2020版高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 课后分级演练24 闭合电路欧姆定律及其应用
课后分级演练(二十四) 闭合电路欧姆定律及其应用
【A级——基础练】
1.(2017·宁德质检)电阻R1和R2分别标有“2 Ω 1.0 A”和“4 Ω 0.5 A”,将它们串联后接入电路中,如图所示,则此电路中允许消耗的最大功率为( )
A.1.5 W B.3.0 W
C.5.0 W D.6.0 W
解析:A 由题意可知,两电阻串联后能通过的最大电流为I=0.5 A,则电路允许消耗的最大电功率为P=I2 (R1+R2)=1.5 W,A正确.
2.(多选)一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计.则( )
A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40 Ω
B.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40 Ω
C.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80 V
D.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80 V
解析:AC 当cd端短路时,R2与R3并联再与R1串联,ab之间的等效电阻为40 Ω,A正确;同理可得B错误;当ab两端接通测试电源时,R1、R3串联,R2无效,cd两端的电压就等于R3分得的电压,可以求得为80 V,C正确;同理可得D错误.
3.两个定值电阻R1、R2串联接在U稳定于12 V的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1的两端,如图所示,电压表示数为8 V,如果把它改接在R2的两端,则电压表的示数将( )
A.小于4 V B.等于4 V
C.大于4 V而小于8 V D.等于或大于8 V
解析:A 当电压表并联在R1两端时,ab间的电阻是R1与电压表内阻RV并联后的等效电阻Rab,Rab
2R2,由此可以推断,当不用电压表测量时,R2分得的电压小于4 V.当把电压表并在R2上时,bc间的电阻Rbc为R2和RV的并联电阻,Rbcr乙,则将R先后接在这两个电源上的情况相比较,下列说法正确的是( )
A.接在甲电源上时,定值电阻R上的电流较大
B.接在甲电源上时,电源输出功率较大
C.接在甲电源上时,电源消耗的功率较大
D.接在乙电源上时,定值电阻R上的电压较小
解析:C 根据闭合电路欧姆定律I=,因为R=r甲>r乙,所以,R接在乙电源上时,定值电阻R上的电流较大,定值电阻两端的电压U=IR,因为接在乙电源上时电流较大,所以接在乙电源上时,定值电阻R的电压较大,电源的输出功率P输出=I2R,电流越大,输出功率越大,故接在乙电源上时,电源的输出功率较大,A、B、D错误.电源内阻消耗的功率P=I2r=()2r=,则当R=r时,P最大,则知接在电源甲上时,电源内阻消耗的功率最大,C正确.
6.如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中,电路与圆环的O点固定,P为与圆环良好接触的滑动头,闭合开关S,在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中,电容器C所带的电荷量将( )
A.由少变多 B.由多变少
C.先增多后减少 D.先减少后增多
解析:D 因圆环的两部分电阻并联,则当两部分电阻相等时,并联阻值最大,则当触点P由m点经n点移到q点的过程中,电路总电阻先变大后变小,由闭合电路欧姆定律得知,电路中电流先变小后变大,R的电压先变小后变大,对于电容器,其电压等于R两端的电压,则由Q=CU,可知电容器的电荷量先减少后增多,D正确.
7.(2017·重庆高三一诊)利用如图所示的电路可测量待测电阻Rx的阻值.定值电阻R1、
7
R2阻值已知,闭合开关S,调节电阻箱接入电路阻值为R3时,电流表示数为零,则Rx阻值等于( )
A.R2 B.
C. D.
解析:D 由并联电路电压相等可得
I1(R1+R2)=I2(Rx+R3)①
由题知Ⓖ表示数为0,说明Ⓖ两端电势相等,
即I1R1=I2R3②
由①②可得
Rx=,故选D.
