专题02 闭合电路欧姆定律（一）（期中真题汇编，山东专用）高二物理上学期

专题02 闭合电路欧姆定律（一） 地 城 考点01 含容电路分析 一、单选题 1．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）如图所示电路中，为定值电阻，为光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），电容器的电容为，电源电动势为、内阻为。闭合开关S，照射光敏电阻的光强不断减弱，一段时间后，电压表示数的变化量为，电流表示数的变化量绝对值为，则（　　） A． B．电容器放出的电荷量为 C．电源内部损耗的功率一定减少 D．电源的输出功率一定增加 二、多选题 2．（24-25高二上·山东省德州市·期中）在如图所示的电路中，电源电动势、内阻恒定，、是定值电阻。闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器的滑片向上滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值为、、，电流表A是理想电流表。下列说法正确的是（　　） A．电流表A示数变小，电压表V2的示数变大 B． C．定值电阻中有从流向的瞬间电流，带电液滴将向上运动 D．电源效率减小 3．（24-25高二上·山东师范大学附属中学·期中）如图为学生设计的一个自动控制电路，电源的电动势为E，内阻为r，R为光敏电阻，C为电容器，为定值电阻，L为灯泡，电流表和电压表均为理想电表。已知光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而减小，闭合开关，电容器未被击穿。减小光敏电阻的光照强度，下列说法正确的是（   ） A．灯泡变暗 B．电容器储存电量变小 C．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变 D．电源的输出功率变大 4．（24-25高二上·山东省百师联考·期中）如图所示的电路中各电表均为理想电表，为理想二极管，为电容器，为定值电阻，为滑动变阻器。闭合开关S，待电路稳定后，记录各电表示数，将滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，待电路再次稳定后发现电压表的示数变化量绝对值为，电压表的示数变化量绝对值为，电流表A的示数变化量绝对值为，则下列判断正确的是（    ） A．电压表的示数变大，电流表A的示数变小 B．电容器所带电荷量减少 C．的值变大，的值不变 D． 三、解答题 5．（24-25高二上·山东省日照市·期中）如图甲所示的电路中，R2=6Ω，电容器的电容C=5μF，开关S闭合、S1断开。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢移动到b端的过程中，电压表的示数U随电流表的示数I变化的关系如图乙所示。电压表和电流表均为理想电表。 (1)求电源的电动势E、内阻r和电阻R1的阻值； (2)求滑动变阻器R消耗的最大功率P； (3)将滑动变阻器的滑片置于中间，电路稳定后，闭合开关S1，电路再次稳定后，求通过电阻R3的电荷量Q。 6．（24-25高二上·山东省济宁市第一中·期中）如图甲所示，，为滑动变阻器，最大阻值为，电容器的电容，电表均为理想电表。闭合开关，开关拨到左侧，移动滑动变阻器的滑片，电路稳定时读出电压表和电流表的示数，得到关系如图乙所示。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的最大输出效率和最大输出功率； (3)当滑片移到正中间位置时，电路稳定后将开关拨到右侧，电路再次稳定后，求流过的电荷量； 7．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）一电路如图所示，电阻，，，平行板电容器的电容，电压表为理想电压表。已知开关S断开时，电压表的示数；开关S闭合时，电压表的示数。求： (1)开关S断开时，电源的输出功率； (2)电源的电动势和内阻； (3)开关S由断开到闭合，流过的总电荷量。 8．（24-25高二上·山东省济宁市·期中）如图所示，电源电动势E = 32 V、内阻r = 2 Ω，电阻R1 = R2 = R3 = R = 5 Ω，电流表为理想电表，电容器的电容C = 9 μF。闭合开关S，电路稳定后，求： (1)电流表的示数； (2)电容器两极板所带电荷量为多少； (3)S断开后通过R1的电荷量为多少？ 9．（24-25高二上·山东省临沂市·期中）如图所示的电路中，，，，，当开关S闭合时，通过电阻的电流大小为0.5A，电源所释放的总功率为9W。 (1)求电源的电动势和内阻。 (2)求S断开时，电容器所带的电荷量。 10．（24-25高二上·山东省淄博市实验中学、齐盛中学·期中）如图所示，电源电动势，E=10V，内阻r=1Ω，，C=30μF，求： (1)S闭合后，电路稳定时，通过的电流； (2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过的电荷量。 11．（24-25高二上·山东省济南第一中学·期中）如图所示电路中，R1=3Ω，R2=6Ω，R3=1.5Ω，C=20μF。当开关S1闭合，S2断开，电路稳定时， 电源的总功率为2W，当开关S1、S2都闭合，电路稳定时，电源的总功率为4W，求： (1)电源电动势E和内电阻r； (2)当开关S1、S2都闭合时电源的输出功率； (3)当开关S1闭合，分别计算在闭合与断开开关S2时，电容器所带的电荷量各为多少？ 