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课时突破练46　闭合电路欧姆定律及其应用
基础·满分练
命题角度一　串、并联电路的特点　电表的改装
1.(2025江苏南通模拟)如图所示,电阻R1、R2串联,R1=2R2,流过恒定的电流,则(　　)
A.R1、R2的电压之比为1∶1
B.R1、R2的电功率之比为1∶2
C.通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1
D.相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为1∶2
2.如图所示,某同学利用一块表头G和三个定值电阻设计了如图所示的多量程电流表,该电表有1、2两个量程。当只增大电阻R1的阻值时,下列说法正确的是(　　)
A.两个量程均变大
B.两个量程均变小
C.1的量程变大,2的量程变小
D.1的量程变小,2的量程变大
命题角度二　闭合电路欧姆定律
3.(2026江苏常州期末)如图所示,甲、乙两电路中小灯泡和电池都相同,闭合开关后,灯泡均发光,则下列说法正确的是(　　)
A.电路中灯泡两端电压,图甲等于图乙
B.通过单个灯泡的电流,图甲大于图乙
C.通过干电池内部的电流,图甲大于图乙
D.干电池内部的发热功率,图甲大于图乙
命题角度三　闭合电路的功率及效率问题
4.(2025重庆第三次联合诊断)如图所示电路中,直流电源电动势为E、内阻r=R,定值电阻R1=R,可变电阻R2的阻值范围为0~2R。闭合开关S,改变可变电阻R2接入电路的阻值,则R2的最大电功率为(　　)
A. B.
C. D.
命题角度四　闭合电路的动态分析和故障分析
5.某实验小组先采用如图所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器阻值,发现电压表示数虽然有变化,但变化不明显,主要原因是(　　)
A.滑动变阻器与电路接触处断路
B.电流表阻值太小
C.滑动变阻器的阻值太小
D.电池内阻太小
6.(2025北京西城区模拟)在如图所示电路中,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中(　　)
A.电压表的示数增大,电流表的示数减小
B.电压表的示数减小,电流表的示数减小
C.电容器C所带电荷量减小
D.电容器C所带电荷量增大
命题角度五　两类U-I图像的比较与应用
7.(多选)(2026河北名校联合体开学考)如图所示,图线甲、乙分别为电源和某导体的U-I图线,电源的电动势和内阻分别用E、r表示,下列说法正确的是(　　)
A.电源的内阻r=5 Ω
B.该导体的阻值随电流的增大而增大
C.当该导体直接与该电源相连时,该导体消耗的功率为100 W
D.当该导体直接与该电源相连时,电源的效率为80%
能力·高分练
8.(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图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的U-I图线。曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5,3.75)、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(　　)
电源1与电源2的内阻之比是2∶3
电源1与电源2的电动势之比是1∶1
在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是9∶10
在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是8∶5
9.(多选)如图所示,电源电动势E=12 V,内阻不计,定值电阻R1=2 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω。M点和N点之间接有定值电阻R5和水平放置的理想平行板电容器,电容器的电容C=0.5 F。第一次将电阻箱的阻值调为R4=2 Ω,第二次将电阻箱的阻值调为R4'=10 Ω。下列说法正确的是(　　)
第一次,M点的电势低于N点的电势
第二次,电阻箱两端的电压为4.5 V
电阻箱的阻值改变的过程中,通过电阻R5的电荷量为2.25 C
电阻箱的阻值改变前后,电路消耗的电功率之比为11∶14
10.(跨模块融通)某同学自制电子秤的原理示意图如图所示。托盘与金属弹簧相连,滑动变阻器R的滑动端与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时,滑片恰好指在变阻器的最上端,此时电压表示数为0。设变阻器总电阻为R,总长度为l,电源电动势为E,内阻为r,限流电阻阻值为R0,弹簧劲度系数为k,重力加速度为g。忽略弹簧的电阻、托盘与弹簧的质量及一切阻力,电压表示数未超过量程。下列说法正确的是(　　)
A.该电子秤能够称量的物体最大质量为
B.电压表的示数能够达到的最大值为E
C.电压表示数为U时,物体的质量为
D.电压表示数为U时,物体的质量为
素养·提升练
11.(多选)在如图所示的电路中,定值电阻R大于电源内阻r。现闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向上滑动,电表A、V1、V2、V3都为理想电表,测得电压表V3示数变化量的绝对值为ΔU3,电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则下列说法正确的是(　　)
A.电流表A的示数减小,电压表V1的示数增大,电压表V2的示数增大
B.ΔU3与ΔI的比值不变
C.电源的输出功率一定减小
D.滑动变阻器的功率一定增大
答案：
