2021届高考物理一轮复习方略核心素养测评+二十四+8.2 电路 电路的基本规律
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核心素养测评二十三电流电阻电功及电功率(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分,1~6题为单选题,7~9题为多选题)1.(2019·武汉模拟)2019年3月19日,复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料,据介绍该材料的电导率是石墨烯的1 000倍。
电导率σ就是电阻率ρ的倒数,即σ=。
下列说法正确的是( )A.材料的电导率越小,其导电性能越强B.材料的电导率与材料的形状有关C.电导率的单位是D.电导率大小与温度无关【解析】选C。
材料的电导率越小,其导电性能越小,故A错误;材料的电导率与材料的形状无关,故B错误;由定义式的单位可得电导率的单位是,故C正确;电导率与温度具有很大相关性,金属的电导率随着温度的升高而减小,半导体的电导率随着温度的升高而增加,故D错误。
2.(2020·德州模拟)P1和P2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体,P1的上、下表面积大于P2的上、下表面积,将P1和P2按如图所示方式接到电源上,闭合开关后,下列说法正确的是( )A.若P1和P2的体积相同,则通过P1的电流大于通过P2的电流B.若P1和P2的体积相同,则P1的电功率等于P2的电功率C.若P1和P2的厚度相同,则P1两端的电压等于P2两端的电压D.若P1和P2的厚度相同,则P1两端的电压大于P2两端的电压【解析】选C。
由于两导体串联在电路中,因此两导体中电流一定相等,故A错误;设导体的表面的边长为a,厚度为d,根据R=可知,R==,则可知导体电阻与厚度d有关,与体积无关,由V=Sd可知,如果两导体的体积相同,则P1的厚度小于P2厚度;因此P1的电阻大于P2的电阻;则由P=I2R可知,P1的电功率大于P2的电功率,故B错误;由B的分析可知,若厚度相同,则两导体阻值相同,由U=IR可知,P1两端的电压等于P2两端的电压,故C正确,D错误。
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关键能力·题型突破考点一 电源的功率和U-I曲线问题电源的功率问题【典例1】(多选)(2019·成都模拟)如图甲所示的电路中,电源电动势为3 V、内阻为2 Ω,R是阻值为8 Ω的定值电阻,A是理想电流表,L是小灯泡,小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。
闭合开关S,电路稳定后,A表的示数为0.2 A。
下列说法正确的是( )A.由图乙可知,小灯泡的电阻随电压升高而增大B.电路稳定后,电源内部发热消耗的功率是0.4 WC.电路稳定后,灯泡L消耗的电功率为1.0 WD.电路稳定后,电源的效率约为87%【通型通法】1.题型特征:U-I图象+电功率和效率。
2.思维导引:【解析】选A 、D 。
由图乙可知,小灯泡的电阻等于曲线斜率的倒数;由图乙可得:电压升高,斜率减小,故电阻增大,故A 正确;电路稳定后,电源内部发热消耗的功率P 内=I 2r=0.08 W ,故B 错误;由图乙可得:I=0.2 A 时,U=1 V ,故电路稳定后,灯泡L 消耗的电功率P L =UI=0.2 W ,故C 错误;电路稳定后,电源的效率η==P 外P 总×100%=×100%≈87%,故D 正确。
EI -I 2r EI 1315【多维训练】(多选)(2020·昆明模拟)如图所示,R 1为定值电阻,R 2为可变电阻,E 为电源电动势,r 为电源内阻,以下说法中正确的是( )A.当R 2=R 1+r 时,R 1上获得最大功率B.当R 2=R 1+r 时,R 2上获得最大功率C.当R 2=0时,R 1上获得最大功率D.当R 2=0时,电源的输出功率最大【解析】选B 、C 。
将R 1等效到电源的内部,R 2上的功率视为等效电源的输出功率,R 2上的功率为:P 2=,所以当外电阻E 2R 2(R 2+R 1+r )2等于内阻时,即:R 2=R 1+r 时,等效电源输出功率最大,即R 2上的功率最大,故A 错误,B 正确。
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考点突破·素养提升考点1 电路的动态分析(d)【典例1】(2019·绍兴模拟)如图所示,闭合开关,当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时,电路中电压表和电流表示数的变化情况是世纪金榜导学号( )A.V、A示数都变大B.V、A示数都变小C.V示数变大,A示数变小D.V示数变小,A示数变大【解析】选A。
电路中电阻R2与滑动变阻器R并联,然后再与R1串联构成外电路。
当P向下滑动时,R减小,R并减小,E不变。
I=,所以I增大。
因为R1是定值,I增大,所以R1两端的电压U1增大,电压表V示数增大,又因为r不变,故内电路电压U内=Ir将增大,又因为U=E-Ir,故路端电压U减小,由于U=U1+U2,R2两端电压U2必定减小,流过R2的电流I2减小,所以通过滑动变阻器R的电流I R增大,故正确选项为A。
1.如图甲所示,电路中的电源电动势为E,内阻为r。
其中L1、L2和L3为小灯泡,V1和V2为电压表,R为光敏电阻,其在不同光照下(光照强度单位为坎德拉,cd)的伏安特性曲线如图乙所示。
闭合开关S,当照在光敏电阻上的光照增强时,下列说法正确的是 ( )A.小灯泡L1、L3变亮,L2变暗B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮C.电压表V1示数变化量比电压表V2小D.电压表V2示数变小【解析】选B。
由I -U图线可知,当光照变强时,光敏电阻阻值减小,总电阻减小。
总电流增大,路端电压U减小。
