1、1专题强化十三 电路分析一、选择题：本题共 12 小题，每小题 5 分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分12018北京学业测试中国是全球最大的家用电器生产和消费国家用电器拥有量的迅速增长带来了巨大的能源消耗，同时也加重了对环境的污染因此，我国通过制定和实施能效标准、推广能效标识制度来提高用能产品的能源效率，促进节能减排，减少对环境的污染如图是某型号空调的能效标识其中，能效等级是依据能效比来划分的，目前中国的能效等级根据能效比由高到低依次分为 1、2、3 三个等级能效比是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量与输入功率
2、之比制冷量是指空调制冷时，单位时间内从密闭空间内去除的热量总和若空调在额定工作条件下制冷，根据以上资料可以判断，下列说法中正确的是( )A在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率大B在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率小C在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量大D在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比小2(多选)2018洛阳市第一次统考如图所示，直线 a、抛物线 b 和 c 为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率 PE、输出功率 PR、电源内部发热功率 Pr，随路端电压 U 变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断( )A PE U 图象对应图线 a，由图知电动
3、势为 9 V，内阻为 3 B Pr U 图象对应图线 b，由图知电动势为 3 V，内阻为 1 C PR U 图象对应图线 c，图象中任意电压值对应的功率关系为 PE Pr PRD外电路电阻为 1.5 时，输出功率最大为 2.25 W23(多选)2018成都市高三质检一如图所示的电路中，电源电动势 E4 V，内阻r1 ，定值电阻 R01 ， R 为滑动变阻器，电容器的电容 C40 F.闭合开关 S，下列说法中正确的是( )A将 R 的阻值调至 2 时，电容器的电荷量为 8105 CB将 R 的阻值调至 2 时，滑动变阻器的功率为最大值C将 R 的阻值调至 2 时，电源的输出功率为最大值D在 R
4、的滑动触头 P 由左向右移动的过程中，电容器的电荷量增加42018郑州市一模如图所示电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，定值电阻的阻值 R1 r，当滑动变阻器 R2的滑片向右滑动过程中，理想电流表 A1， A2的示数变化量的绝对值分别为 I1、 I2，理想电压表示数变化量的绝对值为 U，下列说法不正确的是( )A电压表 V 的示数减小 B电流表 A1、 A2的示数均减小C U 与 I2的比值等于电源内阻 r D电源的输出功率逐渐增大5(多选)2018四川遂宁市高三一模如图所示，电源电动势 E3 V，内电阻 r 2 ，定值电阻 R12 ，滑动变阻器的最大阻值 R24 ，其滑片 P 置于正中央，
5、电容器C 的正中央 A 处固定一个带正电的点电荷 q，右极板 N 接地，现将开关 K1、 K2闭合，则( )A若变阻器的滑片从中央向右滑动，电压表的读数变大B若变阻器的滑片从中央向右滑动，电源的输出功率变小C若变阻器的滑片从中央向左滑动，电容器内的电场强度变小， A 位置的电势降低D若将开关 K1、 K2闭合一段时间后再断开 K2，将电容器左极板 M 稍稍向右移，点电荷 q 的电势能不变6(多选)2018天津市和平区三模如图 1 所示的电路，电源电动势 E3.0 V，内阻不计， L1、 L2、 L3为 3 个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的 I U 特性曲线如图 2 所示当开关闭合后，下列关于电
