专题24 电学综合（解析版）

专题25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“20Ω0.5A，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0.4W。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5VB.R1的阻值为20ΩC.R2接入电路的最小阻值为2ΩD.R2的最小功率是0.8W【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20Ω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“20Ω0.5A”，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，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20Ω，此时电压表的示数为2V，根据P=UI可得，此时电路的电流110.4W0.2A2VPIU最小最小根据UIR和串联电路的电压特点可得电源电压210.2A20Ω2V6VUIRU最小最大故A错误；B．根据UIR可得R1的阻值112V10Ω0.2AURI最小故B错误；C．由于滑动变阻器R2上标有“20Ω0.5A”，则电路中的最大电流为0.5A，根据UIR可得最小总电阻6V12Ω0.5AURI最小最大则此时滑动变阻器的最小阻值为1212Ω10Ω2ΩRRR最小最小故C正确；D．由前面解答可知，电路中电流的取值范围为0.2A∼0.5A，滑动变阻器消耗的功率22222116V10Ω0.9W100.3WPUIUUIUIIRIII所以当0.30I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P−I图像，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22216V0.5A10Ω0.5A0.5WPUIIR最小最大最大故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5Ω，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，P1≠P2，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2Ω、5Ω、7Ω、9Ω这四种可能。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=22LL(3V)=1.5WUP=6Ω灯泡正常发光的电流IL=LL1.5W=3VPU=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-5Ω①IL-I=0.1A0.5A-I=0.1AI=0.4AL0.4AURR0.4A6UR②0.5A6UR③由①②③得到R=19Ω，U=10V故A正确，B错误；CD．当A、B间换接为R3，闭合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=5W=0.5A10VPU总总电阻R总=10V=0.5AUI总=20ΩR1的功率为P1，R2的功率为P2，P1≠P2，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2Ω、5Ω、7Ω、9Ω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=20Ω可知R1=2Ω或R1=9ΩR2=9Ω或R2=2ΩR3=9Ω电压表示数为U2的示数U2=I总R2=0.5A×9Ω=4.5V或U2=I总R2=0.5A×2Ω=1VR1的功率为P1=I总2R1=(0.5A)2×2Ω=0.5W或P1=I总2R1=(0.5A)2×9Ω=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2UPR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，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（）①电流表A的示数变小②电压表V的示数变大③电压表V与电流表A1的比值变小④滑动变阻器R2消耗的电功率变小A.只有①④正确B.只有②③正确C.只有①③正确D.只有②④正确【答案】A【解析】【详解】①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=UR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A的示数变小；故①的说法正确；②电压表测量电源电压，电压表V的示数不变，故②的说法错误；③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③的说法错误；④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④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25ΩD2V的电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12V0.4A5ΩUIRA不符合题意；B．ab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221(2V)0.8W5ΩUPRB不符合题意；C．ab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20Ω，C不符合题意；D．ab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12125Ω20Ω4Ω5Ω+20ΩRRRRR总电流表示数为2V==0.5A4ΩUIR总D符合题意。故选D。二、填空题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).45：(2).41：【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，由于两电表指针偏转角度相同，而量程不同，可得到关系式0.02A0.1AII甲乙根据欧姆定律的变换式可得到1URI电源乙2-URII电源甲乙由上面三式可解得124RR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11245UURURR电源甲电源则此时两电表示数之比为4455UUUU甲乙电源电源：：：[2]灯泡L1与L2的电功率之比1212-41PPUIUIUUU甲乙甲：：：：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16V～18V之间）、一个实验室用的量程为0～15V的电压表、一个开关、三个定值电阻（分别为R1=1kΩ、R2=10Ω、R3=20Ω）、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).2312RRUR或U1＋312RUR【解析】【详解】(1)[1][2]由于R1=1kΩ，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=12UR电源电压U=I(R2+R3)=12UR(R2+R3)=U1＋312RUR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10Ω。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“20Ω，1.5A”、“50Ω，1A或“50Ω，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）50Ω，1.5A；（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，电路的电流最大，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