干路电流增大,则L2变亮,U2读数变大;与光敏电阻串联的的灯泡L1电流增大,变亮。
与光敏电阻并联的灯泡L3电压U3=U-U2减小,L3变暗。
路端电压U=U1+U2减小,故U1的变化量大于U2的变化量。
故B正确,A、C、D错误;故选B。
2.如图所示,有一电荷静止于电容器两极板间,内阻不可忽略,现将滑动变阻器滑片向上移动少许,稳定后两个灯泡依然能够发光,则下列说法中正确的是( )A.小灯泡L1、L2变暗B.该电荷一定带正电C.电容器C上电荷量减小D.电流表始终存在从左向右的电流【解析】选A。
第 1 讲电路的基本概念与规律ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU , 知识梳理·自测巩固知识点 1 电流1.电流:电荷的定向移动形成电流。
人为规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
2.电流的形成条件①要有能自由移动的电荷。
②导体两端必须有电压。
3.电流强度:通过导体横截面的电荷量Q 跟通过这些电荷量所用时间t 的Q 比值叫电流强度,简称电流。
即I =t Q。
知识点 2 电阻、电阻定律1.电阻(1)定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值。
(2)定义式:R=I U,单位:欧姆,国际符号:Ω。
(3)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用大小,R 越大,阻碍作用越大。
(4)半导体和超导体①半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。
半导体有热敏特性、光敏特性和掺入杂质导电性能增强的特性。
②超导现象:当温度低于某温度时电阻减小为零的现象。
③转变温度:导体由普通状态向超导态转变时的温度。
2.电阻定律(1)内容、公式:导体的电阻跟它的长度l 成正比,跟它的横截面积S 成反比,还跟导体的材料有关。
R=ρl。
S(2)电阻率RS①计算公式:ρ=R l S,ρ与导体的长度l 、横截面积S无关,是导体材料本身的电学性质,由导体的材料决定且与温度有关。
②物理意义:反映了材料对电流的阻碍作用,在数值上等于用这种材料制成的1_m长,截面积1_m2的导线的电阻值。
知识点 3 部分电路欧姆定律1.部分电路欧姆定律:导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比。
其表达式为I =。
R2.欧姆定律的适用范围:金属导电、电解液导电( 对气体导电不适用) 和纯电阻电路( 不含电动机及电解槽的电路) 。
3.导体的伏安特性:导体中的电流I 和电压U 的关系可以用图象表示。
用纵坐标表示电流I 、横坐标表示电压U,画出的I -U图象叫作导体的伏安特性曲线。
伏安特性曲线为直线的元件叫作线性元件,伏安特性曲线不是直线的元件叫作非线性元件( 如气体、半导体二极管等) 。
【高三】2021届高考物理第一轮考纲知识复习电路的基本规律及其应用【高三】2021届高考物理第一轮考纲知识复习电路的基本规律及其应用[大纲知识排序]一、闭合电路的欧姆定律1.内容:闭合电路中的电流与电源的电动势成正比,与内部电路和外部电路的电阻之和成反比。
这个结论被称为闭合电路欧姆定律。
2、公式:i=3.适用条件:外部电路为纯电阻电路。
根据欧姆定律,外电路两端的电势降落为u外=ir,习惯上成为路端电压,内电路的电势降落为u内=ir,代入e=ir+ir不得不该式表明,电动势等于内外电路电势降落之和。
4.端子电压与负载R(外部电路电阻)的关系二、三、逻辑电路1.“与”门:如果一个事件的几个条件都满足后,该事件才能发生.这种关系叫做“与”逻辑关系.具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路,简称“与”门。
(1)和逻辑电路(2)“与”门的逻辑符号(3)“和”门的真值表:(4)“与”门反映的逻辑关系2.“或”门:如果满足几个条件之一,就会发生一个事件。
这种关系被称为“或”逻辑关系,与或逻辑相连的电路被称为“或”门(1)“或”逻辑电路(2)“或”门的逻辑符号(3)“或”门的真值表:(4)“或”门反映的逻辑关系3.“非”门:输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系,叫做”非”逻辑关系,具有”非”逻辑关系的电路叫“非”门.(1)“非”逻辑电路(2)“非”门的逻辑符号(3)“非”门的真值表:(4)“非”门反映的逻辑关系三、串并联电路电路串联电路(p、u与r成正比)并联电路(p、i与r成反比)电阻关系R系列=R1+R2+R3+。
1/R并联=1/R1+1/r2+1/R3+电流关系i总=i1=i2=i3=……i并=i1+i2+i3+……电压关系u总=U1+U2+U3+。
U总计=U1=U2=U3=功率分配p总=p1+p2+p3+……p总=p1+p2+p3+……【要点:名师透析】一、电源的有关功率和效率1.电源总功率(1)任意电路:p总=ei=u外i+u内i=p出+p内.(2)总电阻:IR+2=2.电源内部消耗的功率P内=I2R=u内=P总-P外3.电源的输出功率(1)任何电路:P out=UI=ei-i2r=P总计-P in(2)纯电阻电路:P out=I2R=(3)输出功率随r的变化关系① 当r=r时,电源的最大输出功率为②当r>r时,随着r的增大输出功率越来越小.③ 当R④当p出⑤ P和R之间的关系如图所示4.电源的效率(1)任何电路:η=×100%=×100%。
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课时提升作业(二十二)电路电路的基本规律素能全练(建议:20分钟50分)选择题(本题共8小题,1~6题每小题6分,7、8题每小题7分,共50分。
