闭合电路欧姆定律的应用 专题训练——2027届高三物理一轮复习

物理一轮复习——闭合电路欧姆定律的应用 考点1 闭合电路欧姆定律的理解 1. 如图，测得汽车蓄电池的电源电动势为 14.01 V。该汽车启动时，电源正、负极间的电压为 11.20 V，电流为 360 A，则该汽车电源的内阻为____(保留两位有效数字)。该电源老化后内阻变大，电源的效率____(选填 “变大”“变小” 或 “不变”)。 2.(多选) 如图所示，a、b分别是一电源和一小灯泡的图线，图线a与纵、横轴的交点坐标为和，两条图线的交点坐标为，图线b在交点处的切线与横轴交点的坐标为，则下列说法正确的是（ ） A. 小灯泡的电阻随着电流的增大而增大 B. 电源与小灯泡形成闭合回路且通过的电流为时，小灯泡的电阻为 C. 电源的电动势为 D. 电源的内阻为 3.某同学在研究性学习活动中自制电子秤，其原理示意图如图甲所示。用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在变阻器的最上端。已知变阻器最大电阻为，总长度L为，电源电动势E为，内阻r为，限流电阻阻值为，弹簧劲度系数k为，g取，不计一切摩擦和其他力。下列说法不正确的是（ ） A. 当托盘中没有放物体时，电压表示数为 0 B. 当电压表示数为 2 V 时，可推测托盘中物体质量为 0.2 kg C. 当托盘中物体质量为 0.1 kg 时，可知电压表示数为 1 V D. 若将图甲改为图乙进行实验，则待测物体质量与电压表示数成正比 考点2 闭合电路的动态分析 1.（多选) 安装了感光系统的新型路灯 (阻值不变)，能根据环境明暗程度自动调节灯光亮度。某兴趣小组为了研究路灯的感光系统，设计了甲、乙两个电路，如图所示。为光敏电阻 (光照越强，电阻越小)，与为定值电阻，下列说法正确的是（） A. 环境变暗时，甲电路的灯泡亮度变亮 B. 环境变暗时，乙电路的灯泡亮度变亮 C. 环境变亮时，甲电路的电功率减小 D. 环境变亮时，乙电路的电功率增大 2.如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关闭合后，在变阻器的滑片向下滑动的过程中（ ） A. 电压表与电流表的示数都增大 B. 电压表与电流表的示数都减小 C. 电源的输出功率一定增大 D. 电源的效率 (输出功率与总功率的比值) 一定增大 考点3 非纯电阻电路问题 1.直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用。如图所示，一直流电动机和电灯并联之后接在直流电源上，电动机内阻，电灯灯丝电阻(阻值保持不变)，电源电动势，内阻。开关闭合，电动机正常工作时，电压表读数为。则下列说法不正确的是（ ） A. 电动机的输入功率等于 B. 流过电源的电流为 C. 流过电动机的电流为 D. 电动机对外输出的机械功率为 2. 利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电阻，当重物过重电动机被卡住时，电压表的示数为；当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为。不计各种摩擦，电压表可视为理想电表。求： (1) 电动机的线圈电阻； (2) 重物匀速上升时电动机的输出功率。 考点4 电路中的故障问题 1. 在如图所示的电路中，干电池、开关和额定电压为 1.5 V 的灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。在闭合开关的情况下，某同学用多用电表直流电压挡进行检测，检测结果如表所示。已知电路仅有一处故障，下列判断中正确的是（ ） A.A、C间导线断路 B.D、E间导线断路 C. 灯泡断路 D.F、B间导线断路 2. 如图所示的电路中，两电表均为理想电表，闭合开关后，因某段电路出现问题，使得灯泡变亮，电流表的示数变大，灯泡变暗，电压表的示数变小，则下列判断正确的是（ ） A. 定值电阻发生短路 B. 定值电阻发生断路 C. 定值电阻发生短路 D. 