正確的是()A．電源內(nèi)電路消耗功率肯定漸漸增大B．燈泡L2肯定漸漸變暗C．電源效率肯定漸漸減小D．R上消耗功率肯定漸漸變小[答案]ABC[解析]滑動(dòng)變阻器滑片P向下滑動(dòng)，R↓→R并↓→R外↓，由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,r＋R外)推得I↑，由電源內(nèi)電路消耗功率P內(nèi)＝I2r可得P內(nèi)↑，A正確。U外↓＝E－I↑r，U1↑＝(I↑－IL1↓)R1，UL2↓＝U外↓－U1↑，PL2↓＝eq\f(U\o\al(2,L2)↓,RL2)，故燈泡L2變暗，B正確。電源效率η↓＝eq\f(I2R外,I2R外＋r)＝eq\f(R外,R外＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R外↓))，故C正確，R消耗的功率PR＝eq\f(U\o\al(2,L2)↓,R↓)，PR增大還是減小不確定，故D錯(cuò)。8．(2022·山西四校聯(lián)考)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝9V，內(nèi)電阻r＝4.5Ω，變阻器R1的最大電阻Rm＝5.0Ω，R2＝1.5Ω，R3＝R4＝1000Ω，平行板電容器C的兩金屬板水平放置。在開(kāi)關(guān)S與a接觸且當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，電源恰好有最大的輸出功率，在平行板電容器中間引入一帶電微粒恰能靜止。那么()A．在題設(shè)條件下，R1接入電路的阻值應(yīng)為3Ω，電源的輸出功率應(yīng)為4.5WB．引入的微粒帶負(fù)電，當(dāng)開(kāi)關(guān)接向b(未接觸b)的過(guò)程中，微粒將向下運(yùn)動(dòng)C．在題設(shè)條件下，當(dāng)R1的阻值增大時(shí)，R2兩端的電壓增大D．在題設(shè)條件下，當(dāng)開(kāi)關(guān)接向b后，流過(guò)R3的電流方向?yàn)閐→c[答案]AD[解析]本題考查路端電壓與負(fù)載的關(guān)系、平行板電容器的電容、串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，意在借助含容電路考查考生的規(guī)律推理力量。選項(xiàng)A中，在開(kāi)關(guān)S與a接觸且當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，電源恰好有最大的輸出功率，可知R1＋R2＝r，R2＝1.5Ω，則R1＝3Ω，電源的輸出功率Pm＝eq\f(E2,4r)＝4.5W，故選項(xiàng)A正確；選項(xiàng)B中，在開(kāi)關(guān)S與a接觸且當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí)，在平板電容器正中心引入一帶電微粒，也恰能靜止，微粒受重力和電場(chǎng)力作用而處于平衡狀態(tài)，而上極板帶正電，可知微粒帶負(fù)電。當(dāng)開(kāi)關(guān)接向b(未接觸b)的過(guò)程中，電容器所帶的電荷量未變，電場(chǎng)強(qiáng)度也不變，所以微粒不動(dòng)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；選項(xiàng)C中，電容器所在的支路相當(dāng)于斷路，在題設(shè)條件下，R1和R2及電源構(gòu)成串聯(lián)電路，R1的阻值增大時(shí)，總電阻增大，總電流減小，R2兩端的電壓減小，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中，在題設(shè)條件下，開(kāi)關(guān)接a時(shí)，下極板帶正電，當(dāng)開(kāi)關(guān)接向b后，下極板帶正電，流過(guò)R3的電流方向?yàn)閐→c，故選項(xiàng)D正確。二、非選擇題9．如圖所示，圖象a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖象b是肯定值電阻的伏安特性曲線．將蓄電池組與該定值電阻連成閉合回路，若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0Ω，則這個(gè)定值電阻的阻值為_(kāi)_______Ω?，F(xiàn)有4個(gè)這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干個(gè)進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時(shí)是________W。