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考点规范练27闭合电路欧姆定律及其应用一、单项选择题1.电阻R1与R2并联在电路中,通过R1与R2的电流之比为12,则当R1与R2串联后接入电路中时,R1与R2两端电压之比U1U2为()A.12B.21C.14D.41答案B解析由并联特点可知R1R2=I2I1=21,又由串联电路特点可得U1U2=R1R2=21,故B正确。2.电子式互感器是数字变电站的关键设备之一。如图所示,某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压,ac间的电阻是cd间电阻的(n-1)倍,某次测量中输出端数字电压表的示数为U,则输入端的电压为()A.nUB.UnC.(n-1)UD.Un-1答案A解析Rac与Rcd串联,电流I=UabRac+Rcd,对输出端电压Ucd=U=IRcd=UabRcdRac+Rcd=Uabn,即输入端电压为Uab=nU。3.下列关于电源电动势的说法正确的是()A.在某电池的电路中,每通过2 C的电荷量,电池提供的电能是4 J,那么这个电池的电动势是0.5 VB.电源的路端电压增大时,其电源的电动势一定也增大C.无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变D.电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多答案C解析由E=Wq得E=2V,则A错误;电源的电动势与外电路无关,只由电源自身的性质决定,则B错误,C正确;电源的电动势大,所提供的能量不一定大,电源的电能取决于通过电源的电荷量与电动势的乘积,D错误。4.如图所示,电源内阻不能忽略,电流表、电压表均可视为理想电表,在滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端的过程中()A.电压表V的示数先增大后减小,电流表A的示数增大B.电压表V的示数先增大后减小,电流表A的示数减小C.电压表V的示数先减小后增大,电流表A的示数增大D.电压表V的示数先减小后增大,电流表A的示数减小答案A解析在滑动变阻器R的滑片从a端滑到b端的过程中,外电阻先增大后减小,路端电压先增大后减小,电压表V的示数先增大后减小,电流表A的示数一直增大,选项A正确。5.在如图所示的电路中,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是()A.灯泡L变亮B.电压表读数变小C.电流表读数变小D.电容器C上所带的电荷量减少答案C解析当滑动变阻器滑片P向左移动时,其接入电路的电阻增大,电路的总电阻R总增大,总电流I减小,电流表读数变小;灯泡的功率为P=I2RL,RL不变,则P减小,灯泡变暗,故A错误,C正确;电压表读数U=E-Ir变大,故B错误;根据U滑=E-I(RL+r)可知,I减小,滑动变阻器两端电压增大,电容器两端电压也增大,其电荷量增大,故D错误。6.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示,由此可知()A.电源最大输出功率可能大于45 WB.电源内阻一定等于5 C.电源电动势为45 VD.电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率大于50%答案B解析由于题述将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率。由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知,电阻箱所消耗功率P最大为45W,所以电源最大输出功率为45W,选项A错误;由电源输出功率最大的条件可知,电源输出功率最大时,外电路电阻等于电源内阻,所以电源内阻一定等于5,选项B正确;由电阻箱所消耗功率P最大值为45W可知,此时电阻箱读数为R=5,电流I=PR=3A,电源电动势E=I(R+r)=30V,选项C错误;电阻箱所消耗功率P最大时,电源效率为50%,选项D错误。7.科学家研究发现,磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大,随所处空间磁场的减弱而减小。如图所示电路中GMR为一个磁敏电阻,R和R2为滑动变阻器,R1和R3为定值电阻。当开关S1和S2闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态,则()A.只调节R,当P1向右端移动时,电阻R1消耗的电功率增大B.只调节R,当P1向右端移动时,带电微粒向下运动C.只调节R2,当P2向下端移动时,电阻R1消耗的电功率增大D.只调节R2,当P2向下端移动时,带电微粒向下运动答案A解析只调节R,当P1向右端移动时,滑动变阻器R接入电路的阻值增大,电源电动势不变,所以左侧电路中的电流减小,电磁铁的磁性减弱,导致磁敏电阻GMR的阻值减小,则通过R1的电流增大,其电功率增大,电容器两端的电压增大,板间电场强度增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动,A正确,B错误;只调节R2,当P2向下端移动时,回路中电流不变,电阻R1消耗的电功率不变,电容器板间电压增大,板间电场强度增大,微粒所受的电场力增大,所以带电微粒向上运动,C、D错误。