高考物理一轮复习课件+课时作业：第七章+恒定电流(8份)72

开卷速查规范特训
课时作业实效精练
开卷速查(二十五)电路的基本规律及应用
A组基础巩固
1．(多选题)电源的电动势和内电阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法正确的是()
A．电源的路端电压一定逐渐变小
B．电源的输出功率一定逐渐变小
C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大
D．电源的供电效率一定逐渐变小
解析：当外电路的电阻逐渐减小时，电路中的电流增大，内电压增大，路端电压减小，A选项正确；电源的输出功率在内电阻等于外电阻时最大，由于题目没有明确外电阻和内电阻之间的关系，所以不能判断它的变化情况，B选项错误；电源内部消耗的功率和电流有关，电流越大，内电路上消耗的功率越大，C选项正确；电源的供电效率等于路端电压和电源电动势的比值，由于路端电压减小，D选项正确．
答案：ACD
图25－1
2．(多选题)用输出电压为1.4 V、输出电流为100 mA的充电器对内阻
为2 Ω的镍－氢电池充电，如图25－1所示，下列说法中正确的是() A．电能转化为化学能的功率为0.12 W
B．充电器消耗的电功率为0.14 W
C．充电时，电池消耗的热功率为0.02 W
D．充电器把0.14 W的功率贮存在电池内
解析：充电器的输出功率P出＝1.4×100×10－3 W＝0.14 W，镍—氢电池消耗的热功率P热＝(100×10－3)2×2 W＝0.02 W，电池贮存的化学能功率P化＝P出－P热＝0.12 W.
答案：AC
3．(多选题)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图25－2中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02 F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是()
图25－2
A．该秤能测量的最大体重是1 400 N
B．该秤能测量的最大体重是1 300 N
C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻盘0.375 A 处
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘0.400 A 处
解析：本题考查传感器及闭合电路欧姆定律．电路中允许的最大电流为3 A，因此根据闭合电路欧姆定律，压力传感器的最小电阻应满足R＋2
＝12
3
，R最小值为2Ω，代入R＝30－0.02F，求出F最大值F m＝1 400 N，
A项正确，B项错误；当F＝0时，R＝30 Ω，这时电路中的电流I＝12
30＋2 A＝0.375 A，C项正确，D项错误．
答案：AC
图25－3
4．(多选题)高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图25－3所示，超导部件有一个超导临界电流I c，当通过限流器的电流I＞I c时，
将造成超导体失超，从超导态(电阻为零)转变为正常态(一个纯电阻)．以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻R1＝3 Ω，超导临界电流I c＝1.2 A，限流电阻R2＝6 Ω，小灯泡L上标有“6 V 6 W”的字样，电源电动势E＝8 V，内阻r＝2 Ω，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则()
A．短路前通过R1的电流为2
3A
B．短路后超导部件将由超导体状态转化为正常态
C．短路后通过R1的电流为4
3A
D．短路后通过R1的电流为2 A
解析：小灯泡L上标有“6 V 6 W”，该灯泡的电阻R L＝U2/P＝62/6 Ω＝6 Ω，短路前由于电路正常工作，电路的总电阻为R＝R L＋r＝6 Ω＋2 Ω＝8 Ω，总电流为I＝E/R＝1 A，所以短路前通过R1的电流为I1＝1 A，选项A错误；当L突然短路后，电路中电流为I＝E/r＝4 A＞I c＝1.2 A，超导态转变为正常态，则此时电路中总电阻为R′＝2 Ω＋2 Ω＝4 Ω，总电流I′
＝E/R′＝8
4A＝2 A，短路后通过R1的电流为I1′＝4
3A，故选项B、C正
确，选项D错误
答案：BC
5．如图25－4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()
图25－4
A．由小变大B．由大变小
C．先变小后变大D．先变大后变小
解析：在图示位置时并联电阻最大，从m点到图示位置过程中圆环总电阻增大，从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小，则电阻R两端的
，电容器C所带的电势差先减后增，即电容器上的电压先减后增，由C＝Q
U
电荷量先减小后增大，C对．
答案：C
图25－5
6．[2014·上海市东新区模拟]如图25－5所示的电路，电源电动势为E，
内阻为r，R t为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)．现增加光照强度，则下列判断正确的是()
A．B灯变暗，A灯变亮B．R0两端电压变大
C．电源路端电压变大D．电源内压降变小
解析：增加光照强度时，R t阻值减小，电路的总电阻减小，总电流变大，电源内电压变大，路端电压减小，所以A灯变暗，A灯的电流减小，R0上的电流变大，则R0上的电压变大，所以B灯的电压减小，B灯变暗．选项B正确．
答案：B
B组能力提升
7．(多选题)如图25－6所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R，
图25－6
电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()
A ．电源内阻r ＝E I －R
B ．电源内阻r ＝E I －mg v I 2－R
C ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大
D ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小
解析：本题主要考查学生对欧姆定律适用范围、电功和电热的区别，要求学生熟练掌握欧姆定律、电功率及焦耳定律的应用．由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率P 1＝UI ，热功率P 2＝
I 2
R ，输出功率P 3＝mg v ，P 1＝P 2＋P 3，可解得：U ＝IR ＋mg v I ，又由闭合电路欧姆定律得：E ＝U ＋Ir ，解得r ＝E I －mg v I 2－R ；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流I 总＝E R ＋r
，电流增大，故电源消耗的功率P 增大，所以选项B 、C 正确．