[答案]650[解析]由圖象可得，定值電阻R＝eq\f(15,2.5)Ω＝6Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝U＋I(xiàn)r＝15V＋2.5×2V＝20V；用3只電阻并聯(lián)作為外電阻時(shí)，外電阻等于2Ω，輸出功率最大，Pmax＝eq\f(E2,4r)＝50W。10．在如圖所示的電路中，R1＝2Ω，R2＝R3＝4Ω，當(dāng)電鍵K接a時(shí)，R2上消耗的電功率為4W，當(dāng)電鍵K接b時(shí)，電壓表示數(shù)為4.5V，試求：(1)電鍵K接a時(shí)，通過(guò)電源的電流和電源兩端的電壓；(2)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；(3)當(dāng)電鍵K接c時(shí)，通過(guò)R2的電流。[答案](1)1A4V(2)6V2Ω(3)0.5A[解析](1)K接a時(shí)，R1被短路，外電阻為R2，依據(jù)電功率公式P＝I2R可得通過(guò)電源電流I2＝eq\r(\f(P,R2))＝1A再依據(jù)P＝eq\f(U2,R)電源兩端電壓U1＝eq\r(PR2)＝4V(2)K接a時(shí)，有E＝U1＋I(xiàn)1rK接b時(shí)，R1和R2串聯(lián)，R外＝R1＋R2＝6Ω通過(guò)電源電流I2＝eq\f(U2,R1＋R2)＝0.75A這時(shí)有：E＝U2＋I(xiàn)2r解得：E＝6V，r＝2Ω(3)當(dāng)K接c時(shí)，R2、R3并聯(lián)，R23＝eq\f(R2R3,R2＋R3)＝2ΩR總＝R1＋r＋R23＝6Ω總電流I3＝E/R總＝1A通過(guò)R2的電流I′＝eq\f(1,2)I3＝0.5A11．(2022·湖南岳陽(yáng)一中模擬)如圖所示電路，已知R3＝4Ω，閉合開(kāi)關(guān)，電流表讀數(shù)為0.75A，電壓表讀數(shù)為2V，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，一個(gè)電阻被燒壞(斷路)，使電流表讀數(shù)變?yōu)?.8A，電壓表讀數(shù)變?yōu)?.2V，問(wèn)：(1)哪個(gè)電阻發(fā)生斷路故障；(2)R1的阻值是多少；(3)能否求出電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r？假如能，求出結(jié)果；假如不能，說(shuō)明理由。[答案](1)R2(2)4Ω(3)見(jiàn)解析[解析](1)由電壓表和電流表示數(shù)都增大可以確定R2斷路。(2)R2斷路后，電壓表測(cè)量的是R1兩端的電壓，依據(jù)R＝eq\f(U,I)得R1＝eq\f(3.2,0.8)Ω＝4Ω。(3)R2斷路前，R3兩端的電壓為U3＝I1R1－U2＝0.75×4V－2V＝1VI3＝eq\f(U3,R3)＝eq\f(1,4)A＝0.25AR2斷路前后，依據(jù)閉合電路歐姆定律E＝0.75×4V＋(0.25＋0.75)·(R4＋r)E＝3.2V＋0.8·(R4＋r)解得E＝4V，R4＋r＝1Ω故只能求出電源電動(dòng)勢(shì)E，而不能求出內(nèi)阻r。12．(2022·萊蕪模擬)如圖所示，R3＝6Ω，電源內(nèi)阻r＝1Ω，當(dāng)S合上且R2＝2Ω時(shí)，電源的總功率為16W，而電源的輸出功率為12W，燈泡正常發(fā)光，求：(1)電燈的電阻及功率；(2)S斷開(kāi)時(shí)，為使燈泡正常發(fā)光，R2的阻值應(yīng)調(diào)到多少？[答案](1)4Ω4W(2)3Ω[解析](1)由P總＝IE，P總＝P輸＋I(xiàn)2r可得I＝2A，E＝8V電源的路端電壓U＝E－Ir＝6V流經(jīng)R3的電流I3＝eq\f(U,R3)＝1A又U燈＝U－I燈R2，I燈＝I－I3可得I燈＝1A，U燈＝4V所以R燈＝eq\f(U,I燈)＝4Ω，P燈＝I燈U燈＝4W(2)S斷開(kāi)，燈泡正常發(fā)光時(shí)，電路中的總電流為I燈＝1A，由I燈＝eq\f(E,r＋R2′＋R燈)可得R2′＝3Ω。13．(2022·南京模擬)在如圖所示的電路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電源的總功率為2W；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電源的總功率為4W，求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；(2)閉合S時(shí)，電源的輸出功率；(3)S斷開(kāi)和閉合時(shí)，電容器所帶的電荷量各是多少？[答案