1、电路电路的基本规律(建议用时45分钟)1.(2019江苏高考)如图所示的电路中,电阻R=2 。断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为()A.1 B.2 C.3 D.4 【解析】选A。根据闭合电路欧姆定律U外=E-Ir和I=,可得E=3 V,r=1 ,故选项A正确,B、C、D错误。2.用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为()A.R0B.R0C.R0D.R0 【解题指南】解答本题可按
2、以下思路进行:(1)通过电流表的电流为零,表明Rx与R0连接点与P点等电势,即电流在R0和MP上的电压降是相等的。(2)将MN看作是MP和PN串联,用电阻定律表示出阻值。【解析】选C。设MN之间的电压为U,则R0上的电压为:UR=R0,MP上的电压为:UM=由题意UR=UM得:Rx=R0,C项正确。3.(多选)在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然变亮,若电路中仅有一处故障,则出现这种现象的原因可能是()A.电阻R1短路B.电阻R2断路C.电阻R2短路D.电容器C断路【解析】选A、B。若R1短路,则R总变小,I总变大,通过灯泡L的电流变
3、大,灯泡变亮,A正确;若R2断路,R总变大,I总变小,U内=I总r变小,U外变大,U1=I总R1变小,因UL=U外-U1,所以UL变大,灯泡变亮,故B正确;若R2短路,电流不经过灯泡,灯泡不亮,C错误;若电容器断路,总电阻不受影响,故灯泡亮度不变,D错误。4.(多选)(2019淮北模拟)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,C为电容器,R0为定值电阻,电表均为理想电表,R为滑动变阻器,闭合开关后灯泡正常发光,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列判断正确的是()A.电压表、电流表示数均变大,灯泡L将变暗B.定值电阻R0中将有从右向左的电流C.电压表示数改变量与电流表示数改变量之比不变D.电源输出
4、功率一定变小【解析】选B、C。电路稳定时,与电容器串联的电路没有电流,R0两端的电压为零。当滑动变阻器的滑片向右移动时,变阻器电阻减小,外电阻减小,电路中总电流变大,则灯L将变亮,电流表示数变大,电源的内电压变大,则路端电压减小,电压表读数减小,选项A错误。而电容器的电压等于路端电压,所以电容器的电压减小,由Q=CU分析可知其电荷量将减小。电容器放电,则定值电阻R0中将有从右向左的电流出现,选项B正确。根据闭合电路欧姆定律知 U=E-Ir,得=r,可得电压表示数改变量与电流表示数改变量之比保持不变。故C正确。 因不清楚外电路电阻与电源内阻的大小关系,则不能确定电源输出功率的变化,选项D错误;故
5、选B、C。【总结提升】电路动态分析的一般步骤(1)明确局部电路电阻变化时所引起的外电路总电阻的变化。(2)根据闭合电路欧姆定律I总=,确定电路的总电流如何变化。(3)由U内=I总r确定电源的内电压如何变化。(4)由U=E-U内确定路端电压如何变化。(5)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。5.(2019成都模拟)如图,直线A为电源的U-I图线,直线B和C分别为电阻R1、R2的U-I图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。由图像一定能确定的是()A.电阻R1R2 B.电源输出功率P1P2C.电源内阻消耗的功率Pr1Pr2 D.电源效率1R2,选项A错误;电源的输出功率等于电
6、阻R上消耗的功率,大小等于电源的U-I线与电阻的U-I线交点的横纵坐标的乘积,由图像可知,两种情况下电源的输出功率无法确定,选项B错误;电源内阻上的功率为Pr=I2r,由图可知电源接R1时电流小,则电源内阻消耗的功率Pr12,选项D错误;故选C。【总结提升】 U-I图像的一般分析思路(1)明确纵、横坐标的物理意义。(2)明确图像的截距、斜率及交点的意义。(3)找出图线上对应状态的参量或关系式。(4)结合相关概念或规律进行分析、计算。6.(2020绵阳模拟)如图所示的电路中变阻器的最大阻值大于电源的内阻。调节变阻器的阻值使其由大到小,发现理想电流表A的示数为1.5 A时,电源的输出功率达到最大值