定值电阻发生短路 考点5 电路中的图像问题 1.(多选) 导体的伏安特性曲线表示导体的导电特性。如图是A、B两个导体的伏安特性曲线，其中图线A的斜率为k，并且图线A与横轴成角。关于这两个导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是（ ） A. 两条图线的交点表示此状态下两导体的电阻相等 B. 导体A的电阻不随电压变化而变化，导体B的电阻随电压的增大而减小 C. 导体B是非线性元件，曲线上某点切线的斜率为相应状态的电阻的倒数 D. 导体A为线性元件，且 2.在如图甲所示的电路中，电流表和电压表都可以看作理想电表，调节滑动变阻器R的触头，电压表示数U随着电流表示数I的增大而减小，换用不同的电池 1 和 2，得到图乙所示相应的两条图线 1 和 2，根据图线，下列说法正确的是（ ） A. 电池 2 的电动势大于电池 1 的电动势 B. 电池 2 的内阻大于电池 1 的内阻 C. 两电池电动势与其内阻之比相等 D. 电流相等时，R消耗的功率相等 3. 如图甲所示电路中，R为电阻箱，电源的电动势为E，内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像，其中功率分别对应电流、，外电阻、。电流表为理想电表，下列说法中正确的是（ ） A. B. C. D. 考点6 含电容器的电路 1. 如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上的电荷量为（ ） A.CE B. C. D. 2. 如图甲所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两端的电压。如果随时间t的变化如图乙所示，则下列描述电阻R两端电压随时间t变化的图像中，正确的是（ ） 3. 如图所示，电源电动势、内阻，电阻，，电流表为理想电表，电容器的电容，闭合开关，电路稳定后，下列说法正确的是（ ） A. 电流表示数为 B.两端的电压为 C. 电容器所带的电荷量为 D. 若断开，则通过的电荷量为 考点7 黑箱问题 1.(多选) 黑箱外有编号为 1、2、3、4 的四个接线柱，接线柱 1 和 2、2 和 3、3 和 4 之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压，，。符合上述测量结果的可能接法是（ ） A. 电源接在 1、4 之间，R接在 1、3 之间 B. 电源接在 1、4 之间，R接在 2、4 之间 C. 电源接在 1、3 之间，R接在 1、4 之间 D. 电源接在 1、3 之间，R接在 2、4 之间 2. 在某次科技活动中，老师给同学们展示了一个如图甲所示的黑盒子，黑盒子的绝缘外壳上有A、B、C三个接线柱。老师告诉同学们，盒内电路由两个定值电阻连接而成。小海同学设计了如图乙所示的电路来研究盒内电阻的连接情况。已知电源电压恒定不变，是阻值为的定值电阻，是滑动变阻器，小海进行了如下的实验操作： ①把B、C两个接线柱接到M、N之间，只闭合开关，将的滑片移至最左端时，电压表示数为，电流表示数为；②用导线把A、C连接起来，再将A、B接线柱接入M、N之间，闭合开关和，此时电流表的示数为。请根据操作画出黑盒子内的电路图，并标明各电阻的阻值。 考点8 电源的功率、效率、最大功率问题 1. 电源的效率定义为外电路消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为、。由图可知、的值分别为（ ） A.、 B.、 C.、 D.、 2.(多选) 如图所示，线段a表示电源甲两端的电压随电流变化的图线，线段b表示某电阻乙两端电压随电流变化的图线，其中和是两图线与横轴的夹角。若将甲电源和乙电阻连成闭合电路，则下列判断正确的是（ ） A. 电阻乙的阻值小于电源甲的内阻 B. 阴影部分的面积表示电源的输出功率 C. 若，则此时电源的输出功率最大 D.值越大，电源甲的效率越低 3.