多选题已在题号后标出)1.一电池外电路断开时的路端电压为3V,接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V,则可以判定电池的电动势E和内阻r为( )A.E=2.4V,r=1ΩB.E=3V,r=2ΩC.E=2.4V,r=2ΩD.E=3V,r=1Ω2.(2022·甘肃省甘谷质检)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关后,滑动变阻器滑片P向左移动。
下列结论正确的是( )A.电流表读数变小,电压表读数变大B.小灯泡L变亮C.电容器C上电荷量减小D.电源的总功率变大3.(2022·营口模拟)如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图像,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的状况,下列说法正确的是( ) A.阴影部分的面积表示电源输出功率B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率C.当满足α=β时,电源效率最高D.当满足α=β时,电源效率小于50%4.在如图所示的电路中,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的滑动触头在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的滑动触头向b端移动,则三个电表示数的变化状况是( )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5.(2022·西安模拟)某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10(24 V 200 W)和10个相同的指示灯X1~X10(220 V 2 W),将其连接在220V沟通电源上,电路图如图所示。
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 Ω。
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 ΩB.2 ΩC.3 ΩD.4 Ω【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 Ω,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R x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R x的阻值为()A.R0B.R0C.R0D.R0【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)通过电流表的电流为零,表明R x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:U R=R0,MP上的电压为:U M=ρ由题意U R=U M得:R x=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U L=U外-U1,所以U L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.电源输出功率一定变小【解析】选B、C。
核心素养测评二十四电路电路的基本规律(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分,1~6题为单选题,7~9题为多选题)1.下列关于电源电动势的说法,正确的是 ( )A.电路中每通过2 C的电荷量,电池提供的电能是4 J,那么这个电池的电动势是0.5 VB.电源的路端电压增大时,其电源电动势一定也增大C.无论内电压和外电压如何变化,电源电动势不变D.电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多【解析】选C。
电路中通过q=2 C的电荷量,电池提供的电能W=4 J,根据电动势的定义式E=得电动势E=2 V,A项错误;电动势表征电源本身的特性,与外电路无关,当电源的路端电压增大时,电源电动势不变,B 项错误,C项正确;电动势越大,电源将其他形式的能转化为电能的本领就越大,不能说电源所能提供的电能就越多,D项错误。
2.如图所示,电源A的电压为6 V,电源B的电压为8 V,电容器的电容为200 pF,当开关S合向A,稳定后再合向B,再次达到稳定,则在这个过程中通过电流计的电荷量为( )A.4×10-9 CB.1.2×10-9 CC.1.6×10-9 CD.2.8×10-9 C【解析】选D。
开关S合向A稳定时,电容器的电压为U1=6 V,电荷量为Q1=CU1=2×10-10×6C=1.2×10-9C。
开关S合向B稳定时,电容器的电压为U2=8 V,电荷量为Q2=CU2=2×10-10×8C=1.6×10-9 C。
电容器两极板电性改变,故通过电流计的电荷量为Q=Q1+Q2=2.8×10-9 C。
3. (2020·上饶模拟)如图所示,电源内阻为r,灯L1、L2的电阻分别为R1、R2,滑动变阻器最大阻值为R0。
假设灯的电阻不变,某同学合上开关后,将变阻器滑片P由a端向b端移动时,则 ( )A.若R2>R0,L2亮度一定先变亮后变暗B.若R2>R0,电源的输出功率一定逐渐变大C.若R2<R0,L1亮度一定先变暗后变亮D.若R2<R0,电源的效率一定逐渐变大【解析】选C。