1.C　解析 串联电路,电流处处相等,根据U=IR,则R1、R2的电压之比为,故A错误;根据电功率P=I2R,由于电流相等,故电功率之比与电阻成正比,即R1、R2的电功率之比为2∶1,故B错误;根据q=It,由于电流相等、时间相等,则通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1,故C正确;根据焦耳热Q=I2Rt,由于电流相等,故相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比等于电阻之比,即相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为2∶1,故D错误。
2.A　解析 测电流时,量程1为I1=+Ig,量程2为I2=+Ig,当只增大电阻R1的阻值时,两个量程均变大。故选A。
3.B　解析 设电源的电动势为E,内阻为r,灯泡的电阻为R,对于图甲则有I甲=,对于图乙则有I'=,通过图乙中每个灯的电流I乙=I'=,显然I甲>I乙,根据闭合电路的欧姆定律可得,图甲中灯泡两端的电压U甲=E-I甲r,图乙中灯泡两端的电压U乙=E-I'r,结合上述分析可知I甲U乙,A错误,B正确;通过干电池内部的电流,图甲中有I甲=,对于图乙则有I'=,显然I甲4.D　解析 R1和电源并联后可视为一个等效电源,新电源的电动势E'=,内阻r'=,此时R2的电功率就是新电源的输出功率,当外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大,可知当R2=r'=时,R2的电功率最大,其最大功率为Pmax=,故选D。
5.D　解析 用如图所示电路测量时,在较大范围内调节滑动变阻器阻值,发现电压表示数虽然有变化,但变化不明显,说明滑动变阻器既不断路,也不短路,也不是电流表阻值太小的原因,是由于其阻值始终相对于电池内阻很大,即电池内阻太小。故选D。
6.C　解析 滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中,R2阻值减小,总电阻减小,总电流变大,则电流表示数变大,R1和内阻r上的电压变大,则R2两端电压减小,则电容器两板间电压减小,电压表读数减小,根据Q=CU可知,电容器带电量减小。故选C。
7.AD　解析 根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,由图中图线甲可知,电动势为E=50 V,内阻为r= Ω=5 Ω,故A正确;根据欧姆定律R=,由图中图线乙可知该导体的阻值随电流的增大而减小,故B错误;当该导体直接与该电源相连时,由图中交点可知,电阻的电压和电流分别为U=40 V,I=2 A,则该导体消耗的功率为P=UI=80 W,此时电路消耗的总功率为P总=EI=100 W,则电源的效率为η=×100%=80%,故C错误,D正确。
8.BC　解析 由闭合电路欧姆定律可知U=E-Ir,在电源的U-I图像中,图像的纵轴截距表示电动势、斜率的绝对值表示电源的内电阻,可知电源1、电源2的电动势与内阻分别为E1=10 V,r1= Ω,E2=10 V,r1= Ω,则电源1、电源2的电动势与内阻之比分别为E1∶E2=1∶1,r1∶r2=3∶2,故A错误,B正确;灯泡伏安特性曲线与电源的伏安特性曲线的交点即为灯泡与这电源连接时的工作状态,则连接电源1时有I1=5 A,U1=3.75 V,连接电源2时有I2=6 A,U2=5 V,则在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比与消耗的功率之比分别为R1∶R2==9∶10,P1∶P2=U1I1∶U2I2=5∶8,故C正确,D错误。
9.AC　解析 当电阻箱的阻值为R4=2 Ω,电阻R2两端的电压为U2=E=8 V,电阻R3两端的电压为U3=E=9 V,M点的电势低于N点的电势,故A正确;当电阻箱的阻值为R4'=10 Ω,电阻箱两端的电压为U4'=E=7.5 V,故B错误;当电阻箱的阻值为R4=2 Ω时,M点的电势低于N点的电势,电容器下极板带正电,带电荷量为Q1=C(U3-U2)=0.5 C;当电阻箱的阻值为R4'=10 Ω时,电阻R3两端的电压为U3'=E=4.5 V,M点的电势高于N点的电势,电容器下极板带负电,带电荷量为Q2=C(U2-U3')=1.75 C,电阻箱的阻值改变的过程中,通过电阻R5的电荷量为ΔQ=Q1+Q2=2.25 C,故C正确;电阻箱的阻值改变前,电路消耗的电功率为P1==42 W,电阻箱的阻值改变后,电路消耗的电功率为P2==33 W,电阻箱的阻值改变前后,电路消耗的电功率之比为,故D错误。
10.C　解析 当指针指到R的最下端时所称的质量最大,则mg=kl,解得该电子秤能够称量的物体最大质量为m=,选项A错误;当指针指到R的最下端时电压表的示数能够达到的最大值,则Um=,选项B错误;电压表示数为U时,指针到R上端电阻为R1,则R1=,弹簧压缩量x=l,则m'g=kx,解得物体的质量为m'=,选项C正确,D错误。
11.BC　解析 分析电路可知,当开关S闭合,滑动变阻器与定值电阻R串联后接在电源两端;将滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电路总电阻增大,电路电流减小;而理想电压表V2测量电源的路端电压,根据闭合电路欧姆定律U2=E-Ir可得,将滑动变阻器的滑片向上滑动,电路电流减小,电流表A的示数减小,定值电阻两端电压减小,则电压表V1的示数减小,内阻上分得的电压变小,电源路端电压增大,理想电压表的示数V2增大,故A错误;理想电压表V3测量滑动变阻器两端的电压,根据闭合电路欧姆定律可得U3=E-I(R+r),滑动变阻器滑动后,有U3'=E-I'(R+r),两式相减,所以ΔU3与ΔI的比值为=R+r,则比值保持不变,故B正确;电源的输出功率与外电阻变化的图像如下,当电路中定值电阻R的阻值大于电源内阻r的阻值,将滑动变阻器的滑片向上滑动,滑动变阻器接入电路的电阻增大,电路的外电阻阻值比内阻大,电源的输出功率减小,故C正确;将定值电阻等效为电源内阻,当滑动变阻器电阻与等效内阻相等时,滑动变阻器的功率最大,所以无法分析滑动变阻器功率的变化,故D错误;故选BC。
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