高考物理一轮计时双基练【25】电路的基本规律及应用(含答案)

计时双基练25 电路的基本规律及应用
(限时：45分钟满分：100分)
A级双基达标
1．电动势为E，内阻为r的电源与固定电阻R0、可变电阻R串联，如练图7－2－1所示，设R0＝r，R ab＝2r，当变阻器的滑片自a端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是( )
练图7－2－1
A．电源的输出功率
B．变阻器消耗的功率
C．固定电阻R0上消耗的功率
D．电池内电阻上消耗的功率
解析当滑片由a端向b端滑动时，总电阻减小，总电流增大，所以R0和电源内阻消耗的功率增大，C、D 项不合题意；当滑到b端时，R外＝R0＝r，电源的输出功率最大，A项不合题意；此时，变阻器电阻为零，功率最小．
答案 B
2．(多选题)如练图7－2－2所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电．已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为r甲>r乙>r丙，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是( )
练图7－2－2
A ．接在甲电源上时，通过R 的电流最大
B ．接在丙电源上时，通过R 的电流最大
C ．接在乙电源上时，电阻R 消耗的电功率最大
D ．接在丙电源上时，电阻R 消耗的电功率最大
解析 由I ＝E R ＋r 知，当r 越小时，I 越大，故A 项错、B 项对．又由P ＝I 2
R 可知，I 越大，P 越大，故C
项错、D 项对．
答案 BD
3．(2018·陕西省西安市长安区一中模拟)如练图7－2－3所示电路中，电源电动势为E ，电源内阻为r ，串联的固定电阻为R 2，滑动变阻器的总电阻为R 1，电阻大小关系为R 1＝R 2＝r ，则在滑动触头从a 端移动到b 端的过程中，下列描述中正确的是( )
练图7－2－3
A ．电路中的总电流先增大后减小
B ．电路的路端电压先增大后减小
C ．电源的输出功率先增大后减小
D ．滑动变阻器R 1上消耗的功率先减小后增大
解析 当滑动变阻器从a→b 移动时R 1作为并联电路总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知：电流是先减小后增大，A 错误；路端电压U ＝E －Ir ，因为电流先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，B 正确；当电源内阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，滑动变阻器在两端时，外电阻恰好等于内电阻，此时输出功率最大，因此电源的输出功率先减小后增大，C 错误；当滑片在a 端或者b 端的时候R 1被短路，此时R 1消耗的功率为零，因此R 1输出功率是先增大后减小，D 错误．
答案 B
4.
练图7－2－4
(多选题)(2018·陕西省长安一中月考)如练图7－2－4所示，R1、R2、R3、R4均为可变电阻，C1、C2均为电容器，电源的电动势为E，内阻r≠0.若改变四个电阻中的一个阻值，则( )
A．减小R1，C1、C2所带的电量都增加
B．增大R2，C1、C2所带的电量都增加
C．增大R3，C1、C2所带的电量都增加
D．减小R4，C1、C2所带的电量都增加
答案BD
5.
练图7－2－5
(2018·安徽皖南八校联考)如练图7－2－5所示，电池的电动势为E，内阻为r，当滑动变阻器的滑动片P 由a向b滑动的过程中，电流表、电压表的示数变化情况( )
A．电流表一直减小，电压表一直增大
B．电流表一直增大，电压表一直减小
C．电流表先减小后增大，电压表先增大后减小
D．电流表先增大后减小，电压表先减小后增大
解析外电路是滑动变阻器两部分并联，再与R0串联，当两部分电阻阻值相等时，外电路电阻最大，路端电压达到最大值，干路电流最小，所以当滑片P由a向b滑动的过程中，电流表先减小后增大，电压表先增大
后减小，选项C 正确．
答案 C
6．(2018·安徽高考)用图22－6所示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x 是待测电阻，R 0是定值电阻，G 是灵敏度很高的电流表，MN 是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P 的位置，当通过电流表G 的电流为零时，测得MP ＝l 1，PN ＝l 2，则R x 的阻值为( )
A.l 1
l 2R 0 B.l 1
l 1＋l 2R 0 C.l 2
l 1
R 0 D.l 2
l 1＋l 2
R 0 解析 当灵敏电流表的电流为零时，有R 0l 1＝R x l 2，可得R x ＝l 2
l 1R 0.
答案 C
7．如练图7－2－6所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时，则下列说法不正确的是( )
练图7－2－6
A ．电源1和电源2的内阻之比是
B ．电源1和电源2的电动势之比是
C ．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是
D ．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是
解析 电源的特性图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点，即为电源与小灯泡连接时的工作状态，交点的坐标为工作时的电压和电流．电源内阻之比r 1r 2＝E 1/I 1E 2/I 2＝I 2
I 1
，A 项正确；两电源电动势均为10 V ，比值为
，B 项
对；两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是P 1P 2＝I 1U 1I 2U 2＝3×55×6＝1
2，C 项正确；两种连接状态下，小灯泡的电阻
之比是R 1R 2＝U 1/I 1U 2/I 2＝3×65×5＝18
25
，D 项错，选D 项．
答案 D
8．练图7－2－7①是某同
练图7－2－7
(1)求出电压表示数U x 与所称物体的质量m 之间的关系式；
(2)由(1)的计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于进行刻度，为使电压表示数与待测物体质量成正比，请利用原有器材进行改进，在图乙上完成改进后的电路原理图，并求出电压表示数U x ′与所称物体的质量m 的关系．
解析 (1)设变阻器的上端到滑动端的长度为x ，根据题意有 mg ＝kx ，R x ＝x L R ，U x ＝R x
R x ＋R 0＋r E ，
得U x ＝
mgRE mgR ＋
＋
.
