2019年高三物理二轮练习精品测试：7.2电路的基本规律及其应用

2019年高三物理二轮练习精品测试：7.2电路的基本规律及其应
用
注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！
无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。

在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。

考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。

只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。

图7－2－12
A.V 的读数变大,A 读数变小
B.V 的读数变大,A 的读数变大
C.V 的读数变小,A 的读数变小
D.V 的读数变小,A 的读数变大 解析:选B.
故B 正确. 2.
图7－2－13
(2018·潍坊模拟)如图7－2－13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,假设将这两个电阻分别接到该电源上,那么()
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:选A.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 图像与电源两端电压与电流关系图像的交点,
表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流,从图像中只可看出电流的数值,由于图线的斜率等于电阻的阻值,由图像可知,R 2与电源的内阻相等,所以接在电源上时,R 2比R 1输出功率大,故C 、D 错.
3.如图7－2－14所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A 灯变暗,B 灯变亮,那么故障可能是()
图7－2－14
A.R1短路
B.R2断路
C.R3断路
D.R4短路
解析:选BC.由于A灯串联于干路中,且故障发生后A灯变暗,可知电路中总电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,排除选项A、 D.假设R2断路,R1和B灯所在支路的电压增大,而R2的断路又使B灯分配的电压增大,故B灯变亮,推理结果与现象相符,应选项B对;假设R3断路,也必引起与之并联的支路(即R1所在支路)中电流增大,灯B中分得电流也变大,B灯变亮,应选项C也对.
图7－2－15
4.(2018·安徽皖南八校高三联考)如图7－2－15所示,电源的电动势为E、内阻为r、R1、R2、R3为定值电阻,R为滑动变阻器,A为电流表、V为电压表.当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时,以下说法中正确的选项是()
A.电流表和电压表示数都变大
B.电流表和电压表示数都变小
C.电流表示数减小,电压表示数变大
D.电流表示数变大,电压表示数减小
解析:选 A.滑动变阻器的滑动触头向右滑动,连入电路的电阻变小,那么外电路的总电阻变小,干路电流变大,所以电流表示数变大,而电压表测的是R1两端电压,所以电压表示数变大,A正确,B、C、D错误.
5.
图7－2－16
如图7－2－16所示,R B＝4Ω,A、C、D是额定电压和额定功率相同的3个用电器,电源内阻是1Ω,S闭合后,当变阻器的电阻调为5Ω时,各用电器均正常工作.
(1)S断开后,假设仍要各用电器正常工作,变阻器电阻R应调为多少？
(2)S闭合和断开时,R B上的电功率之比为多少？变阻器上消耗的功率之比为多少？
解析:(1)在题图所示电路中,A、C、D三个用电器是并联的,且正常工作,其额定功率相等,说明三个用电器的电流均相等,设每个用电器的额定电流为I,假设S闭合,有
3I＝E－U
R B＋R＋r①
假设S断开,那么有2I＝E－U
R B＋r＋R x②由①②解得R x＝10Ω.
(2)在S闭合和断开两种情况下,电阻R B上消耗的电功率之比应为其通过电流的平方比P B
P B′＝
⎝ ⎛⎭
⎪⎫3I 2I 2＝9
4,变阻器上消耗的功率之比应等于通过的电流平方与电阻乘积之比P P ′＝3I 2·R 2I 2
·R x ＝9
8.
答案:(1)10Ω(2)9∶49∶8
【一】选择题
1.以下关于电源的说法,正确的选项是()
A.电源向外提供的电能越多,表示电动势越大
B.电动势就是电源两端的电压
C.电源的电动势与外电路有关,外电路电阻越大,电动势就越大
D.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大
解析:选D.电源向外提供的电能除与电动势有关之外,还与输出的电流、通电时间有关,故A 错误;只有当外电路断路时,电动势才等于电源两端的电压,故B 错误;电源的电动势由电源自身的性质决定,与有无外电路无关,应选项C 错误;电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量,应选项D 正确.