8.(多选)(2017·连云港模拟)用标有“6 V,3 W”的灯泡L1、“6 V,6 W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图甲所示的实验电路,其中电源电动势E=9 V.图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线.当其中一个灯泡正常发光时( )
A.电流表的示数为1 A B.电压表的示数约为6 V
C.电路输出功率为4 W D.电源内阻为2 Ω
解析:CD 两个灯泡串联,所以电流相等.L1的额定电流为I1==0.5 A,L2的额定电流为I2==1 A,所以只有L1正常发光,电路中电流为0.5 A,选项A错误;从题图乙中可以看出,电流为0.5 A时,两灯的电压分别为6 V和2 V,由串联分压原理知,L1两端电压为6 V,L2两端电压为2 V,电压表示数为2 V,选项B错误;电路输出功率为P=UI=(2+6)×0.5 W=4 W,选项C正确;电源内阻r==2 Ω,选项D正确.
7
9.(2017·辽宁省大连市重点中学联考)如图所示的部分电路中,已知I=3 A,I1=2 A,R1=10 Ω,R2=5 Ω,R3=30 Ω,则通过电流表的电流大小和方向是( )
A.0.5 A,向右 B.0.5 A,向左
C.1 A,向右 D.1 A,向左
解析:A 对于稳恒电路中的某一节点,流入的电流总和一定等于流出的电流总和,对于节点c,已知流入的电流I=3 A,流出的电流I1=2 A,则还有1 A的电流要流出节点c,由此可知经过R2的电流I2=1 A向右.根据欧姆定律,U1=I1R1=20 V,U2=I2R2=5 V,电压等于电势之差,U1=φc-φa,U2=φc-φb,两式相减可得φb-φa=15 V,即b点电势比a点高15 V,则通过R3的电流I3==0.5 A,方向向上,对于节点b,流入的电流I2=1 A,流出的电流I3=0.5 A,则还有0.5 A的电流流出b点,因此可判断流过电流表的电流为0.5 A,向右.A正确.
10.(2017·邯郸模拟)如图所示,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则( )
A.电压表读数减小
B.电流表读数减小
C.质点P将向上运动
D.R3上消耗的功率逐渐增大
解析:A 由题图可知,R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联,再与R1串联接在电源两端;电容器与R3并联;当滑片向b端移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小;由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流增大;路端电压减小,同时R1两端的电压也增大;故并联部分的电压减小;由欧姆定律可知流过R3的电流减小,则流过并联部分的电流增大,故电流表示数增大,故B错误;因并联部分电压减小,而R2中电压增大,故电压表示数减小,故A正确;因电容器两端电压减小,故电荷受到的向上电场力减小,则重力大于电场力,合力向下,电荷向下运动,故C错误;因R3两端的电压减小,由P=可知,R3上消耗的功率减小,故D错误.
【B级——提升练】
11.在图甲所示电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2的阻值未知,R3是一滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压U随干路电流I的变化图线如图乙所示,其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分别得到的,则( )
7
A.电源的电动势为20 V、内电阻为20 Ω
B.定值电阻R2的阻值为5 Ω
C.定值电阻R2消耗的最大功率为16 W
D.滑动变阻器R3的最大阻值为300 Ω
解析:ABD 取UA=16 V、IA=0.2 A,UB=4 V,IB=0.8 A,利用E=U+Ir,解得:E=20 V,r=20 Ω,A正确;当滑片滑到最右端时,R3、R1均被短路,此时外电阻为R2且对应图中B点,则R2== Ω=5 Ω,此时R2上功率最大,P2=UBIB=3.2 W,故B正确,C错误;当滑片位于R3最左端时,R3最大,此时外电阻为R== Ω=80 Ω.又因为R=+R2,解得R3=300 Ω,D正确.
