1、专题24 电学综合一、选择题1.（2020四川省雅安市）在如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，滑动变阻器R2上标有“20 0.5A，当滑片P由c点移到a端的过程中，电压表示数U随滑动变阻器R2接入电路的阻值变化情况如图乙所示，R1的最小功率是0.4 W。在保证电路元件安全的条件下，下列说法正确的是（）A. 电源电压为5 VB. R1的阻值为20C. R2接入电路的最小阻值为2D. R2的最小功率是0.8 W【答案】C【解析】【分析】由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1两端电压；(1)根据P=I2R可知：电路中电流最小时R1的功率最小，所以当R1的功率最小
2、时滑动变阻器连入电路的电阻最大，即在a点，由图乙可知，R2为20时，电压表的示数为2V，根据P=UI求出此时电路的电流，然后根据欧姆定律求出两端的电压，根据串联电路的电压特点即可求出电源电压；(2)根据欧姆定律求出R1的阻值；(3)由于滑动变阻器R2上标有“200.5A”，则电路中的最大电流为0.5A，根据欧姆定律求出电路中最小电阻，利用电阻的串联特点即可求出R2接入电路的最小阻值；(4)根据电路中的电流变化范围，利用P=UI求出滑动变阻器的功率变化范围，据此得出R2的最小功率。【详解】由图甲所示电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R2串联，电压表测定值电阻R1两端电压；A由于R1是定值电阻，
3、根据P=I2R可知，电路中电流最小时R1的功率最小，当电流最小时滑动变阻器连入电路的电阻最大，则由图乙知，滑动变阻器连入电路的电阻为20，此时电压表的示数为2V，根据P=UI可得，此时电路的电流根据和串联电路的电压特点可得电源电压故A错误；B根据可得R1的阻值故B错误；C由于滑动变阻器R2上标有“200.5A”，则电路中的最大电流为0.5A，根据可得最小总电阻则此时滑动变阻器的最小阻值为故C正确；D由前面解答可知，电路中电流的取值范围为0.2A0.5A，滑动变阻器消耗的功率所以当时，即I=0.3A时，R2的功率最大P最大=0.9W；根据前面推出的变阻器消耗功率与电流的二次函数表达式作出PI图像
4、，如图所示：根据图像可知，当电流最大为0.5A时，滑动变阻器消耗的电功率最小，滑动变阻器消耗的最小电功率故D错误。故选C。2.（2020四川省成都市）如图所示电路，电源电压U恒定。当A、B间接入标有“3V、1.5W”字样的灯泡L(忽略灯丝电阻变化)，闭合S、S1、S2，断开S3，滑片P移到某一位置时电流表示数为I，再向上移动一段距离，R的阻值变化了5，电流表示数变化了0.1A，L恰好正常发光；当A、B间换接为R3，闭合S、S3断开S1、S2，电压表示数为U2，R1的功率为P1，R2的功率为P2，P1P2，电路的总功率为5W。R1、R2、R3均为定值电阻，每个电阻的阻值只有2、5、7、9这四种可
5、能。下列结论正确的是（）A. I=0.4AB. U=12VC. U2可能是2.5VD. P1可能是2.25W【答案】AD【解析】【详解】AB当A、B间接入标有“3V、1.5W”字样的灯泡L(忽略灯丝电阻变化)，闭合S、S1、S2，断开S3，灯泡和变阻器串联，电压表测量变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流，灯泡的电阻RL=6灯泡正常发光的电流IL=0.5A向上移动一段距离，变阻器连入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，由欧姆定律可知通过电路的电流变大，由题意可知R=R-5IL-I=0.1A0.5A-I=0.1AI=0.4A由得到R=19，U=10V故A正确，B错误；CD当A、B间换接为R3，闭