12．（24-25高二上·山东省青岛市四区县（胶州、平度、黄岛、城阳）·期中）如图甲所示，R1、R2、R4均为定值电阻，R2=6Ω，R4=2Ω，R3为滑动变阻器，最大阻值为6Ω，电容器的电容C=100μF，电表均为理想电表。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电路稳定时读出电压表和电流表的示数，得到U-I关系如图乙所示。求： (1)电源的电动势E和R1的阻值； (2)当滑片P移到R3正中间位置时，电容器上带的电荷量Q； (3)滑片P从a移到b的过程中，滑动变阻器R3的最大功率P。 地 城 考点02 非纯电阻电路 一、单选题 1．（24-25高二上·山东省百师联考·期中）如图甲所示，随着人工智能的发展，机器人用于生产生活中的场景越来越普遍。如图乙为某款配送机器人内部电路结构简化图，电源电动势，内阻。机器人整机净重30kg，在某次配送服务时载重20kg，匀速行驶速度为1.2m/s，行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍，工作电流为4A。不计电动机的摩擦损耗，取，则下列说法正确的是（    ） A．电动机消耗的电功率为144W B．电动机输出的机械功率为140W C．电动机的线圈电阻为 D．电动机内部的热功率为24W 2．（24-25高二上·山东师范大学附属中学·期中）扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为r，当它正常工作时，下列说法正确的是（   ） A．电动机的电流 B．电动机消耗的电功率 C．电动机输出的机械功率为 D．电动机产生的热量 3．（24-25高二上·山东省德州市·期中）中国大型太阳能氢能无人机9月中旬在重庆顺利完成首飞引发高度关注。假设该无人机电池容量为，无人机正常工作时电动机额定电压为30V，额定功率为450W。下列说法正确的是（　　） A．该无人机电动机的电阻是 B．该无人机正常工作时的电流是1.5A C．该无人机充满电后可持续飞行时间为20h D．该无人机充满电后储存的电荷量为 4．（24-25高二上·山东省泰安市·期中）某实验小组拆下一个小电风扇的电动机，把它接入某电路，发现它不转动，用电压表测得它两端的电压，流过它的电流。该小组又设计了如图所示的实验电路，已知电源的电动势，内阻。小灯泡的额定电压，额定功率。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，当时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作。电动机此时的效率是（　　） A．40% B．60% C．70% D．92% 二、多选题 5．（24-25高二上·山东省日照市·期中）我国汽车产业取得举世瞩目的历史性成就，2023年成为全球最大的汽车出口国。国产某品牌电动汽车的质量m=1000kg，驾驶员的质量m0=50kg，电动机正常工作的额定电流I=40A，额定电压U=400V，电池的容量为200A·h。一次电动汽车性能测试中，测得电动汽车在水平地面上由静止开始以额定功率运行t=5s的时间内，通过的距离x=10m，速度达到v=10m/s。已知电动汽车行驶时所受阻力的大小为人和车总重力的0.1倍，重力加速度g=10m/s2。忽略电动机转动时的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．该过程中电动机的输出功率为12.6kW B．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为5小时 C．电动汽车能达到的最大速度为15m/s D．电动机线圈的电阻为2.125Ω 6．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）军用机器狗已成为辅助步兵作战的“新宠”，具有很强的环境适应性，可在山地、丘陵等复杂地形行走，有效提升了综合作战能力。如图所示，某款军用机器狗的直流电机的额定电压为，额定电流为，线圈电阻为，将它与电动势为，内阻为的直流电源构成闭合回路，电机恰好能正常工作，下列说法正确的是（　　）        A．电源消耗的热功率为 B．电动机的效率为 C．电源的输出功率为 D．若用该机器狗竖直提升质量为的重物，则重物稳定后的速度 7．（24-25高二上·山东省烟台市·期中）某同学为研究“电动机工作过程中的能量转化”，设计了如图甲所示的电路，其中定值电阻R＝2.0Ω，当卡住电动机让其不转动时，闭合开关S，读出电压表和电流表的示数分别为2.4V和0.3A，断开开关。接下来打开位移传感器软件，再次闭合开关S，电动机正常工作并向上吊起重物及位移传感器，读出此时电压表和电流表的示数分别为2.8V和0.1A，位移传感器软件记录重物的位置x随时间t变化的关系图像如图乙所示，最后关闭位移传感器软件，断开开关S。电表均视为理想电表，重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．直流电源的内阻r＝1Ω B．电动机正常工作时产生的电热功率为0.06W C．电动机正常工作时的效率约为76.9% D．重物和位移传感器的总质量为0.4kg 三、解答题 8．（24-25高二上·山东省济宁市·期中）如图所示电路中，电源电动势E = 10 V，内阻r = 1 Ω，指示灯RL的阻值为16 Ω，电动机M线圈电阻RM为1 Ω。