2020屆高中物理 專題07 歐姆定律；電阻定律；電阻的串、并聯(lián)；電功率、焦耳定律

2020屆同心圓夢專題七物理考試范圍：歐姆定律；電阻定律；電阻的串、并聯(lián)；電功率、焦耳定律；電源的電動勢和內阻；閉合電路的歐姆定律等知識點一、選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項符合題目要求，有的有多個選項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。）1據(jù)報道，“神舟”八號飛船將2020年下半年發(fā)射。它是一個無人目標飛行器，為中國的空間站作對接準備，也是中國神舟系列飛船進入批量生產(chǎn)的代表?！吧裰邸憋w船上的太陽能電池是依靠光伏效應設計的單晶硅太陽能電池。在正常照射下，太陽能電池的光電轉換效率可達24%。單片單晶硅太陽能電池可產(chǎn)生0.6V的電動勢，可獲得0.1A的電流，則每秒照射到這種太陽能電池上的太陽光的能量是 （ ）A0.24JB0.25JC0.26JD0.28J2兩根材料相同的均勻導線A和B，其長度分別為L和2L，串聯(lián)在電路中時沿長度方向電勢的變化如下圖所示，則A和B導線的橫截面積之比為 （ ）A23B13C12D313在右圖所示的電路中，由于某個電阻發(fā)生故障，電流表不再有讀數(shù)，電壓表讀數(shù)增大，如果兩只電表都可看作理想電表，則一定是 （ ）AR1斷路BR1短路CR2短路DR3短路4如右圖所示，電阻R1=20，電動機線圈電阻R2=10。當開關S斷開時，電流表的示數(shù)為0.5A；當電鍵S閉合后，電動機轉起來，電路兩端電壓不變，則下列關于電流表顯示的電流、電路消耗的電功率P及電動機的熱功率正確的是 （ ）AI1.5ABI1.5ACP15WDP熱10W5有兩個電阻R1=1、R2=3，有一電源電動勢E=3.0V，內阻r=1，下列接法使電源的內電阻消耗功率最大的是（ ）A將R1、R2串聯(lián)后接到電源兩端B將R1、R2并聯(lián)后接到電源兩端C將R1單獨接到電源兩端D將R2單獨接到電源兩端6如右圖所示，R1，R2為可調電阻，R3為一般電阻，R4為熱敏電阻。當環(huán)境溫度升高時，下列說法中正確的是（ ）A電容器所帶電量減小B若R1的阻值減小，電容器的帶電量可能保持不變C若R2的阻值增大，電容器的帶電量可能保持不變D若R2的阻值減小，電流表的示數(shù)可能保持不變7在右圖所示的電路中，電源電動勢為E，內電阻不能忽略。閉合S后，調整R的阻值，使電流表的示數(shù)增大I，在這一過程中 （ ）A通過R的電流增大，增加量大于IB通過R1的電流減小，減小量一定為ICR2兩端的電壓增大，增加量為IR2DR1兩端電壓減小，減小量小于IR28滑動變阻器是直流電路中的常用元件，一般用來調節(jié)電路中的電壓和電流。右圖甲所示是伏安法測電阻的電路圖，右圖乙是測電源電動勢和內阻的電路圖，在這兩個圖中滑動變阻器都采用了限流接法。關于這兩個電路選用的滑動變阻器，下列說法正確的是 （ ）A在兩個電路中，滑動變阻器阻值都是越大越好B在兩個電路中，滑動變阻器阻值都是越小越好C在甲圖中，滑動變阻器阻值應比待測電阻略大或相差不多D在乙圖中，滑動變阻器阻值不能太小，其具體阻值與待測電源的電動勢及允許通過的電流有關9某一熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而減小，在一次實驗中，將該熱敏電阻與一小燈泡串聯(lián)，通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如右圖所示，M為兩元件的伏安曲線的交點。則關于熱敏電阻和小燈泡的下列說法中正確的是 （ ）A圖中圖線a是小燈泡的伏安曲線，圖線b是熱敏電阻的伏安曲線B圖中圖線b是小燈泡的伏安曲線，圖線a是熱敏電阻的伏安曲線C圖線中的M點，表示該狀態(tài)小燈泡的電阻大于熱敏電阻的阻值D圖線中M點對應的狀態(tài)，小燈泡的功率與熱敏電阻的功率相等10如右圖所示，電路中電源電動勢E恒定，內阻r2，定值電阻R34。