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闭合电路欧姆定律的应用1.考点及要求1电源的电动势和内阻Ⅱ;2闭合电路的欧姆定律Ⅰ;3电功率、焦耳定律Ⅰ.
2.方法与技巧1电路的动态分析从局部到整体、然后再分析局部;先分析电路结构未变部分、再分析变化部分;2含C电路关键是弄清电容器与哪一部分电路并联,求得UC是解题关键.1.电路动态变化的分析如图1所示电路,当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时,下列说法正确的是 图1A.电流表的示数变大B.R3两端的电压减小C.R2的功率增大D.R1的电流增大2.闭合电路中的功率及效率问题多选某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中,如图2中的a、b、c所示.则下列说法正确的是 图2A.图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B.图中a线最高点对应的功率为最大输出功率C.在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PCD.两个图线交点M与N的横坐标之比一定为1∶2,纵坐标之比一定为1∶43.电源U-I图像与电阻U-I图像的比较多选如图3甲所示的电路中,不计电表内阻的影响,改变滑动变阻器的滑片位置,测得电压表V1和V2随电流表A的示数变化的实验图像如图乙所示,则下列说法正确的是 图3A.图线a是电压表V1的示数与I的关系图线B.图线b的延长线一定过坐标原点OC.图线a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电阻R0消耗的瞬时功率D.图线a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电源的瞬时输出功率4.含电容器电路的分析方法多选如图4所示,平行金属板中带电质点P原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则 图4A.电压表读数减小B.电流表读数减小C.质点P将向上运动D.R1上消耗的功率逐渐增大5.如图5所示,电源电动势为E,内电阻为r.两电压表可看成是理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动时,下列说法中正确的是 图5A.小灯泡L
1、L2均变暗B.小灯泡L1变亮,V1表的读数变大C.小灯泡L2变亮,V2表的读数不变D.小灯泡L1变暗,V1表的读数变小6.如图6所示电路,电源内阻不可忽略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 图6A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大7.多选一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E,内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则 A.电动机消耗的总功率为UIB.电动机消耗的热功率为C.电源的输出功率为EID.电源的效率为1-
8.多选如图7所示,电源的电动势为E,内阻为r,R
1、R
2、R3为定值电阻,R4为光敏电阻光敏电阻被光照射时阻值变小,C为电容器.闭合开关S,电路稳定后,用光照射R4,下列说法正确的是 图7A.电压表示数增大B.电源的效率增大C.电容器所带电荷量增加D.R2消耗的功率增大
9.如图8所示,灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的,现在突然灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是 图8A.R3断路B.R2断路C.R2短路D.R1短路10.如图9,E=6V,r=4Ω,R1=2Ω,R2的阻值变化范围是0~10Ω.求图91电源的最大输出功率;2R1上消耗的最大功率;3R2上消耗的最大功率.11.在如图10所示的电路中,电源电动势E=6V,内阻r=2Ω,定值电阻R1=R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω,电容器的电容C=100μF,电容器原来不带电.求图101闭合开关S后,电路稳定时,流过R3的电流大小I3;2闭合开关S后,直至电路稳定过程中流过R4的总电荷量Q.答案解析1.A [当滑动变阻器R1的滑片向上滑动时,其接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,则干路电流I减小,路端电压U增大,R3两端的电压等于路端电压,则知R3两端的电压增大,则通过R3电流I3增大,通过R2电流I2=I-I3,I减小,I3增大,则I2减小,故R2的功率减小,电压U2也减小;R