当开关S闭合时，指示灯RL的电功率P = 4 W。求： (1)流过电流表A的电流； (2)电动机M输出的机械功率。 9．（24-25高二上·山东师范大学附属中·期中）直流电动机的简化电路如图所示，电源电动势，电动机M的内阻，定值电阻。当S断开时，电流表的示数，当开关S闭合时，电流表的示数为。求： (1)开关断开时电源的输出功率。 (2)开关S闭合时，通过电动机的电流及电动机输出的机械功率。 10．（24-25高二上·山东省实验中学·期中）有一个直流电动机，给它接0.1V电压，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.25A；若给电动机接2V的电压，电动机正常工作，工作电流是1.0A。则： (1)电动机正常工作时的输出功率为多少？ (2)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多少？ 11．（24-25高二上·山东省济宁市第一中学·期中）某同学玩一个会发光的电动玩具汽车，启动电源后，电动机正常工作，车轮转动的同时，车内小灯泡发光。玩具汽车的简化电路如图所示，电源电动势E=12V，打开说明书，发现小车正常工作时干路电流为2A，电动机线圈的电阻为0.6Ω，内置小灯泡的正常工作电压是10V，额定功率为5W。求： (1)电源的内阻r和电源的输出功率P； (2)电动机的输出功率和电动机的工作效率。 12．（24-25高二上·山东省聊城第一中学·期中）如图是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机，重物P用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P匀速上升时，电流表和电压表的示数分别为和，已知重物P上升的速度，重物的质量（g取）。求： (1)直流电动机的机械效率；（结果保留三位有效数字） (2)电动机线圈的电阻R。 13．（24-25高二上·山东省德州市·期中）太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，人们正致力研究并实施应用。有一辆汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积，太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率，太阳能电池电动势，内阻。当汽车在水平路面上匀速行驶时，其太阳能集光板正对太阳，测得电流强度，驱动电动机的线圈电阻。在此行驶状态下，求： (1)汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率（保留三位有效数字）； (2)汽车匀速行驶时，驱动电动机输出的机械功率。 14．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）如图所示的电路，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻为1Ω，电阻为6Ω，开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知通过电阻的电流为3A，电动机内电阻为0.5Ω，求： (1)流过R2的电流； (2)若电动机以v=lm/s的恒定速度竖直向上提升重物，求重物的质量m。（不计空气阻力，重力加速度g取） 15．（24-25高二上·山东省聊城市·期中）酒店中送餐机器人为人们的生活提供了方便。其内部部分结构可简化为如图所示的电路，电源电动势，内阻，定值电阻，电动机的线圈阻值。闭合开关S后，电动机正常工作，理想电压表的示数，求： (1)电源的输出功率； (2)电动机的效率。 16．（24-25高二上·山东省名校联盟·期中）如图所示电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，灯泡L上标有“10V　10W”，电阻R=Ω，先闭合开关S1，灯泡正常发光，但电动机不转；再闭合开关S2，电动机恰好正常工作，理想电流表示数I=1.2A，不考虑灯泡电阻的变化。求： (1)电动机的内阻rM； (2)电动机正常工作时的效率η。 17．（24-25高二上·山东省烟台市·期中）如图所示，电源电动势E＝12V，内阻未知，小灯泡标有“3V  1.5W”的字样，小灯泡标有“3V  3W”的字样，电动机D的内阻，当闭合开关S、将滑动变阻器R的阻值调到某一数值时，理想电压表示数，两灯泡和电动机均能正常工作，求： (1)电源的内阻； (2)电动机的输出功率； (3)滑动变阻器R接入电路的有效阻值。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 闭合电路欧姆定律（一） 地 城 考点01 含容电路分析 一、单选题 1．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）如图所示电路中，为定值电阻，为光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），电容器的电容为，电源电动势为、内阻为。闭合开关S，照射光敏电阻的光强不断减弱，一段时间后，电压表示数的变化量为，电流表示数的变化量绝对值为，则（　　） A． B．电容器放出的电荷量为 C．电源内部损耗的功率一定减少 D．电源的输出功率一定增加 【答案】C 【详解】A．