第八章第二讲 电路 闭合电路欧姆定律.docx
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第八章第二讲电路闭合电路欧姆定律
[A组·基础巩固]
知识点一 闭合电路的动态分析及故障分析
1.
如图所示电路,电源内阻不可忽略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )
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:
由变阻器R0的滑动端向下滑动可知,R0连入电路的有效电阻减小,R总减小,由I=
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U1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2减小,由I2=
可知电流表示数减小,故A正确.
答案:
A
2.(多选)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强电阻值越大.为探测有无磁场,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路,电源的电动势E和内阻r不变,在没有磁场时调节变阻器R使电灯L正常发光.若探测装置从无磁场区进入强磁场区,则( )
A.电灯L变亮 B.电灯L变暗
C.电流表的示数减小D.电流表的示数增大
解析:
探测装置从无磁场区进入强磁场区时,磁敏电阻阻值变大,则电路的总电阻变大,根据I=
可知总电流变小,所以电流表的示数减小,根据U=E-Ir,可知I减小,U增大,所以灯泡两端的电压增大,所以电灯L变亮,故A、C正确,B、D错误.
答案:
AC
知识点二 含容电路问题
3.(2018·江西名校联考)如图所示电路中,R1和R2是两个滑动变阻器,电源的内阻不可忽略.开关S闭合后,灯泡L正常发光,两金属板之间的带电油滴处于静止状态,则( )
A.仅将R1的滑片向右移动,油滴会向上运动
B.仅将R2的滑片向左移动,灯泡L会变亮
C.仅将R1的滑片向右移动,路端电压变小
D.仅将R2的滑片向左移动,电源的功率变小
解析:
R1与电容器串联,改变R1的阻值对原电路没有任何影响,对电容器也没有任何影响,A、C均错误;仅将R2的滑片向左移,电路的总电阻减小,电流增大,灯泡L变亮,B正确;电源的功率P=EI增大,D错误.
答案:
B
4.(多选)(2018·黄冈中学期中)如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω,电容器电容C=4μF,开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,则( )
A.S断开时电容器的电压为3V
B.S断开时电容器a极板带负电
C.S合上电路稳定后电容器b极板带负电
D.从S断开到合上开关S且电路稳定后,流过电流表的电量为1.92×10-5C
解析:
S断开,C相当于断路,R3中无电流,C两端电压等于R2两端电压,由于a极板的电势比b极板的电势高,所以电容器a极板带正电.电容器的电压:
U1=
E=
×6V=3V,故A正确,B错误.S合上电路稳定后,R1与R2串联后再与R3并联,C两端电压等于R1两端电压,b极板的电势比a极板的电势高,所以电容器b极板带正电.由电路分析知,外电路总电阻为:
R外=
=
Ω=3Ω;电容器的电压为:
U2=
·
E=
×
×6V=1.8V.流过电流表的电量为Q=CU1+CU2=4×10-6×(3+1.8)C=1.92×10-5C,故C错误,D正确.
答案:
AD
知识点三 闭合电路的功率及效率问题
5.(多选)如图所示,已知电源的内电阻为r,固定电阻R0=r,可变电阻R的总阻值为2r,若滑动变阻器的滑片P由A端向B端滑动,则下列说法中正确的是( )
A.电源的输出功率由小变大
B.固定电阻R0上消耗的电功率由小变大
C.电源内部的电压即内电压由小变大
D.滑动变阻器R上消耗的电功率变小
解析:
由闭合电路欧姆定律推出电源的输出功率随外电阻变化的规律表达式P出=
,根据上式作出P出R外图象如图所示.当滑片P由A端向B端滑动时,外电路电阻的变化范围是0~
r,由图可知,当外电路电阻由0增加到
r时,电源的输出功率一直变大,选项A正确.R0是纯电阻,所以其消耗的电功率P=
,因全电路的总电压即电源电动势E一定,当滑动变阻器的滑片P由A端向B端滑动时,外电阻增大,总电流减小,内电压减小,外电压升高,R0上消耗的电功率也一直增大,选项B正确,C错误.讨论滑动变阻器R上消耗的电功率的变化情况时,可以把定值电阻R0当做电源内电阻的一部分,即电源的等效内电阻为r′=
=
,这时滑动变阻器R上消耗的电功率相当于外电路消耗的功率,即等效电源的输出功率.随着滑片P由A端向B端滑动,在R的阻值增大到
之前,滑动变阻器R上消耗的电功率是一直增大的;则根据闭合电路欧姆定律可知,当R=
时,滑动变阻器R上消耗的电功率达到最大值,滑片P再继续向B端滑动,则滑动变阻器R上消耗的电功率就会逐渐减小,故选项D错误.