ab段電路消耗的電功率在開關S斷開與閉合時相等，則以下說法中正確的是 （ ）A電阻R1、R2可能分別為3、9B電阻R1、R2可能分別為4、6C開關S斷開時電壓表的示數(shù)一定等于S閉合時的示數(shù)D開關S斷開與閉合時，電壓表的示數(shù)變化量與電流表的示數(shù)變化量大小之比與R1、R2無關二、非選擇題（本題共6小題，共60分。）11（7分）為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內阻，某實驗小組按下圖甲所示的電路圖連好實驗電路，合上開關，電流表和電壓表的讀數(shù)正常，當將滑動變阻器的滑片由A端向B端逐漸滑動時，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)接近1.5V且?guī)缀醪蛔?，直到當滑片滑至臨近B端時電壓表的示數(shù)急劇變化，這種情況讀出的電壓值、電流值在U-I坐標軸上分布不均勻，出現(xiàn)上述情況的原因是 ，改進方法是 。改進后，測出幾組電流、電壓的數(shù)值，并畫出如下圖乙所示的圖象，由圖象可知，這個電池的電動勢為E V，內阻r 。12（9分）當小燈泡發(fā)光時其燈絲的電阻會隨著發(fā)光亮度的變化而發(fā)生變化。某同學為研究這一現(xiàn)象，按照自己設計的實驗電路測量小燈泡的電流I和電壓U，得到如下表所示的數(shù)據(jù)。I（A）0.120.220.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）請你根據(jù)上表數(shù)據(jù)的特點，在虛線框中畫出實驗電路圖?？捎玫钠鞑挠校弘妷罕怼㈦娏鞅?、滑動變阻器（變化范圍010）、電源、小燈泡、電鍵、導線若干。（2）在圖示坐標紙上畫出小燈泡的UI曲線，并定性分析燈絲的電阻與燈泡發(fā)光亮度的變化關系 。 （3）如果將上面實驗中使用的小燈泡接在電動勢是1.5V，內阻是2.0的電源兩端，利用上面的UI曲線可求出小燈泡的實際功率是 W，電源效率為 。13（10分）2020年廣州亞運盛會堪稱是LED綠色照明技術、節(jié)能照明產(chǎn)品得到全面應用的照明科技博覽會。無論是海心沙、廣州塔、廣州中軸線城市景觀照明等重點工程項目，還是亞運城、大學城等數(shù)十個場館和設施，處處都閃耀著國產(chǎn)LED綠色照明、節(jié)能照明產(chǎn)品的光芒。某實驗小組要精確測定額定電壓為3V的LED燈正常工作時的電阻，已知該燈正常工作時電阻大約500左右，電學符號與小燈泡電學符號相同。實驗室提供的器材有：電流表A1（量程為050mA，內阻RA1約為3）電流表A2（量程為03mA，內阻RA2=15）定值電阻R1=697定值電阻R2=1985滑動變阻器R（020）一只電壓表V（量程為012V，內阻RV=1k）蓄電池E（電動勢為12V，內阻很?。╇婃IS一只（1）在下邊方框中畫出應采用的電路圖（2）寫出測量LED燈正常工作時的電阻表達式Rx = ，當表達式中的 （填字母）達到 ，記下另一電表的讀數(shù)帶入表達式，其結果為正常工作時電阻。14（9分）如下圖所示電路，已知R34，閉合電鍵，安培表讀數(shù)為0.75A，伏特表讀數(shù)為2V，經(jīng)過一段時間，一個電阻被燒壞（斷路），使安培表讀數(shù)變?yōu)?.8A，伏特表讀數(shù)變?yōu)?.2V，問：（1）哪個電阻發(fā)生斷路故障？（2）R1的阻值是多少？（3）能否求出電源電動勢E和內阻r？如果能，求出結果；如果不能，說明理由。15（12分）如下圖所示的電路中，定值電阻R010，R為電阻箱，S2為單刀雙擲開關。閉合S1，將S2切換到a，調節(jié)電阻箱，當其阻值為R1=9時，電壓傳感器測得的數(shù)據(jù)為U1=0.8V，然后保持電阻箱阻值不變，將S2切換到b，電壓傳感器示數(shù)為U2=0.2V。（電壓傳感器可看作理想電表）（1）計算電阻Rx的阻值。