根据 可知 选项A错误； B．照射光敏电阻的光强不断减弱，则R变大，总电阻变大，总电流减小，电压表读数变大，电容器两端电压变大，可知电容器充电，即充入电容器的电荷量为，选项B错误； C．总电流减小，根据 可知，电源内部损耗的功率一定减少，选项C正确；     D．因外电阻与电源内阻的关系不能确定，可知不能确定电源的输出功率增减情况，选项D错误。 故选C。 二、多选题 2．（24-25高二上·山东省德州市·期中）在如图所示的电路中，电源电动势、内阻恒定，、是定值电阻。闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器的滑片向上滑动，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值为、、，电流表A是理想电流表。下列说法正确的是（　　） A．电流表A示数变小，电压表V2的示数变大 B． C．定值电阻中有从流向的瞬间电流，带电液滴将向上运动 D．电源效率减小 【答案】AC 【详解】A．分析电路可知，当开关S闭合，滑动变阻器与定值电阻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变大，电路总电阻变大，电路电流减小，理想电流表A示数减小；理想电压表V1测量定值电阻两端的电压，据欧姆定律可得 电路电流减小，则变小，即理想电压表示数减小；而理想电压表V2测量电源的路端电压，据闭合电路欧姆定律可得 电路电流减小，电源内阻上分得的电压变小，电源路端电压增大，理想电压表V2的示数增大，故A正确； B．理想电压表V3测量滑动变阻器两端的电压，据闭合电路欧姆定律可得 电路电流减小，则增大；理想电压表V1测量定值电阻两端的电压，据欧姆定律可得 理想电压表V2测量电源的路端电压，据闭合电路欧姆定律可得 故 ，， 所以 故B错误； C．根据 可知电容器的电荷量Q增大，电容器充电，所以定值电阻中有从b流向a的瞬间电流，又 E增大，向上的电场力增大，则带电液滴将向上运动，故C正确； D．电源效率 滑动变阻器接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，电源效率变大，故D错误。 故选AC。 3．（24-25高二上·山东师范大学附属中学·期中）如图为学生设计的一个自动控制电路，电源的电动势为E，内阻为r，R为光敏电阻，C为电容器，为定值电阻，L为灯泡，电流表和电压表均为理想电表。已知光敏电阻的阻值随着光照强度的增加而减小，闭合开关，电容器未被击穿。减小光敏电阻的光照强度，下列说法正确的是（   ） A．灯泡变暗 B．电容器储存电量变小 C．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变 D．电源的输出功率变大 【答案】BC 【详解】A．减少光敏电阻R的光照强度，则光敏电阻阻值增大，则总电阻增大，干路电流减小，内电压和定值电阻分得电压减小，灯泡电压增大，灯泡亮度变亮，故A错误； B．并联部分电阻增大，干路电流减小，定值电阻R0分压减小，根据 可知电容器所带电量减少，故B正确； C．根据闭合电路欧姆定律可知路端电压为 根据数学知识则有 电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变，故C正确； D．内外电阻的阻值关系未知，光敏电阻阻值增大时，电源的输出功率不一定变大，故D错误。 故选BC。 4．（24-25高二上·山东省百师联考·期中）如图所示的电路中各电表均为理想电表，为理想二极管，为电容器，为定值电阻，为滑动变阻器。闭合开关S，待电路稳定后，记录各电表示数，将滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，待电路再次稳定后发现电压表的示数变化量绝对值为，电压表的示数变化量绝对值为，电流表A的示数变化量绝对值为，则下列判断正确的是（    ） A．电压表的示数变大，电流表A的示数变小 B．电容器所带电荷量减少 C．的值变大，的值不变 D． 【答案】AD 【详解】CD．根据闭合电路的欧姆定律 可得 根据闭合电路的欧姆定律 可得 联立得 因为、不变，故C错误，D正确； A．滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电流减小，电流表A的示数变小，电源内阻r和定值电阻两端的电压减小，滑动变阻器两端的电压增大，电压表的示数变大，故A正确； B．滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离，定值电阻两端的电压减小，电容器电容不变，根据 电容器将放电，由于二极管的单向导电性，电容器所带电荷量不变，故B错误。 故选AD。 三、解答题 5．（24-25高二上·山东省日照市·期中）如图甲所示的电路中，R2=6Ω，电容器的电容C=5μF，开关S闭合、S1断开。将滑动变阻器的滑片从a端缓慢移动到b端的过程中，电压表的示数U随电流表的示数I变化的关系如图乙所示。电压表和电流表均为理想电表。 (1)求电源的电动势E、内阻r和电阻R1的阻值； (2)求滑动变阻器R消耗的最大功率P； (3)将滑动变阻器的滑片置于中间，电路稳定后，闭合开关S1，电路再次稳定后，求通过电阻R3的电荷量Q。 