6、路中的灯泡的说法中，正确的是( )A灯泡 L1消耗的电功率为 0.30 W B灯泡 L1的电阻为 75 C灯泡 L3的电阻为 12 D三灯泡消耗的总电功率为 0.90 W37(多选)2018山东二模如图所示的电路中，电源电动势为 E，内阻为 r，开关 S闭合后，平行板电容器中的带电液滴 P 处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，则( )A带电液滴 P 一定带正电B R4的滑片向上端移动时，电流表示数减小，电压表示数增大C若仅将电容器下极板稍微向上平移，带电液滴 P 将向上极板运动D若将开关 S 断开，带电液滴 M 将向下极板运动8(多选)2018济宁市高三一模如图甲所示，理想变压器的原、副
7、线圈共接有四个规格完全相同的小灯泡，在原线圈所在电路的 A、 B 端输入的交流电的电压如图乙所示，四个灯泡均正常发光下列说法正确的是( )A原、副线圈的匝数比 4 ：1B灯泡的额定电压为 55 VC原线圈两端的电压为 220 VD若副线圈再并联一规格相同的灯泡，灯泡 L1有可能被烧坏92018银川一中一模如图所示，边长为 L、匝数为 N，电阻不计的正方形线圈abcd 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕转轴 OO转动，转轴 OO垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为 n1和 n2.保持线圈以恒定角速度 转动，下列判断正确的是( )A从图位置计时，矩形线圈产生
8、的感应电动势的瞬时值表达式为 e NBL 2sintB电压表 V1示数等于 NBL 2，电压表 V2示数等于NB L22C当可变电阻 R 的滑片 P 向上滑动时，电压表 V2的示数变大D当可变电阻 R 的滑片 P 向上滑动时，变压器的输入功率减小10(多选)2018哈尔滨市第三中学一模如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为 4 ：1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接在 u36 sin100 t(V)的正弦交2流电上，图中 D 为理想二极管(正向电阻不计，反向电阻为无穷大)，定值电阻 R9 ，则下列说法正确的是( )4A t s 时，原线圈输入电压的瞬时值为 18 V1600 2B电压表示
9、数为 18 VC电流表示数为 1 AD变压器的输入功率为 W92211如图，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为 U，额定功率均为 P，现在四个灯泡在含有理想变压器的交流电路中都能正常发光，则变压器的原副线圈匝数比n1 ： n2、电源电压 U1分别为( )A1 ：2；2 U B1 ：2；4 UC2 ：1；4 U D2 ：1；2 U12(多选)2018河南省六校联考用图示装置可以检测霍尔效应利用电磁铁产生磁场，电流表检测输入霍尔元件的电流，电压表检测元件输出的电压已知图中的霍尔元件是半导体，与金属导体不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴，空穴可视为能自由移动的带正电的粒子图中的 1、2、3
10、、4 是霍尔元件上的四个接线端当开关 S1、S 2闭合后，电流表 A 和电流表 B、 C 都有明显示数，下列说法中正确的是( )A电表 B 为电压表，电表 C 为电流表B接线端 4 的电势低于接线端 2 的电势C若调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不变，则电压表的示数将保持不变D若增大 R1、增大 R2，则电压表示数增大二、实验题：本题 3 小题，共 18 分13(6 分)2018张掖市高三模拟在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，备用实验器材如下：A小灯泡(标称值为“2.5 V,1.25 W”) B电流表(量程 0.6 A，内阻约 1 )C电流表(量程 3 A，内