7、9 W。由此可知()A.电源的内阻为4 B.电源的电动势为6 VC.电源输出功率最大时,闭合电路的总电阻为4 D.该电路中,电源效率的最大值为50%【解析】选A。电源的输出功率达到最大时,设变阻器的电阻值为R,则:P=I2R,可得:R= =4 ,根据电源的输出功率最大的条件:外电阻与电源的内电阻相等可知,电源的内电阻也是4 ,故A正确;电源的电动势:E=I(R+r)= 1.5(4+4) V=12 V,故B错误;电源输出功率最大时,闭合电路的总电阻为:R总=R+r=(4+4) =8 ,故C错误;电源的效率=100%,随外电阻的变化而变化,外电阻越大,则效率越大,可以大于50%,故D错误。7.如图
8、为测量某电源电动势和内阻时得到的UI图线。用此电源与三个阻值均为3 的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为()【解析】选B。由题图可知电源电动势为6 V,电源内阻为 =0.5 。对A图I= A=4 A,U=IR外=4 V;对B图,I=2.4 A,U=IR外=4.8 V;对C图,I=0.63 A,U=5.68 V;对D图,I=1.2 A,U=5.4 V,故B正确。8.(2019盘锦模拟)如图所示,闭合开关S后,A灯与B灯均发光,当滑动变阻器的滑片P向左滑动时,以下说法中正确的是(已知A、B两灯电阻均大于电源内阻)()A.A灯变暗B.B灯变暗C.电源的输出功
9、率先变大后减小D.电源的总功率可能增大【解析】选B。当滑动变阻器滑片P向左滑动,其接入电路的电阻增大,电路总电阻R总增大,干路电流I减小,B灯变暗,电源的内电压减小,路端电压增大,B的电压减小,所以A的电压增大,A灯变亮,选项A错误,B正确;当内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,而灯泡B的电阻大于电源的内阻,当R增大时,电源的输出功率减小,选项C错误;电源的总功率P=EI,电流减小,总功率减小,选项D错误。9.(多选)一额定功率为9 W、额定电压为9 V的小灯泡L和一直流电动机并联,与定值电阻R=4 串联后接在电路中的AB两点间,电流表A为理想电表,电路如图所示,灯泡的电阻不变。当AB间接电
10、压为0.49 V时,电动机不转、灯泡不亮,电流表示数为0.1 A;当AB间接电压为15 V时,电动机转运起来、灯泡正常发光。则下列说法正确的是()A.电动机线圈电阻为1 B.灯泡正常发光时电流表示数为0.5 AC.灯泡正常发光时电流表示数为1 AD.电动机输出的机械功率为4.25 W【解析】选A、D。根据P=可知灯泡电阻RL=9 ,当AB间接电压为0.49 V时,电动机不转、为纯电阻电路,根据欧姆定律可知R两端电压UR=IR=0.14 V=0.4 V,灯泡两端电压U1=U-UR=0.49 V-0.4 V=0.09 V,通过灯泡的电流I1=0.01 A,通过电动机的电流I2=0.1 A-0.01
11、 A=0.09 A,根据并联电路特点可知电动机线圈电阻r=1 ,故选项A正确;当AB间接电压为15 V时,灯泡正常发光,灯泡两端电压为UL=9 V、通过灯泡的电流为IL=1 A,则电动机两端电压为UM=9 V,R两端电压为UR=6 V,干路电流I=1.5 A,电流表示数为1.5 A,通过电动机的电流为IM=I-IL=0.5 A,则此时电动机输出的机械功率P=UMIM-r=4.25 W,故选项B、C错误,选项D正确。10.(2019安顺模拟)如图所示,曲线C1、C2分别是纯电阻电路中,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.两条图线的交点表示内、外电路消耗的总
12、功率为4 WB.电源的内电阻为2 C.电源输出功率最大值为4 WD.电源的效率最大可达50%【解析】选C。根据图像可以知道,在曲线C1、C2的交点的位置,此时的电路内外的功率相等,由于内外电路的电流是相等的,所以此时电源的内阻和电路的外电阻的大小是相等的,内、外电路消耗的功率相等,总功率为8 W,即此时电源的输出功率是最大的,由图可知电源输出功率最大值为4 W,选项A错误,C正确;当输出功率最大时,根据P=I2R=I2r可知,P=4 W,I=2 A,所以R=r=1 ,选项B错误;电源的效率=,仅当r=R时,电源的效率才是50%,但不是效率的最大值,选项D错误。11.如图所示的电路中,电源电动势