12.在如图所示电路中,已知电表均为理想仪表,且小灯泡的电阻小于电源的内阻,电流表A、电压表V1、电压表V2的读数分别为I、U1和U2,P为被细线悬挂在两平行金属板间的带电小球,细线与竖直方向间的夹角为θ,则当滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离的过程中,电流表A、电压表V1、电压表V2读数变化量大小分别是ΔI、ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是( )
A.ΔU2大于ΔU1
B.灯泡变亮、细线与竖直方向间的夹角θ变大
C.电源的输出功率变大
D.变大、变大
解析:C 滑动变阻器电阻增大,总电流减小,R1电压减小,R2电压增大,而U外又增大,明显R2电压增大要超过R1电压减小,则A错误.U外增大,即灯泡两端电压增大,灯泡变亮;R1电压减小,即电容器两端电压变小,细线与竖直方向间的夹角θ变小,则B错误.小灯泡的电阻小于电源的内阻,那么再并联R1、R2就更小了,因外电阻等于内电阻时,P出最大,所以当外电阻小于内电阻时,外电阻增大,P出增大,则C正确.为外电阻,变大,为内电阻,不变,则D错误.
7
13.(多选)如图所示,M、N是两块水平放置的平行金属板,R0为定值电阻,R1和R2为可变电阻,开关S闭合.质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度v0射入金属板间,沿曲线打在N板上的O点.若经下列调整后,微粒仍从P点以水平速度v0射入,则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是( )
A.保持开关S闭合,增大R1,粒子打在O点左侧
B.保持开关S闭合,增大R2,粒子打在O点左侧
C.断开开关S,M极板稍微上移,粒子打在O点右侧
D.断开开关S,N极板稍微下移,粒子打在O点右侧
解析:AD 保持开关S闭合,由串并联电压关系可知,R0两端的电压为U=·R0,增大R1,U将减小,电容器两端的电压减小,故粒子受重力和电场力mg-qE=ma,平行板两极板电压减小,产生的加速度增大,则=at2,水平位移为x=v0t=v0,水平位移将减小,故粒子打在O点左侧,故A正确;保持开关S闭合,增大R2,不会影响电阻R0两端的电压,故粒子打在O点,故B错误;断开开关,平行板带电量不变,平行板间的电场强度为E=,结合C=及C=可得E=,电场强度不变,故加速度不变,M极板稍微上移,不会影响离子的运动,故还打在O点,故C错误;如N板稍微下移,则粒子将打在O点右侧,D正确.
14.(多选)如图甲所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,R1为滑动变阻器,R2为定值电阻,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向右滑动的过程中,四个理想电表的示数都发生变化,图乙中三条图线分别表示三个电压表示数随电流表示数变化的情况,以下说法正确的是( )
A.图线a表示的是电压表V1的示数随电流表示数变化的情况
B.图线b表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况
C.此过程中电压表V1示数的变化量ΔU1和电流表示数变化量ΔI的比值绝对值不变
7
D.此过程中电压表V示数的变化量ΔU和电流表示数变化量ΔI的比值绝对值变大
解析:AC 当滑动变阻器滑动触头P向右滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,则总电流增大,内电压增大,路端电压减小,可知电压表V示数减小,电压表V2的示数增大,所以电压表V1的示数减小,则知,图线a表示的是电压表V1的示数随电流表示数变化的情况,图线c表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况,故A正确、B错误;由闭合电路欧姆定律得:U1=E-I(R2+r),则||=R2+r,保持不变,故C正确;由闭合电路欧姆定律得:U=E-Ir,则||=r,保持不变,故D错误.故选A、C.
15.(多选)在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2为相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,R为定值电阻,阻值为7.5 Ω.当开关S闭合后( )
A.L1的电阻为 Ω
B.L1消耗的电功率为7.5 W
C.L2的电阻为7.5 Ω
D.L2消耗的电功率为0.3 W
解析:CD S闭合后,L1两端的电压为3.0 V,由题图乙可知,I1=0.25 A,故P1=0.75 W,R1=12 Ω,A、B错误.L2与R及电源串联,把R和电源等效成电动势为3 V,内阻为7.5 Ω的新电源,在题图乙中作出新电源的I-U图线,如图,两图线的交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小,由图知U2=1.5 V,I2=0.2 A,所以R2== Ω=7.5 Ω,P2=U2I2=1.5×0.2 W=0.3 W,C、D正确.
7