(2)电路如练答图7－2－1所示．
练答图7－2－1
根据题意有mg ＝kx ，R x ＝x
L R ，
U x ′＝
R x
R ＋R 0＋r
E ，
得U x ′＝
mgRE ＋R 0＋
.
答案 (1)U x ＝
mgRE
mgR ＋0
＋
(2)U x ′＝
mgRE ＋R 0＋
B 级 能力提升
1.
练图7－2－8
如练图7－2－8所示，直线A 是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B 、C 分别是电阻R 1、R 2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则( )
A ．R 1接在电源上时，电源的效率高
B ．R 2接在电源上时，电源的效率高
C ．R 1接在电源上时，电源的输出功率大
D ．电源的输出功率一样大
解析 电源的效率η＝P 出P 总＝UI EI ＝U
E ，由于U B ＞U C ，故R 1接在电源上时，电源的效率高，A 项正确，B 项错误；
将电阻接在电源上，电阻的U －I 图象与电源两端电压与电流关系图象的交点，表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流，从图象中只可看出电流的数值，由于图线的斜率等于电阻的阻值，由图象可知，R 2与电源的内阻相等，所以接在电源上时，R 2比R 1消耗功率大，故C 、D 项错．
答案 A
练图7－2－9
2．(2018·泉州市质量检查)如练图7－2－9所示，E 为电源，其内阻为r ，L 为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R 1、R 2为定值电阻，R 3为光敏电阻．闭合开关S 后，若照射R 3的光强度减弱，则( )
A ．R 1两端的电压变大
B ．小灯泡消耗的功率变小
C ．通过R 2的电流变小
D ．电源两极间的电压变小
解析 光照强度减弱，R 3阻值增大，电路中总电阻增大，总电流减小，R 1两端电压减小，A 错误；并联电路两端电压增大，R 2中电流增大，C 错误；灯泡中电流I L ＝I 总－IR 2，则I L 减小，其功率减小，B 正确；由U ＝E －I
总
r 得路端电压增大，D 错误．
答案 B 3.
练图7－2－10
如练图7－2－10所示，电源电动势E ＝10 V ，内阻r ＝1 Ω，R 1＝3 Ω，R 2＝6 Ω，C ＝30 μF. (1)闭合开关S ，求稳定后通过R 1的电流；
(2)然后将开关S 断开，求电容器两端的电压变化量和断开开关后流过R 1的总电量；
(3)如果把R 2换成一个可变电阻，其阻值可以在0～10 Ω范围变化，求开关闭合并且电路稳定时，R 2消耗的最大电功率．
解析 (1)稳定时，电容器看做断开状态，电路中的电流 I ＝
E r ＋R 1＋R 2＝10
1＋3＋6
A ＝1 A ，
(2)S 闭合，电路处于稳定状态时，电容器两端的电压 U ＝IR 2＝1×6 V＝6 V ，
断开开关后，电容器两端的电压为10 V ， 所以ΔU ＝4 V ， 流过R 1的总电量为
ΔQ ＝ΔU·C＝4×30×10－6
C ＝1.2×10－4
C. (3)当R 2＝R 1＋r ＝4 Ω时，R 2消耗的电功率最大， P 2＝E 2
/4(R 1＋r)＝6.25 W. 答案 (1)1 A (2)4 V 1.2×10－4
C (3)6.25 W 4.
练图7－2－11
如练图7－2－11所示，电阻R1＝2 Ω，小灯泡L上标有“3 V，1.5 W”，电源内阻r＝1 Ω，滑动变阻器的最大阻值为R0(大小未知)，当触头P滑动到最上端a时，电流表的读数为1 A，小灯泡L恰好正常发光，求：
(1)滑动变阻器的最大阻值R0；
(2)当触头P滑动到最下端b时，求电源的总功率及输出功率．
解析(1)当触头P滑动到最上端a时，流过小灯泡L的电流为
I L＝P L
U L
＝
1.5
3
A＝0.5 A.
流过滑动变阻器的电流I0＝I A－I L＝1 A－0.5 A＝0.5 A.
故R0＝U L
I0
＝6 Ω.
(2)电源电动势为：
E＝U L＋I A(R1＋r)＝3 V＋1×(2＋1) V＝6 V.
当触头P滑动到最下端b时，滑动变阻器和小灯泡均被短路．
电路中总电流I＝E
R1＋r
＝2 A，故电源的总功率P总＝EI＝12 W，输出功率P出＝EI－I2r＝8 W.
答案(1)6 Ω
(2)12 W 8 W。