【名师伴你行】2022年高考物理一轮复习课时作业21电路的基本规律及应用-

二十一电路的基本规律及应用1．如图所示是一火警报警器的一部分电路示意图．其中R2为用半导体热敏材料(其阻值随温度的上升而快速减小)制成的传感器，电流表A为值班室的显示器，a、b之间接报警器．当传感器R2所在处消灭火情时，显示器A的电流I、报警器两端的电压U的变化状况是()A．I变大，U变大 B．I变小，U变小C．I变小，U变大 D．I变大，U变小答案：B解析：当传感器R2所在处消灭火情时，其阻值随温度的上升而快速减小，所以总电阻减小，依据闭合电路欧姆定律可得通过电源的电流增大，电源内电压增大，所以路端电压减小，R1两端电压增大，所以R3两端电压减小，所以显示器A的电流I减小，即B选项正确．2．如图所示的U­I图象中，直线a为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线b为某一电阻R的伏安特性曲线，两图线相交于(2,2)．用该电源和该电阻组成闭合电路，电源的输出功率和电源的内电阻分别是()A．6W,1Ω B．6W,0.5ΩC．4W,1Ω D．4W,0.5Ω答案：D解析：由题图中图线a的纵截距可知，电源的电动势为E＝3V；由题图中图线a的斜率可知电源的内阻为r＝0.5Ω；由题图中a、b两图线的交点可知，闭合电路的总电流及路端电压分别为2A和2V．因此，电源的输出功率为P＝UI＝43．(2021·山东烟台一模)如图所示电路，电源内阻不行忽视．在滑动变阻器触头由a滑向b的过程中，下列说法中正确的是()A．电流表示数减小B．小灯泡L亮度增加C．电源内电阻消耗功率减小D．电源输出功率肯定增加答案：C解析：滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则电路中总电流减小，由E＝U＋Ir可知，路端电压增大，则流过R的电流增大，故电流表示数增大，A错误；因总电流减小，而流过R的电流增大，由并联电路的分流规律可知，流过灯泡的电流减小，故灯泡亮度减小，B错误；因电流减小，则由功率公式可知，电源内部消耗的功率减小，C正确；当电源内外电阻相等时，电源的输出功率最大，本题无法得出内外电阻的大小关系，故无法确定功率的变化，D错误．4．(2021·浙江效实中学调研)如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间距离d＝40cm.电源电动势E＝24V，内电阻r＝1Ω，电阻R＝15Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0＝4m/s竖直向上射入板间．若小球带电荷量为q＝1×10－2C，质量为m＝2×10－2kg，不考虑空气阻力．那么，要使小球恰能到达A板，滑动变阻器接入电路的阻值和此时电源的输出功率为A．8Ω、23W B．32Ω、8WC．8Ω、15W D．32Ω、23W答案：A解析：带电小球从B到A依据动能定理有－mgd－qUP＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得UP＝8V，依据闭合电路欧姆定律有UP＝E－I(r＋R)，代入数据得I＝1A，此时滑动变阻器接入电路的阻值RP＝eq\f(UP,I)＝8Ω，电源输出功率P出＝I2(R＋RP)＝23W，选项A正确．5．如图甲所示，电压表V1、V2串联接入电路中时，示数分别为6V和4V，当只有电压表V2接入电路中时，如图乙所示，示数为9V，电源的电动势为()A．9.8V B．10VC．10.8V D．11.2V答案：C解析：依据题中甲图有RV1∶RV2＝3∶2，则有10V＝eq\f(RV1＋RV2,RV1＋RV2＋r)E，同理，依据题中乙图有9V＝eq\f(RV2,RV2＋r)E，联立可解得E＝10.8V，C正确．6．(2022·上海单科)(多选)直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A．总功率肯定减小B．效率肯定增大C．内部损耗功率肯定减小D．输出功率肯定先增大后减小答案：ABC解析：滑片P向右移动时外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P总＝EI可得P总减小，A正确；依据η＝eq\f(R外,R外＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R外))可知，B正确；由P损＝I2r可知，C正确；P输­R外图象如图所示，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法推断P输的变化状况，D错误．7．如图是一个将电流表改装成欧姆表的电路示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度eq\f(4,5)处，现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的eq\f(1,5)处，则该电阻的阻值为()A．4R B．5RC．10R D．16R答案：D解析：设电动势为E，内阻为R内，满偏电流为Ig，欧姆表调零即待测电阻为零，此时由闭合回路欧姆定律有，Ig＝eq\f(E,R内)，测阻值为R的电阻时，eq\f(4,5)Ig＝eq\f(E,R内＋R).测未知电阻时，eq\f(1,5)Ig＝eq\f(E,Rx＋R内)，联立以上三式解得Rx＝16R，故D项对．