1、R4并联电压U并=U-U2,U增大,U2减小,则知U并增大,故通过电流表的电流IA增大,电流表的示数变大.R1的电流I1=I2-IA,I2减小,IA增大,则I1减小,故A正确,B、C、D错误.]2.CD [P=I2r,电流I越大,P越大,且为非线性关系,所以图线b表示Pr随电流I变化的关系,选项A错误;PE=E·I,PE与I成正比,为图线a,故图中a线最高点对应的功率为电源最大功率,选项B错误;电源输出功率PR=PE-Pr,所以在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC,选项C正确;两个图线交点M对应R=r,N对应R=0,两个图线交点M与N的横坐标之比一定为1∶2,M点纵坐标P=,N点的纵坐标P=,两个图线交点M与N的纵坐标之比一定为1∶4,选项D正确.]3.BCD [当电路中电流增大时,电压V1的示数增大,电源的内电压增大,电压表V2的读数减小,则根据图像可知,图线a是电压表V2的示数与I的关系图线,故A错误.由上分析知,图线b是电压表V1的示数与I的关系图线,由于V1测量的是定值电阻的电压,定值电阻的电压与电流成正比,则图线b的延长线一定过坐标原点O,故B正确.图线a反映电源的特性,图线b反映定值电阻的特性,两图线的交点表示定值电阻接在该电源上的工作状态,则交点的横、纵坐标值的乘积等于该状态下定值电阻消耗的瞬时功率,也就是电源的瞬时输出功率.]4.BC [R4的滑片向b端移动时,R4↑→R总↑→I总↓→U端↑,分析电流表示数变化时,可把R1和R3等效为电源内阻,示数即可等效为总电流,由上面分析知其示数减小,B正确;分析示数的变化时,可把R
1、R2和R3都等效为电源内阻,其示数即为等效路端电压,增大,A错误;分析电容器两板间电压时,可把R1等效为电源内阻,UC=U端,E′=,增大,C正确;P1=IR1,减小,D错误.]5.D [由题图知滑动变阻器与灯泡L1并联,再与灯泡L2串联.V1表测量路端电压,V2表测量灯泡L2的电压.将滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,滑动变阻器与灯泡L1并联的电阻变小,外电路总电阻减小,路端电压减小,V1表的读数变小.由闭合电路欧姆定律可知,流过电源的电流增大,灯泡L2变亮,电压表V2读数变大.灯泡L1的电压U1=E-Ir+RL2减小,灯泡L1变暗.故A、B、C错误,D正确.]6.A [在电路中,变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中,变阻器R0接入电路中的电阻变小,从而使整个电路中的外电阻变小,干路电流变大,内阻r分得的电压U内=Ir变大,U外变小,电压表示数变小,由U1=IR1知U1变大,因U外=U1+U2,故U2变小,由于I2=,所以流过R2的电流变小,电流表示数变小,选项A正确.]7.AD [电动机不是纯电阻,电动机消耗的总功率为UI,选项A正确;电动机消耗的热功率为P热=I2R≠,选项B错误;电源的总功率为EI,电源的输出功率为EI-I2r,所以电源的效率为1-,选项C错误,D正确.]8.CD [分析电路可知,当用光照射R4时,R4阻值减小,总电阻减小,总电流增大,路端电压减小,电压表示数减小,A错误;电源效率η===随外电路电阻阻值的减小而减小,B错误;分析可知R2两端电压即电容器两端电压增大,则R2消耗的功率增大、电容器所带电荷量增大,C、D正确.]9.B [若滑动变阻器R3断路,外电路总电阻增大,路端电压随之增大,A、B变亮,故A错误.R2断路,外电阻增大,路端电压U增大,干路电流I减小,R3电流I3增大,则通过A的电流IA=I-I3减小,A灯变暗,B灯电压UB=U-IARA+R1增大,B灯变亮,符合题意,故B正确.R2短路,B灯不亮,不符合题意,故C错误.若R1短路,外电阻减小,路端电压U减小,干路电流I增大,R3电流I3减小,则通过A的电流IA=I-I3增大,UA增大,A灯变亮;不符合题意,故D错误.]10.
12.25W 22W
31.5W解析 1当R2+R1=r=4Ω时,电源输出功率最大,最大为P=2·r=2×4W=
2.25W.2当R2=0时,电路中电流最大,则R1上功率最大,最大功率P1=2·R1=2×2W=2W.3将R1视为电源的内电阻处理,则根据电源的输出功率随外电阻变化的特点,知当R2=R1+r时电源的输出功率最大即外电阻R2消耗的电功率最大R2=R1+r=2+4Ω=6Ω,此时最大功率P2=2·R2=2×6W=
1.5W.11.
10.12A
23.6×10-4C解析 1闭合开关S后电路稳定时,外电阻R外==Ω=8Ω总电流I==A=
0.6A路端电压U外=IR外=
0.6×8V=
4.8V流过R3的电流为I3==A=
0.12A2闭合开关S后,电路稳定时,加在电阻R3的电压U3=I3R3=
3.6V电容器充电完毕所带的电荷量Q=CU3=
3.6×10-4C闭合开关S直至电路稳定流过R4的总电荷量Q=
3.6×10-4C。