全国通用 版高考物理一轮复习课时作业24电路的基本规律和应用.docx
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全国通用版高考物理一轮复习课时作业24电路的基本规律和应用
课时作业(二十四) 电路的基本规律和应用
A组·基础巩固题
1.如图为2017年5月戴森公司发售的360Eye扫地机器人。
360Eye内置锂电池容量为2250mAh,在一般状况下,充满一次电可供其运行的时间为45min。
已知360Eye扫地机器人额定功率为54W,则下列说法正确的是( )
A.扫地机器人正常工作时的电流是2.25A
B.扫地机器人正常工作时额定电压为18V
C.扫地机器人工作时的内阻为6Ω
D.扫地机器人电池充满电之后的电能为4.374×105J
解析 根据电流的定义式可得工作电流I=
=
A=3A,A项错误;机器人额定功率为54W,则工作电压U=
=18V,B项正确;机械人消耗的电功率大部分转化为机械能,所以其电阻值一定小于r=
=6Ω,C项错误;机器人电池充满电之后的电能等于放电过程中消耗的电能E=Pt=54×2700J=1.458×105J,D项错误。
答案 B
2.如图所示是一个欧姆表的外部构造示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是下图中的( )
解析 因为欧姆表需进行欧姆调零,所以电路图中应串联一个可变电阻,B、D两项错误;根据红进黑出可得A项正确。
答案 A
3.如图所示,电源电动势E=16V,内阻r=4Ω,R0=1Ω,直流电动机内阻R′0=1Ω。
当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路中R1消耗的功率最大;调节R2时可使图乙中电路的输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0=2W),则R1和R2连入电路中的阻值分别为( )
A.3Ω、3ΩB.5Ω、3Ω
C.5Ω、2.5ΩD.3Ω、2.5Ω
解析 对于电路甲,根据闭合电路欧姆定律:
I=
,则R1消耗的功率为PR1=I2R1=
2R1=
,当R1=r+R0=5Ω时,则R1消耗的功率最大;对于电路乙,P输出max=P0+I2R′0+I2R2,根据闭合电路欧姆定律:
UR2=E-Ir-
=IR2,将E=16V,r=4Ω,R′0=1Ω,P0=2W代入,联立以上方程式整理可以得到,当R2=2.5Ω时,电路的输出功率最大,C项正确。
答案 C
4.某同学做电学实验(电源内阻r不能忽略),通过改变滑动变阻器电阻大小,观察到电压表和电流表的读数同时变大,则他所连接的电路可能是下图中的( )
解析 设图中定值电阻的阻值为R,则四个选项中电压表的读数分别为UA=E-I(r+R)、UB=E-Ir、UC=IR和UD=E-Ir,则可知只有C项满足题中要求,所以C项正确。
答案 C
5.如图为某控制电路,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是两个指示灯。
当电位器的触片由b端滑向a端时,下列说法正确的是( )
A.L1、L2都变亮B.L1、L2都变暗
C.L1变亮,L2变暗D.L1变暗,L2变亮
解析 当滑片由b端向a端滑动时,R接入电阻增大,总电阻增大;由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小,则内电压减小,由U=E-Ir可知路端电压增大,则R1两端的电压增大,所以通过R1的电流增大,而总电流减小,所以通过L1的电流变小,即L1变暗;L1两端电压减小,并联电压增大,所以R2两端的电压增大,所以通过R2电流增大,而通过L1的电流变小,所以通过L2电流变小,即L2变暗,故B项正确。
答案 B
6.(2019·湖南长郡中学考试)如图所示的电路,电源电动势为E,内阻为r,R1和R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关,一带电液滴恰好悬浮在电容器之间。
保持其他条件不变( )
A.若将滑动变阻器滑片向b端滑动,带电液滴向上运动
B.若将滑动变阻器滑片向b端滑动,电流将从c流向d
C.若将金属块抽出,抽出过程中,带电液滴向上运动
D.若将金属块抽出,抽出过程中,电流将从d流向c
解析 由图可知,当滑片向b端滑动时,接入电路中的电阻R2增大,根据闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小,则电阻R3两端电压减小,即电容器两端电压减小,则电容器内场强减弱,故带电液滴向下运动,故A项错误;根据上面的分析,电容器电压减小,则带电量减小,电容器放电,瞬间放电电流将从d流向c,故B项错误;将金属块抽出,相当于电容器极板间距离增大,则电容减小,由于电压不变,则场强减弱,故带电液滴向下运动,故C项错误;根据上面的分析可知电容减小,由于电压不变,则电量减小,电容器放电,瞬间放电电流将从d流向c,故D项正确。
答案 D
7.(多选)有一种测量人体重的电子秤,其原理如图中的虚线内所示,它主要由三部分构成:
踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)。
设踏板的质量可忽略不计,已知理想电流表的量程为3A,电源电动势为12V,内阻为2Ω,电阻R随压力变化的函数式为R=30-0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。
下列说法正确的是( )
A.该秤能测量的最大体重是1400N
B.该秤能测量的最大体重是1300N
C.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375A处
D.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400A处
解析 本题考查传感器及闭合电路欧姆定律。
电路中允许的最大电流为3A,因此根据闭合电路欧姆定律,压力传感器的最小电阻应满足R+2Ω=
Ω,R最小值为2Ω,代入R=30-0.02F,求出F最大值Fm=1400N,A项正确,B项错误;当F=0时,R=30Ω,这时电路中的电流I=
A=0.375A,C项正确,D项错误。
素养立意 用所学物理知识对常见的电子秤的电路做出分析,了解其原理,知道其刻度是如何确定的。
答案 AC
8.(多选)如图电路,C为电容器,D为理想二极管(具有单向导通作用),电流表、电压表均为理想电表。
闭合开关S至电路稳定后,调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离,结果发现电压表V1的示数改变量大小为ΔU1,电压表V2的示数改变量大小为ΔU2,电流表A的示数改变量大小为ΔI,则下列判断正确的有( )
A.滑片向左移动的过程中,电容器所带的电荷量不变
B.
