高中物理高考一轮复习一轮复习 2023届高三专题复习十五 电路 闭合电路欧姆定律

专题十五电路闭合电路欧姆定律一、考点分析一、考点分析电路的分析与计算是本专题的重点，要掌握欧姆定律的应用问题、动态分析问题、故障判断问题、含容电路问题、电功和电功率问题的处理方法，常与电场、电磁感应、交变电流等知识综合。二、考题再现二、考题再现典例1.(2023∙浙江4月选考∙8)电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2。则A．B．C．D．【解析】由题意可知I1＝I2，选项A错误；因U2>I2R2，U1＝I1R1，则，选项B、C错误，D正确。。【答案】D典例2.(2023∙江苏卷∙3)如图所示的电路中，电阻R＝2Ω。断开S后，电压表的读数为3V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻r为A．1ΩB．2ΩC．3ΩD．4Ω【解析】开关s断开时有：E＝3V，开S闭合时有：，解得：r＝1Ω，故A正确。【答案】A三、对点速练三、对点速练1．两个相同的电阻R，当它们串联后接在电动势为E的电源上，通过一个电阻的电流为I；若将它们并联后仍接在该电源上，通过一个电阻的电流仍为I，则电源的内阻为()A．4RB．RC．eq\f(R,2)D．无法计算【答案】B【解析】当两电阻串联接入电路中时I＝eq\f(E,2R＋r)，当两电阻并联接入电路中时I＝eq\f(E,\f(R,2)＋r)×eq\f(1,2)，由以上两式可得：r＝R，故选项B正确。2．(多选)如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，R1为光敏电阻，电阻随光强的增大而减小。当R2的滑动触头P在a端时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是()A．若仅将R2的滑动触头P向b端移动，则I不变，U增大B．若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量减少C．若仅用更强的光照射R1，则I增大，U增大，电容器所带电荷量增加D．若仅用更强的光照射R1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变【答案】BD【解析】电容器所在支路由于是断路，没有电流通过，所以电路中只有光敏电阻和电阻R3串联在电路中，并且电容器两端的电压等于光敏电阻两端电压，所以若仅将R2的滑动触头P向b端移动，电路总电阻不变，电流不变，电压也不变，A错误；若增大电容器极板间的距离，根据公式C＝eq\f(εrS,4πkd)可得电容器电容减小，由于电容器两端的电压恒定，根据公式C＝eq\f(Q,U)，故电容器所带电荷量减小，B正确；若仅用更强的光照射R1，R1的电阻减小，电路总电阻减小，电流增大，故电流表示数增大，外电路总电阻减小，即电压表示数减小，根据公式C＝eq\f(Q,U)可得，U减小，Q也减小，C错误；根据闭合电路欧姆定律可得U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值表示电源内阻，所以恒定不变，D正确。3．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，下列说法正确的是()A．电流表读数减小，小灯泡L1变暗B．电压表读数变大C．电流表读数增大，小灯泡L2变暗D．电容器所带电荷量增大【答案】B【解析】将滑动变阻器的滑片由左端向右端滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，其与小灯泡L1并联的电阻增大，外电路总电阻增大，电流表读数减小，小灯泡L2变暗，路端电压U＝E－Ir增大，电压表的读数变大，选项B正确，C错误；小灯泡L1两端的电压U1＝E－I(r＋RL2)增大，通过小灯泡L1的电流变大，小灯泡L1变亮，选项A错误；通过小灯泡L2的电流减小，小灯泡L2两端电压变小，与小灯泡L2并联的电容器两端电压减小，由Q＝CU可得电容器所带电荷量减小，选项D错误。4．用图示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为()A．eq\f(l1,l2)R0 B．eq\f(l1,l1＋l2)R0C．eq\f(l2,l1)R0 D．eq\f(l2,l1＋l2)R0【答案】C【解析】电流表G中的电流为零，表示电流表G两端电势差为零(即电势相等)，则R0与Rl1两端电压相等，Rx与Rl2两端电压相等，其等效电路图如图所示，有I1R0＝I2Rl1，I1Rx＝I2Rl2；由公式R＝ρeq\f(l,S)知Rl1＝ρeq\f(l1,S)，Rl2＝ρeq\f(l2,S) ，联立得eq\f(R0,Rx)＝eq\f(l1,l2)，即Rx＝eq\f(l2,l1)R0，选项C正确。5．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(电池内阻不是常量)，图线b是某电阻R的U－I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．Ω B．ΩC．Ω D．Ω【答案】A【解析】由欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E＝V，根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U＝V，电流为I＝A，则硅光电池的内阻为r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f－,Ω＝Ω，故选项A正确。6．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图甲所示，若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，则下列说法中正确的是()A．P1＝4P2 B．PD＝eq\f(P,4)C．PD＝P2 D．P1＜4P2【答案】D【解析】由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相等．