【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理选修3-1-7-2电路的基本规律及应用

电路的基本规律及应用1．2012年8月伦敦奥运会期间，采用LOM－E玻璃，它可将太阳能转化为电能并储存起来．已知太阳能电池板的开路电压为800mV，短路电流为40mA.现将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，下列说法正确的是()A．电池板的电动势为800mVB．电池板的内电阻为20ΩC．闭合电路的路端电压为800mVD．闭合电路的路端电压为400mV解析：太阳能电池板的电动势等于开路电压，即E＝800mV，A正确；内阻r＝EIm＝20Ω，B正确；将其与20Ω的电阻器连成闭合电路，则路端电压为U＝IR＝ER＋rR＝400mV，D正确．答案：ABD2．(2012年高考上海卷)直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A．总功率一定减小B．效率一定增大C．内部损耗功率一定减小D．输出功率一定先增大后减小解析：滑片P向右移动时外电路电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律知总电流减小，由P总＝EI可得P总减小，故选项A正确．根据η＝R外R外＋r＝11＋r/R外可知选项B正确．由P损＝I2r可知，选项C正确．由P输－R外图象，因不知道R外的初始值与r的关系，所以无法判断P输的变化情况，选项D错误．答案：ABC3．(2013年潍坊模拟)如图所示，直线A是电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别接到该电源上，则()A．R1接在电源上时，电源的效率高B．R2接在电源上时，电源的效率高C．R1接在电源上时，电源的输出功率大D．电源的输出功率一样大解析：电源的效率η＝P出P总＝UIEI＝UE，当I相同时，UBUC，故R1接在电源上时，电源的效率高，A项正确、B项错误；将电阻接在电源上，电阻的UI图象与电源两端电压与电流关系图象的交点，表示将这个电阻接到此电源上的输出电压和电流，从图象中只可看出电流的数值，由于图线的斜率等于电阻的阻值，由图象可知，R2与电源的内阻相等，所以R2接在电源上时，电源的输出功率大，故C、D错．答案：A4．(2013年南京模拟)如图所示的电路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF，当开关S断开时，电源所释放的总功率为2W；当开关S闭合时，电源所释放的总功率为4W，求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)闭合S时，电源的输出功率；(3)S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？解析：(1)S断开时P总＝E2R2＋R3＋r＝2W①S闭合时P总′＝E2R1R2R1＋R2＋R3＋r＝4W②解①、②两式得E＝4V，r＝0.5Ω(2)S闭合时外电路总电阻R＝R1R2R1＋R2＋R3＝3.5ΩP出＝(ER＋r)2×R＝3.5W(3)S断开时，UC＝U2＝ER2＋R3＋rR2＝3V，Q1＝CUC＝6×10－5CS闭合时，UC′＝0，Q2＝0答案：(1)4V0.5Ω(2)3.5W(3)6×10－5C0[命题报告·教师用书独具]知识点题号基本电路分析1、3电源的功率和效率2、9U­I图象或I­U图象的应用4、10电路的动态分析及故障5、7含容电路问题6、8闭合电路的综合计算11、12一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．(2013年佛山模拟)在利用滑动变阻器改变灯泡亮度的电路图中，开关闭合前滑动变阻器的接法最合理且路端电压最大的是()解析：A选项中滑动变阻器连入电路的电阻为零，D选项中连入电路的电阻总是全值电阻，不能改变电路的电流．C选项中闭合开关前，滑片靠近下接线柱，接入电路的电阻最小，电路中电流最大，不安全．答案：B2．如图所示，电源的电动势为E，内电阻为r，R0为定值电阻，R为变阻器，已知R0＞r.为使R0上消耗的电功率最大，应将变阻器阻值调整到()A．R0B．R0＋rC．R0－rD．0解析：当变阻器电阻最小时，电路中的电流最大，R0上消耗的功率P＝I2R0最大，D正确．答案：D3．两个相同的电阻R，当它们串联后接在电动势为E的电源上，通过一个电阻的电流为I；若将它们并联后仍接在该电源上，通过一个电阻的电流仍为I，则电源的内阻为()A．4RB．RC.R2D．无法计算解析：当两电阻串联接入电路中时I＝E2R＋r当两电阻并联接入电路中时I＝ER2＋r×12由以上两式可得：r＝R，故选项B正确．答案：B4．(2013年辽宁营口)如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象，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情况，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%解析：根据闭合电路的欧姆定律和U­I图象特点可知，阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率，即电源输出功率，A正确、B错误；当满足α＝β时，负载电阻等于电源内阻，电源的效率为50%，输出功率最大，C、D错误．答案：A5．如图所示，A灯与B灯电阻相同，当滑动变阻器R的滑动片向下滑动时，两灯的变化是()A．A灯变亮，B灯变亮B．A灯变暗，B灯变亮C．A灯变暗，B灯变暗D．A灯变亮，B灯变暗解析：当变阻器的滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，根据串、并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流I增大，内阻分担电压增大，路端电压U减小，A灯两端电压减小，亮度变暗；另一支路电流I′＝I－IA增大，U1＝I′R1增大，故R与B灯的并联支路电压UB＝U－U1减小，B灯变暗，C正确．