【答案】(1)E=6V，r=2Ω，R1=2Ω(2)P=2.25W(3) 【详解】（1）依题开关S闭合、S1断开，根据闭合电路欧姆定律 结合图像，得      解得 E=6V，r=2Ω 图像可知，当滑动变阻器的滑片滑到b处时，R1电压为3V，流过R1电流为1.5A，故 （2）将R1等效为电源内阻一部分，故电源等效内阻 此时外电路只有滑动变阻器，结合闭合闭合电路欧姆定律可知，滑动变阻器消耗功率 可知R滑=r等效时，功率最大，即 （3）结合图像当滑动变阻器的滑片置于a端时，外电阻 解得 R滑=8Ω 将滑动变阻器的滑片置于中间，电路稳定后，此时电容器两端电压为滑动变阻器电压 将滑动变阻器的滑片置于中间，电路稳定后，闭合开关S1，电路再次稳定后,干路电流 故通过R1的电流为 此时电容器两端电压为R1两端电压，又因为极板间所带正负电荷与之前相反，即 故求通过电阻R3的电荷量 Q=C(UC1-UC2) 解得 6．（24-25高二上·山东省济宁市第一中·期中）如图甲所示，，为滑动变阻器，最大阻值为，电容器的电容，电表均为理想电表。闭合开关，开关拨到左侧，移动滑动变阻器的滑片，电路稳定时读出电压表和电流表的示数，得到关系如图乙所示。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的最大输出效率和最大输出功率； (3)当滑片移到正中间位置时，电路稳定后将开关拨到右侧，电路再次稳定后，求流过的电荷量； 【答案】(1)，(2)，(3) 【详解】（1）结合电路图，根据闭合电路的欧姆定律可得 由图乙知代入数据，联立解得 ， （2）滑片滑至R最下端时，外电路电阻值最大，为 此时电源输出效率最大，为 滑片滑至R最上端时，外电路电阻值最小且大于电源内阻值，为 此时电源输出功率最大，为 （3）当滑片P移到正中间位置时，电路稳定后，此时电容器两端的电压为 当开关拨到右侧 由电容器的定义可得 解得 7．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）一电路如图所示，电阻，，，平行板电容器的电容，电压表为理想电压表。已知开关S断开时，电压表的示数；开关S闭合时，电压表的示数。求： (1)开关S断开时，电源的输出功率； (2)电源的电动势和内阻； (3)开关S由断开到闭合，流过的总电荷量。 【答案】(1)(2)，(3) 【详解】（1）开关S断开时，等效电路图如图所示，电源的输出功率 代入数据得 （2）开关S断开时，则有 开关S闭合时，等效电路图如图所示 则有 联立方程组解得 ， （3）开关S断开时，电容器两端的电压 开关S闭合时，电容器两端的电压 开关S由断开到闭合，流过的总电荷量 代入数据得 8．（24-25高二上·山东省济宁市·期中）如图所示，电源电动势E = 32 V、内阻r = 2 Ω，电阻R1 = R2 = R3 = R = 5 Ω，电流表为理想电表，电容器的电容C = 9 μF。闭合开关S，电路稳定后，求： (1)电流表的示数； (2)电容器两极板所带电荷量为多少； (3)S断开后通过R1的电荷量为多少？ 【答案】(1)6 A(2)9 × 10−5 C(3)6 × 10−5 C 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据解得 （2）由于电容器与R1并联，所以 联立可得 （3）S断开后，电容器放电，则通过R1的电荷量为 9．（24-25高二上·山东省临沂市·期中）如图所示的电路中，，，，，当开关S闭合时，通过电阻的电流大小为0.5A，电源所释放的总功率为9W。 (1)求电源的电动势和内阻。 (2)求S断开时，电容器所带的电荷量。 【答案】(1)6V，(2) 【详解】（1）根据欧姆定律 和并联部分两端的电压 则流过电阻的电流 则流过电源的电流 电源电动势 电源内阻 （2）S断开时，两端的电压 电容器所带的电荷量 10．（24-25高二上·山东省淄博市实验中学、齐盛中学·期中）如图所示，电源电动势，E=10V，内阻r=1Ω，，C=30μF，求： (1)S闭合后，电路稳定时，通过的电流； (2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过的电荷量。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）闭合开关S，当电路达到稳定后，电容器相当于开关断开，根据闭合电路欧姆定律得 （2）闭合开关S时，电容器两端的电压即电阻R2两端的电压，为 开关S断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为 电容器两端的电压变化量为4V，电容器要充电，充电电流通过电阻R1，则电荷量为 11．（24-25高二上·山东省济南第一中学·期中）如图所示电路中，R1=3Ω，R2=6Ω，R3=1.5Ω，C=20μF。当开关S1闭合，S2断开，电路稳定时， 电源的总功率为2W，当开关S1、S2都闭合，电路稳定时，电源的总功率为4W，求： (1)电源电动势E和内电阻r； (2)当开关S1、S2都闭合时电源的输出功率； (3)当开关S1闭合，分别计算在闭合与断开开关S2时，电容器所带的电荷量各为多少？ 【答案】(1)4V，0.5Ω(2)3.5W(3)0；6×10-5C 【详解】（1）当闭合断开电路稳定时，电源消耗的总功率为 代入数据得 当、都闭合电路稳定时 电源消耗的总功率为 代入数据 联立解得电源的电动势 E=4V 内电阻 （2）当、都闭合电路稳定时，外部总电阻 干路上总电流 电源的输出功率 （3）当、都闭合时，由电路图可知，电容器两端电压为0，故电容器所带的电荷量为 Q=0 当闭合、断开，电路稳定后 外部总电阻 干路上总电流 电容器两端电压和电阻两端电压相同，即 电容器所带的电荷量为 12．