2025年高考物理復(fù)習(xí)二十七：閉合電路的歐姆定律（含解析）

PAGE二十七閉合電路的歐姆定律(40分鐘70分)【基礎(chǔ)鞏固練】1.(6分)(生活交通類)交警使用的某型號(hào)酒精測(cè)試儀如圖甲所示,其工作原理如圖乙所示,傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電路中的電表均為理想電表。當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A.電壓表的示數(shù)變大,電流表的示數(shù)變小B.電壓表的示數(shù)變小,電流表的示數(shù)變小C.酒精氣體濃度越大,電源的輸出功率越大D.電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比保持不變2.(6分)(2023·濟(jì)寧模擬)在如圖所示的電路中,開(kāi)關(guān)S閉合后,由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障,導(dǎo)致電壓表和電流表的讀數(shù)都增大,電壓表和電流表均為理想電表,則可能出現(xiàn)了下列哪種故障()A.R1短路 B.R2短路C.R3短路 D.R1斷路3.(6分)如圖所示,圖中的四個(gè)電表均為理想電表,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右端移動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A.電源的輸出功率一定變小B.電壓表V1的讀數(shù)變小,電流表A1的讀數(shù)變小C.電壓表V2的讀數(shù)變大,電流表A2的讀數(shù)變小D.電壓表V2的讀數(shù)變小,電流表A2的讀數(shù)變小4.(6分)(2023·南京模擬)將一電源與一電阻箱連接成閉合電路,測(cè)得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示,由此可知()A.電源最大輸出功率可能大于45WB.電源內(nèi)阻等于5ΩC.電源電動(dòng)勢(shì)為45VD.電阻箱所消耗功率P最大時(shí),電源效率大于50%5.(6分)(2023·成都模擬)電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。直線A、B和C分別是電源a、電源b和電阻R的U-I圖線。將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上,那么()A.電源a、b電動(dòng)勢(shì)一樣大,b內(nèi)阻較大B.R接到電源a上,電路中的電流較小C.R接到電源b上,電源的輸出功率較大D.R接到電源b上,電源效率較高【加固訓(xùn)練】如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=2V,內(nèi)阻r=1Ω,電阻R0=2Ω,滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0~10Ω。求滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí),R上消耗的功率最大,最大值為多少?6.(6分)(2024·徐州模擬)如圖所示電路中,電源為恒流源,能始終提供大小恒定的電流,R0為定值電阻,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片,則選項(xiàng)圖中表示電壓表示數(shù)U、電路總功率P隨電流表示數(shù)I變化的關(guān)系圖像,可能正確的是()【綜合應(yīng)用練】7.(6分)(2023·福州模擬)如圖所示電路,電源內(nèi)阻為r,兩相同燈泡L1、L2電阻均為R,D為理想二極管(具有單向?qū)щ娦?,電表均為理想電表。閉合S后,一帶電油滴恰好在平行板電容器中央靜止不動(dòng),現(xiàn)把滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng),電壓表V1、V2示數(shù)變化量絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2,電流表示數(shù)變化量絕對(duì)值為ΔI,則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.兩燈泡逐漸變亮B.油滴將向下運(yùn)動(dòng)C.ΔU2ΔID.ΔU2>ΔU18.(6分)(多選)(2023·黃山模擬)如圖所示電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,L為小燈泡,R為滑動(dòng)變阻器,V為理想電壓表?，F(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器R的滑片P從a端向b端滑動(dòng)。已知小燈泡電阻和電源內(nèi)阻相等,則下列說(shuō)法中正確的是()A.電壓表示數(shù)先變小后變大B.小燈泡L先變暗后又變亮C.電源的輸出功率先變小后變大D.電源的效率先減小后增大9.(6分)(2023·邯鄲模擬)如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)阻r=1Ω,R0=3Ω,R1=7.5Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,電容器的電容C=2μF。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài),則下列說(shuō)法正確的是()A.開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電容器上極板帶正電B.