第七章第2讲电路电路的基本规律一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分.第1~6题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求.全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分.) 1.(2022·上海市七校调研联考)如图7-2-21所示的电路中,电电动势为E,内电阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变),R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增加而减小.闭合开关S后,将照射光强度增加,则()图7-2-21A.R1两端的电压将增大B.R2两端的电压将增大C.灯泡L将变暗D.电路的路端电压将增大【解析】闭合开关S后,将照射光强度增加,光敏电阻R3的阻值减小,灯泡L将变亮,R2两端的电压将减小,R1两端的电压将增大,电路的路端电压将减小,选项A正确.【答案】 A2.如图7-2-22所示的电路中,电流表和电压表均可视为抱负电表.现闭合开关S后,将滑动变阻器滑片P向左移动,正确的是()图7-2-22A.电流表的示数变小,电压表的示数变大B.小灯泡L变亮C.电容器C上电荷量减小D.电的总功率变大【解析】将滑动变阻器滑片P向左移动,电阻R2接入电路部分电阻增大,电流表的示数变小,电压表的示数变大,选项A正确;电输出电流减小,小灯泡L中电流变小,小灯泡L变暗,选项B错误;电容器两端电压增大,电容器C上电荷量增大,选项C错误.电输出电流减小,电的总功率变小,选项D错误.【答案】 A3.如图7-2-23所示的电路中,灯泡A和B原都是正常发光.突然灯泡B比原变暗了些,而灯泡A比原变亮了些,则电路中消灭断路故障的是(设只有一处消灭了故障)()图7-2-23A.R2B.R3C.R1D.灯B【解析】依题意,整个电路只有一处发生了断路,下面分别对不同区域进行争辩:①若R1断路.电路中总电阻变大,电流变小,路端电压上升,A、B两灯均变亮,不合题意.②若R3断路.B与R3并联,该段电路中电阻变大,电压上升,B中的电流增大,B灯变亮,不合题意.③若R2断路,A与R2并联,这段电路中电阻变大,A灯两端电压上升,A中电流增大,A 灯变亮;因B灯两端电压减小,B灯中电流变小,B灯变暗,与题中条件相符.④若B灯断路,则B灯不能发光,不合题意.【答案】 A4.(2021·湖南浏阳一中模拟)某导体中的电流随其两端电压的变化如图7-2-24所示,则下列说法中正确的是()图7-2-24A .加5 V 电压时,导体的电阻约是5 ΩB .加12 V 电压时,导体的电阻约是1.4 ΩC .由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D .由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断增大 【解析】【答案】 A5.如图7-2-25所示,电电动势E =8 V ,内电阻为r =0.5 Ω,“3 V 3 W ”的灯泡L 与电动机M 串联接在电上,灯泡刚好正常发光,电动机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R 0=1.5 Ω.下列说法中正确的是( )图7-2-25A .通过电动机的电流为1.6 AB .电的输出功率是8 WC .电动机消耗的电功率为3 WD .电动机的输出功率为3 W【解析】 “3 V 3 W ”的灯泡L 与电动机M 串联,说明通过灯泡与电动机的电流相等,其电流大小为I L =P L U L=33 A =1 A ;路端电压U =E -Ir =8 V -1×0.5 V =7.5 V ,电的输出功率P出=UI =7.5×1 W =7.5 W ;电动机消耗的功率为P M =P 出-P L =7.5 W -3 W =4.5 W ;电动机的热功率为P 热=I 2L R 0=12×1.5 W =1.5 W ;电动机的输出功率为P M -P 热=4.5 W -1.5 W =3 W ;正确选项为D.【答案】 D6.(2022·南开中学模拟)在如图7-2-26所示的电路中,电的负极接地,其电动势为E ,内电阻为r ,R 1、R 2为定值电阻,R 3为滑动变阻器,C 为电容器,电流表和电压表均为抱负电表.滑动变阻器滑头P 自a 端向b 端滑动的过程中,下列说法中正确的是 ( )图7-2-26A .电压表示数变小B .电流表示数变小C .电容器C 所带电荷量增多D .a 点的电势降低【解析】 在滑动变阻器滑动头P 自a 端向b 端滑动的过程中,并联部分电阻变小,总电阻变小,总电流变大,R 2的电流变小.电流表示数变大,电压表示数变大,a 点的电势降低,选项A 、B 错误,D 正确;电容器两端电压减小,电容器C 所带电荷量减小,选项C 错误.【答案】 D7.(2022·浙江效实中学检测)小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图7-2-27所示,P 为图线上一点,PN 为图线过P 点的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 轴的垂线.则下列说法中正确的是( )图7-2-27A .随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B.对应P点,小灯泡的电阻为R =U1 I 2C.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1 I2-I1D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积【解析】随着所加电压的增大,灯丝温度上升,小灯泡的电阻增大,选项A正确;对应P点,由欧姆定律知,小灯泡的电阻为R=U1I2,选项B正确,C错误;依据电功率定义式P=UI,对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积,选项D正确.【答案】ABD8.(2022·无锡一中检测)在如图7-2-28甲所示的电路中,L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关S闭合后,电路中的总电流为0.25 A,则此时()甲乙图7-2-28A.L1的电压为L2电压的2倍B.L1消耗的电功率为0.75 WC.L2的电阻为12 ΩD.L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1【解析】电路中的总电流为0.25 A,L1中电流为0.25 A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 V,L1消耗的电功率为P=UI=0.75 W,选项B正确.