2023年高考物理二轮复习100考点千题精练第八章恒定电流专题8.6电路综合性问题

专题8.6电路综合性问题一．选择题1．〔2023北京东城二模〕移动电源〔俗称充电宝〕解决了众多移动设备的“缺电之苦〞，受到越来越多人的青睐。目前市场上大多数充电宝的核心部件是锂离子电池〔电动势3.7V〕及其充放电保护电路、充放电管理电路、升压电路等。其中的升压电路可以将锂离子电池的输出电压提升到、平板电脑等移动设备所要求的输入电压(5V)。由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸。为平安起见，中国民航总局做出了相关规定，如图1所示。为了给智能充电，小明购置了一款移动电源，其铭牌如图2所示。给充电时该移动电源的效率按80%计算。根据以上材料，请你判断A．这款移动电源能为提供的最大充电量为8000mAhB．这款移动电源充满电后所储存的总化学能为37WhC．乘飞机出行时，这款移动电源可以托运D．Wh与mAh均为能量单位【参考答案】B【名师解析】这款移动电源能为提供的最大充电量为10000mAh，选项A错误；这款移动电源充满电后所储存的总电能为10000mAh×3.7V=37Wh，由能量守恒定律可知总化学能为37Wh，选项B正确。乘飞机出行时，这款移动电源可以随身携带，不可以托运，选项C错误。Wh为能量单位，mAh为电量单位，选项D错误。此题正确选项为B。2．〔2023浙江建人中学摸底〕扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为酷斯520扫地机器人，其工作额定电压15V，额定功率30W，充电额定电压24V，额定电流0.5A，充电时间约240分钟，电池容量2000mAh，那么以下说法正确的选项是〔〕A．电池容量是指电池储存电能的大小B．机器人正常工作的电压为24VC．机器人正常工作时的电流为0.5AD．机器人充满电后一次工作时间最多约为1小时【参考答案】D3．〔2023百校联盟猜题卷〕某温度检测、光电控制加热装置原理如下图。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处温度升高时A.L变亮B.R3的电流减小C.E2的路端电压增大D.R的功率减小【参考答案】AD【名师解析】当R处温度升高时，RT阻值变小，小灯泡L的光照强度增大，RG阻值变小，通过R2的电流变大，E2的路端电压变小，R两端电压变小，通过的电流也变小，功率变小，通过R3的电流变大，选项A、D正确。4.(2023·河南省百校联考改编)如图甲所示为一电源路端电压与电流关系的函数图象,把此电源接在如图乙所示的电路中,其中R1=1Ω,R2=R3=2Ω.那么以下说法中错误的选项是 ()甲乙A.假设C、D间连一电容为C=20μF的电容器,那么电容器所带电荷量是1.5×10-B.假设C、D间用一导线连接,那么电源效率最高C.假设在C、D间连一个理想电流表,其读数是0D.假设在C、D间连一个理想电压表,其读数是0.75V【参考答案】ABD【名师解析】U-I图线纵轴截距表示电源电动势,即电动势E=3.0V,内阻r=Ω=2Ω,当C、D间连一电容为C=20μF的电容器时,那么电容器所带电荷量是Q=CU=20×10-5××2C=2.4×10-5C,选项A错误;当C、D间用一导线连接时,外电路总电阻为2Ω,电源输出功率最大,但电源效率仅为η=50%,选项B错误;假设在C、D间连一个理想电流表,那么电路结构为R3、R2并联后与R1串联,接到电源上,根据闭合电路欧姆定律得总电流I=A=0.75A,所以通过电流表的电流为I3==0.375A,选项C正确;假设C、D间连一个理想电压表,那么电路结构为R1、R2串联接到电源上,电压表测量的是R2两端的电压U=×5．如下图是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图．当开关闭合时，灯L1亮，灯L2不亮，电流表和电压表均有读数．那么故障原因可能是()A．L1断路B．L1短路C．L2断路D．L2短路【参考答案】D6．在“测量灯泡伏安特性〞实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如下图，电源内阻不计，导线连接良好，假设将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在触头向右端滑动过程中，会分别出现如下四种现象：a．灯泡L不亮；电流表示数几乎为零b．灯泡L亮度增加；电流表示数增大c．灯泡L开始不亮，后来突然发光；电流表从示数不为零到线圈被烧断d．灯泡L不亮；电流表示数增大直到线圈被烧断与上述a、b、c、d四种现象对应的电路序号为()A．③①②④B．③④②①C．③①④②D．②①④③【参考答案】A7．(2023·山东文登模拟)电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如下图，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，那么输入端的电压为()A．nUB.eq\f(U,n)C．(n－1)UD.eq\f(U,n－1)【参考答案】A【名师解析】设cd间电阻为R，那么ac间的电阻是(n－1)R，由串联电路分压规律可得输入端的电压为U’=((n－1)R+R)=nU,，选项A正确。8．