開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電容器兩極板間電勢(shì)差是3VC.將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),穩(wěn)定后電容器極板所帶的電荷量是3.6×10-6CD.將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)至電路穩(wěn)定的過(guò)程中通過(guò)R0的電荷量是9.6×10-6C10.(10分)在如圖甲所示的電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3是一滑動(dòng)變阻器,當(dāng)其滑片P從最左端滑至最右端時(shí),測(cè)得電源的路端電壓隨電源中流過(guò)的電流的變化圖線如圖乙所示,其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)得到的。求:(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻;(2)定值電阻R2的阻值;(3)滑動(dòng)變阻器的最大阻值。【情境創(chuàng)新練】11.(6分)(多選)(2023·石家莊模擬)某磁敏電阻R的阻值隨外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而增大。有一位同學(xué)利用該磁敏電阻設(shè)計(jì)了一款可以測(cè)量小車加速度的實(shí)驗(yàn)裝置,如圖所示,條形磁鐵的左、右兩端分別連接兩根相同的輕質(zhì)彈簧,兩彈簧的另一端固定在小車兩側(cè)的豎直擋板上,磁鐵可以相對(duì)小車無(wú)摩擦左右移動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)小車向右做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)變大B.當(dāng)小車向右做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)電壓表示數(shù)變小C.當(dāng)小車向左做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)電流表示數(shù)變大D.當(dāng)小車向左做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)電壓表示數(shù)變小解析版1.(6分)(生活交通類)交警使用的某型號(hào)酒精測(cè)試儀如圖甲所示,其工作原理如圖乙所示,傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,電路中的電表均為理想電表。當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A.電壓表的示數(shù)變大,電流表的示數(shù)變小B.電壓表的示數(shù)變小,電流表的示數(shù)變小C.酒精氣體濃度越大,電源的輸出功率越大D.電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比保持不變【解析】選D。當(dāng)一位酒駕駕駛員對(duì)著測(cè)試儀吹氣時(shí),R的阻值減小,電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電路中電流I變大,故電流表的示數(shù)變大,R兩端電壓為U=E-I(R0+r)變小,故電壓表的示數(shù)變小,故A、B錯(cuò)誤;因?yàn)椴恢劳怆娮鑂0+R與電源內(nèi)阻r的關(guān)系,所以無(wú)法判斷電源的輸出功率如何變化,故C錯(cuò)誤;電壓表示數(shù)為U=E-I(R0+r),電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對(duì)值之比為ΔUΔI=R02.(6分)(2023·濟(jì)寧模擬)在如圖所示的電路中,開(kāi)關(guān)S閉合后,由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障,導(dǎo)致電壓表和電流表的讀數(shù)都增大,電壓表和電流表均為理想電表,則可能出現(xiàn)了下列哪種故障()A.R1短路 B.R2短路C.R3短路 D.R1斷路【解析】選A。若電路正常,則電流表測(cè)量流過(guò)R1的支路電流,電壓表測(cè)量R3兩端的電壓。若R1短路,則R2被短路,外電路只有電阻R3接在電源兩端,電流表測(cè)量干路電流,電壓表測(cè)量路端電壓,兩表示數(shù)均增大,A正確;若R2短路,則R1被短路,電流表示數(shù)為零,B錯(cuò)誤;若R3短路,則電壓表示數(shù)為零,C錯(cuò)誤;若R1斷路,則電流表示數(shù)為零,D錯(cuò)誤。3.(6分)如圖所示,圖中的四個(gè)電表均為理想電表,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右端移動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A.電源的輸出功率一定變小B.電壓表V1的讀數(shù)變小,電流表A1的讀數(shù)變小C.電壓表V2的讀數(shù)變大,電流表A2的讀數(shù)變小D.電壓表V2的讀數(shù)變小,電流表A2的讀數(shù)變小【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)判斷外電路總電阻的變化,由歐姆定律分析路端電壓的變化和總電流的變化,再分析電流表示數(shù)的變化,電源內(nèi)阻消耗功率的變化。(2)根據(jù)推論:電源的外電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí),電源的輸出功率最大,分析電源輸出功率如何變化?！