二、多项选择题8.在如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,A灯变暗,B灯变亮,则故障可能是()A.R1短路B.R2断路C.R3断路D.R4短路答案BC解析若R4发生故障,则A、B两灯亮度变化相同,故D项错误;若R2断路,由“串反并同”可以判断A灯变暗,B灯变亮,B项正确;若R3断路,则可以得出A暗B亮,C项正确;若R1短路,则可以得出A、B两灯都变亮,A项错误。9.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻,RL为光敏电阻(光敏电阻被光照射时阻值变小),C为电容器。闭合开关S,电路稳定后,用光照射RL,下列说法正确的是()A.电压表示数增大B.电源的效率增大C.电容器所带电荷量增加D.R2消耗的功率增大答案CD解析由题图可知,RL和R2串联后与R1并联,C和R3串联后与R2并联,电容器在电路稳定时相当于断路,则R3相当于导线;当光照增强时,光敏电阻RL阻值减小,总电阻减小,总电流增大;内电压增大,外电压减小,故电压表示数减小,A错误;电源的效率=UE100%,因路端电压减小,故电源的效率减小,B错误;总电流增大,但R1电流减小,故R2电流增大,R2两端的电压增大,故电容器两端电压增大,由C=QU知,电荷量增加,C正确;通过R2的电流增大,根据P=I2R知R2功率增大,D正确。10.如图所示,图中直线表示某电源的输出电压与电流的关系图像,图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图像,则下列说法正确的是()A.电源的电动势为50 VB.电源的内阻为253C.电流为2.5 A时,外电路的电阻为15 D.输出功率为120 W时,输出电压是30 V答案ACD解析电源的输出电压和电流的关系为U=E-Ir,显然直线的斜率的绝对值等于电源内阻r,纵轴的截距为电源的电动势,从题图中看出截距为50V,由斜率得r=50-206-0=5,A正确,B错误;当电流I1=2.5A时,由回路中电流I1=Er+R外,解得外电路的电阻R外=15,C正确;当输出功率为120W时,由题图中P-I关系图线看出对应干路电流为4A,再从U-I图线中读取对应的输出电压为30V,D正确。三、非选择题11.如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 ,R2阻值未知,R3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R2的阻值;(3)滑动变阻器的最大阻值。答案(1)20 V20 (2)5 (3)300 解析(1)题图乙中AB延长线交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=EI短=20。(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应题图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,得R2=U2I2=5。(3)当P滑到R3的左端时,由题图乙知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外=U外I总=80。因为R外=R1R3R1+R3+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300。12.如图所示,电源内阻r=1 ,R1=2 ,R2=6 ,灯L上标有“3 V1.5 W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1 A,灯L恰能正常发光。(1)求电源的电动势;(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;(3)滑动变阻器Pb段的电阻多大时,滑动变阻器R3上消耗的功率最大?最大值是多大?答案(1)6 V(2)2 A(3)2 2 W解析(1)滑片P移到最右端时,R2被短路,电阻R3与灯L并联,然后与R1串联。电源的电动势E=UL+IR1+Ir=3V+12V+11V=6V。(2)当P移到最左端时,灯L、R2和R3都被短路,外电阻只有R1。由闭合电路欧姆定律得I1=ER1+r=2A。(3)灯L电阻RL=UL2P=6。设滑动变阻器Pb段的电阻为R3,Pa段与R2被短路,R3与灯L并联后与R1串联。R3与RL并联后的等效电阻R3L=R3RLR3+RL。由闭合电路欧姆定律得I2=ER1+r+R3L。又U3=I2R3L,所以P3=U32R3=16R3R32+4R3+4=16R3+4R3+4(式中物理量单位均取国际单位制的单位)。当R3=2时变阻器R3上消耗的功率最大,且最大值为2W。
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