2.如图7－2－17所示,一只玩具电动机用一节干电池供电,闭合开关S 后,发现电动机转速较慢,经检测,电动机性能完好;用电压表测a 与b 间电压,只有0.6V;断开开关S ,测得a 与b 间电压接近1.5V,电动机转速较慢的原因是()
图7－2－17
A.开关S 接触不良
B.电动机接线接触不良
C.电动机两端接线短路
D.电池过旧,内阻过大
解析:选D.开关S 接触不良、电动机接线接触不良、电动机两端接线短路,电动机就不会旋转了,而不是转得慢.电动机转得慢的原因是电池过旧,内阻过大,电动机两端的电压过低造成的,D 对. 3.
图7－2－18
(2018·宿州调研)如图7－2－18所示电路中,电源电动势E ＝9V 、内阻r ＝3Ω,R ＝15Ω.以下说法中正确的选项是() A.当S 断开时,U AC ＝0 B.当S 闭合时,U AC ＝9V
C.当S 闭合时,U AB ＝7.5V,U BC ＝0
D.当S 断开时,U AB ＝0,U BC ＝0
解析:选C.当S 断开时,电路中电流为0,U AC 的大小等于电动势的大小为9V;当S 闭合时,U BC
＝0,U AB ＝E
R ＋r R ＝7.5V,C 项正确. 4.
图7－2－19
(2017·高考课标全国卷)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图7－2－19所示,图中U 为路端电压,I 为干路电流,a 、b 为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa 、η B.由图可知ηa 、ηb 的值分别为() A.34、14 B.13、23 C.12、12 D.23、13
解析:选 D.在闭合电路中,电源的效率η＝P 外P 总×100%＝U 外I EI ×100%＝I 2R
I 2R ＋r ×100%,得η＝P 外P 总×100%＝U 外E ×100%＝R
R ＋r ×100%,可见电源的效率既是输出功率与总功率之比,也是外电压与电动势之比,也等于外电阻与总电阻之比.图中每一小格数值为k ,由图像知,电源的电动势为6k V,a 和b 对应的外电压分别是4k V 和2k V,由此知D 项正确. 5.(2017·高考北京理综卷)如图7－2－20所示电路,电源内阻不可忽略.开关S 闭合后,在变阻器R 0的滑动端向下滑动的过程中()
图7－2－20
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大,电流表的示数减小
D.电压表的示数减小,电流表的示数增大
解析:选A.由变阻器R 0的滑动端向下滑可知R 0连入电路的有效电阻减小,那么R 总减小,由I
＝E
R 总＋r 可知I 增大,由U 内＝Ir 可知U 内增大,由E ＝U 内＋U 外可知U 外减小,故电压表示数减
小.由U 1＝IR 1可知U 1增大,由U 外＝U 1＋U 2可知U 2减小,由I 2＝U 2
R 2可知电流表示数变小,故A 正
确.
6.如图7－2－21所示的电路中,三电阻均为R ,将电池与C 电阻的位置交换后,发现通过B 电阻的电流减小一半,那么电池内电阻r 为()
7－2－21
A.2R
B.R /2
C.R
D.2R /3
解析:选C.由闭合电路欧姆定律,换位置前,通过B 的电流为I 1＝E /(1.5R ＋r ),换位置后,通过B 的电流为I 2＝E /[3(2R /3＋r )],I 2＝0.5I 1,解方程组可得答案为选项C.
7.如图7－2－22所示,现有甲、乙、丙三个电动势E 相同而内阻r 不同的电源,由这三个电源分别给定值电阻R 供电,它的阻值大小关系为R ＞r 甲＞r 乙＞r 丙,如果将R 先后接在三个电源上时的情况相比较,以下说法正确的选项是()
图7－2－22
A.接在甲电源上时,电源内阻消耗的功率最大
B.接在乙电源上时,电源的总功率最大
C.接在丙电源上时,电源的输出功率最大
D.接在甲电源上时,电源的输出功率最大
解析:选AC.根据闭合电路欧姆定律,将电阻R 与电源相接后有I ＝E
R ＋r ,因为阻值关系满足r
甲
＞r 乙＞r 丙,所以I 甲＜I 乙＜I 丙,电源的总功率P ＝IE ,P 甲＜P 乙＜P 丙;电源的输出功率即电阻
R 消耗的功率P 出＝I 2R ,所以P
甲出
＜P
乙出
＜P
丙出
;电源内阻消耗的功率P ′＝I 2
r ＝
E 2R ＋r
2
r
＝E 2
R 2
r ＋r ＋2R
,可见,内阻r 越接近外阻R ,⎝ ⎛⎭⎪⎫
R 2
r ＋r 越小,内阻的功率P ′越大,应该有P 甲内＞P 乙
内＞P 丙内.正确选项是AC.
图7－2－23
8.图7－2－23所示为两电源的U －I 图像,那么以下说法正确的选项是() A.电源①的电动势和内阻均比电源②小
B.当外接同样的电阻时,两电源的输出功率可能相等
C.当外接同样的电阻时,两电源的效率可能相等
D.不论外接多大的相同电阻,电源①的输出功率总比电源②的输出功率大
解析:选D.图线在U 坐标轴上的截距等于电源电动势,图线的斜率等于电源的内阻,因此A 错误;