(2023·黑龙江双鸭山一中考试)如图，电路中电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如下图。当开关闭合后，以下说法中正确的选项是()A．L1的电流为L2电流的2倍B．L3的电阻约为0.33ΩC．L3的电功率约为1.20WD．L2和L3的总电功率约为3W【参考答案】C9．(2023·河北唐山模拟)(多项选择)如下图，电源电动势E＝3V，小灯泡L标有“2V、0.4W〞，开关S接1，当变阻器调到R＝4Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。那么()A．电源内阻为1ΩB．电动机的内阻为4ΩC．电动机的正常工作电压为1VD．电源效率约为93.3%【参考答案】AD10．如下图为一磁流体发电机的示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上，那么关于R中的电流大小及方向判断正确的选项是()A．I＝eq\f(ne,t)，从上向下B．I＝eq\f(2ne,t)，从上向下C．I＝eq\f(ne,t)，从下向上D．I＝eq\f(2ne,t)，从下向上【参考答案】A【名师解析】等离子体从左侧进入后，正、负带电粒子在洛伦兹力的作用下，向极板偏转，根据题意，自由电子落在B板上，阳离子应该落在A板上，两极板间形成电势差，自由电子会从电势较低的B板通过导线流经电阻R回到A板，根据在t时间内有n个自由电子落在B板上，可知R中的电流大小I＝eq\f(ne,t)，R中的电流方向为从上向下．11．(2023·荆州质检)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。电子的电荷量为e、质量为m，那么在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是()A.eq\f(IΔl,eS)eq\r(\f(m,2eU))B.eq\f(IΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))C.eq\f(I,eS)eq\r(\f(m,2eU))D.eq\f(ISΔl,e)eq\r(\f(m,2eU))【参考答案】B二．计算题1.[2023·北京卷]真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置，如下图．光照前两板都不带电．以光照射A板，那么板中的电子可能吸收光的能量而逸出．假设所有逸出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用．保持光照条件不变．a和b为接线柱．单位时间内从A板逸出的电子数为N，电子逸出时的最大动能为Ekm，元电荷为e.(1)求A板和B板之间的最大电势差Um，以及将a、b短接时回路中的电流I短．(2)图示装置可看作直流电源，求其电动势E和内阻r.(3)在a和b之间连接一个外电阻时，该电阻两端 的电压为U，外电阻上消耗的电功率设为P；单位时间内到达B板的电子，在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk.请推导证明P＝ΔEk.(注意：解题过程中需要用到、但题目中没有给出的物理量，要在解题中做必要的说明)【参考答案】(1)eq\f(Ekm,e)Ne(2)eq\f(Ekm,e)eq\f(Ekm,Ne2)(3)略【名师解析】(1)由动能定理，有Ekm＝eUm，可得Um＝eq\f(Ekm,e)短路时所有逸出电子都到达B板，故短路电流I短＝Ne.(3)外电阻两端的电压为U，那么电源两端的电压也是U.由动能定理，一个电子经电源内部电场后损失的动能ΔEke＝eU设单位时间内有N′个电子到达B板，那么损失的动能之和ΔEk＝N′eU根据电流的定义，此时电源内部的电流I＝N′e此时流过外电阻的电流也是I＝N′e，外电阻上消耗的电功率P＝IU＝N′eU所以P＝ΔEk.2．〔2023北京西城区期末〕在如下图的电路中，电源的电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，电流表满偏电流Ig=10mA，电流表的电阻Rg=7.5Ω，A、B为接线柱。〔1〕用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好到达满偏电流？〔2〕调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2，电流表的读数是多少？R1电阻R2rEAB导线〔3〕调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个未知的定值电阻RxR1电阻R2rEAB导线3．〔2023上海长宁期末〕下表是一辆电动自行车的局部技术指标，其中额定车速是指电动自行车满载情况下在水平平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。额定车速整车质量载重额定输出功率电动机额定工作电压和电流18km/h40kg80kg180W36V/6A请参考表中数据，完成以下问题(g取10m/s2)：〔1〕此电动机的电阻是多少？正常工作时，电动机的效率是多少？〔2〕在水平平直道路上行驶过程中电动自行车受阻力是车重〔包括载重〕的k倍，试计算k的大小。〔3〕仍在上述道