11、阻约 0.2 ) D电压表(量程 1.5 V，内阻 3 K)E滑动变阻器(010 ) F滑动变阻器(0200 )G定值电阻(阻值为 100 ) H定值电阻(阻值为 3 K)I电源(电动势 3 V，内阻很小) J开关，导线若干备选电路图如下(各电路图中 R 为滑动变阻器， R0为定值电阻)：5为了实现实验测量目标，并使测量结果尽量准确，回答以下问题(填写器材前的字母序号或电路图下的字母序号)：(1)电路图应选择_(2)电流表应选择_(3)滑动变阻器应选择_(4)定值电阻应选择_(5)如图所示，是此次实验所得出的小灯泡的伏安特性曲线，若把该小灯泡与一个电动势为 3 V，内阻为 0.8 的电源直接相
12、连接，构成闭合回路，小灯泡_(能、不能)正常发光，理由是灯泡两端电压_2.5 V(填“大于” 、 “等于”或“小于”)14(6 分)2018沈阳市高三模拟现有一电池，电动势 E 约为 5 V，内阻 r 约为 50 ，允许通过的最大电流为 50 mA.为测定该电池的电动势和内阻，某同学利用如图甲所示的电路进行实验图中 R 为电阻箱，阻值范围为 0999.9 ， R0为定值电阻，V 为理想电压表(1)可供选用的 R0有以下几种规格，本实验应选用的 R0的规格为_(填选项序号字母)A15 1.0 W B50 0.01 WC60 1.0 W D1 500 6.0 W(2)按照图甲所示的电路图，将图乙所
13、示的实物连接成实验电路(3)连接好电路，闭合开关 S，调节电阻箱的阻值，记录阻值 R 和相应的电压表示数U，测得多组实验数据，并作出如图丙所示的 关系图象，则电动势 E_V，内1U 1R阻 r_.(结果均保留 2 位有效数字)15(6 分)2018河北省武邑中学高三调研为了测量某种材料制成的电阻丝的电阻Rx，提供的器材有：A电流表 G，内阻 Rg120 ，满偏电流 Ig6 mA6B电压表 V，量程为 6 VC螺旋测微器，毫米刻度尺D电阻箱 R0(099.99 )E滑动变阻器 R(最大阻值为 5 )F电池组 E(电动势为 6 V，内阻约为 0.05 )G一个开关 S 和导线若干(1)用多用电表粗
14、测电阻丝阻值，用“10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用_挡(选填“1”或“100”)，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示；(2)电流表 G 与电阻箱并联改装成量程为 0.6 A 的电流表，则电阻箱的阻值应调为R0_；(结果保留 3 位有效数字)(3)为了用改装好的电流表测量电阻丝 Rx的阻值，请根据提供的器材和实验需要，将图乙中电路图补画完整(要求在较大范围内测量多组数据)(4)电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，电压表 V 的示数为 U，电流表 G的示数为 I.请用已知量和测量的字母符号，写出计算电阻的表达式 Rx_.三、计算题：本题共 2 小题，共 22 分16(1
15、0 分)2018慈溪市期末新概念汽车的制动能量回收系统是为了实现能源的充分利用大致的工作原理如图甲所示当汽车刹车减速时，线圈受到辐向磁场的阻尼作用助汽车减速，同时产生电能储存，图中线圈匝数为 N， ab 长度为 L1， bc 长度为 L2，图(b)是此装置的侧视图切割处磁场的磁感应强度大小恒为 B，有理想边界的两个扇形磁场区边线夹角都是 90.某次刹车时，线圈以角速度 逆时针匀速转动，线圈中的最大电流为I，取 ab 边刚开始进入右侧的扇形磁场为 t0 时刻，且设定此时的电流为正方向，不计一切摩擦，则：(1)线圈在图甲(b)所示位置时，线圈中电流方向如何；(2)在图乙中画出线圈产生的电动势 e
16、随时间 t 的变化图象，要求在图象中标明相应的最大值 Em与周期 T；(3)线圈转动一圈，系统回收的电能为多少717(12 分)2018北京市东城区一模两根材料相同的均匀直导线 a 和 b 串联在电路上， a 长为 l0， b 长为 2l0.(1)若沿长度方向的电势随位置的变化规律，如图所示，求： a、 b 两导线内电场强度大小之比 ；E1E2 a、 b 两导线横截面积之比 .S1S2(2)以下对直导线内部做进一步分析：设导线单位体积内有 n 个自由电子，电子电荷量为 e，自由电子定向移动的平均速率为 v.现将导线中电流 I 与导线横截面积 S 的比值定义为电流密度，其大小用 j 表示请建立微