(多选) 2023 年 2 月份，科创数据研究中心 (SMDC) 对某品牌最新款新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图甲所示。测试过程中系统输出的图像如图乙所示，其中P为直流电源的输出功率、I为总电流，下列说法正确的是（ ） A. 该蓄电池的电动势为 B. 该蓄电池的内阻为 C. 该蓄电池的最大输出功率为 D. 该蓄电池的短路电流为 答案解析 考点 1 闭合电路欧姆定律的理解 1.　变小 【解析】根据题意，由闭合电路欧姆定律有，解得；电源的效率为，由于电源老化后内阻变大，由闭合电路欧姆定律可知U减小，则效率变小。 2.ACD A 随着电流的增大，图线b上各点与原点连线的斜率变大，则小灯泡的电阻随着电流的增大而增大；【易错】只有当元件的图线是过原点的直线时，图线上某点的切线的斜率大小才是该元件的阻值，若图线不是直线，其在某种状态下的阻值的大小为图线上对应该状态的某点与原点连线的斜率的大小。 电源与小灯泡形成闭合回路且通过的电流为时，小灯泡的电阻为； C、D 根据闭合电路欧姆定律有，根据电源的图像可知，电源的电动势为，电源的内阻为。 3.C A 当托盘中没有放物体时，变阻器接入电路的电阻为0，则电压表示数为0； B当电压表示数为时，电路的电流为，则变阻器接入电路的电阻为，根据，解得弹簧的压缩量，托盘中物体质 量为；当托盘中物体质量时，弹簧压缩量为，则变阻器接入电路的电阻为，整个电路的电流为，则电压表示数为；D((\checkmark)) 设托盘上放上质量为(m')的物体，弹簧的压缩量为(x')，由平衡条件有，由闭合电路欧姆定律可知电路中电流，电压表示数，联立解得。 考点 2 闭合电路的动态分析 1.AD A(√题图甲中，当环境变暗时，阻值变大，电路总电阻变大，干路电流减小，根据闭合电路欧姆定律有灯泡两端电压，可知灯泡两端电压变大，灯泡亮度变亮；当环境变亮时，阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大，灯泡两端电压变小，流过灯泡的电流变小，由于通过干路的总电流增大，因此流过的电流增大，根据可知电功率增大；题图乙中，当环境变暗时，阻值变大，电路总电阻变大，干路电流减小，因为的电阻值和灯泡的阻值不变，所以流过灯泡的电流减小，灯泡变暗；当环境变亮时，阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大，流过的电流变大，电功率增大。 2. 在变阻器的滑片向下滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，变阻器与并联，电阻(R_\text{并})减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电压表示数减小，并联部分电压，I增大，E、、r均不变，则(U_\text{并})减小，故电流表示数减小；在变阻器的滑片向下滑动的过程中，外电路总电阻减小，由于内外电阻的关系未知，因此不能确定电源的输出功率如何变化；在变阻器的滑片向下滑动的过程中，外电路总电阻减小，路端电压U减小，电源的效率，可知电源的效率减小。 考点 3 非纯电阻电路问题 1.A B(√)根据闭合电路欧姆定律有，解得流过电源的电流；流过灯泡的电流为，则流过电动机的电流为，电动机的输入功率为，电动机对外输出的机械功率为。2.(1)　(2) 【解析】(1) 电动机被卡住时为纯电阻，由闭合电路欧姆定律得，电路中电流，，代入数据可得；(2) 重物匀速上升时，由闭合电路欧姆定律可知电路中电流，电动机两端电压电动机的输入功率电动机的发热功率则电动机的输出功率。考点 4 电路中的故障问题 1.C C(√)E、F间电压值为，则A、C间导线、D、E间导线、F、B间导线均没有断路。2.由电路图可知，电流表测量的是总电流，电流表的示数变大，由闭合电路欧姆定律可知，整个电路的总电阻减小，即外电路的总电阻减小，说明电路中某部分发生了短路而不是断路；由 “串反并同” 可知，发生短路的电阻与电压表以及灯泡是并联的，而与灯泡是串联的。 