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考點(diǎn)規(guī)范練27 閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1.電阻R1與R2并聯(lián)在電路中,通過R1與R2的電流之比為1∶2,則當(dāng)R1與R2串聯(lián)后接入電路中時,R1與R2兩端電壓之比U1∶U2為( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1答案B解析由并聯(lián)特點(diǎn)可知
,又由串聯(lián)電路特點(diǎn)可得
,故B正確。2.
電子式互感器是數(shù)字變電站的關(guān)鍵設(shè)備之一。如圖所示,某電子式電壓互感器探頭的原理為電阻分壓,ac間的電阻是cd間電阻的(n-1)倍,某次測量中輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U,則輸入端的電壓為( )A.nU B.
C.(n-1)U D.
答案A解析Rac與Rcd串聯(lián),電流I=
,對輸出端電壓Ucd=U=IRcd=
,即輸入端電壓為Uab=nU。3.下列關(guān)于電源電動勢的說法正確的是( )A.在某電池的電路中,每通過2 C的電荷量,電池提供的電能是4 J,那么這個電池的電動勢是0.5 VB.電源的路端電壓增大時,其電源的電動勢一定也增大C.無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化,其電源的電動勢一定不變D.電源的電動勢越大,電源所能提供的電能就越多答案C解析由E=
得E=2V,則A錯誤;電源的電動勢與外電路無關(guān),只由電源自身的性質(zhì)決定,則B錯誤,C正確;電源的電動勢大,所提供的能量不一定大,電源的電能取決于通過電源的電荷量與電動勢的乘積,D錯誤。4.
如圖所示,電源內(nèi)阻不能忽略,電流表、電壓表均可視為理想電表,在滑動變阻器R的滑片從a端滑到b端的過程中( )A.電壓表V的示數(shù)先增大后減小,電流表A的示數(shù)增大B.電壓表V的示數(shù)先增大后減小,電流表A的示數(shù)減小C.電壓表V的示數(shù)先減小后增大,電流表A的示數(shù)增大D.電壓表V的示數(shù)先減小后增大,電流表A的示數(shù)減小答案A解析在滑動變阻器R的滑片從a端滑到b端的過程中,外電阻先增大后減小,路端電壓先增大后減小,電壓表V的示數(shù)先增大后減小,電流表A的示數(shù)一直增大,選項(xiàng)A正確。
5.在如圖所示的電路中,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P向左移動一段距離后,下列結(jié)論正確的是( )A.燈泡L變亮B.電壓表讀數(shù)變小C.電流表讀數(shù)變小D.電容器C上所帶的電荷量減少答案C解析當(dāng)滑動變阻器滑片P向左移動時,其接入電路的電阻增大,電路的總電阻R總增大,總電流I減小,電流表讀數(shù)變小;燈泡的功率為P=I2RL,RL不變,則P減小,燈泡變暗,故A錯誤,C正確;電壓表讀數(shù)U=E-Ir變大,故B錯誤;根據(jù)U滑=E-I(RL+r)可知,I減小,滑動變阻器兩端電壓增大,電容器兩端電壓也增大,其電荷量增大,故D錯誤。
6.將一電源與一電阻箱連接成閉合回路,測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示,由此可知( )A.電源最大輸出功率可能大于45 WB.電源內(nèi)阻一定等于5 ΩC.電源電動勢為45 VD.電阻箱所消耗功率P最大時,電源效率大于50%答案B解析由于題述將一電源與一電阻箱連接成閉合回路,電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率。由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線可知,電阻箱所消耗功率P最大為45W,所以電源最大輸出功率為45W,選項(xiàng)A錯誤;由電源輸出功率最大的條件可知,電源輸出功率最大時,外電路電阻等于電源內(nèi)阻,所以電源內(nèi)阻一定等于5Ω,選項(xiàng)B正確;由電阻箱所消耗功率P最大值為45W可知,此時電阻箱讀數(shù)為R=5Ω,電流I=
=3A,電源電動勢E=I(R+r)=30V,選項(xiàng)C錯誤;電阻箱所消耗功率P最大時,電源效率為50%,選項(xiàng)D錯誤。7.科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),磁敏電阻(GMR)的阻值隨所處空間磁場的增強(qiáng)而增大,隨所處空間磁場的減弱而減小。如圖所示電路中GMR為一個磁敏電阻,R和R2為滑動變阻器,R1和R3為定值電阻。當(dāng)開關(guān)S1和S2閉合時,電容器中一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),則( )
A.只調(diào)節(jié)R,當(dāng)P1向右端移動時,電阻R1消耗的電功率增大B.只調(diào)節(jié)R,當(dāng)P1向右端移動時,帶電微粒向下運(yùn)動C.只調(diào)節(jié)R2,當(dāng)P2向下端移動時,電阻R1消耗的電功率增大D.只調(diào)節(jié)R2,當(dāng)P2向下端移動時,帶電微粒向下運(yùn)動答案A解析只調(diào)節(jié)R,當(dāng)P1向右端移動時,滑動變阻器R接入電路的阻值增大,電源電動勢不變,所以左側(cè)電路中的電流減小,電磁鐵的磁性減弱,導(dǎo)致磁敏電阻GMR的阻值減小,則通過R1的電流增大,其電功率增大,電容器兩端的電壓增大,板間電場強(qiáng)度增大,微粒所受的電場力增大,所以帶電微粒向上運(yùn)動,A正確,B錯誤;只調(diào)節(jié)R2,當(dāng)P2向下端移動時,回路中電流不變,電阻R1消耗的電功率不變,電容器板間電壓增大,板間電場強(qiáng)度增大,微粒所受的電場力增大,所以帶電微粒向上運(yùn)動,C、D錯誤。二、多項(xiàng)選擇題8.在如圖所示的電路中,由于某一電阻發(fā)生短路或斷路,A燈變暗,B燈變亮,則故障可能是( )