答案：BC
8．如图25－7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
( )
图25－7
A ．电源1和电源2的内阻之比是11∶7
B ．电源1和电源2的电动势之比是1∶1
C ．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2
D ．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2
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 2I 1
，A 项正确；两电源电动势均为10 V ，比值为1∶1，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＝12
，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＝1825
，D 项错，选D 项．
答案：D
图25－8
9．[2014·陕西省西安市长安区一中模拟]如图25－8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R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1＝R2＝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()
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R1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R1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R1被短路，此时R1
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
10．如图25－9甲所示的电路中，R 1、R 2均为定值电阻，且R 1＝100 Ω，R 2阻值未知，R 3为一滑动变阻器．当其滑片P 从左端滑到右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图25－10乙所示，其中A 、B 两点是滑片P 在变阻器的两个不同端点得到的，求：
图25－9
(1)电源的电动势和内阻．
(2)定值电阻R 2的阻值．
(3)滑动变阻器的最大阻值．
解析：(1)将图乙中AB 线延长，交U 轴于20 V 处，交I 轴于1.0 A 处，所以电源的电动势为E ＝20 V ，内阻r ＝E I 短
＝20 Ω. (2)当P 滑到R 3的右端时，电路参数对应图乙中的B 点，即U 2＝4 V 、
I 2＝0.8 A ，得R 2＝U 2I 2
＝5 Ω. (3)当P 滑到R 3的左端时，由图乙知此时
U 外＝16 V ，I 总＝0.2 A ，
所以R 外＝U 外I 总
＝80 Ω， 因为R 外＝R 1R 3R 1＋R 3
＋R 2，所以R 3＝300 Ω. 答案：(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω
11．一个电源的路端电压U 随外电路电阻R 的变化规律如图25－10甲所示，图中U ＝12 V 的直线为图线的渐近线．现将该电源和一个变阻器R 0接成如图25－10乙所示电路，已知电源允许通过的最大电流为2 A ，变阻器的最大阻值为R 0＝22 Ω.求：
图25－10
(1)电源电动势E 和内电阻r ；
(2)空载时A 、B 两端输出的电压范围．
(3)A 、B 两端所能接负载的电阻的最小值．
解析：(1)据全电路欧姆定律：E ＝U ＋Ir
由图甲可知，当I ＝0时，E ＝U ＝12 V
当E ＝12 V ，R ＝2 Ω时，U ＝6 V ，据全电路欧姆定律可得：r ＝2 Ω.
(2)空载时，当变阻器滑片移至最下端时，输出电压U AB ＝0
当滑片移至最上端时，有E＝U AB＋Ir，I＝E
R0＋r
可得这时的输出电压U AB＝11 V
所以，空载时输出电压范围为0～11 V.
(3)设所接负载电阻的最小值为R′，此时滑片应移至最上端，电源电流最大I＝2 A，有：E＝I(R外＋r)，其中R外＝R0R′
，代入数据可得：R′
R0＋R′
＝4.9 Ω.
答案：(1)12 V 2 Ω(2)0～11 V(3)4.9 Ω
12．一电路如图25－11所示，电源电动势E＝28 V，内阻r＝2 Ω，电阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0 pF，虚线到两极板间距离相等，极板长L＝0.20 m，两极板的间距d＝1.0×10－2 m.
图25－11
(1)若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电荷量为多少？
(2)若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？(要
求写出计算和分析过程，g 取10 m/s 2)
解析：(1)S 断开时，电阻R 3两端电压为U 3＝R 3R 2＋R 3＋r
E ＝16 V S 闭合后，外电阻为R ＝R 1(R 2＋R 3)
R 1＋R 2＋R 3
＝6 Ω 路端电压为U ＝R R ＋r
E ＝21 V 此时电阻R 3两端电压为U ′3＝R 3R 2＋R 3
U ＝14V 则流过R 4的总电荷量为ΔQ ＝CU 3－CU ′3＝6.0×10－12C.
(2)设微粒质量为m ，电荷量为q ，当开关S 断开时有：qU 3d ＝mg
当开关S 闭合后，设微粒加速度为a ，则mg －qU ′3d ＝ma
设微粒能从C 的电场中射出，则水平方向运动时间为：t ＝L v 0
竖直方向的位移为：y ＝12
at 2 由以上各式求得：y ＝6.25×10－3m ＞d 2
故微粒不能从C 的电场中射出．
答案：(1)6.0×10－12C (2)不能
C 组 难点突破
13．在如图25－12所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R 1和R 3均为定值电阻，R 2为滑动变阻器．当R 2的滑片在a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U .现将R 2的滑片向b 端移动，则三个电表示数的变化情况是( )
图25－12
A．I1增大，I2不变，U增大
B．I1减小，I2增大，U减小
C．I1增大，I2减小，U增大
D．I1减小，I2不变，U减小
解析：电路结构：R1、R2并联后再与R3串联，A1测通过R1的电流I1，A2测通过R2的电流I2，V测路端电压U.R2的滑片由a滑向b，R2阻值减小，电路总电阻减小，则总电流I增大；根据闭合电路欧姆定律知路端电压U ＝E－Ir，所以电压表示数U减小；R1两端电压U1＝U－U3，而U3＝IR3，U3增大，所以U1减小，则I1减小，而I＝I1＋I2，所以I2增大．
答案：B。