13、为E、内电阻为r,水平放置的平行板电容器与二极管D连接,在两板间一带电液滴M恰好处于静止状态。灯L的电阻保持不变且等于R,r=R1=R2=R,若R2的滑片P向上滑动时,下列判断正确的是()A.液滴M将向下加速运动B.灯泡L变亮C.电源输出的功率减小D.通过R1的电流减小【解析】选C。R2的滑片P向上滑动时,阻值减小,回路总电阻减小,总电流增大,路端电压减小,灯泡L支路电流减小,灯泡L变暗,B错误;流过R1的电流增大,D错误;R1两端的电压增大,R2两端的电压减小,但由于二极管的单向导电性,无法放电,电容器的电量保持不变,两板间的电场强度保持不变,液滴M将保持静止,A错误;外电路总电阻小于内阻,
14、现外电路电阻减小,电源输出的功率减小,C正确。故选C。12.(多选)如图所示,电池的电动势为E,内阻为r,电阻R=r,滑动变阻器的总阻值为2R,电表为理想电表,在滑动变阻器的滑片P由a向b滑动的过程中,下列判断正确的是()A.电压表示数最大值为B.电源的输出功率一直减小C.电流表示数先增大后减小,电压表示数先减小后增大D.电流表示数在间变化【解题指南】(1)滑动变阻器的滑片P由a向b滑动的过程中,滑动变阻器两部分并联,并联电阻先增加后减小。(2)滑片位于a或b时,外电路阻值最小,滑片位于中间时,外电路阻值最大。【解析】选A、D。外电路是滑动变阻器两部分并联再与定值电阻串联,当滑片位于a或b时,
15、外电路阻值最小为R,内、外电阻相等,电源输出功率最大,电流表示数最大为,电压表示数最大为,选项A对;当滑片两侧电阻值相等时,外电路阻值最大为,干路电流最小为,所以在滑动变阻器的滑片P由a向b滑动的过程中,电源的输出功率、电压表示数、电流表示数都先减小后增大,电流表示数变化范围为,选项B、C错,D对。13.如图所示,AB和AB是长度均为L=2 km的两根输电线(1 km电阻值为1 ),若发现在距离A和A等远的两点C和C间发生漏电,相当于在两点间连接了一个电阻。接入电压为U=90 V的电源:当电源接在A、A间时,测得B、B间电压为UB=72 V;当电源接在B、B间时,测得A、A间电压为UA=45
16、V。由此可知A与C相距多远?【解析】根据题意,将电路变成图甲所示电路,其中R1=R1,R2=R2,当AA接90 V,BB电压为72 V,如图乙所示(电压表内阻太大,R2和R2的作用忽略,丙图同理)此时R1、R1、R串联,因为在串联电路中电阻和电压成正比,所以R1RR1=9 V72 V9 V=181同理,当BB接90 V,AA电压为45 V,如图丙所示,此时R2、R2、R串联,因为在串联电路中电阻和电压成正比,所以R2RR2=22.5 V45 V22.5 V=121=484联立可得:R1R2=14,由题意,RAB=2 km=2 =R1+R2,所以R1=0.4 ,R2=1.6 ,AC相距s=0.4
17、 km。答案:0.4 km14.(2019石家庄模拟)如图所示的电路中,R1=4 ,R2=2 ,滑动变阻器R3上标有“10 2 A”的字样,理想电压表的量程有03 V和015 V两挡,理想电流表的量程有00.6 A和03 A两挡。闭合开关S,将滑片P从最左端向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2 V和0.5 A;继续向右移动滑片P至另一位置,电压表指针指在满偏的,电流表指针也指在满偏的。求电源电动势与内阻的大小。(保留两位有效数字)【解题指导】解答本题要注意两点:(1)根据滑动变阻器的移动可知电流及电压的变化,可判断所选量程,从而求出电流表的示数;(2)由闭合电路欧姆定律可得出电动势与
18、内阻的两个表达式,联立即可求得电源的电动势。【解析】滑片P向右移动的过程中,电流表示数在减小,电压表示数在增大,由此可以确定电流表量程选取的是00.6 A,电压表量程选取的是015 V,所以第二次电流表的示数为0.6 A=0.2 A,电压表的示数为15 V=5 V当电流表示数为0.5 A时,R1两端的电压为U1=I1R1=0.54 V=2 V回路的总电流为I总=I1+=(0.5+) A=1.5 A由闭合电路欧姆定律得E=I总r+U1+U3,即E=1.5r+2+2当电流表示数为0.2 A时,R1两端的电压为U1=I1R1=0.24 V=0.8 V,回路的总电流为I总=I1+=(0.2+) A=0.6 A由闭合电路欧姆定律得E=I总r+U1+U3,即E=0.6r+0.8+5联立解得E=7.0 V,r=2.0 答案:7.0 V2.0