（24-25高二上·山东省青岛市四区县（胶州、平度、黄岛、城阳）·期中）如图甲所示，R1、R2、R4均为定值电阻，R2=6Ω，R4=2Ω，R3为滑动变阻器，最大阻值为6Ω，电容器的电容C=100μF，电表均为理想电表。闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电路稳定时读出电压表和电流表的示数，得到U-I关系如图乙所示。求： (1)电源的电动势E和R1的阻值； (2)当滑片P移到R3正中间位置时，电容器上带的电荷量Q； (3)滑片P从a移到b的过程中，滑动变阻器R3的最大功率P。 【答案】(1)，(2)(3) 【详解】（1）由闭合电路的欧姆定律可得 结合电路图及U-I关系图有 ， 解得 ， 根据电路图的串联电路有 代入数值得 （2）当滑片P移到R3正中间位置时，R2和联并,则并联电阻为 由闭合电路的欧姆定律可得 根据电路图，则电容两端的电压为 电容所带的电荷量 （3）并联部分两端的电阻 由闭合电路的欧姆定律可得 则并联部分两端的电压 的功率为 代入数值整理得 当即时，的功率最大，代入得 地 城 考点02 非纯电阻电路 一、单选题 1．（24-25高二上·山东省百师联考·期中）如图甲所示，随着人工智能的发展，机器人用于生产生活中的场景越来越普遍。如图乙为某款配送机器人内部电路结构简化图，电源电动势，内阻。机器人整机净重30kg，在某次配送服务时载重20kg，匀速行驶速度为1.2m/s，行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.2倍，工作电流为4A。不计电动机的摩擦损耗，取，则下列说法正确的是（    ） A．电动机消耗的电功率为144W B．电动机输出的机械功率为140W C．电动机的线圈电阻为 D．电动机内部的热功率为24W 【答案】C 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律可知 则电动机消耗的电功率为 故A错误； B．行驶过程中受到的阻力大小为 匀速行驶时牵引力和阻力相等，所以匀速运行时的机械功率为 故B错误； D．电动机内部的热功率为 故D错误； C．根据，可知电动机的线圈电阻为 故C正确。 故选C。 2．（24-25高二上·山东师范大学附属中学·期中）扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。若机器人直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为r，当它正常工作时，下列说法正确的是（   ） A．电动机的电流 B．电动机消耗的电功率 C．电动机输出的机械功率为 D．电动机产生的热量 【答案】C 【详解】ABC．电动机是非纯电阻，根据能量守恒有 明显 得 电动机输出的机械功率为 故AB错误，C正确； D．经过时间t，电动机产生的热量为 故D错误。 故选C。 3．（24-25高二上·山东省德州市·期中）中国大型太阳能氢能无人机9月中旬在重庆顺利完成首飞引发高度关注。假设该无人机电池容量为，无人机正常工作时电动机额定电压为30V，额定功率为450W。下列说法正确的是（　　） A．该无人机电动机的电阻是 B．该无人机正常工作时的电流是1.5A C．该无人机充满电后可持续飞行时间为20h D．该无人机充满电后储存的电荷量为 【答案】D 【详解】AB．根据 P=UI 可以求出电流 如果电动机是纯电阻用电器，则其电阻为 ​ 由于电动机并非纯电阻，其电阻不能简单地通过欧姆定律来计算，因为电动机在工作时还会将电能转化为机械能，所以无人机的电机电阻一定小于，故AB错误； C．要计算无人机充满电后的可持续飞行时间，我们需要知道电池的总电能和无人机的额定功率。电池的总电能为 其中U是电池的额定电压，Q是电池的容量。根据 可以求出飞行时间 故C错误； D．无人机充满电后储存的电荷量为 Q=It=30000mAh=30Ah=30A×3600s=108000C 故D正确。 故选D。 4．（24-25高二上·山东省泰安市·期中）某实验小组拆下一个小电风扇的电动机，把它接入某电路，发现它不转动，用电压表测得它两端的电压，流过它的电流。该小组又设计了如图所示的实验电路，已知电源的电动势，内阻。小灯泡的额定电压，额定功率。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，当时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作。电动机此时的效率是（　　） A．40% B．60% C．70% D．92% 【答案】B 【详解】把电动机接入某电路，发现它不转动，此时电动机为纯电阻电路，内阻为 当时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作则 A 电动机的电压为 V 电动机此时的效率是 60% 故选B。 二、多选题 5．（24-25高二上·山东省日照市·期中）我国汽车产业取得举世瞩目的历史性成就，2023年成为全球最大的汽车出口国。国产某品牌电动汽车的质量m=1000kg，驾驶员的质量m0=50kg，电动机正常工作的额定电流I=40A，额定电压U=400V，电池的容量为200A·h。一次电动汽车性能测试中，测得电动汽车在水平地面上由静止开始以额定功率运行t=5s的时间内，通过的距离x=10m，速度达到v=10m/s。已知电动汽车行驶时所受阻力的大小为人和车总重力的0.1倍，重力加速度g=10m/s2。