（2）若電阻Rx2.0，將S2切換到a，多次調節(jié)電阻箱，讀出多組電阻箱阻值R和記錄對應的電壓傳感器數(shù)據(jù)U，對測得的數(shù)據(jù)進行處理，繪出如下圖所示的圖線。求電源電動勢E和內阻r。16.（13分）一只電流表頭，其內電阻Rg299.7。當給表頭并聯(lián)上一個阻值為0.3的電阻后，此電流表量程為I=1A。（1）求電流表頭的滿偏電流；（2）若把此電流表頭改裝為一量程為U=3V的電壓表，需給其串聯(lián)一個多大的電阻？（3）若用這只電流表頭和一節(jié)干電池（E1.5V，r0.3）組裝成歐姆表，現(xiàn)有變阻器R11k，R21.5k，應選用哪一個作調零電阻？為什么？（4）當用這只組裝好的歐姆表測某電阻時，歐姆表指針正好指在刻度中央，求被測電阻的阻值是多少？2020屆同心圓夢專題卷物理專題七答案與解析1【命題立意】本題是一道與實際聯(lián)系密切的習題，考查審題能力以及對電源做功、功率、效率等概念的理解?！舅悸伏c撥】從能量守恒的角度，先計算出電源的功率，再根據(jù)效率，算出其轉化的太陽能的功率?！敬鸢浮緽【解析】根據(jù)W=UIt可得，每秒太陽能電池產(chǎn)生的能量為W=0.6×0.1×1J=0.06J，設太陽每秒照射的能量為Q，則由能量守恒定律得Q×24%=W，所以Q=0.25J，故選項B正確。2【命題立意】考查串聯(lián)的知識及電阻定律，并對讀圖能力具有一定的要求?！舅悸伏c撥】由圖象可知，兩段導線的長度分別為1m和2m，所分擔的電壓分別為6V和4V，由電壓之比可知電阻之比，再根據(jù)電阻定律計算其橫截面積之比?！敬鸢浮緽【解析】由圖象可知，兩導線電壓分別為UA=6V，UB=4V；由于它們串聯(lián)，則3RB=2RA；由電阻定律可知， ，得 ，選項B正確。3【命題立意】考查電阻的串并聯(lián)知識以及對故障的判斷能力?！舅悸伏c撥】抓住電流表不再有讀數(shù)，電壓表讀數(shù)增大這個關鍵點，對各種情況逐一判斷?！敬鸢浮緽【解析】如果R1斷路，則電路中總電阻增大，總電流減小，電壓表示數(shù)應減小，所以選項A錯誤；如果R1短路，則電流表不再有讀數(shù)，總電阻減小，總電流增大，R2兩端的電壓增大，所以選項B正確；如果R2短路，則電壓表不再有讀數(shù)，選項C錯誤；R3短路時，電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，選項D錯誤。4【命題立意】考查歐姆定律、焦耳定律、非純電阻電路的功率問題?！舅悸伏c撥】對于非純電阻電路，歐姆定律不再適用，但在本題中可以判斷電流范圍。要注意非純電阻電路中熱功率、總功率的關系?！敬鸢浮緽【解析】S斷開時，電流表示數(shù)為0.5A，則U=I1R1=10V；S閉合時，因電動機為非純電阻元件，故I2 =1A，故A錯、B對。這時電路總功率P=UI總=U（I1+I2）10×（1+0.5）W，即P15W，故C錯誤。熱功率P熱=I22R2<10W，選項D錯誤。5【命題立意】考查全電路歐姆定律、焦耳定律。【思路點撥】本題首先要排除一些干擾數(shù)據(jù)，要認識到干路電流越大，電源的內電阻消耗功率越大。【答案】B【解析】當整個電路的電阻最小時，電路中干路電流最大，電源的內電阻消耗功率最大，當兩電阻并聯(lián)時，總電阻最小，因此B選項正確。6【命題立意】本題以熱敏電阻為載體，考查含電容電路的動態(tài)分析，運用數(shù)學知識解決物理問題?！舅悸伏c撥】解決本題的關鍵是根據(jù)電阻的變化，進而分析電容器兩端的電壓的變化?！敬鸢浮緿【解析】當環(huán)境溫度升高時R4的電阻減小，整個回路電阻減小，干路電流增大，安培表示數(shù)增大，并聯(lián)電路電壓增大即電容器兩端電壓增大，所以電容器電量也增大，A答案錯誤；若R1的阻值減小，對電路無影響，B答案錯誤；由閉合電路的歐姆定律知 ，故電容器兩端的電壓 ，隨R4的電阻減小，R2的阻值增大，電容器兩端的電壓增大，故電容器的帶電量增大，C答案錯誤；若R2的阻值減小，整個回路電阻減小，干路電流增大，則R4和內阻分壓增大，并聯(lián)電路電壓可能與溫度升高前相等，安培表示數(shù)可能不變，D答案正確。