依据并联电路规律,L2中电流为0.125 A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3 V,L1的电压大约为L2电压的10倍,选项A错误.由欧姆定律,L2的电阻为R=U/I=0.30.125Ω=2.4 Ω,选项C错误.L2消耗的电功率为P=UI=0.3×0.125 W=0.0375 W,L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1,选项D正确.【答案】BD9.(2022·沈阳模拟)锂电池因能量高、环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中.现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图7-2-29所示,充电器电的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是()图7-2-29A.电能转化为化学能的功率为UI-I2rB.充电器输出的电功率为UI+I2rC.电池产生的热功率为I2rD.充电器的充电效率为IrU×100%【解析】充电器将电能转化为锂电池的化学能和电池产生的热能,即UIt=E化+I2rt,充电器输出的电功率为UI,电池产生的热功率为I2r,据此可知,电能转化为化学能的功率为UI-I2r,充电器的充电效率为(1-IrU)×100%,所以只有选项A、C正确.【答案】AC10.(2022·唐山一中质检)如图7-2-30所示,A板发出的电子经加速后,水平射入水平放置的两平行金属板间,金属板间所加的电压为U,电子最终打在光屏P上,关于电子的运动,则下列说法中正确的是()图7-2-30A.滑动触头向右移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升B.滑动触头向左移动时,其他不变,则电子打在荧光屏上的位置上升C.电压U增大时,其他不变,则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变D.电压U增大时,其他不变,则电子打在荧光屏上的速度大小不变【解析】滑动触头向右移动时,其他不变,加速电压增大,电子速度增大,则电子打在荧光屏上的位置下降,选项A错误;滑动触头向左移动时,其他不变,加速电压减小,电子速度减小,则电子打在荧光屏上的位置上升,选项B正确;电压U增大时,其他不变,则电子从发出到打在荧光屏上的时间不变,电子打在荧光屏上的速度增大,选项C正确,D错误.【答案】BC二、非选择题(本大题共2小题,共30分.计算题要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位.)11.(14分)(2022·西安一中质检)如图7-2-31所示,R3=6 Ω,电内阻r为1 Ω,当S合上且R2为2 Ω时,电的总功率为16 W,而电的输出功率为12 W,灯泡正常发光,求:图7-2-31(1)电灯的电阻及功率;(2)S断开时,为使灯泡正常发光,R2的阻值应调到多少欧?【解析】(1)由P总=IE,P总=P输+I2r可得:I=2 A,E=8 V电的路端电压U=E-Ir=6 V,可得:I灯=1 A,U灯=4 V所以:R灯=U灯I灯=4 Ω,P灯=I灯U灯=4 W.(2)S断开,灯泡正常发光时,电路中的总电流为I灯=1 A,由I灯=Er+R′2+R灯可得:R′2=3 Ω.【答案】(1)4 Ω 4 W(2)3 Ω12.(16分)在图7-2-32甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器,当其滑片P从左端滑至右端时,测得电的路端电压随电中流过的电流变化图线如图乙所示,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:甲乙图7-2-32(1)电的电动势和内阻;(2)定值电阻R2的阻值;(3)滑动变阻器的最大阻值.【解析】(1)将乙图中AB线延长,交U轴于20 V处.交I轴于1.0 A处,所以电的电动势为E=20 V,内阻r=EI短=20 Ω.(2)当P滑到R3的右端时,R1被短路,电路参数对应乙图中的B点,即U2=4 V,I2=0.8 A,得R2=U2I2=5 Ω.(3)当P滑到R3的左端时,由乙图知此时U外=16 V,I总=0.2 A所以R外=U外I总=80 Ω由于R外=R1R3R1+R3+R2所以R3=300 Ω.【答案】(1)20 V20 Ω(2)5 Ω(3)300 Ω。
考点24 电路的基本概念和规律 部分电路欧姆定律题组一 基础小题1.下列关于电流的说法中正确的是( ) A .根据I =q t,可知I 与q 成正比B .电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位之一C .电流既有强弱,又有方向,是矢量D .如果在一段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流一定是恒定电流答案 B解析 I =q t是电流的定义式,不能由此认为I 与q 成正比,故A 错误;电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位之一,B 正确;电流虽然既有强弱,又有方向,但是电流的相加遵从算术加法的法则,所以电流是标量,C 错误;恒定电流是大小和方向均保持不变的电流,而在一段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等的电流不一定是恒定电流,所以D 错误。