答案：C6．(2013年南昌模拟)如图所示，两个相同的平行板电容器C1、C2用导线相连，开始都不带电．现将开关S闭合给两个电容器充电，待充电平衡后，电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态．再将开关S断开，把电容器C2两板稍错开一些(两板间距离保持不变)，重新平衡后，下列判断正确的是()A．电容器C1两板间电压减小B．电容器C2两板间电压增大C．带电微粒将加速上升D．电容器C1所带电荷量增大解析：充电完毕后电容器C1、C2并联，且两端电压相等，都等于电源电压，断开S后，电容器C2两板稍错开一些，即两板正对面积S减小，则电容减小，根据C＝εrS4πkd＝QU，可知两板间电压U2增大，此时U2U1，则电容器C2又开始给C1充电，直到两电容器电压再次相等，此时两者两端的电压比原来的电压都增大，故A错误、B正确；电容器C1所带电荷量增大，故D正确；电容器C1两端的电压增大，根据E＝U/d可知，C1两板间电场强度增大，则带电微粒受到的静电力增大，将加速向上运动，故C正确．答案：BCD7．用电压表检查如图所示电路中的故障，测得Uad＝5.0V，Ucd＝0V，Ubc＝0V，Uab＝5.0V，则此故障可能是()A．L断路B．R断路C．R′断路D．S断路解析：用电压表检查电路时，如电压表有示数，则表明电压表跨接的电路部分断路，由Uad＝Uab＝5.0V，可以判断R断路．答案：B8．(2013年安徽宣城质检)如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合开关S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是()A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小解析：当R1不变，增大R2时，电路中总电流I减小，R0分压相应减小，MN极板间的场强也减少，所以F也变小．而当R2不变，调节R1时，MN极板间的电压不变，F应不变．选项B正确．答案：B9．(2013年上海卢湾检测)某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知下列叙述不正确的是()A．反映Pr变化的图线是cB．电源电动势为8VC．电源内阻为2ΩD．当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω解析：电源的总功率PE＝IE，功率与电流成正比，由Pr＝I2r知电源内部的发热功率与电流的平方成正比，A正确；当电流为2A时，电源的总功率与发热功率相等，可得出电源电动势为4V，内阻为2Ω.当电流为0.5A时，根据闭合电路欧姆定律可得出外电路的电阻为6Ω，B错误，C、D正确．答案：B10．用标有“6V,3W”的灯泡L1、“6V,6W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图甲所示的实验电路，其中电源电动势E＝9V．图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线．当其中一个灯泡正常发光时()A．电流表的示数为1AB．电压表的示数约为6VC．电路输出功率为6WD．电源内阻为2Ω解析：两个灯泡串联，所以电流相等．L1的额定电流为I1＝P1U1＝0.5A，L2的额定电流为I2＝P2U2＝1A，所以只有L1正常发光，电路中电流为0.5A，A项错误；从图象中可以看出，电流为0.5A时，两灯的电压分别为6V和2V，因RL1RL2，由串联分压原理知，L1两端电压为6V，L2两端电压为2V，电压表示数为2V，B项错误；电路中输出功率为P＝UI＝(2＋6)×0.5W＝4W，C项错误；电源内阻r＝E－UI＝2Ω，D项正确．答案：D二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)(2012年海南单科改编)图示电路可用来测量电阻的阻值．其中E为电源，R为已知电阻，Rx为待测电阻，可视为理想电压表，S0为单刀单掷开关，S1、S2为单刀双掷开关．(1)当S0闭合时，若S1、S2均向左闭合，电压表读数为U1；若S1、S2均向右闭合，电压表读数为U2.则Rx为多少？(2)若电源电动势E＝1.5V，内阻可忽略；电压表量程为1V，R＝100Ω.此电路可测量的Rx的最大值为多少？解析：(1)由Rx＝U1Ix，而Ix＝U2R故Rx＝U1U2R(2)当Rx两端电压达到1V时，由E＝1.5V，可得此时R两端的电压U2＝1.5V－1V＝0.5V.此时电路中电流I＝0.5100A则Rxmax＝10.5×100Ω＝200Ω.答案：(1)RU1U2(2)200Ω12．(15分)(2013年山西运城检测)如图所示电路，已知R3＝4Ω，闭合开关，电流表读数为0.75A，电压表读数为2V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，使电流表读数变为0.8A，电压表读数变为3.2V，问：(1)哪个电阻发生断路故障？(2)R1的阻值是多少？(3)能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．解析：(1)由电压表和电流表示数都增大可以确定R2断路．(2)R2断路后，电压表测量的是R1两端的电压，根据R＝UI，R1＝3.20.8Ω＝4Ω(3)R2断路前，R3两端的电压为U3＝I1R1－U2＝0.75×4V－2V＝1VI3＝U3R3＝14A＝0.25AR2断路前后，根据闭合电路欧姆定律E＝0.75×4V＋(0.25A＋0.75A)×(R4＋r)E＝3.2V＋(0.8A)×(R4＋r)解得E＝4V，R4＋r＝1Ω故只能求出电源电动势E，而不能求出内阻r.答案：(1)R2(2)4Ω(3)见解析