窘馕觥窟xC。當(dāng)內(nèi)、外電阻相等時(shí)電源的輸出功率最大,由于電源的內(nèi)、外電阻關(guān)系未知,所以不能確定電源的輸出功率如何變化,故A錯(cuò)誤;當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小,外電路總電阻減小,由閉合電路的歐姆定律可得,干路電流I增大,路端電壓U減小,則電流表A1讀數(shù)變大,電壓表V1讀數(shù)U1=E-I(R1+r),I增大,其他量不變,則U1減小,A2的讀數(shù)為I2=U1R3,則I2減小,即電流表A2的讀數(shù)變小,因總電流增大,則通過(guò)R2的電流增大,則U24.(6分)(2023·南京模擬)將一電源與一電阻箱連接成閉合電路,測(cè)得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示,由此可知()A.電源最大輸出功率可能大于45WB.電源內(nèi)阻等于5ΩC.電源電動(dòng)勢(shì)為45VD.電阻箱所消耗功率P最大時(shí),電源效率大于50%【解析】選B。由題可知將一電源與一電阻箱連接成閉合電路,電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率,由題圖可知,電阻箱所消耗功率P最大為45W,所以電源最大輸出功率為45W,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由電源輸出功率最大的條件可知,電源輸出功率最大時(shí),外電路電阻等于電源內(nèi)阻,所以電源內(nèi)阻r=5Ω,選項(xiàng)B正確;電阻箱所消耗功率P最大值為45W時(shí),電阻箱讀數(shù)為R=5Ω,則電流I=PR=3A,電源電動(dòng)勢(shì)E=I(R+r)=30V,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;電阻箱所消耗功率P5.(6分)(2023·成都模擬)電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。直線A、B和C分別是電源a、電源b和電阻R的U-I圖線。將這個(gè)電阻R分別接到a、b兩電源上,那么()A.電源a、b電動(dòng)勢(shì)一樣大,b內(nèi)阻較大B.R接到電源a上,電路中的電流較小C.R接到電源b上,電源的輸出功率較大D.R接到電源b上,電源效率較高【解題指南】電源的伏安特性曲線縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì),斜率絕對(duì)值表示內(nèi)阻;電阻的伏安特性曲線斜率表示電阻,電阻和電源連接時(shí)圖像的交點(diǎn)表示相同的電流和路端電壓,二者乘積表示輸出功率?！窘馕觥窟xA。由電源的U-I圖線可知,縱軸截距表示電動(dòng)勢(shì),斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻,故電源a、b電動(dòng)勢(shì)一樣大,b內(nèi)阻較大,A正確;當(dāng)電源與電阻直接相連時(shí),電源和電阻的U-I圖線交點(diǎn)表示該電阻的工作狀態(tài),其橫坐標(biāo)表示電路中的電流,故R接到電源a上,電路中的電流較大,B錯(cuò)誤;由P=UI可知,電源和電阻的U-I圖線交點(diǎn)橫、縱坐標(biāo)乘積(矩形面積)表示電源的輸出功率,可知R接到電源a上,電源的輸出功率較大,電源的效率可表示為η=P出P總×100%=UE×100%,當(dāng)R接到電源【加固訓(xùn)練】如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=2V,內(nèi)阻r=1Ω,電阻R0=2Ω,滑動(dòng)變阻器的阻值范圍為0~10Ω。求滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí),R上消耗的功率最大,最大值為多少?答案:23Ω2【解析】方法一由公式PR=U2R,根據(jù)閉合電路的歐姆定律,路端電壓U=E·R0RR0+Rr+R0R當(dāng)R=23Ω時(shí),R上消耗的功率最大,PRmax方法二采用等效電源法分析,把電阻R0等效到電源的內(nèi)部,即把電源和電阻R0看作等效電源,即電動(dòng)勢(shì)為E'=R0R0+rE、內(nèi)阻為r'=R0rR0+r的電源,當(dāng)R=r'=R=43V,r'=R0rR0+r=23Ω,所以R=6.(6分)(2024·徐州模擬)如圖所示電路中,電源為恒流源,能始終提供大小恒定的電流,R0為定值電阻,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片,則選項(xiàng)圖中表示電壓表示數(shù)U、電路總功率P隨電流表示數(shù)I變化的關(guān)系圖像,可能正確的是()【解析】選C。由題圖知R0與R并聯(lián),電壓表測(cè)電源電壓,電流表測(cè)R支路的電流,設(shè)電源提供的恒定電流為I總,根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)可知U=U0=I0R0=(I總-I)R0=-IR0+I總R0,其中I總、R0為定值,可知U與I的圖像為一次函數(shù)圖像,且-R0<0,故A、B錯(cuò)誤;電路消耗總功率P=UI總=(I總-I)R0·I總=-I總R0I+I總2R0,其中I總、R0為定值,可知P與I的圖像為一次函數(shù)圖像,-I總R0<0,且I、【綜合應(yīng)用練】7.(6分)(2023·福州模擬)如圖所示電路,電源內(nèi)阻為r,兩相同燈泡L1、L2電阻均為R,D為理想二極管(具有單向?qū)щ娦?,電表均為理想電表。