6、合S、S3断开S1、S2，电阻R1、变阻器R2和电阻R3串联，电压表测量变阻器两端电压，电流表测量电路中的电流，电路的总功率为5W，电路中的电流I总=总电阻R总=20R1的功率为P1，R2的功率为P2，P1P2，串联电路中各处的电流相等，由P=I2R可知R1和R2的阻值不相等，每个电阻的阻值只有2、5、7、9这四种可能，由串联电路电阻的规律可知要得到R总=R1+R2+R3=20可知R1=2或R1=9R2=9或R2=2R3=9电压表示数为U2的示数U2=I总R2=0.5A9=4.5V或U2=I总R2=0.5A2=1VR1的功率为P1=I总2R1=(0.5A)22=0.5W或P1=I总2R1=(0
7、.5A)29=2.55W故C错误，D正确。故选AD。3.（2020四川省成都市）图是R1、R2两电阻的U-I图像。将R1、R2并联后接入电路，结合图中信息可知（）A. R1的阻值比R2的阻值小B. 通过R1、R2的电流相等C. R1的电压比R2的电压小D. R1的功率比R2的功率小【答案】D【解析】【详解】A图中R1的斜率更大，所以R1的阻值更大，故A错误；B两电阻并联，而两电阻阻值不同，所以通过R1、R2的电流不同，故B错误；C两电阻并联，所以两电阻两端电压相同，故C错误；D根据可得，R1的功率比R2的功率小，故D正确。故选D。4.（2020山东省泰安市）如图所示的电路中，电源电压保持不变，
8、R1为定值电阻，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，下列说法中（）电流表A的示数变小电压表V的示数变大电压表V与电流表A1的比值变小滑动变阻器R2消耗的电功率变小A. 只有正确B. 只有正确C. 只有正确D. 只有正确【答案】A【解析】【详解】由图可知，电阻R1和变阻器R2并联，电流表A1测量通过R1的电流，电流表A测量干路中的电流，电压表测量电源电压，闭合开关S，当滑动变阻器R2的滑片P向右移动时，滑动变阻器R2连入电路的电阻变大，由I=可知通过变阻器的电流变小，由并联电路的特点可知通过电阻R1的电流不变，即电流表A1的示数不变，由并联电路电流的规律可知干路中的电流变小，即电流表
9、A的示数变小；故的说法正确；电压表测量电源电压，电压表V的示数不变，故的说法错误；电压表V的示数不变，电流表A1的示数不变，电压表V与电流表A1的比值不变，故的说法错误；变阻器两端的电压等于电源电压，所以变阻器两端的电压不变，通过变阻器的电流变小，由P=UI可知滑动变阻器R2消耗的电功率变小，故的说法正确。故选A。5.（2020山东省济宁市）如图是已连接的部分电路，表中的结果符合ab间、ac间、bc间的连接情况的是（）选项ab间连接ac间连接bc间连接结果A2V的电源不接不接电流表示数为0.04AB不接一根导线2V的电源电路总功率为0.08WC一根导线2V的电源不接电路的总电阻为25D2V的电
10、源电压表一根导线电流表示数为0.5AA. AB. BC. CD. D【答案】D【解析】【详解】A在ab间连接2V的电源，ac、bc间不连接，此时电路为R1的简单电路，可算出电流表示数A不符合题意；Bab间不连接，ac间连接一根导线，bc间连接2V电源，此时电路为R1的简单电路，可算出电路总功率为B不符合题意；Cab间连接一根导线，ac间连接2V电源，bc间不连接，此时电路为R2的简单电路，此时电路的总电阻为20，C不符合题意；Dab间连接2V电源，ac间连接电压表，bc间连接一根导线，此时电路为R1、R2并联的电路，电流表测总电流，可算出并联后的电阻为电流表示数为D符合题意。故选D。二、填空题