2.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕原子核的运动可等效为环形电流。
设电荷量为e 的电子以速率v 绕原子核沿顺时针方向做半径为r 的匀速圆周运动。
关于该环形电流的说法,正确的是( )A .电流为ve2πr ,电流的方向为顺时针B .电流为ve r,电流的方向为顺时针 C .电流为ve2πr ,电流的方向为逆时针D .电流为ve r,电流的方向为逆时针 答案 C解析 电流I =q t =e 2πr v=ve2πr,方向与电子运动的方向相反,即沿逆时针方向,C 正确。
3. 如图所示的电解液接入电路后,在t 时间内有n 1个一价正离子通过溶液内截面S ,有n 2个二价负离子通过溶液内截面S ,设e 为元电荷,则以下关于通过该截面的电流的说法中,正确的是( )A .当n 1=n 2时,电流大小为零B .当n 1>n 2时,电源外部电流方向由A 指向B ,电流I =n 1-2n 2etC .当n 1<n 2时,电源内部电流方向由B 指向A ,电流I =2n 2-n 1etD .电源外部电流方向由A 指向B ,电流I =n 1+2n 2et答案 D解析 电流的方向就是正电荷定向移动的方向,在电源外部电流方向由A 指向B ,在电源内部电流方向由B 指向A ,与n 1、n 2的大小无关,根据题意可知,t 时间内流过溶液内截面的电荷量q =(n 1+2n 2)e ,则电流I =n 1+2n 2et,方向与正电荷定向移动的方向相同。
电路电路的基本规律(45分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。
每小题只有一个选项正确)1.在已接电源的闭合电路中,关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )A.如果外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大B.如果外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势也随外电压减小C.如果外电压不变,则内电压减小时,电源电动势也随内电压减小D.如果外电压增大,则内电压减小,电源电动势始终为二者之和,保持恒定【解析】选D。
电源的电动势是个定值,由闭合电路欧姆定律知:E=U+U r=U+Ir,内电压和外电压之和等于电源电动势是不变的,故D正确,A、B、C错误。
2.(2014·福州模拟)将电阻R1和R2分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同。
电池组向两个电阻供电时的电流分别是I1和I2,电池组内阻消耗的功率分别是P′1和P′2,电池组的效率分别是η1和η2,电阻两端的电压分别是U1和U2。
若已知电流I1<I2,则有( )A.R1<R2B.U1<U2C.η1>η2D.P′1>P′2【解析】选C。
根据题意画出电源及电阻R1、R2的U-I图像,由图像不难得出R1>R2,U1>U2,由P内=I2r知,P′1<P′2,η1>η2,选项C正确。
3.如图所示,直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线,直线b为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线,用该电源和该电阻组成的闭合电路,电源的输出功率和电源的内阻分别是( )A.4 W,0.5ΩB.6 W,1ΩC.4 W,1ΩD.2 W,0.5Ω【解析】选A。
由a图线可知电源的电动势E=3V,内电阻r==Ω=0.5Ω,由b图线可知R=1Ω,电源的输出功率P=()2R=()2×1W=4 W,故选A。
4.一电池外电路断开时的路端电压为3V,接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V,则可以判定电池的电动势E和内电阻r为( )A.E=2.4V,r=1ΩB.E=3V,r=2ΩC.E=2.4V,r=2ΩD.E=3V,r=1Ω【解析】选B。
2021年高考物理一轮总复习第七章第2讲电路电路的基本规律课时提能演练新人教版一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。
每小题只有一个选项正确)1.在已接电源的闭合电路中,关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )A.如果外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大B.如果外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势也随外电压减小C.如果外电压不变,则内电压减小时,电源电动势也随内电压减小D.如果外电压增大,则内电压减小,电源电动势始终为二者之和,保持恒定=U+Ir,内电压和外电【解析】选D。
电源的电动势是个定值,由闭合电路欧姆定律知:E=U+Ur压之和等于电源电动势是不变的,故D正确,A、B、C错误。
2.(xx·福州模拟)将电阻R1和R2分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同。
电池组向两个电阻供电时的电流分别是I1和I2,电池组内阻消耗的功率分别是P′1和P′2,电池组的效率分别是η1和η2,电阻两端的电压分别是U1和U2。
若已知电流I1<I2,则有( )A.R1<R2B.U1<U2C.η1>η2D.P′1>P′2【解析】选C。
根据题意画出电源及电阻R1、R2的U-I图像,由图像不难得出R1>R2,U1>U2,由P内=I2r知,P′1<P′2,η1>η2,选项C正确。
3.如图所示,直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线,直线b为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线,用该电源和该电阻组成的闭合电路,电源的输出功率和电源的内阻分别是( )A.4 W,0.5ΩB.6 W,1ΩC.4 W,1ΩD.2 W,0.5Ω【解析】选A。