的值变大
C.
的值不变,且始终等于电源内阻r
D.滑片向左移动的过程中,电容器所带的电荷量要不断减少
解析 由图可知,R1与R串联,V1测R两端的电压,V2测路端的电压。
若滑片P向左端移动时,滑动变阻器接入电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知,电路中总电流减小,R1的电压减小,由于理想二极管具有单向导通作用,只能充电,不能放电,所以电容器所带的电荷量不变,A项正确,D项错误;根据闭合电路欧姆定律得U1=E-I(R1+r),则
=R1+r,所以
的值保持不变,B项错误;根据闭合电路欧姆定律得U2=E-Ir,则
=r,不变,C项正确。
答案 AC
B组·能力提升题
9.(多选)如图所示的电路中,电源内阻r=4Ω,电路中定值电阻R1=2Ω、R2=4Ω、R3=1Ω、R4=5Ω,开始开关S1、S2均闭合,电压表为理想电表。
现将开关S2断开,则在开关S2断开后( )
A.电压表的示数变小
B.a点的电势比b点的电势高
C.R1、R3消耗的功率之比为2∶1
D.电源的输出功率减小
解析 开关均闭合时,外电阻R外=
Ω=
Ω,当开关S2断开时,外电阻R外′=3Ω,即开关S2断开后,外电阻增大,外电压增大,电压表的示数增大,A项错误;由于开关S2断开后,两条支路的电阻相等,因此两条支路的电流相等,由于R2小于R4,因此R2上的电压降落比R4上的电压降落小,因此a点电势比b点电势高,B项正确;由于R1、R3上的电流相等,由P=I2R可知,两电阻上消耗的功率之比等于电阻之比,为2∶1,C项正确;由于电源内阻为4Ω,当开关S2断开时,虽然外电阻增大,但仍小于电源内阻,根据电源输出功率与外电阻变化关系可知,电源的输出功率增大,D项错误。
答案 BC
10.将电源、直流电动机与滑动变阻器串联构成一个回路,已知电源电动势E为12V、内阻r为3Ω,直流电动机内阻R0为1Ω。
调节滑动变阻器R使电路中电源的输出功率最大,电动机刚好正常工作(额定功率为6W),则下列说法中错误的是( )
A.通过电动机的电流为2A
B.电源的效率为50%
C.滑动变阻器连入电路部分的阻值为2Ω
D.电动机的发热功率为4W
解析 根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,电源输出功率P=UI,可得P=IE-I2r,即P=-3I2+12I,当I=2A时,电源输出功率最大,Pmax=12W,A项正确;电源的效率η=
=50%,B项正确;电动机两端电压UM=
=
V=3V,根据E=UM+Ir+IR,代入数据可得R=1.5Ω,C项错误;电动机的发热功率PM热=I2R0=22×1W=4W,D项正确。
点睛 本题要区分纯电阻电路与非纯电阻电路,纯电阻电路为电能全部转化为热量,非纯电阻电路为电能一部份转化为热量,另一部份转化为其它形式的能量,如电动机正常工作时,电能一部份转化为热量,另一部份转化为机械能。
答案 C
11.在如图所示电路中,电源电动势为12V,内阻不计,各电阻阻值已在图中标出,开关S是闭合的。
现将开关S断开,测得通过电阻R3的电荷量为1.19×10-5C,则电容器的电容为( )
A.1.75μFB.4.25μF
C.5.95μFD.2.48μF
解析 开关闭合,两支路的并联总电阻为R并=
Ω=100Ω,所以,支路两端电压U=6V,电容器与R1并联,其电压U1=2V,电容器下极板带正电,Q1=CU1。
将开关断开,电容器与R2并联,其电压U2=
E=4.8V,电容器的上极板带正电,Q2=CU2。
由题意:
Q1+Q2=1.19×10-5C,解得C=1.75×10-6F=1.75μF,A项正确。
答案 A
12.(多选)如图所示,电源的电动势为E、内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻,R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R,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
解析 在电路中,用光照射R时,光敏电阻阻值减小,则外电路总电阻R外减小,干路电流I=
增大,内电压Ur=Ir增大,路端电压U外=E-Ur减小,电压表示数减小,通过R1支路的电流I1=
减小,则通过R、R2支路的电流I2=I-I1增大,R2消耗的功率PR2=I
R2增大,R2两端电压UR2=I2R2增大,电容器两端电压增大,由Q=CU,知电容器所带电荷量增加,电源的效率η=
=
=
变小,综上知A、B两项错误,C、D两项正确。
答案 CD
13.如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,极板长l=80cm,两板间的距离d=40cm,电源电动势E=40V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω,闭合开关S,待电路稳定后,将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0=4m/s水平向右射入两板间,该小球可视为质点。
若小球带电量q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力,电路中电压表、电流表均是理想电表。
若小球恰好从A板右边缘射出(g取10m/s2)。
求:
(1)滑动变阻器接入电路的阻值;
(2)此时电流表、电压表的示数;
(3)此时电源的输出功率。
解析
(1)设小球在板间飞行时间为t,
t=
=
s=0.2s,
根据d=
at
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