11、6.（2020山东省济宁市）如图所示的电路中，L1、L2为两个阻值恒定的灯泡，甲、乙是连接实验室常用电流表或电压表的位置。在甲、乙位置分别接入量程不同的某种电表，只闭合开关S1，两灯均发光，两电表指针偏转角度相同。断开开关S1，在甲、乙位置分别接另一种电表，闭合开关S1和S2，两灯均发光，则此时两电表示数之比为_，灯泡L1与L2的电功率之比为_。【答案】 (1). (2). 【解析】【详解】1从图中可以看到，只闭合开关S1，假设甲是电压表，那么两灯都不会亮，假设乙是电压表，即使有电流流过甲，灯L1也不会亮，综上所述，甲乙都是电流表，甲测的是干路电流，乙测的是支路电流，甲的电流大于乙的电流，由于
12、两电表指针偏转角度相同，而量程不同，可得到关系式根据欧姆定律的变换式可得到由上面三式可解得断开开关S1，在甲、乙位置分别接另一种电表，即甲乙都是电压表，闭合开关S1和S2，两灯泡串联，甲电压表测的是灯L1的电压，乙电压表测的是电源电压，甲电压表大小是则此时两电表示数之比为2灯泡L1与L2的电功率之比三、实验题7.（2020山东省泰安市）现有如下实验器材：待测电源（电压大约在16V18V之间）、一个实验室用的量程为015V的电压表、一个开关、三个定值电阻（分别为R1=1k、R2=10、R3=20）、导线若干。请你利用实验器材，并从三个电阻中选择两个电阻，设计实验测量出电源电压值，根据要求完成下列
13、问题。(1)选择的两个电阻是_和_；(2)在虚线框中画出实验电路图（实验测量过程中不拆接电路）。_(3)测量步骤及所需测量的物理量（用字母表示）_；(4)电源电压值的表达式（用已知物理量字母和测量物理量字母表示）U0=_。【答案】 (1). R2 (2).R3 (3). (4). 见解析 (5). 或U1【解析】【详解】(1)12由于R1=1k，阻值较大，分得的电压较大，所以选择电阻R2和R3。(2)3将R2和R3串联，电压表测量R2两端的电压，如图所示：(3)4闭合开关S，读出电压表的示数U1。(4)5由串联电路电流的规律和欧姆定律可知通过电路的电流I=I2=电源电压U=I(R2+R3) =
14、(R2+R3)= U1四、计算题8.（2020四川省雅安市）在图所示的电路中，电源电压为12V且不变，电阻R1的阻值为10。闭合开关S，求电流表的示数I。(2)现有滑动变阻器R2，其规格为“20，1.5A”、“50， 1A或“50， 1.5A 中的一个。将R1与R2分别以串联和并联的连接方式接入M、N接线柱，闭合开关S，移动滑动变阻器R2的滑片，观察不同连接方式中电流表的两次示数分别是2.5A和0.2A。（a）请通过计算判断所用滑动变阻器R2的规格；（b）在电路元件安全工作的条件下，判断：哪种连接方式中滑动变阻器的最大电功率较大，求出该最大电功率P。【答案】(1)1.2A；(2)（a）50，1
15、.5A；（b）并联 ，18W；【解析】【分析】(1)根据欧姆定律算出电流表的示数I；(2)（a）若变阻器R2与电阻R1并联在电路中，电路电流最大，根据表格数据和欧姆定律算出滑动变阻器的最大电流，大体判断出滑动变阻器的规格；若变阻器R2与电阻R1串联在电路中，电路的电流最小，根据欧姆定律算出电阻R1和R2的总电阻，由串联电路电阻的规律算出滑动变阻器的最大电阻；从而确定出滑动变阻器的规格；（b）因为P=U2I2，要变阻器的功率最大，即U2、I2均最大，所以变阻器R2与电阻R1并联在电路中，根据P=U2I2算出滑动变阻器的最大功率。【详解】(1)根据欧姆定律知，电流表的示数为(2)（a）当R1与R2
16、串联时，I串=0.2A，则总电阻此时R2的电阻当R1与R2关联时，I并=2.5A，则有此时通过R2的电流I2=I并-I=1.3A由串联和并联时求出的R2和I2可知，所用R2的规格为“50， 1.5A”。（b）当R2与R1并联在电路中，且允许通过最大电流为1.5A时，R2的电功率最大，此时P=UI=12V1.5A=18W答：(1)电流表的示数为1.2A；(2)（a）所用滑动变阻器R2的规格50，1.5A；（b）并联时最大电功率18W。9.（2020四川省成都市）图所示的电路，电源电压U恒定为3V，电阻R1=10、R2=6，导体棒DE总电阻为RDE=15，开关闭合前，滑片P与导体棒最左端接触。(1