8．如图所示，电源电动势为6V，当开关S接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Uad＝0，Ucd＝6V，Uab＝6V，由此可判定()A．L1和L2的灯丝都断了B．L1的灯丝断了C．L2的灯丝断了D．变阻器R断路答案：C解析：由Uab＝6V，可知电源完好；灯泡都不亮，说明电路中消灭断路故障，且在外电路a、b之间；由Ucd＝6V可知，灯泡L1和变阻器R是导通的，断路故障应消灭在c、d之间，故L2断路，C正确，A、B、D错误．9．(2021·浙江金华八中三模)(多选)如图所示，一台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，忽视一切阻力及导线内阻，则()A．电源内阻r＝eq\f(E,I)－RB．电源内阻r＝eq\f(E,I)－eq\f(mgv,I2)－RC．假如电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D．假如电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小答案：BC解析：电动机的机械功率是mgv，依据能量守恒定律有EI＝I2r＋mgv＋I2R，A错，B对；假如电动机转轴被卡住而停止转动，电路中电流增大，较短时间内电源消耗的功率将变大，C对，D错．10．(多选)用标有“6V,3W”的灯泡L1、“6V,6W”的灯泡L2与抱负电压表和抱负电流表连接成如图甲所示的试验电路，其中电源电动势E＝9V．图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线．当其中一个灯泡正常发光时()A．电流表的示数为1B．电压表的示数约为6VC．电路输出功率为4WD．电源内阻为2Ω答案：CD解析：两个灯泡串联，所以电流相等．L1的额定电流为I1＝eq\f(P1,U1)＝0.5A，L2的额定电流为I2＝eq\f(P2,U2)＝1A，所以只有L1正常发光，电路中电流为0.5A，A项错误；从题图乙中可以看出，电流为0.5A时，两灯的电压分别为6V和2V，由串联分压原理知，L1两端电压为6V，L2两端电压为2V，电压表示数为2V，B项错误；电路输出功率为P＝UI＝(2＋6)×0.5W＝4W，C项正确；电源内阻r＝eq\f(E－U,I)＝2Ω，D项正确．11．(2021·湖北荆门高三期末)如图所示，一电荷量q＝＋3×10－5C的小球，用绝缘细线悬挂于竖直放置足够大的平行金属板中的O点．开关S合上后，小球静止时细线与竖直方向的夹角θ＝37°.已知两板间距d＝0.1m，电源电动势E＝15V，内阻r＝0.5Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝R3＝R4＝8Ω，取g＝10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos(1)电源的输出功率；(2)两板间的电场强度的大小；(3)带电小球的质量．答案：(1)28W(2)140V/m(3)5.6×10－4解析：(1)外电路电阻R＝eq\f(R2R3,R2＋R3)＋R1，干路电流I＝eq\f(E,R＋r)，路端电压U＝E－Ir，输出功率P＝UI，解得P＝28W.(2)场强E0＝eq\f(U,d)＝140V/m.(3)设带电小球的质量为m，则mgtanθ＝qE0，解得m＝5.6×10－412．某款节能环保汽车启动时的工作电路如图所示，查得电源的电动势E＝12V，电源的内阻r及爱护电阻R阻值未知，当在第一次S1闭合、S2断开的状况下，电流表的示数为1A；在其次次S1、S2均闭合的状况下，电流表的示数为3A．动机内阻RM＝1Ω，电流表的内阻不计且假定车灯灯丝电阻不变，求S1、S2均闭合时电动机的机械功率．答案：5.75W解析：设R0＝R＋r，S1闭合、S2断开时，R0上电压Ur＝I1R0车灯两端的电压UL＝E－Ur车灯的功率为P＝ULI1S1、S2均闭合时，R0上电压Ueq\o\al(′,r)＝I2R0车灯两端的电压Ueq\o\al(′,L)＝E－Ueq\o\al(′,r)车灯的电阻不变，由题知功率应为原来的eq\f(1,4)，即电压为原来eq\f(1,2)，即Ueq\o\al(′,L)＝0.5UL解得R0＝2.4Ω，UL＝9.6V，Ueq\o\al(′,L)＝4.8V.又I1＝eq\f(E,R0＋RL)即1＝eq\f(12,2.4＋RL)得RL＝9.6ΩS1、S2均闭合时，灯L的电流为Ieq\o\al(′,L)＝eq\f(U\o\al(′,L),RL)＝eq\f(4.8,9.6)A＝0.5A则流过电动机的电流为IM＝I2－Ieq\o\al(′,L)＝(3－0.5)A＝2.5A电动机的机械功率为P机＝Ueq\o\al(′,L)IM－Ieq\o\al(2,M)RM＝(4.8×2.5－2.52×1)W＝5.75W.13．在如图所示的电路中，定值电阻R1＝7Ω、R2＝3Ω、R3＝1Ω、R4＝4Ω、R5＝5Ω，电容器的电容C＝2μF，电源的电动势为E＝20V，忽视电源的内阻．若将开关S闭合，求：(1)电容器所带的电荷量；(2)假如在工作的过程中R2烧断，流过R5的电荷量．答案：(1)2×10－5C(2)2.8×10解析：(1)由电路图可知UR1∶UR2＝R1∶R2＝7∶3且UR1＋UR2＝20V解得：UR1＝14V，UR2＝6V同理可得：UR3＝4V，UR4