考点 5 电路中的图像问题 1.AB A(√） 两条图线的交点表示两电阻的U和I相等，，则电阻也相等； B(√）图像中图线上的点与原点的连线的斜率表示电阻的倒数，根据图像可知，导体A的电阻不随电压变化而变化，导体B的电阻随电压的增大而减小； 【点拨】伏安特性曲线是直线的是线性元件，图线的斜率为电阻的倒数；伏安特性曲线是曲线的是非线性元件，图线上各点与原点的连线的斜率表示此时电阻的倒数。 导体A的伏安特性曲线是直线，则导体A为线性元件，图线A的斜率k等于导体A电阻的倒数，但倾角的正切值与横轴和纵轴的单位长度有关，则。 2. 根据可知，电源的图线在U轴上的截距等于电源电动势，图线的斜率大小等于电源内阻，由题图乙可知，电池 2 的电动势小于电池 1 的电动势，电池 2 的内阻小于电池 1 的内阻； C(√） 电池的电动势与内阻之比等于短路电流，根据题图乙可知两电池电动势与其内阻之比相等； 由题图乙可知，电流相等时，R两端的电压不等，则根据可知，电阻R消耗的功率不相等。 3. (√） 由闭合电路欧姆定律得，而输出功率，由题意可得，化简可得； 根据及闭合电路欧姆定律，可得，化简得。 【点拨】同一输出功率（最大值除外），均有两个不同的外电阻与之对应，且满足内阻。 考点 6 含电容器的电路 1.C C(√） 由电路的串并联规律可知，电阻3R两端的电压为，电阻R两端的电压为，则电容器两极板间电势差，电容器上的电荷量。 2.A A(√）由题图乙可知，在时间内，电容器两极板之间电压为零，说明电容器没有充放电，电路中没有电流，根据欧姆定律可知电阻R两端电压为零；在时间内，电容器两极板之间电压均匀增大，根据可知电路中有恒定电流，则电阻R两端电压也恒定，且为；在时间内，电容器两极板之间电压恒定且不为零，说明电容器带电荷量不变，电路中没有电流，电阻R两端电压为零；在时间内，由，，可知，，又电容器充放电时电流反向，故选项 A 中图像符合题意。 3.由闭合电路欧姆定律可得干路中电流，依题意，电路稳定后，电容器所在支路断路，有，联立解得，即电流表示数为； B(√）两端的电压为路端电压，即； 电容器与电阻并联，两极板间电压为，电容器所带的电荷量为； 若断开，电容器放电，相当于电源，与串联后再与并联，通过两支路的电流关系为，则通过的电荷量为。 考点 7 黑箱问题 1.CD C(√）D(√） 设连接柱 1、2、3、4 处的电势分别为、、、，由题意知，，，，联立可得，在电路中电流从高电势流向低电势，因此 1 接电源正极，3 接电源负极。 【解析】把B、C两个接线柱接到M、N之间，只闭合开关时，根据电表示数可知，黑盒内接入电路的阻值为，电源电压，用导线把A、C连接起来，再将A、B接线柱接入M、N之间，闭合开关和，此时黑盒两端电压等于电源电压，黑盒内总阻值为。由此可推断，B、C间为一阻值为的电阻，A、B间存在一电阻且与B、C间电阻并联后的阻值为，故，解得A、B间电阻阻值。 考点 8 电源的功率、效率、最大功率问题 1.D D(√） 电源的效率定义为外电路消耗的功率与电源的总功率之比，，E为电源的总电压（即电动势），在图像中，纵轴截距表示电源电动势，根据题图可知、，则，。 【点拨】解决本题的关键是知道电源的效率等于外电压与电源电动势之比以及会从图像中读出电源电动势和外电压。 2.两图线交点的纵坐标表示乙电阻两端的电压，根据电路中电压的分配规律可知，乙电阻两端电压接近电源电动势，故乙的电阻大于电源内阻； B(√）两图线交点的纵、横坐标分别表示乙电阻的电压和电流，故阴影部分的面积表示乙电阻的功率，即电源的输出功率； C(√） 若，则乙的电阻与电源内阻相等，此时电源的输出功率最大； 越大，乙的电阻越大，设电源内阻为r，乙的电阻为R，根据可知，乙的电阻越大，电源的效率越高。 3.AC A(√）直流电源的输出功率，变形可得，结合题图乙可得电源电动势，内阻； C(√） 根据，可知，当时电源有最大的输出功率，最大输出功率为； 该蓄电池的最大电流即为短路电流，短路电流为。 【点拨】对于横、纵坐标复杂的图像问题，可以列物理关系式（如本题通过，将等式转化为的形式，也可以是其他函数表达式的形式），然后利用图像对应的截距和斜率等进行求解。 学科网（北京）股份有限公司 $