閉合S后,一帶電油滴恰好在平行板電容器中央靜止不動(dòng),現(xiàn)把滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng),電壓表V1、V2示數(shù)變化量絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2,電流表示數(shù)變化量絕對(duì)值為ΔI,則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A.兩燈泡逐漸變亮B.油滴將向下運(yùn)動(dòng)C.ΔU2ΔID.ΔU2>ΔU1【解析】選B?；蛏匣瑒?dòng),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小,總電阻減小,回路中電流變大,兩燈泡變亮,選項(xiàng)A正確;總電流增大,故內(nèi)電壓增大,所以外電壓減小,即V1的示數(shù)減小,而L1兩端的電壓變大,所以L2與滑動(dòng)變阻器部分的電壓之和減小,所以V2的示數(shù)及電容器板間電壓變小,應(yīng)放電,但二極管的單向?qū)щ娦允闺姾刹荒芊懦?Q不變,則由C=QU=εrS4πkd和E=Ud得E=4πkQεrS,可知E不變,油滴靜止不動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;把L1的電阻R看作電源內(nèi)阻一部分,ΔU2就是R+r兩端電壓的增加量,則ΔU2ΔI=8.(6分)(多選)(2023·黃山模擬)如圖所示電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,L為小燈泡,R為滑動(dòng)變阻器,V為理想電壓表。現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器R的滑片P從a端向b端滑動(dòng)。已知小燈泡電阻和電源內(nèi)阻相等,則下列說(shuō)法中正確的是()A.電壓表示數(shù)先變小后變大B.小燈泡L先變暗后又變亮C.電源的輸出功率先變小后變大D.電源的效率先減小后增大【解析】選B、C。由電路結(jié)構(gòu)可知,滑動(dòng)變阻器R的滑片P兩邊的電阻并聯(lián),則當(dāng)P從a端向b端滑動(dòng)時(shí),電路的總電阻先變大后變小,則干路電流先變小后變大,故小燈泡L先變暗后又變亮,選項(xiàng)B正確;由U=E-Ir可知路端電壓先變大后變小,即電壓表的示數(shù)先變大后變小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因?yàn)樾襞蓦娮韬碗娫磧?nèi)阻相等,電路的總電阻先變大后變小,結(jié)合電源輸出功率隨外電路電阻變化圖像可知,當(dāng)內(nèi)、外電阻相等時(shí)電源輸出功率最大,則電源的輸出功率先變小后變大,選項(xiàng)C正確;電源的效率η=IUIE×100%=R外R9.(6分)(2023·邯鄲模擬)如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,內(nèi)阻r=1Ω,R0=3Ω,R1=7.5Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,電容器的電容C=2μF。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài),則下列說(shuō)法正確的是()A.開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電容器上極板帶正電B.開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電容器兩極板間電勢(shì)差是3VC.將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),穩(wěn)定后電容器極板所帶的電荷量是3.6×10-6CD.將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)至電路穩(wěn)定的過(guò)程中通過(guò)R0的電荷量是9.6×10-6C【解析】選D。開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)的等效電路圖如圖甲所示,電容器C兩端電壓等于R3兩端電壓U3,已知電路總電阻R=(R2+R3)R1R2+R3+R1+r=4Ω,由閉合電路歐姆定律可知干路電流I=ER=1.5A,路端電壓U=E-Ir=4.5V,則U3=R3R2+R3U=1.8V,此時(shí)電容器所帶電荷量Q1=CU3=3.6×10-6C,且上極板帶負(fù)電,下極板帶正電,故A、B錯(cuò)誤。開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)的等效電路圖如圖乙所示,穩(wěn)定后電容器C兩端電壓等于R2兩端電壓U2,此時(shí)U2=ER2+10.(10分)在如圖甲所示的電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3是一滑動(dòng)變阻器,當(dāng)其滑片P從最左端滑至最右端時(shí),測(cè)得電源的路端電壓隨電源中流過(guò)的電流的變化圖線如圖乙所示,其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)得到的。求:(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻;答案:(1)20V20Ω【解析】(1)電源的路端電壓隨電流的變化圖線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻,則內(nèi)阻r=|ΔUΔI電源的電動(dòng)勢(shì)為E=U+Ir,取電壓U1=16V,電流I1=0.2A,代入解得E=20V。(2)定值電阻R2的