7【命題立意】考查閉合電路的歐姆定律以及電路分析?！舅悸伏c撥】要注意電源的內電阻不能忽略，電流表示數(shù)增大I，則R2和內電路的總電壓將增大，并聯(lián)支路的電壓減小，由此可對各選項作出判斷?！敬鸢浮緼C【解析】"調整R的阻值，使電流表的示數(shù)增大I"，那一定是R變小了。R2和內電路的總電壓將增大，并聯(lián)支路的電壓減小，因此通過R1的電流減小，通過R的電流增大，兩個支路的總電流增加量為I，所以選項A正確B錯誤；R2阻值不變，兩端的電壓增大，故電壓增加量為IR2，選項C正確；并聯(lián)支路電壓的減小量等于I（R2+r），由此可知選項D錯誤。8【命題立意】考查滑動變阻器的使用。【思路點撥】本題是滑動變阻器的限流接法，所選用的滑動變阻器的阻值與具體電路有關，應結合實際進行分析。【答案】CD【解析】對于限流接法中選用的滑動變阻器的阻值，既不是阻值越大越好，也不是阻值越小越好，要具體問題具體分析。在伏安法測電阻電路中，滑動變阻器阻值應比待測電阻略大或相差不多，選項C正確；在測電源的電動勢和內阻電路中，現(xiàn)根據(jù)待測電源的電動勢和允許通過的最大電流算出對應的最小阻值，則滑動變阻器阻值應是這個值的五至十倍，選項D正確。需要注意的是，阻值并不是越大越好，因為阻值太大時，調節(jié)滑動變阻器電流變化不明顯或者電流表不能讀數(shù)也是沒有意義的。9【命題立意】考查電阻的伏安曲線，以及圖線上各點物理意義?！舅悸伏c撥】"面積"表示功率，橫縱坐標之比為電阻值。本題易出錯的地方是對圖線的理解，有的同學誤以為對于I-U圖線，某狀態(tài)的電阻是該點切線斜率的倒數(shù)，這一點需要注意?！敬鸢浮緽D【解析】小燈泡的燈絲是一個純電阻，其燈絲溫度會隨著通電電流而增大，阻值也隨著增大，所以圖中b是小燈泡的伏安曲線；同理可知，熱敏電阻的的溫度隨著通電電流增大，其阻值會逐漸減小，圖線a是熱敏電阻的伏安曲線，選項B正確；兩圖線的交點M，表示此狀態(tài)兩元件不僅電流相同，電壓也相同，所以此時兩者阻值相同，功率也相同，選項C錯誤D正確。10【命題立意】考查閉合電路的歐姆定律、電源的輸出功率等知識點。【思路點撥】本題的關鍵是ab段電路消耗的電功率在開關S斷開與閉合時相等，如果將電源與R3視為等效電源，則ab電路就是外電路，聯(lián)系電源的輸出功率即可找到解題思路。 【答案】AD【解析】取R=R3+r=6，有Pab= 。當S斷開前后如果有Rab·Rab=R2=36時，Pab=Pab，顯然A正確，B錯誤。又由 知，Rab變大時，Uab變大，C不正確。當Rab變化時，UabI圖象如上圖所示。圖象的斜率k= =R3+r=6，選項D正確。11【命題立意】考查測電池電動勢和內阻實驗的原理、儀器的使用、實驗故障的處理方法。【思路點撥】本題以測電池的電動勢和內阻為背景，考查的是滑動變阻器的使用?；瑒幼冏杵鞯淖柚颠m當時才便于調節(jié)。由圖象讀出電源的電動勢和內阻是最基本的能力，但要注意縱坐標不是從零開始?！敬鸢浮孔冏杵鞯淖柚堤螅?分）換用阻值較小的變阻器（2分）1.44V1.48V（1分）2.22.4（2分）【解析】滑動變阻器阻值太大，滑片向B端移動時，因開始電流值較小，電壓表示數(shù)變化不明顯，要改進這種現(xiàn)象，可以換用阻值較小的滑動變阻器。由乙圖可知，E=1.48V，r= =1.481.00.2=2.4。12【命題立意】本題考查描繪小燈泡的伏安特征曲線以及設計電路、描繪圖象、利用圖象的解題能力?！舅悸伏c撥】描繪圖象應采用擬合法描點連線，電阻大小取決于UI圖象的斜率，求實際功率可作出實際電路的UI圖象，尋找兩圖象的交點即可。【答案】（1）如下圖a所示（3分）（2）如下圖b所示 燈絲電阻隨發(fā)光亮度增加而變大（2分）（3）0.28 53%（每空2分） 圖a 圖b【解析】（1）由表格數(shù)據(jù)可知，燈泡電阻約為24，遠小于電壓表內阻，應采用電流表外接法；由表格中的第一組數(shù)據(jù)可知，要取到0.12A的電流，滑動變阻器需用分壓式接法。