忽略电动机转动时的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．该过程中电动机的输出功率为12.6kW B．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为5小时 C．电动汽车能达到的最大速度为15m/s D．电动机线圈的电阻为2.125Ω 【答案】ABD 【详解】A．由动能定理可得 解得 故A正确； B．电池能使电动机以额定电流运行的最长时间为 故B正确； C．根据可知，电动车能达到的最大速度为 故C错误； D．根据可知 解得驱动电动机的内阻为 故D正确。 故选ABD。 6．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）军用机器狗已成为辅助步兵作战的“新宠”，具有很强的环境适应性，可在山地、丘陵等复杂地形行走，有效提升了综合作战能力。如图所示，某款军用机器狗的直流电机的额定电压为，额定电流为，线圈电阻为，将它与电动势为，内阻为的直流电源构成闭合回路，电机恰好能正常工作，下列说法正确的是（　　）        A．电源消耗的热功率为 B．电动机的效率为 C．电源的输出功率为 D．若用该机器狗竖直提升质量为的重物，则重物稳定后的速度 【答案】BD 【详解】A．电源消耗的热功率为 故A错误； B．电动机正常工作，其额定电压为U，通过的电流为I，则电动机的效率为 故B正确； C．电源的输出功率为 故C错误； D．稳定后电动机的输出功率为 解得 故D正确。 故选BD。 7．（24-25高二上·山东省烟台市·期中）某同学为研究“电动机工作过程中的能量转化”，设计了如图甲所示的电路，其中定值电阻R＝2.0Ω，当卡住电动机让其不转动时，闭合开关S，读出电压表和电流表的示数分别为2.4V和0.3A，断开开关。接下来打开位移传感器软件，再次闭合开关S，电动机正常工作并向上吊起重物及位移传感器，读出此时电压表和电流表的示数分别为2.8V和0.1A，位移传感器软件记录重物的位置x随时间t变化的关系图像如图乙所示，最后关闭位移传感器软件，断开开关S。电表均视为理想电表，重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．直流电源的内阻r＝1Ω B．电动机正常工作时产生的电热功率为0.06W C．电动机正常工作时的效率约为76.9% D．重物和位移传感器的总质量为0.4kg 【答案】BCD 【详解】A．卡住电动机让其不转动时 电动机正常工作时 联立解得 故A错误； B．电动机卡住时，可算出电动机内阻 则电动机正常工作时产生的电热功率 故B正确； C．电动机正常工作时两端电压 电动机正常工作时总功率 则电动机正常工作时的效率约为 故C正确； D．由x-t图可知重物上升速率为 因重物与位移传感器做匀速直线运动，则电动机的有用功率 解得重物和位移传感器的总质量 故D正确。 故选BCD。 三、解答题 8．（24-25高二上·山东省济宁市·期中）如图所示电路中，电源电动势E = 10 V，内阻r = 1 Ω，指示灯RL的阻值为16 Ω，电动机M线圈电阻RM为1 Ω。当开关S闭合时，指示灯RL的电功率P = 4 W。求： (1)流过电流表A的电流； (2)电动机M输出的机械功率。 【答案】(1)2 A(2) 【详解】（1）指示灯两端的电压满足 解得 由闭合电路欧姆定律可知 解得 （2）通过指示灯的电流为 通过电动机的电流为 电动机的输入功率 电动机的热入功率 电动机M输出的机械功率 9．（24-25高二上·山东师范大学附属中·期中）直流电动机的简化电路如图所示，电源电动势，电动机M的内阻，定值电阻。当S断开时，电流表的示数，当开关S闭合时，电流表的示数为。求： (1)开关断开时电源的输出功率。 (2)开关S闭合时，通过电动机的电流及电动机输出的机械功率。 【答案】(1)(2); 【详解】（1）开关断开时，由闭合电路欧姆定律得 解得电源内阻为 电源的路端电压为 故电源的输出功率为 （2）由闭合电路欧姆定律可得端压为 流经电动机的电流为 电动机的输入功率为 电动机的热功率为 故电动机的输出机械功率为 10．（24-25高二上·山东省实验中学·期中）有一个直流电动机，给它接0.1V电压，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.25A；若给电动机接2V的电压，电动机正常工作，工作电流是1.0A。则： (1)电动机正常工作时的输出功率为多少？ (2)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多少？ 【答案】(1)(2) 【详解】（1）当电动机不转时，电动机的内阻为 电动机正常工作时，电动机的输入功率为 电动机的热功率为 电动机正常工作时输出功率为 （2）如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，则电流为 电动机的发热功率为 11．（24-25高二上·山东省济宁市第一中学·期中）某同学玩一个会发光的电动玩具汽车，启动电源后，电动机正常工作，车轮转动的同时，车内小灯泡发光。玩具汽车的简化电路如图所示，电源电动势E=12V，打开说明书，发现小车正常工作时干路电流为2A，电动机线圈的电阻为0.6Ω，内置小灯泡的正常工作电压是10V，额定功率为5W。求： (1)电源的内阻r和电源的输出功率P； (2)电动机的输出功率和电动机的工作效率。 