当三者按照题图乙所示的电路连接时，电阻器D两端的电压小于U，由题图甲可知，电阻器D的电阻增大，则有RD＞R1＝R2，而RD与R2并联，电压相等，根据P＝eq\f(U2,R)，则有PD＜P2，C错误；由欧姆定律可知，电流ID＜I2，又I1＝I2＋ID，故I1＜2I2，根据P＝I2R，则有P1＜4P2，A错误，D正确；由于电阻器D与电阻R2的并联电阻R＜R1，所以D两端的电压小于eq\f(U,2)，且D阻值变大，则PD＜eq\f(P,4)，B错误。7．两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据。根据数据描绘了如图乙所示的两条U－I直线。则图象中两直线的交点表示的物理意义是()A．滑动变阻器的滑动头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0上消耗的功率为WD．电源的效率达到最大值【答案】B【解析】由图乙可得，电源的电动势E＝V，r＝1Ω，交点位置：R＋R0＝eq\f(U1,I)＝2Ω，R0＝eq\f(U2,I)＝2Ω，R＝0，滑动变阻器的滑动头P滑到了最左端，A项错误；当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题R0>r，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率越大，B项正确；R0消耗的功率P＝IU2＝W，C项错误；电源的效率η＝eq\f(IE－I2r,IE)，电流越小效率越大，可见滑动变阻器的滑动头P滑到最右端时效率最大，D项错误。8．(多选)在如图所示电路中，电源电动势E＝12V，内阻r＝4Ω，R1＝R2＝2Ω，灯泡电阻恒为RL＝3Ω，滑动变阻器总阻值R＝8Ω，当滑片P位于滑动变阻器正中间、开关S处于闭合状态时，电容器内有一带电微粒恰好处于静止状态，灯泡L正常发光．当滑片P向N端移动后，下列说法正确的是()A．微粒向上运动 B．电流表示数变小C．灯泡L变暗 D．电源输出功率变大【答案】AC【解析】电路中滑动变阻器RP、电流表、R1串联，然后三者和灯泡并联，并联完后和干路中的R2串联，电容器A板带正电，带电微粒恰好静止有mg＝Eq＝eq\f(U,d)q。当P向N端移动时，RP变小，它所在支路的电阻变小，根据并联电路的特点，并联电阻R并变小，所以并联电路两端的电压变小，所以灯泡变暗，故C正确；并联电阻R并变小，回路中的外电阻(R外＝R并＋R2)变小，则回路中的总电流变大，由I总＝IR1＋IRL知IR1变大，故B错误；由U＝IR知R1两端的电压变大，由E＝eq\f(U,d)知电容器两极板间的电场变强，所以微粒向上运动，故A正确；当滑动变阻器滑片在变阻器正中间时RP＝4Ω，此时回路中的外电阻R外＝eq\f(（R1＋RP）RL,R1＋RP＋RL)＋R2＝4Ω＝r，此时电源输出功率最大，当滑片向N端滑动时，滑动变阻器的阻值变小，所以电源输出功率变小，所以D错误。9．(多选)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示。图中RT为热敏电阻(随温度升高阻值减小)，用来探测加热电阻丝R的温度，RG为光敏电阻(随光照强度增大阻值减小)，接收小灯泡L的光照，除RT、RG外，其他电阻均为定值电阻。当R处温度降低时()A．L变亮B．通过R3的电流减小C．E2的路端电压增大D．R消耗的功率减小【答案】BC【解析】当R处温度降低时，热敏电阻RT阻值变大，由闭合电路欧姆定律可知，左侧电路中的电流减小，通过小灯泡L的电流减小，小灯泡L的光照强度减小，光敏电阻RG的阻值变大，对右侧电路，由闭合电路欧姆定律可知，通过R2的电流变小，右侧电路中的电源E2的路端电压变大，R两端电压变大，通过R的电流也变大，R消耗的功率变大，通过R3的电流变小，选项B、C正确。10．(多选)如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S，下列说法正确的有()A．路端电压为10VB．电源的总功率为10WC．a、b间电压的大小为5VD．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A【答案】AC【解析】开关S闭合后，外电路的总电阻为R＝10Ω，路端电压U＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(12,12)×10V＝10V，A项正确；电源的总功率P＝eq\f(E2,R＋r)＝12W，B项错误；由于两条支路的电流均为I′＝eq\f(10,20)A＝A，因此a、b两点间的电压为Uab＝×(15－5)V＝5V，C项正确；a、b两点用导线连接后，外电阻R′＝2×eq\f(5×15,5＋15)Ω＝Ω，因此电路中的总电流I＝eq\f(E,R′＋r)＝eq\f(12,A≈A，D项错误。11．(多选)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P，、Q(6，5)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是()A．电源1与电源2的内阻之比是3∶2B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶10【答案】AB【解析】根据题图可知，E1＝E2＝10V，r1＝eq\f(5,4)Ω，r2＝eq\f(5,6)Ω，所以r1∶r2＝3∶2，E1∶E2＝1∶1，选项A、B正确；曲线Ⅲ与其他两条直线的交点坐标分别表示该小灯泡在这两种连接状态下的工作电流和工作电压，根据坐标值可求出此时小灯泡消耗的功率分别为P1＝W和P2＝30W，小灯泡的电阻分别为R1＝eq\f(35,52)Ω，R2＝eq\f(5,6)Ω，所以选项C、D错误。12．(多选)如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升，已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()A．电源内阻r