（2）做小燈泡的UI曲線時要先描點，用平滑的曲線將盡量多的點連在曲線上，連不上的盡量分布在曲線兩側；由描繪出的圖象觀察可得，UI圖象的斜率越來越大，故燈絲電阻隨發(fā)光亮度增加而變大。 （3）小燈泡和電源串聯(lián)的電路如上圖所示，作出U=EIr的圖線如圖中傾斜直線，根據(jù)兩圖線交點的物理意義可知，此時電源和燈泡的電流為0.35A，燈泡工作電壓為0.80V，因此小燈泡的實際功率為P=UI=0.28W。電源效率為 ×100%= ×100%=53%。13【命題立意】本題以新科技為背景，考查儀器選擇、電路設計、數(shù)據(jù)分析、結論推導。【思路點撥】設計電路主要從兩個方向考慮（1）測量電路；（2）供電電路；燈泡正常工作時，兩端電壓為3V要結合這一條件，回歸具體電路分析。【答案】（1）如下圖（4分） （2） I2 1.5mA （每空2分）【解析】（1）滑動變阻器比待測電阻阻值小很多，故供電電路采用分壓式；可估算LED燈正常工作時的電流為： ，故電流表A1不能用來測其電流，要精確測定其電阻就要排除電壓表與電流表內阻的分流與分壓，所以不能用電壓表V測其電壓與電流表A2測其電流的比值求電阻。由于電流表A2內阻已知，與定值電阻串聯(lián)可當做量程為06V的電壓表與燈泡并聯(lián)測電壓；電壓表V內阻已知，可當電流表在干路中測電流與電流表A2示數(shù)的差值即為通過燈泡的真實電流。電路圖如上圖所示。（2）由于燈泡的額定電壓為3V，所以當I2（R2+RA2）=3V，燈泡達到額定電壓，此時電流的值為：I2=1.5mA。14【命題立意】考查電路的串并聯(lián)、閉合電路的歐姆定律等知識點?！舅悸伏c撥】由電流表、電壓表讀數(shù)的變化可以判斷出是R2被燒斷路了，于是電路結構也變得簡單了，由電表讀數(shù)求出R1的阻值，再進一步分析電源的電動勢和內阻是否可求?！敬鸢浮浚?）R2斷路（2）4（3）4V 不能求出內阻【解析】（1）伏特表和安培表有示數(shù)且增大，說明外電阻增大，故只能是R2被燒斷路了（2分）（2） （2分）（3）因為UR3=I1R1UR2=0.75×4V2V=1V（1分）所以 （1分）據(jù)閉合電路的歐姆定律有：E=3.2+0.8（R4+r） （1分）E=3+（0.25+0.75）（R4+r） （1分）聯(lián)立解得：R4+r=1（1分），E=4V（1分）故只能求出電源電動勢E而不能求出內阻r。15【命題立意】本題考查電路的基本規(guī)律以及處理圖象的能力?！舅悸伏c撥】在保持電阻箱阻值不變，將S2由a切換到b，電路中的電流不變。對于閉合電路的歐姆定律的表達式可以有多種表示形式，每種表示形式都對應不同的圖象，要仔細體會圖象的意義。【答案】（1）3 （2）2V 1.0【解析】（1）將S2切換到a或切換到b，電流不變，故 （2分）解得：Rx=3 （2分）（2）利用圖線的截距求E，將S2切換到a時，據(jù)閉合電路的歐姆定律： （2分）整理得 （2分）由數(shù)學知識可得： 解得，E=2V （2分） 解得，r=3。（2分）16【命題立意】本題考查歐姆表原理、電流表、電壓表的改裝、部分電路的歐姆定律、閉合電路的歐姆定律等知識點?！舅悸伏c撥】此題前兩問要清楚電流表、電壓表的改裝原理，表頭與一個小電阻并聯(lián)可改裝為大量程的電流表，與一個大電阻串聯(lián)可改裝為大量程的電壓表，具體電阻為多少，要根據(jù)串并聯(lián)關系計算。后兩問要清楚歐姆表的原理和注意歐姆表的一個結論：中值電阻等于歐姆表頭內阻?！敬鸢浮浚?）1mA （2）2700.3 （3）R2 （4）1.5k【解析】（1）設表頭滿偏電流為Ig，則并聯(lián)電阻電流為（IIg）由Ig×299.7=（IIg）×0.3，得Ig=1mA（4分）（2）需串聯(lián)的電阻 =2700.3 （3分）（3）由 得，R=1200故應選R2作為調零電阻（3分）（4）中值電阻等于歐姆表頭內阻由 得，中值電阻R中=r+Rg+R= =1.5k所以被測電阻的阻值是1.5k。（3分）