17、观模型，利用电流的定义 I 推导： j nev；qt从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动设导体的电阻率为 ，导体内场强为 E，试猜想 j 与E 的关系并推导出 j、 、 E 三者间满足的关系式(解题过程中需要用到的物理量要在解题时作必要的说明)8专题强化十三 电路分析1C 能效比 k 是指空调在额定工作条件下制冷时，制冷量 PQ与输入功率 P 之比，则PQ kP.在制冷量相同的情况下，能效比大的空调输入功率小，A 选项错误；在能效比相等的情况下，制冷量大的空调输入功率大，B 选项错误；在输入功率相同的情况下，能效比大的空调制冷量
18、大，C 选项正确；在输入功率相同的情况下，制冷量大的空调能效比大，D选项错误2BC 根据闭合电路欧姆定律可知，电源的总功率 PE EI E U ， E Ur Er E2rPE U 图象为一倾斜的直线，对应图线 a，图象斜率的绝对值 k 3，当 U0 时，ErPE ，联立解得， E3 V， r1 ， A 选项错误；电源内部消耗的功率E2rPr ，根据数学知识可知， Pr U 图象对应图线 b，B 选项正确；根据能量守恒可 E U 2r知， PR PE Pr U2 U，则 PR U 图象对应图线 c，C 选项正确；根据功率分配1r2 Er知识可知，当内、外电阻相等，外电路电阻为 1 时，电源的输出
19、功率最大，Pm 2.25 W，D 选项错误E24r3AB 分析电路可知，闭合开关 S，定值电阻 R0与滑动变阻器 R 串联，电容器测量滑动变阻器两端的电压，将 R 的阻值调至 2 时，根据闭合电路欧姆定律可知， U E2 V，电容器的电荷量 Q CU810 5 C，A 选项正确；根据功率分配原则可知，RR R0 r把定值电阻 R0看作等效内阻，当外电阻等于内阻时，等效电源的输出功率最大，即当R R0 r2 时，滑动变阻器的输出功率最大，B 选项正确；将 R 的阻值调至 0 时，电源的输出功率为最大值，C 选项错误；在 R 的滑动触头 P 由左向右移动的过程中，滑动变阻器的阻值减小，电容器两端电
20、压减小，电容器的电荷量减小，D 选项错误4A 分析电路可知，定值电阻 R1与滑动变阻器 R2并联连接，电压表测量电源两端的电压，当滑动变阻器 R2的滑片向右滑动过程中，滑动变阻器阻值增大，电压表示数增大，A 选项错误；电路总阻值增大，则干路电流减小，故电流表 A1的示数减小，流过滑动变阻器的电流减小，故电流表 A2的示数减小，B 选项正确；电压表测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知， r，C 选项正确；当电路的外电阻等于内阻时，电源的输出功率最 U I2大，定值电阻的阻值 R1 r，滑动变阻器阻值增大，则两者并联的电阻接近内阻，电源的输出功率逐渐增大，D 选项正确5BCD 分析电路可知，定值
21、电阻 R1和滑动变阻器 R2串联，电压表测量 R1两端的电压，电容器测量 R2两端的电压，若变阻器的滑片从中央向右滑动，电阻增大，则电容器两端电压增大，电压表的读数变小，A 选项错误；当电路的外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，故变阻器的滑片从中央向右滑动，电源的输出功率变小，B 选项正确；若变阻器的滑片从中央向左滑动，电容器两端电压减小，电场强度变小，根据匀强电场中电势差9与电场强度的关系可知， UAN EdAN， A 位置的电势降低，C 选项正确；若将开关 K1、 K2闭合一段时间后再断开 K2，电容器电荷量不变，将电容器左极板 M 稍稍向右移，根据E 可知，电场强度不变，点电荷 q 的
22、电势能不变，D 选项正确Ud QS 4 k r6AC 电源的内阻不计，当开关闭合后，灯泡 L3的电压 U33 V，根据图 2 读出电流I30.25 A，根据功率公式可知，灯泡 L3消耗的功率 P U3I30.75 W，根据欧姆定律可知，灯泡 L3的电阻 R3 12 ，C 选项正确；灯泡 L1、 L2串联，电压 U1 U21.5 V，根据U3I3图 2 可知，电流 I1 I20.20 A，根据欧姆定律可知，电阻 R17.5 ，B 选项错误；灯泡 L1、 L2的功率 P1 P2 U1I10.30 W，A 选项正确；三灯消耗的总功率为：20.300.751.35 W，D 选项错误7BC 分析电路可知