A.R1短路 B.R2斷路C.R3斷路 D.R4短路答案BC解析若R4發(fā)生故障,則A、B兩燈亮度變化相同,故D項(xiàng)錯誤;若R2斷路,由“串反并同”可以判斷A燈變暗,B燈變亮,B項(xiàng)正確;若R3斷路,則可以得出A暗B亮,C項(xiàng)正確;若R1短路,則可以得出A、B兩燈都變亮,A項(xiàng)錯誤。9.如圖所示,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,R1、R2、R3為定值電阻,RL為光敏電阻(光敏電阻被
光照射時阻值變小),C為電容器。閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后,用光照射RL,下列說法正確的是( )A.電壓表示數(shù)增大B.電源的效率增大C.電容器所帶電荷量增加D.R2消耗的功率增大答案CD解析由題圖可知,RL和R2串聯(lián)后與R1并聯(lián),C和R3串聯(lián)后與R2并聯(lián),電容器在電路穩(wěn)定時相當(dāng)于斷路,則R3相當(dāng)于導(dǎo)線;當(dāng)光照增強(qiáng)時,光敏電阻RL阻值減小,總電阻減小,總電流增大;內(nèi)電壓增大,外電壓減小,故電壓表示數(shù)減小,A錯誤;電源的效率η=
×100%,因路端電壓減小,故電源的效率減小,B錯誤;總電流增大,但R1電流減小,故R2電流增大,R2兩端的電壓增大,故電容器兩端電壓增大,由C=
知,電荷量增加,C正確;通過R2的電流增大,根據(jù)P=I2R知R2功率增大,D正確。10.如圖所示,圖中直線①表示某電源的輸出電壓與電流的關(guān)系圖像,圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖像,則下列說法正確的是( )
A.電源的電動勢為50 VB.電源的內(nèi)阻為
ΩC.電流為2.5 A時,外電路的電阻為15 ΩD.輸出功率為120 W時,輸出電壓是30 V答案ACD解析電源的輸出電壓和電流的關(guān)系為U=E-Ir,顯然直線①的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻r,縱軸的截距為電源的電動勢,從題圖中看出截距為50V,由斜率得r=
Ω=5Ω,A正確,B錯誤;當(dāng)電流I1=2.5A時,由回路中電流I1=
,解得外電路的電阻R外=15Ω,C正確;當(dāng)輸出功率為120W時,由題圖中P-I關(guān)系圖線看出對應(yīng)干路電流為4A,再從U-I圖線中讀取對應(yīng)的輸出電壓為30V,D正確。三、非選擇題11.如圖甲所示的電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3為一滑動變阻器,當(dāng)其滑片P從左端滑至右端時,測得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變化圖線如圖乙所示,其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個不同端點(diǎn)得到的,求:
(1)電源的電動勢和內(nèi)阻;(2)定值電阻R2的阻值;(3)滑動變阻器的最大阻值。答案(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω解析(1)題圖乙中AB延長線交U軸于20V處,交I軸于1.0A處,所以電源的電動勢為E=20V,內(nèi)阻r=
=20Ω。(2)當(dāng)P滑到R3的右端時,電路參數(shù)對應(yīng)題圖乙中的B點(diǎn),即U2=4V、I2=0.8A,得R2=
=5Ω。(3)當(dāng)P滑到R3的左端時,由題圖乙知此時U外=16V,I總=0.2A,所以R外=
=80Ω。因?yàn)?/span>R外=
+R2,所以滑動變阻器的最大阻值為R3=300Ω。12.
如圖所示,電源內(nèi)阻r=1 Ω,R1=2 Ω,R2=6 Ω,燈L上標(biāo)有“3 V 1.5 W”的字樣,當(dāng)滑動變阻器R3的滑片P移到最右端時,電流表示數(shù)為1 A,燈L恰能正常發(fā)光。(1)求電源的電動勢;(2)求當(dāng)P移到最左端時,電流表的示數(shù);(3)滑動變阻器Pb段的電阻多大時,滑動變阻器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 Ω 2 W解析(1)滑片P移到最右端時,R2被短路,電阻R3與燈L并聯(lián),然后與R1串聯(lián)。電源的電動勢E=UL+IR1+Ir=3V+1×2V+1×1V=6V。(2)當(dāng)P移到最左端時,燈L、R2和R3都被短路,外電阻只有R1。由閉合電路歐姆定律得I1=
=2A。(3)燈L電阻RL=
=6Ω。設(shè)滑動變阻器Pb段的電阻為R3,Pa段與R2被短路,R3與燈L并聯(lián)后與R1串聯(lián)。R3與RL并聯(lián)后的等效電阻R3L=
。由閉合電路歐姆定律得I2=
。又U3=I2R3L,所以P3=
(式中物理量單位均取國際單位制的單位)。當(dāng)R3=2Ω時變阻器R3上消耗的功率最大,且最大值為2W。
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