答案:
AB
6.(多选)如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是( )
A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率
B.当R1=R2+r时,R1获得最大功率
C.当R2=0时,R1获得最大功率
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
解析:
在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图甲所示),R2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,A项正确;讨论R1的电功率时,由于R1为定值,根据P=I2R知,电路中电流越大,R1上的电功率就越大(P1=I2R1),所以,当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r,如图乙所示),R1获得的电功率最大,故B项错误,C项正确;讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内电阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率不一定最大,故D项错误.
答案:
AC
知识点四 两类UI图象的比较与应用
7.
(多选)如图所示,直线A为电源的U-I图线,直线B和C分别为电阻R1、R2的U-I图线,用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时,电源的输出功率分别为P1、P2,电源的效率分别为η1、η2,则( )
A.P1>P2B.P1=P2
C.η1>η2D.η1<η2
解析:
P1=U1I1=4×2W=8W,P2=U2I2=2×4W=8W,选项A错误,B正确;η1=
,η2=
,可得η1>η2,选项C正确,D错误.
答案:
BC
8.(2018·河北沧州一中模拟)如图所示,直线A和B分别为电源a、b的路端电压和电流的关系图象,设两个电源的内阻分别为ra和rb,若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上,通过R0的电流分别为Ia、Ib,则( )
A.ra=rb,Ia=Ib B.ra>rb,Ia>Ib
C.ra>rb,Ia=IbD.ra>rb,Ia<Ib
解析:
由图象可知,图象A斜率的绝对值大于图象B斜率的绝对值,因此ra>rb,在同一坐标系内作出电阻R0的UI图象,如图所示,由图象可知Ia>Ib,故B正确,A、C、D错误.
答案:
B
9.(2018·河南南阳一中模拟)硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点.如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常数),图线b是某电阻R的UI图象.在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为( )
A.5.5ΩB.7.0Ω
C.12.0ΩD.12.5Ω
解析:
由欧姆定律得U=E-Ir,当I=0时,E=U,由a与纵轴的交点读出电源的电动势为E=3.6V.根据两图线交点处的状态可知,电阻的电压为U=
2.5V,电流为I=0.2A,则硅光电池的内阻为r=
=
Ω=5.5Ω,故A正确.
答案:
A
[B组·能力提升]
10.(多选)(2018·河北衡水中学调研)在某控制电路中,需要连成如图所示的电路,主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成,L1、L2是红、绿两个指示灯,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a点时,下列说法中正确的是( )
A.L1变亮,L2变暗
B.L1、L2两个指示灯都变暗
C.若电源的负极接地,则a点的电势降低,b点的电势升高
D.若电源的负极接地,则a、b点的电势都降低
解析:
当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a点时,R接入电路的电阻减小,总电阻减小,干路电流增大,内电压增大,路端电压减小,L1变暗,L1中的电流变小,R1中的电流变大,R1两端的电压增大,则R2和L2两端的总电压减小,L2中的电流变小,L2变暗,A错误,B正确;若电源的负极接地,由于电源的路端电压减小,所以a点电势降低,由于R1两端的电压增大,所以b点电势升高,C正确,D错误.
答案:
BC
11.
在如图所示电路中,已知电表均为理想仪表,且小灯泡的电阻小于电源的内阻,电流表A、电压表V1、电压表V2的读数分别为I、U1和U2,P为被细线悬挂在两平行金属板间的带电小球,细线与竖直方向间的夹角为θ,则当滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离的过程中,电流表A、电压表V1、电压表V2读数变化量大小分别是ΔI、ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是( )
A.ΔU2大于ΔU1
B.灯泡变亮、细线与竖直方向间的夹角θ变大
C.电源的输出功率变大
D.
