2023春新教材高中物理专练2电路的综合应用粤教版

专练二电路的综合应用1．关于导体的电阻，下列表述正确的是()A．跟导体两端的电压成正比B．跟导体中的电流强度成反比C．决定于导体的材料、长度和横截面积D．决定于导体中的电流强度和电压【答案】C【解析】导体的电阻从定义上等于电压与电流的比值，但与电压及电流没有直接关系，而由导体的材料、长度及横截面积决定的，故A、B、D错误，C正确．2．三个阻值分别为4Ω、6Ω、12Ω的电阻，以不同方式进行组合连接，获得的总电阻的最大值和最小值分别为()A．22Ω和4Ω B．22Ω和2ΩC．18Ω和4Ω D．18Ω和2Ω【答案】B【解析】三个电阻串联时获得的总电阻最大，最大阻值为R1＝4Ω＋6Ω＋12Ω＝22Ω，三个电阻并联时获得的总电阻最小，根据并联电路特点可知，并联之后的总电阻小于支路中的最小电阻，可得eq\f(1,R2)＝eq\f(1,4Ω)＋eq\f(1,6Ω)＋eq\f(1,12Ω)，解得最小阻值为R2＝2Ω．故选B．3．一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是()A．单位体积内自由电子数较多B．自由电子定向移动的速率较大C．自由电子的热运动速率较大D．电流的传导速度较大【答案】B【解析】根据电流的微观表达式I＝neSv可知，导线不变，n、e、S均不变，而I增大，则只有v增大，即电子定向移动的速度增大．由于自由电子无规则运动的速度由温度决定，故由于导线保持温度不变，故自由电子无规则运动的速度的大小保持不变．电流的传导速率指的是接通电源后，电路中产生电流的速率，在电路中电流的产生源于电场的产生，在电场的驱动下，电荷定向运动形成电流．因而电路中电流的传导速率等于电场产生的速率，而电场的传播是以光速进行的，由于光速保持不变，故电流的传导速率不变．4．如图所示电路中，R为电阻箱，R1、R2为定值电阻(阻值未知)．当电阻箱电阻为20Ω时，通过它的电流为1A；当电阻箱电阻为64Ω时，通过它的电流为0.5A；当通过电阻箱的电流为0.1A时，电阻箱电阻为()A．124Ω B．416ΩC．654Ω D．800Ω【答案】B【解析】流过R的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有E＝R1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＋\f(IR,R2)))＋IR，化简得eq\f(R2,R1＋R1)E＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(R1R2,R1＋R2)＋R))I，则可把电阻箱之外的电路看作一个等效电源E′＝eq\f(R2,R1＋R2)E，内阻为r′＝eq\f(R1R2,R1＋R2)．代入数据有E′＝(r′＋20Ω)×1A，E′＝(r′＋64Ω)×0.5A，解得E′＝44V，r′＝24Ω．当通过电阻箱的电流为0.1A时，可得电阻箱电阻为416Ω，故A、C、D错误，B正确．5．如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝10cm，bc＝5cm，若将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1A；若将C与D接入电压为U的电路中时，则电流为()A．4A B．2AC．eq\f(1,2)A D．eq\f(1,4)A【答案】A【解析】根据电阻定律公式R＝ρeq\f(L,S)得RAB＝ρeq\f(Lab,Sad)，RCD＝ρeq\f(Lad,Sab)，故eq\f(RAB,RCD)＝eq\f(4,1)，接入电压相同的电路，两次电流之比为1∶4，故将C与D接入电压为U的电路中时电流为4A．故选A．6．如图所示电路中，电源电动势恒定，内阻不计，电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，R阻值未知但不为零，开关S断开时，电流表示数为0.20A，则当开关S闭合后，电流表的示数可能是()A．0.25A B．0.30AC．0.35A D．0.40A【答案】A【解析】由闭合电路的欧姆定律可得，当S断开时有E＝I1(R1＋R2＋R)＝0.2×(10＋20＋R)，当S闭合时，R1被短路时，则有E＝I2(R2＋R)＝I2×(20＋R)，联立解得I2＝eq\f(0.2×30＋R,20＋R)，因为R阻值未知但不为零，则0.2A＜I2＜0.3A，故A正确，B、C、D错误．7．近年来春游自拍套装受追捧，如图所示，它包含的移动电源解决了人们拍照时经常发生的电量不足的问题．下列关于电源的说法错误的是()A．电源的作用是使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，以持续对外供电B．在电源外部，电流是从电源的正极流向负极C．有电源，电路中一定有持续的电流D．电源是将其他形式的能转化为电能的装置【答案】C【解析】电源的作用是使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，以持续对外供电，A正确，不符合题意；在电源外部，电流是从电源的正极流向负极，B正确，不符合题意；电路中有持续电流的条件是有电源和通路，所以有电源不一定有持续的电流，C错误，符合题意；从能量转化的观点看，电源是将其他形式的能转化为电能的装置，D正确，不符合题意．8．(多选)如图所示电路，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R3的滑片向上端移动时，则()A．电压表读数减小 B．电流表读数减小C．灯泡的亮度变亮 D．R2上消耗的功率逐渐增大【答案】BD【解析】由图可知，灯泡与滑动变阻器R3串联后与R2并联后，再由R1串联接在电源两端．