作外接电阻R 的U －I 曲线分别交电源①、②的伏安特性曲线于S 1、S 2两点,工作点横、纵坐标的乘积IU 为电源的输出功率,由右图可知,无论外接多大电阻,两工作点S 1、S 2横、纵坐标的乘积不可能相等,且电源①的输出功率总比电源②的输出功率大,故B 错、D 对;电源的效
率η＝P 出P 总＝I 2R I 2
R ＋r ＝R
R ＋r ,因此电源内阻不同那么电源效率不同,C 错.
图7－2－24
9.(2018·北京丰台区高三测试)在如7－2－24图所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E ,
电容器的电容为C .当闪光灯两端电压达到击穿电压U 时,闪光灯才有电流通过并发光.正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,那么可以判定() A.电源的电动势E 一定小于击穿电压U B.电容器所带的最大电荷量一定为CE
C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R 的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
解析:选 D.电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U 时,闪光灯被击穿,电容器放电,放电后闪光灯两端电压小于U ,断路,电源再次给电容器充电,达到电压U 时,闪光灯又被击穿,电容器放电,如此周期性充放电,使得闪光灯周期性短暂闪光.要使得充电后达到电压U ,那么电源电动势一定大于等于U ,A 错误;电容器两端的最大电压为U ,故电容器所带的最大电荷量为CU ,B 错误;闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减少,C 错误;充电时电荷通过R ,通过闪光灯放电,故充放电过程中通过电阻R 的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,D 正确;答案为 D.
10.在如图7－2－25所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,L 1、L 2、L 3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图7－2－26所示,当开关闭合后,以下判断正确的选项是()
图7－2－25
图7－2－26
A.灯泡L 1的电阻为12Ω
B.通过灯泡L 1的电流为灯泡L 2电流的2倍
C.灯泡L 1消耗的电功率为0.75W
D.灯泡L 2消耗的电功率为0.30W
解析:选ACD.当L 1两端电压为3.0V 时,I L 1＝0.25A.由于I ＝U R 得R ＝U I ＝3.0
0.25Ω＝12Ω,A 正确. 由P 1＝I 1U 1＝0.25×3W ＝0.75W,C 正确.
因L 2、L 3的两电阻相等,
即L 2、L 3两端电压各为1.5V,由图可知I 2＝0.20A, 即可得出灯泡L 2消耗的电功率为
P 2＝I 2U 2＝0.20×1.5W ＝0.30W,D 正确. 【二】非选择题
图7－2－27
11.如图7－2－27所示,在A 、B 两点间接一电动势为4V 、内电阻为1Ω的直流电源,电阻R 1、R 2、R 3的阻值均为4Ω,电容器的电容为30μF,电流表的内阻不计,求: (1)电流表的读数.
(2)电容器所带的电荷量.
(3)断开电源后,通过R 2的电荷量.
解析:(1)由题图可知,接入电路的有效电阻仅有R 3,那么
I ＝E R 3＋r ＝4
4＋1A ＝0.8A.
(2)电容器C 两端电压与R 3两端电压相同,故电容器所带电荷量Q ＝CIR 3＝30×10－6
×0.8×4C
＝9.6×10－5
C.
(3)断开电源,R 1与R 2并联后与R 3、C 构成放电回路,故通过R 2的电荷量
Q 2＝Q 2＝9.6×10－5
2
C ＝4.8×10－5C. 答案:(1)0.8A(2)9.6×10－5C(3)4.8×10－5C
12.(2018·陕西榆林高三检测)如图7－2－28甲所示的电路中,R 1、R 2均为定值电阻,且R 1＝100Ω,R 2阻值未知,R 3为一滑动变阻器.当其滑片P 从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,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:
(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.
图7－2－28
解析:(1)将题中乙图中AB 线延长,交U 轴于20V 处,交I 轴于1.0A 处, 所以电源的电动势为E ＝20V,
内阻r ＝E
I 短＝20Ω.
(2)当P 滑到R 3的右端时,电路参数对应乙图中的B 点,即U 2＝4V 、I 2＝0.8A,得R 2＝U 2
I 2＝5Ω.
(3)当P 滑到R 3的左端时,由乙图知此时U 外＝16V,I 总＝0.2A,所以R 外＝U 外
I 总＝80Ω.
因为R 外＝R 1R 3
R 1＋R 3＋R 2,
所以滑动变阻器的最大阻值为:R 3＝300Ω.
答案:(1)20V20Ω(2)5Ω(3)300Ω。