由a图线可知电源的电动势E=3V,内电阻r==Ω=0.5Ω,由b图线可知R=1Ω,电源的输出功率P=()2R=()2×1W=4 W,故选A。
4.一电池外电路断开时的路端电压为3V,接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V,则可以判定电池的电动势E和内电阻r为( )A.E=2.4V,r=1ΩB.E=3V,r=2ΩC.E=2.4V,r=2ΩD.E=3V,r=1Ω【解析】选B。
核心素养测评二十四电路电路的基本规律(45分钟100分)一、选择题(本题共9小题,每小题6分,共54分,1~6题为单选题,7~9题为多选题)1.下列关于电源电动势的说法,正确的是( )A.电路中每通过2 C的电荷量,电池提供的电能是4 J,那么这个电池的电动势是0.5 VB.电源的路端电压增大时,其电源电动势一定也增大C.无论内电压和外电压如何变化,电源电动势不变D.电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多【解析】选C。
电路中通过q=2 C的电荷量,电池提供的电能W=4 J,根据电动势的定义式E=得电动势E=2 V,A项错误;电动势表征电源本身的特性,与外电路无关,当电源的路端电压增大时,电源电动势不变,B项错误,C项正确;电动势越大,电源将其他形式的能转化为电能的本领就越大,不能说电源所能提供的电能就越多,D项错误。
2.如图所示,电源A的电压为6 V,电源B的电压为8 V,电容器的电容为200 pF,当开关S合向A,稳定后再合向B,再次达到稳定,则在这个过程中通过电流计的电荷量为( )A.4×10-9 CB.1.2×10-9 CC.1.6×10-9 CD.2.8×10-9 C【解析】选D。
开关S合向A稳定时,电容器的电压为U1=6 V,电荷量为Q1=CU1=2×10-10×6C=1.2×10-9 C。
开关S合向B稳定时,电容器的电压为U2=8 V,电荷量为Q2=CU2=2×10-10×8C=1.6×10-9 C。
电容器两极板电性改变,故通过电流计的电荷量为Q=Q1+Q2=2.8×10-9C。
3.(2020·上饶模拟)如图所示,电源内阻为r,灯L1、L2的电阻分别为R1、R2,滑动变阻器最大阻值为R0。
假设灯的电阻不变,某同学合上开关后,将变阻器滑片P由a端向b端移动时,则( )A.若R2>R0,L2亮度一定先变亮后变暗B.若R2>R0,电源的输出功率一定逐渐变大C.若R2<R0,L1亮度一定先变暗后变亮D.若R2<R0,电源的效率一定逐渐变大【解析】选C。
当R2>R0时,灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻一定大于右部分的电阻,当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,总电阻增大,所以总电流减小,所以通过灯L1的电流减小,所以L1变暗,通过L2的电流变大,L2变亮,因不知道电源内阻与外电阻的大小关系,所以电源的输出功率无法判断,故A、B均错误。
当R2<R0时,灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻先大于后小于右部分的电阻,当变阻器的滑片P由a端向b端移动时,总电阻先增大后减小,所以总电流先减小后增大,所以通过灯L1的电流先减小后增大,故L1先变暗后变亮;故C正确。
外电阻先增大后减小,所以电源的效率先增大后减小,故D错误。
4.(2020·九江模拟)在探究电路故障时,某实验小组设计了如图所示的电路,当开关闭合后,电路中的各用电器正常工作,经过一段时间,发现小灯泡A的亮度变暗,小灯泡B的亮度变亮。
则下列对电路故障的分析正确的是 ( )A.可能是定值电阻R1短路B.一定是定值电阻R2断路C.可能是定值电阻R3断路D.可能是定值电阻R4短路【解析】选C。
由于小灯泡A串联于干路中,且故障发生后小灯泡A 变暗,可知电路中总电流变小,即电路总电阻变大,由此推知,故障应为某一电阻断路,故A、D错误;若R2断路,则R1和小灯泡B所在支路的电压增大,而R2的断路又使小灯泡B分得的电压增大,故小灯泡B变亮;若R3断路,必引起与之并联的支路(即R1所在支路)中电流增大,小灯泡B分得的电流也变大,小灯泡B变亮,故选项B错误、选项C正确。
5.(2019·黄浦区模拟)如图所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,各电表均为理想电表。
在a、b两点间接入电源后,调节R2,可获得电压表V1、V2的示数随电流表A示数变化的图象,则( )A.只有图①是合理的B.只有图②是合理的C.只有图②、③是合理的D.只有图①、③是合理的【解析】选B。
由题意知U2=E-IR1,U1=IR1,故图线V1、V2的斜率大小相等,所以,只有图②是合理的。
【加固训练】某同学将一电路中电源的总功率P E、输出功率P R和电源内部发热功率P r随电流I变化的图线画在了同一坐标上,如图所示。
则该电路( )A.电源的电动势E=3 V,内电阻r=3 ΩB.电流为1 A时,外电阻为2 ΩC.b表示电源的输出功率,最大值为9 WD.外电阻为1 Ω时,电源输出功率为4.5 W【解析】选B。
根据直流电源的总功率P E=EI,内部的发热功率P r=I2r,输出功率P R=EI-I2r,可知反映P r变化的图线是b,反映P E变化的是图线a,反映P R变化的是图线c。
图线a的斜率等于电源的电动势,得到E= V=3 V,内部的发热功率P r=I2r,内阻为r=Ω=1Ω,电源的最大输出功率P m== W= W,故A、C错误;当电流为1 A时,由I=,代入得到,R=2 Ω,故B正确。
外电阻为1 Ω,电源输出功率为= W,故D错误。
6.(2020·蚌埠模拟)如图所示的电路中,R1、R2、R3是定值电阻,R4是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小。