17、)开关S1接M，S、S2闭合，求5min内电路消耗的电能；(2)开关S1接N，S2断开，S闭合，移动滑片P的过程中，导体棒接入电路的电阻为Rx时，电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2，U=U1-U2。请写出U的字母表达式(用U、R1、R2、Rx表示)，并求出U的最大值。【答案】(1)450J；(2)；0.75V【解析】【详解】(1)开关S1接M，S、S2闭合，R1和导体棒DE并联，则R1在5min内电路消耗的电能为W导体棒DE在5 min内电路消耗的电能为所以5min内电路消耗的电能(2)开关S1接N，S2断开，S闭合，电路为串联电路，V1测R1和导体棒DE的电压，V2测R2和导体棒DE
18、的电压，根据题可得当电流最大时，U最大，即当滑动变阻器阻值最小，电流最大为则U的字母表达式为则答：(1)开关S1接M，S、S2闭合，5min内电路消耗的电能为450J。(2)开关S1接N，S2断开，S闭合，移动滑片P的过程中，导体棒接入电路的电阻为Rx时，电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2，U=U1-U2。U的字母表达式为，U的最大值为0.75V。10.（2020山东省济宁市）额定电压为9V的小灯泡的I-U图像如图（a）所示。将小灯泡接入图（b）所示的电路中，电源电压恒定。将滑动变阻器的滑片移至最右端，闭合开关S和S1，小灯泡正常发光，电流表示数为0.4A。求：(1)小灯泡的额定功率；
19、(2)定值电阻R的阻值；(3)只闭合开关S，将滑动变阻器的滑片由最右端逐渐向左移动，求滑动变阻器允许接入电路的最大阻值。【答案】(1)；(2)；(3)。【解析】【详解】(1)滑动变阻器的滑片移至最右端，闭合开关S、S1，此时为电阻R与灯泡L并联的电路，电流表测总电流，由图a可知，当小灯泡电压为9V时，小灯泡电流为0.3A，则小灯泡的额定功率为(2)当电压为9V时，总电流为0.4A，小灯泡电流0.3A，则定值电阻R的电流为定值电阻R的阻值为(3)只闭合开关S，此时为灯泡L与滑动变阻器串联的电路，电流表总电流，电压表测滑动变阻器电压，电压表最大量程为3V，因此小灯泡要分担6V电压，由图a可知，此时
20、电流表示数为0.25A，故滑动变阻器可以接入的最大阻值为11.（2020江苏省连云港市）连云港兴起的“厕所革命”极大地提升了市民的生活品质。为解决冬天如厕时马桶座冰冷的问题，某兴趣小组为一公厕设计了简易电热马桶座，其电路如图所示，定值电阻R1和R2为两电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b。已知电阻R2 =550，所加电源电压为220V。当S1闭合，S2接a时，电路发热的功率为22W。(1)求R1的阻值；(2)分别求出S1断开、S2接a；S1闭合、S2接b两种情况下电路的发热功率。(3)小明同学对此电路设计进行评估，发现该电路一直处于工作状态，不利于节能环保，建议在电路中增加定时开关。老师认为该电路设计还有不足，请你指出所存在的不足。【答案】(1)2200；(2)17.6W，110W；(3)见解析【解析】【详解】(1)当S1闭合，S2接a时，只有R1接入电路，R1的阻值R1=2200(2)S1断开、S2接a时，两个电阻串联，电路的发热功率S闭合，S2接b时，两个电阻并联，R1的发热功率R2的发热功率电路的发热功率P总=P1+P2=88W+22W=110W(3)当S1断开、S2接a时，电路消耗的功率为17.6W，该挡位电路消耗的功率与另一挡位22W相差不大，没有实际意义。建议根据需要改变R1和R2的阻值，使三个挡位电路的功率适当拉开差距。