变大、
变大
解析:
滑动变阻器电阻增大,总电流减小,R1电压减小,R2电压增大,而U外又增大,明显R2电压增大要超过R1电压减小,则A错误.U外增大,即灯泡两端电压增大,灯泡变亮;R1电压减小,即电容器两端电压变小,细线与竖直方向间的夹角θ变小,则B错误.小灯泡的电阻小于电源的内阻,那么再并联R1、R2就更小了,因外电阻等于内电阻时,P出最大,所以当外电阻小于内电阻时,外电阻增大,P出增大,则C正确.
为外电阻,变大,
为内电阻,不变,则D错误.
答案:
C
12.(多选)(2018·安徽合肥模拟)在如图所示的电路中,开关闭合后,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,则( )
A.灯L1变亮
B.灯L2变暗
C.电源的总功率变大
D.电阻R1有从b到a方向的电流
解析:
开关闭合后,当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时,变阻器接入电路的电阻增大,总电阻增大,干路电流减小,灯L2变暗,B正确.内电压减小,路端电压增大,因干路电流减小,则L2两端电压减小,故并联支路两端电压增大,R所在支路电流增大,则L1所在支路电流减小,故灯L1变暗,A错误.电源的总功率P=EI减小,C错误.电容器两端电压等于并联支路两端电压,电容器两端电压增大,电荷量增加,电容器处于充电过程,流过R1的电流b→a,D正确.
答案:
BD
13.(多选)(2018·湖北恩施一中模拟)工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤,图甲所示的是“吊斗式”电子秤的结构图,其中实现称质量的关键性元件是拉力传感器.拉力传感器的内部电路如图所示,R1、R2、R3是定值电阻,R1=20kΩ,R2=10kΩ,R0是对拉力敏感的应变片电阻,其电阻值随拉力变化的图象如图乙所示,已知料斗重1×103N,没装料时Uba=0,g取10m/s2.下列说法中正确的是( )
A.R3阻值为40kΩ
B.装料时,R0的阻值逐渐变大,Uba的值逐渐变小
C.拉力越大应变片电阻阻值也变大,Uba传感器的示数也变大
D.应变片作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量
解析:
没装料时,根据串并联电路规律可得R1两端的电压为:
UR1=
×12=8V;从RF图中可得,没装料时,料斗重1×103N,此时R0=20kΩ,所以R3两端的电压为UR3=
×12=
,因为此时Uba=0,说明R1两端的电压和R3两端的电压相等,即
=8V,解得R3=40kΩ,A正确;装料时,由于R1所在支路电流恒定,所以a点的电势恒定,而R3所在支路中R0逐渐增大,该支路电流减小,R3两端的电压减小,所以Uba逐渐增大,B错误,C正确;应变片作用是把拉力这个力学量转换为电压这个电学量,D错误;故选AC.
答案:
AC
14.(2018·山东淄博模拟)如图所示,虚线框内为高温超导限流器,它由超导部件和限流电阻并联组成.超导部件有一个超导临界电流IC,当通过限流器的电流I>IC时,将造成超导体失超,从超导态(电阻为零即R1=0)转变为正常态(一个纯电阻且R1=3Ω),以此来限制电力系统的故障电流.已知超导临界电流IC=1.2A,限流电阻R2=6Ω,小灯泡L上标有“6V 6W”的字样,电源电动势E=8V,内阻r=2Ω.原来电路正常工作,超导部件处于超导态,灯泡L正常发光,现灯泡L突然发生短路,则( )
A.灯泡L短路前通过R2的电流为
A
B.灯泡L短路后超导部件将由超导态转化为正常态,电路中的电流为1A
C.灯泡L短路后通过R1的电流为
A
D.灯泡L短路后通过R2的电流为2A
解析:
灯泡L短路前,灯泡L中的电流为IL=
=1A,此时超导元件的电阻为零,则R2被短路,R2中的电流为零,A错误;灯泡L短路后超导部件将由超导态转化为正常态,外电路的总电阻R=
=2Ω,电路中的电流I=
=2A,B错误;灯泡L短路后,由于R1∶R2=1∶2,所以通过R1的电流为
I=
A,通过R2的电流为
I=
A,C正确,D错误.
答案:
C
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