状元之路届高三物理一轮复习 第7章恒定电流 开卷速查25.docx
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状元之路届高三物理一轮复习第7章恒定电流开卷速查25
开卷速查(二十五) 电路的基本规律及应用
说 明
提 示
本试卷共三部分
A组 基础巩固
B组 能力提升
C组 难点突破
考试时间:
45分钟
试卷满分:
100分
A组 基础巩固
1.(多选题)电源的电动势和内电阻都保持一定,在外电路的电阻逐渐减小的过程中,下面说法正确的是( )
A.电源的路端电压一定逐渐变小
B.电源的输出功率一定逐渐变小
C.电源内部消耗的功率一定逐渐变大
D.电源的供电效率一定逐渐变小
解析:
当外电路的电阻逐渐减小时,电路中的电流增大,内电压增大,路端电压减小,A选项正确;电源的输出功率在内电阻等于外电阻时最大,由于题目没有明确外电阻和内电阻之间的关系,所以不能判断它的变化情况,B选项错误;电源内部消耗的功率和电流有关,电流越大,内电路上消耗的功率越大,C选项正确;电源的供电效率等于路端电压和电源电动势的比值,由于路端电压减小,D选项正确.
答案:
ACD
图25-1
2.(2014·天津卷)如图25-1所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置.闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动.如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )
A.增大R1的阻值
B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离
D.断开开关S
解析:
在直流电路中,R2与电容器串联的支路不通,因此电容器两端的电压等于R1两端的电压,增大R1的阻值,R1两端的电压增大,电容器两端的电压增大,由E=
可知,电容器两极板间的电场强度增大,因此板间带电油滴受到的电场力增大,会向上运动,A项错误;增大R2的阻值不改变电路中的总电阻,不改变R1两端的电压,因此电容器中的油滴仍保持静止,B项正确;增大两板间的距离,而电容器的两板间的电压一定,由E=
可知,板间的场强减小,油滴受到的电场力减小,油滴会向下运动,C项错误;断开开关S,电容器会通过R1、R2进行放电,使板间场强减小,油滴受到的电场力减小而向下运动,D项错误.
答案:
B
3.(多选题)有一种测量人体重的电子秤,其原理如图25-2中的虚线所示,它主要由三部分构成:
踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表).设踏板的质量可忽略不计,已知理想电流表的量程为3A,电源电动势为12V,内阻为2Ω,电阻R随压力变化的函数式为R=30-0.02F(F和R的单位分别是N和Ω).下列说法正确的是( )
图25-2
A.该秤能测量的最大体重是1400N
B.该秤能测量的最大体重是1300N
C.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻盘0.375A处
D.该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘0.400A处
解析:
本题考查传感器及闭合电路欧姆定律.电路中允许的最大电流为3A,因此根据闭合电路欧姆定律,压力传感器的最小电阻应满足R+2=
,R最小值为2Ω,代入R=30-0.02F,求出F最大值Fm=1400N,A项正确,B项错误;当F=0时,R=30Ω,这时电路中的电流I=
A=0.375A,C项正确,D项错误.
答案:
AC
4.(2015·河北保定模拟)电源的电动势为E,内阻为r.与R1、R2、R3连成如图25-3所示的电路,现闭合S1、S2,电路稳定后,断开S2,则以下说法中正确的是( )
图25-3
A.电源的总功率一定减小
B.电源两端电压一定减小
C.R1的功率一定增大
D.R2的功率一定减小
解析:
当S2断开时,外电路电阻增大,电路的总电阻增大,电路消耗的总功率为
减小,A正确;由闭合电路欧姆定律I=
,电路电流减小,路端电压增大,R1的电压减小,R2的电压U2增大,B错误;对于R1,其消耗的功率P1=I2R1,其功率一定减小,C错误;对于R2,其消耗的电功率P2=
一定增大,D错误.
答案:
A
5.如图25-4所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中,电路与圆环的O点固定,P为与圆环良好接触的滑动头.闭合开关S,在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中,电容器C所带的电荷量将( )
图25-4
A.由小变大 B.由大变小
C.先变小后变大D.先变大后变小
解析:
在图示位置时并联电阻最大,从m点到图示位置过程中圆环总电阻增大,从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小,则电阻R两端的电势差先减后增,即电容器上的电压先减后增,由C=
,电容器C所带的电荷量先减小后增大,C对.
答案:
C
图25-5
6.(2015·山东济南市考试)汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器,某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小,现将该压力传感器R0接入如图25-5所示电路中,开关S闭合,当压力传感器所受压力增大时,下列说法正确的是( )
A.电压表的示数增大B.电流表的示数增大
C.R1的电功率增大D.R2的电功率增大
解析:
压力传感器压力增大时,R0接入电路中的阻值变小,根据并联电路特点,并联部分电阻减小,电路总电阻减小.根据闭合电路欧姆定律,电路中的总电流增大,则内电压增大、R1上的电压增大,并联部分的电压减小,所以电压表示数变小、电流表示数变小,选项A、B错误;根据功率P=I2R知,R1的功率增大,R2的功率减小,故选项C正确,D错误.
答案:
C
B组 能力提升
7.(多选题)如图25-6所示,一台电动机提着质量为m的物体,以速度v匀速上升.已知电动机线圈的电阻为R,
图25-6
电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽略一切阻力及导线电阻,则( )
A.电源内阻r=
-R
B.电源内阻r=
-
-R
C.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大
D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小
解析:
本题主要考查学生对欧姆定律适用范围、电功和电热的区别,要求学生熟练掌握欧姆定律、电功率及焦耳定律的应用.由于电动机是非纯电阻元件,欧姆定律不再适用,电动机的输入功率P1=UI,热功率P2=I2R,输出功率P3=mgv,P1=P2+P3,可解得:
U=IR+
,又由闭合电路欧姆定律得:
E=U+Ir,解得r=
-
-R;当电动机被卡住时,电动机变成纯电阻元件,总电流I总=
,电流增大,故电源消耗的功率P增大,所以选项B、C正确.