【答案】(1)1Ω，20W(2)13.65W，91% 【详解】（1）玩具汽车正常工作时，根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据解得 电源的输出功率为 （2）玩具汽车正常工作时，流过小灯泡的电流为 则流过电动机的电流为 电动机的输出功率为 电动机的工作效率为 12．（24-25高二上·山东省聊城第一中学·期中）如图是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机，重物P用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关S，重物P匀速上升时，电流表和电压表的示数分别为和，已知重物P上升的速度，重物的质量（g取）。求： (1)直流电动机的机械效率；（结果保留三位有效数字） (2)电动机线圈的电阻R。 【答案】(1)72.7%(2)6Ω 【详解】（1）电动机的电功率 代入题中数据解得 因为重物P匀速上升，故重力的功率大小等于电动机的机械功率 解得 电动机的机械效率 解得 （2）由能量守恒得电动机线圈的电阻R的发热功率 解得 由 解得 13．（24-25高二上·山东省德州市·期中）太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，人们正致力研究并实施应用。有一辆汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积，太阳光垂直照射到地面上单位面积的辐射功率，太阳能电池电动势，内阻。当汽车在水平路面上匀速行驶时，其太阳能集光板正对太阳，测得电流强度，驱动电动机的线圈电阻。在此行驶状态下，求： (1)汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率（保留三位有效数字）； (2)汽车匀速行驶时，驱动电动机输出的机械功率。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率为 太阳能集光板的接收功率为 太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为 （2）根据闭合电路欧姆定律可得 则驱动电机输出的机械功率为 14．（24-25高二上·山东省菏泽市·期中）如图所示的电路，电源电动势为12V，内阻为1Ω，电阻为1Ω，电阻为6Ω，开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知通过电阻的电流为3A，电动机内电阻为0.5Ω，求： (1)流过R2的电流； (2)若电动机以v=lm/s的恒定速度竖直向上提升重物，求重物的质量m。（不计空气阻力，重力加速度g取） 【答案】(1)1A(2)1kg 【详解】（1）设两端电压为，根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据解得 根据欧姆定律可得流过R2的电流为 （2）流过电动机的电流为 则电动机的输出功率为 又 解得重物的质量 15．（24-25高二上·山东省聊城市·期中）酒店中送餐机器人为人们的生活提供了方便。其内部部分结构可简化为如图所示的电路，电源电动势，内阻，定值电阻，电动机的线圈阻值。闭合开关S后，电动机正常工作，理想电压表的示数，求： (1)电源的输出功率； (2)电动机的效率。 【答案】(1)(2) 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，电路中的电流为 电源的输出电压为 电源的输出功率 解得 （2）电动机的输入功率 电动机的发热功率 电动机的输出功率 电动机的效率 16．（24-25高二上·山东省名校联盟·期中）如图所示电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，灯泡L上标有“10V　10W”，电阻R=Ω，先闭合开关S1，灯泡正常发光，但电动机不转；再闭合开关S2，电动机恰好正常工作，理想电流表示数I=1.2A，不考虑灯泡电阻的变化。求： (1)电动机的内阻rM； (2)电动机正常工作时的效率η。 【答案】(1)1Ω(2)85% 【详解】（1）闭合开关S1，灯泡正常发光，但电动机不转，则 代入数据解得 （2）闭合开关S2，电动机恰好正常工作，则 解得 所以 17．（24-25高二上·山东省烟台市·期中）如图所示，电源电动势E＝12V，内阻未知，小灯泡标有“3V  1.5W”的字样，小灯泡标有“3V  3W”的字样，电动机D的内阻，当闭合开关S、将滑动变阻器R的阻值调到某一数值时，理想电压表示数，两灯泡和电动机均能正常工作，求： (1)电源的内阻； (2)电动机的输出功率； (3)滑动变阻器R接入电路的有效阻值。 【答案】(1)2Ω(2)1.75W(3)14Ω 【详解】（1）两灯泡均正常发光，根据P＝UI得：流过灯泡L2的额定电流 I2＝＝1A 路端电压 U＝U1＋UL1＋UL2＝10V 由闭合电路欧姆定律 E＝U＋I2r 解得 r＝2Ω （2）流过电动机的电流等于流过灯泡L1的额定电流 I1＝＝0.5A 电动机的总功率 PD＝IDU1＝2W 电动机的热功率 P内＝ID2rD＝0.25W 电动机的输出功率 P出＝PD－P内＝1.75W （3）流过滑动变阻器的电流 IR＝I2－I1＝0.5A 滑动变阻器R接入电路的有效阻值 R＝＝14Ω 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $