2019高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第8讲 章末热点集训学案

第8 讲章末热点集训
闭合电路的动态分析问题
(多选)在如图所示的电路中，闭合开关S ，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想电
表的示数都发生变化，电表的示数分别用I 、U 1、U 2和U 3表示，电表示数的变化量分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和Δ
U 3表示．下列说法正确的是( )
A.U 1I 不变，ΔU 1ΔI 不变 B ．U 2I 变大，ΔU 2
ΔI 变大
C.U 2I 变大，ΔU 2ΔI
不变 D ．U 3I 不变，ΔU 3
ΔI
不变
[解析] 法一 由题图可知，U 1I ＝
ΔU 1ΔI ＝R 1，是定值，A 正确；U 2I ＝R 2随P 向下移动而变大，而⎪⎪⎪⎪
⎪⎪ΔU 2ΔI ＝
⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔI （R 1＋r ）ΔI ＝R 1＋r 不变，B 错误，C 正确；因U 3I ＝R 1＋R 2，故此比值增大，而⎪⎪⎪⎪
⎪⎪ΔU 3ΔI ＝r 为电源的内电阻不
变，故D 错误．
法二 在同一坐标系中分别作出电压表V 1、V 2、V 3的示数随电流I 的变化图线如图中a 、b 、c 所示，a 为定值电阻R 1的U －I 图线，b 为将R 1等效为电源内阻时电源的伏安特性曲线，c 为电源的伏安特性曲线．由图可知，U 1I ＝
ΔU 1ΔI ＝R 1，是定值，A 正确；因U 2I ＝R 2随P 向下移动而变大，而⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU 2ΔI ＝⎪⎪⎪⎪
⎪⎪ΔI （R 1＋r ）ΔI ＝R 1
＋r 为图
线b 的斜率的绝对值，故B 错误，C 正确；因U 3
I
＝R 1＋R 2，故此比值增大，而⎪⎪⎪⎪
⎪⎪ΔU 3ΔI ＝r 为图线c 的斜率的绝对
值，电源电阻不变，故D 错误．
[答案] AC
1.
如图所示的电路，闭合开关，灯L 1、L 2正常发光．由于电路出现故障，突然发现L 1变亮，L 2变暗，电流表的读数变小，根据现象分析，发生的故障可能是( )
A ．R 1断路
B ．R 2断路
C．R3短路D．R4短路
解析：选A.等效电路如图所示．若R1断路，电路的外电阻变大，总电流减小，路端电压变大，L1两端电压变大，L1变亮；ab部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，总电流减小，通过L2、R4的电流都减小，故A 项正确；若R2断路，总电阻变大，总电流减小，ac部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，R1、L1中电流都减小，与题意相矛盾，故B项错误；若R3短路或R4短路，总电阻减小，总电流增大，电流表A中电流变大，与题意相矛盾，故C、D项错误．
U－I图象的应用
将三个完全相同的小灯泡按如图甲所示的方式连入电路，其中的电压表和电流表均为理想电表，蓄电池的内阻不可忽略．当开关闭合后，电压表V1的读数为4.0 V，经测量这种小灯泡的U－I图象如图乙所示．则( )
A．电压表V2的读数为2.0 V
B．电流表A2的读数为0.6 A
C．三个小灯泡消耗的功率之和为3 W
D．该蓄电池的电动势为8.0 V、内阻为5.0 Ω
[解析] 电压表V1的读数为4.0 V，则对应的灯泡L1中的电流为0.6 A，由并联电路的特点可知，流过灯泡L2的电流为0.3 A，则由题图乙可知对应的电压为1.0 V，即电压表V2的读数为1.0 V，电流表A2的读数为0.30 A，A、B两项错误；电源的输出功率为P＝UI＝5×0.6 W＝3 W，C正确；由题中的条件不能得出蓄电池的电动势和内阻的大小，D错误．
[答案] C
2.(多选)如图所示，A、B分别为电源E和电阻R的U－I图线，虚线C是过图线A、B交点的曲线B的切线．现将电源E与电阻R及开关、导线组成闭合电路，由图象可知( )
A．电源的电动势为3 V，此时消耗的总功率为6 W
B．R的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为1 Ω
C．此时电源消耗的热功率为4 W，效率约为66.7%
D ．若再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变
解析：选AD.由电源的U －I 图线可知电源的电动势为3 V ，内电阻为1 Ω，此时电阻两端电压为1 V ，通过的电流为2 A ，所以电源消耗的总功率为P ＝EI ＝6 W ，A 对；由题图可知R 的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为R ＝U I
＝0.5 Ω，B 错；由P ＝I 2
r 知此时电源消耗的热功率为4 W ，由η＝UI EI
×100%知电源的效率是33.3%，C 错；当内、外电阻相等时，电源的输出功率为最大，所以再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变、增大或减小，D 对．
直流电路中的功率计算
(多选)如图所示，已知R 1＝R 4＝1
2
r ＝0.5 Ω，R 2＝6 Ω，R 3的最大阻值为 6 Ω.在滑动变阻器R 3
的滑片K 由最下端向最上端滑动过程中，下列说法正确的是( )
A ．定值电阻R 4的功率、电源的总功率均减小
B ．电源的输出功率增大
C ．滑动变阻器R 3的功率先增大后减小
D ．MN 并联部分的功率先增大后减小 [解析] 由于外电阻R ＝R 1＋R 4＋
R 2R 3
R 2＋R 3
，当滑动变阻器R 3的滑片K 由最下端向最上端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻从零开始增加，外电阻R 从1 Ω增大到4 Ω，总电流减小，电源的总功率P ＝IE 减小，P 4＝
I 2
R 4减小，A 项正确；电源的输出功率P 出＝I 2
R ＝⎝ ⎛⎭
⎪
⎫E R ＋r 2
R ＝
E 2
（R －r ）
2
R
＋4r ，R ＝r ＝1 Ω时电源的输出功率最大，所以滑片移动过程中电源的输出功率减小，B 项错误；将R 1、R 4与内阻r 等效为电源的内阻r ′＝R 1＋R 4＋r ＝2 Ω，MN 并联部分即等效外电阻R ′＝
R 2R 3
R 2＋R 3
，当滑动变阻器R 3的滑片K 由最下端向最上端滑动时，等效外电阻R ′从0增大到3 Ω，可见，MN 并联部分的功率先增大后减小，D 项正确；将R 1、R 2、R 4与内阻r 等效为电源的内阻r ″
，等效内阻r ″
＝R 2(R 1＋R 4＋r )/(R 1＋
R 2＋R 4＋r )＝1.5 Ω，滑动变阻器R 3即等效外电阻，当滑动变阻器R 3的滑片K 由最下端向最上端滑动时，R 3从
0增大到6 Ω，滑动变阻器R 3的功率先增大后减小，C 项正确．
[答案] ACD
3.在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路．当调节滑动变阻器R 使电动机
停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A 和2.0 V ．重新调节R 使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和24.0 V ．则这台电动机正常运转时输出功率为( )
A．32 W B．44 W
C．47 W D．48 W
解析：选A.电动机不转时相当于一个发热的纯电阻，根据通过电动机的电流为0.5 A、电压为2 V，可算出电动机内阻r＝4 Ω.电动机正常工作时，消耗的功率UI＝48 W，内阻发热消耗的功率为I2r＝16 W，则输出功率为UI－I2r＝32 W.。