答案:
BC
8.如图25-7所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线,如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时,则下列说法不正确的是( )
图25-7
A.电源1和电源2的内阻之比是11∶7
B.电源1和电源2的电动势之比是1∶1
C.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是1∶2
D.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是1∶2
解析:
电源的UI图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点,即为电源与小灯泡连接时的工作状态,交点的坐标为工作时的电压和电流.电源内阻之比
=
=
,A项正确;两电源电动势均为10V,比值为1∶1,B项对;两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是
=
=
=
,C项正确;两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是
=
=
=
,D项错,选D项.
答案:
D
图25-8
9.如图25-8所示电路中,电源电动势为E,电源内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻为R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则在滑动触头从a端移动到b端的过程中,下列描述中正确的是( )
A.电路中的总电流先增大后减小
B.电路的路端电压先增大后减小
C.电源的输出功率先增大后减小
D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
解析:
当滑动变阻器从a→b移动时R1作为并联电路总电阻先增大后减小,根据闭合电路欧姆定律可知:
电流是先减小后增大,A错误;路端电压U=E-Ir,因为电流先减小后增大,所以路端电压先增大后减小,B正确;当电源内阻等于外电阻时,电源的输出功率最大,滑动变阻器在两端时,外电阻恰好等于内电阻,此时输出功率最大,因此电源的输出功率先减小后增大,C错误;当滑片在a端或者b端的时候R1被短路,此时R1消耗的功率为零,因此R1消耗的功率是先增大后减小,D错误.
答案:
B
10.如图25-9甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器.当其滑片P从左端滑到右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图25-9乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的,求:
图25-9
(1)电源的电动势和内阻.
(2)定值电阻R2的阻值.
(3)滑动变阻器的最大阻值.
解析:
(1)将图乙中AB线延长,交U轴于20V处,交I轴于1.0A处,所以电源的电动势为E=20V,内阻r=
=20Ω.
(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,得R2=
=5Ω.
(3)当P滑到R3的左端时,由图乙知此时
U外=16V,I总=0.2A,
所以R外=
=80Ω,
因为R外=
+R2,所以R3=300Ω.
答案:
(1)20V 20Ω
(2)5Ω (3)300Ω
11.一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图25-10甲所示,图中U=12V的直线为图线的渐近线.现将该电源和一个变阻器R0接成如图25-10乙所示电路,已知电源允许通过的最大电流为2A,变阻器的最大阻值为R0=22Ω.求:
图25-10
(1)电源电动势E和内电阻r;
(2)空载时A、B两端输出的电压范围.
(3)A、B两端所能接负载的电阻的最小值.
解析:
(1)据全电路欧姆定律:
E=U+Ir
由图甲可知,当I=0时,E=U=12V
当E=12V,R=2Ω时,U=6V,据全电路欧姆定律可得:
r=2Ω.
(2)空载时,当变阻器滑片移至最下端时,输出电压UAB=0
当滑片移至最上端时,有E=UAB+Ir,I=
可得这时的输出电压UAB=11V
所以,空载时输出电压范围为0~11V.
(3)设所接负载电阻的最小值为R′,此时滑片应移至最上端,电源电流最大I=2A,有:
E=I(R外+r),其中R外=
,代入数据可得:
R′=4.9Ω.
答案:
(1)12V 2Ω
(2)0~11V (3)4.9Ω
12.一电路如图25-11所示,电源电动势E=28V,内阻r=2Ω,电阻R1=12Ω,R2=R4=4Ω,R3=8Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0pF,虚线到两极板间距离相等,极板长L=0.20m,两极板的间距d=1.0×10-2m.
图25-11
(1)若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过R4的总电荷量为多少?
(2)若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0m/s的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:
当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?
(要求写出计算和分析过程,g取10m/s2)
解析:
(1)S断开时,电阻R3两端电压为U3=
E=16V
S闭合后,外电阻为R=
=6Ω
路端电压为U=
E=21V
此时电阻R3两端电压为U′3=
U=14V
则流过R4的总电荷量为ΔQ=CU3-CU′3=6.0×10-12C.
(2)设微粒质量为m,电荷量为q,当开关S断开时有:
=mg
当开关S闭合后,设微粒加速度为a,则
mg-
=ma
设微粒能从C的电场中射出,则水平方向运动时间为:
t=
竖直方向的位移为:
y=
at2
由以上各式求得:
y=6.25×10-3m>
故微粒不能从C的电场中射出.
答案:
(1)6.0×10-12C
(2)不能
C组 难点突破
13.在如图25-12所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器.当R2的滑片在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑片向b端移动,则三个电表示数的变化情况是( )
图25-12
A.I1增大,I2不变,U增大
B.I1减小,I2增大,U减小
C.I1增大,I2减小,U增大
D.I1减小,I2不变,U减小
解析:
电路结构:
R1、R2并联后再与R3串联,A1测通过R1的电流I1,A2测通过R2的电流I2,V测路端电压U.R2的滑片由a滑向b,R2阻值减小,电路总电阻减小,则总电流I增大;根据闭合电路欧姆定律知路端电压U=E-Ir,所以电压表示数U减小;R1两端电压U1=U-U3,而U3=IR3,U3增大,所以U1减小,则I1减小,而I=I1+I2,所以I2增大.
答案:
B
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