当滑片向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流减小，路端电压增大，同时R1两端的电压也减小，故并联部分的电压增大，则流过R2的电流增大，根据P＝I2R知消耗的功率增大，故电流表示数减小，灯泡分压减小，灯泡变暗，因并联部分的电压增大，而R3中电压增大，故电压表示数增大，故A、C错误，B、D正确．9．(多选)如图所示，曲线①、②分别是直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线，由该图可知，下列说法中正确的是()A．电源的电动势为8VB．电源的内电阻为4ΩC．电源输出的电功率最大为8WD．当外电路电阻为2Ω时，电源的效率为50%【答案】ACD【解析】根据图像可以知道，曲线①、②的交点表示电路内外功率相等，由于电路的电流是相等的，所以此时电源内阻和外电阻大小相等，即此时电源的输出功率最大，由图可知电源输出功率最大值为8W，C正确；当输出功率最大时，P＝8W，I＝2A，根据P＝I2R＝I2r＝8W，解得R＝r＝2Ω，B错误；由闭合电路欧姆定律可知E＝I(R＋r)＝2×(2＋2)V＝8V，A正确；当外电路电阻为2Ω时，此时内外电阻相等，内外电压相等，即外电压为4V，则电源的效率为η＝eq\f(P出,P总)＝eq\f(U,E)＝50%，D正确．10．(多选)某一电路网络中的部分电路如图所示，已知I＝3A，I1＝2A，R1＝10Ω，R2＝5Ω，R3＝10Ω，则下列结论正确的是()A．通过R3的电流为1.5A，方向从a→bB．通过R3的电流为1.5A，方向从b→aC．通过电流表的电流为0.5A，电流从左向右流过电流表D．通过电流表的电流为0.5A，电流从右向左流过电流表【答案】BD【解析】R1两端电压为U1＝I1R1＝2×10V＝20V,R2两端电压为U2＝I2R2＝1×5V＝5V，R3两端电压为U3＝20－5V＝15V，且电流从b流向a，大小为I3＝eq\f(15,10)A＝1.5A，通过电流表的电流为I3－I2＝0.5A，方向从右到左，故B、D正确，A、C错误．11．(多选)如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的，已知灵敏电流表的满偏电流Ig＝2mA，内电阻Rg＝300Ω，则下列说法正确的是()A．甲表是电流表，R增大时量程增大B．乙表是电压表，R增大时量程增大C．在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6A，则R＝0.5ΩD．在乙图中，若改装成的电压表的量程为3V，则R＝1200Ω【答案】BD【解析】甲由一个灵敏电流表G和一个变阻器R并联，利用并联电阻的分流，改装成安培表，安培表的量程I＝Ig＋eq\f(IgRg,R)，可知当R减小时量程I增大，故A错误；乙由一个灵敏电流表G和一个变阻器R串联，利用串联电阻的分压，改装成伏特表．伏特表的量程U＝Ig(Rg＋R)，可知R增大时量程增大，故B正确；由公式I＝Ig＋eq\f(IgRg,R)知，在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6A，则R＝1.003Ω，C错误；在乙图中，由公式U＝Ig(Rg＋R)知，若改装成的电压表的量程为3V，则R＝1200Ω，D正确．12．如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．则，当电阻箱读数为R3＝1Ω时，电压表读数为多少？【答案】3V【解析】根据闭合电路的欧姆定律E＝U＋eq\f(U,R)r，可得E＝4＋eq\f(4,2)r，E＝5＋eq\f(5,5)r，解得E＝6V，r＝1Ω．则电阻箱读数为R3＝1Ω时，电压表读数为U＝eq\f(ER3,R3＋r)＝eq\f(6×1,1＋1)V＝3V．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)．则：(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多少？(2)此时电流表、电压表的示数分别为多少？(3)此时电源的输出功率是多少？【答案】(1)24Ω(2)1A39V(3)39W【解析】(1)设小球在板间飞行时间为t，有t＝eq\f(l,v0)＝eq\f(0.8,4)s＝0.2s，根据d＝eq\f(1,2)at2得飞行加速度a＝eq\f(2d,t2)＝eq\f(2×0.4,0.22)m/s2＝20m/s2．对小球根据牛顿第二定律得qeq\f(UAB,d)－mg＝ma，解得UAB＝eq\f(mg＋ad,q)＝eq\f(2×10－2×10＋20×0.4,1×10－2)V＝24V，所以滑动变阻器的两端电压U滑＝UAB＝24V．设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得I＝eq\f(E－U滑,R＋r)＝eq\f(40－24,15＋1)A＝1A，滑动变阻器接入电路的阻值R滑＝eq\f(U滑,I)＝24Ω．(2)此时电流表的示数为1A，电压表的示数为U＝E－Ir＝(40－1×1)V＝39V．(3)电源的输出功率P出＝IU＝39W．14．在如图所示的电路中，R1＝2Ω，R2＝R3＝4Ω，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4W，当开关K接b时，电压表示数为4.5V，试求：(1)开关K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)电源的电动势和内电阻；(3)当开关K接c时，通过R2的电流．【答案】(1)1A4V(2)6V2Ω(3)0.5A【解析】(1)K接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据公式可得，通过电源电流I1＝eq\r(\f(P,R2))＝eq\r(\f(4,4))A＝1A，电源两