当开关S闭合且没有光照射时,电容器C不带电。
当用强光照射R4且电路稳定时,与无光照射时比较( )A.电容器C的下极板带正电B.R3两端电压降低C.通过R4的电流变小,电源的路端电压增大D.通过R4的电流变大,电源提供的总功率变小【解析】选A。
有光照射时,光敏电阻的阻值减小,故总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可知,干路中电流增大,由E=U+Ir可知路端电压减小,R1与R2支路中电阻不变,故该支路中的电流减小,则由并联电路的电流规律可知,另一支路中电流增大,即通过R2的电流减小,而通过R3和R4的电流增大,根据U=IR可知,R3两端电压升高,以电源正极为参考点,上极板所接处的电势低于下极板的电势,故下极板带正电,选项A正确,B、C错误;强光照射时,R4电阻减小,那么,电路总电阻减小,故总电流增大,所以电源提供的总功率P=EI变大,故D错误。
7.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。
如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U随电流I变化的关系图象(电池电动势不变,内阻不是定值),图线b是某电阻R的U-I 图象。
在该光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法中正确的是( )A.硅光电池的内阻为8 ΩB.硅光电池的总功率为0.4 WC.硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32 WD.若将R换成阻值更大的电阻,硅光电池的输出功率增大【解析】选A、C。
由图可知该电池的电源电动势为3.6 V,由U内+U R=E 可知内电压为1.6 V,硅光电池的内阻为r==Ω=8Ω,故A项正确;硅光电池的总功率为P总=EI=3.6×0.2W=0.72 W,故B项错误;硅光电池的内阻消耗的热功率为P热=I2r=0.22×8 W=0.32 W,故C项正确;若将R换成阻值更大的电阻,电路中电阻两端的电压变大,但电流变小,硅光电池的输出功率不一定增大,故D项错误。
【加固训练】 (多选)如图所示,用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源,分别给定值电阻R供电。
已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为r甲>r乙>r丙,且r乙=R,则对比将R先后接在这三个电源上的情况,下列说法中正确的是 ( )A.接在甲电源上时,电源总功率最大B.接在乙电源上时,电源输出功率最大C.接在丙电源上时,电源输出功率最大,且电源效率最高D.若R2=r甲·r丙,则接在甲、丙电源上时,两电源内电阻的热功率相等【解析】选C、D。
三个电源的电动势E相同,而电阻r甲>R=r乙>r丙,根据闭合电路欧姆定律得I=,R接在电源上时,电源的总功率为P总=,则丙电源的总功率最大,A错误;电源的输出功率P出=I2R=()2R,电源的效率η=×100%=×100%,r丙最小,故接在丙电源上时,电源的输出功率最大,电源效率最高,B错误,C正确;电源的内电阻消耗的功率为P内=I2r=()2r,将R2=r甲·r丙,代入得P内甲=P内丙=,D正确。
8.如图所示,C1=6 μF,C2=3 μF,R1=3 Ω,R2=6 Ω,电源电动势E=18 V,内阻不计。
下列说法正确的是( )A.开关S断开时,a、b两点电势相等B.开关S闭合后,a、b两点间的电流是2 AC.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大【解析】选B、C。
S断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,由图知a点电势与电源负极电势相等,而b 点电势与电源正极电势相等,A错误。
S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势,而C1>C2,由Q=CU知此时Q1>Q2,当S闭合时,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I==2 A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6 V,U2=IR2=12 V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1′=C1U1=3.6×10-5 C,Q2′=C2U2=3.6×10-5 C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故B、C 正确,D错误。
9.(2019·南开区模拟)在如图所示电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列比值正确的是( )A.不变,不变B.变大,变大C.变大,不变D.变大,不变【解析】选A、C、D。
根据欧姆定律得知:==R1。
故当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,、均不变。
故A正确。
=R2,变大。
根据闭合电路欧姆定律得:U2=E-I(R1+r),则有=R1+r,不变。
故B错误,C正确。
=R1+R2,变大。
根据闭合电路欧姆定律得:U3=E-Ir,则有=r,不变。
故D正确。
二、计算题(16分,需写出规范的解题步骤)10.如图所示电路,电源电动势E=3 V,内阻r=1 Ω,两个定值电阻阻值R1=R2=2 Ω,电容器的电容C=20 μF。
开关全部闭合时,一颗带电油滴恰能在极板间静止。
取重力加速度g=10 m/s2,求:(1)极板的带电荷量大小;(2)电源的效率;(3)断开开关S2(认为电容器充放电过程极快完成),油滴加速度的大小和方向。