23、，电容器上极板与电源正极相连，极板间的电场方向竖直向下，带电液滴 P 受重力和电场力作用，保持平衡，电场力方向向上，液滴带负电，A 选项错误；R4的滑片向上端移动时，滑动变阻器的电阻增大，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，总电流减小， R3两端电压增大，流过 R3的电流增大，电流表测量流过滑动变阻器的电流，读数减小， R2两端电压减小，电压表读数增大，B 选项正确；若仅将电容器下极板稍微向上平移，电容器两端电压不变，场强增大，液滴受到的合力向上，故液滴将向上极板运动，C 选项正确；若将开关 S 断开，电容器两极板电压增大，等于电源电动势，场强增大，合外力向上，液滴向上运动，D
24、 选项错误8BD 四个灯泡均正常发光，说明流过灯泡的电流相等，分析副线圈电路可知，三个灯泡并联，则流过副线圈的电流是原线圈的 3 倍，根据理想变压器电流和匝数的关系可知，原、副线圈的匝数之比为 3 ：1，A 选项错误；根据理想变压器电压和匝数的关系可知，原线圈电压为 3U，灯泡 L1的电压也为 U，则电源的电压为 4U220 V，副线圈电压 U55 V，原线圈电压 3U175 V，C 选项错误，B 选项正确；若副线圈再并联一规格相同的灯泡，则流过副线圈的电流增大，流过原线圈的电流增大，灯泡 L1有可能被烧坏，D 选项正确9D 正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时，电动势表达式为e NBL2
25、 cost ，A 选项错误；电压表和电流表读数为有效值，线圈中产生的最大电动势Em NBL2 ，根据正弦式交变电流的规律可知，电压表 V1的示数等于 NBL2 ，电压表 V222的示数等于 NBL2 ，B 选项错误；交流发电机内电阻不计，变压器输入电压不变，根2n12n2据理想变压器电压和匝数的关系可知，当 P 位置向上滑动时，副线圈上的电压不变，电压表 V2读数不变，C 选项错误；当 P 位置向上移动时， R 增大，根据电功率的表达式可知，变压器的输出功率减小，输入功率减小，D 选项正确10AD 将时间的瞬时值代入交变电压的瞬时表达式可知， t s 时，原线圈输入1600电压的瞬时值为 18
26、 V，A 选项正确；电压表的示数为有效值，根据正弦式交变电流中有效2值与最大值的关系可知，电压表示数为 36 V，B 选项错误；根据理想变压器电压与匝数的关系可知，理想变压器输出电压的有效值为 U29 V，二极管正向导通时，电流为I2 1 A，二极管具有单向导通性，根据电流的热效应可知， I R I2RT，解得电U2R 2 T2流表的示数 I A，C 选项错误；理想变压器的输出功率等于输入功率，22P U2I2 W，D 选项正确92211C 灯泡的额定电流为 I，根据并联电路规律可知，变压器的输出电流为 2I，输入电流为 I，变压器的输出电压为 U，根据理想变压器的工作原理可知，2 IU IU
27、，解得变压器的输入电压为 2U，根据理想变压器的基本规律可知，2 U ： U n1 ： n22 ：1，电源电压 U14 U，C 选项正确12BC 分析电路可知， B 表测量通过霍尔元件的电流，为电流表， C 表测量霍尔电压，10为电压表，A 选项错误；根据安培定则可知，霍尔元件处的磁场方向向下，通过霍尔元件的电流由 1 流向接线端 3，根据左手定则可知，带正电的粒子向接线端 2 偏转，接线端 4的电势低于接线端 2 的电势，B 选项正确；当调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流方向相反，由左手定则可知洛伦兹力方向不变，即 2、4 两接线端的电势高低关系不发生改变，C 选项正确；增大 R1，电磁
28、铁中的电流减小，产生的磁感应强度减小，增大 R2，霍尔元件中的电流减小，霍尔电压减小，电压表示数一定减小，D 选项错误13(1)C (2)B (3)E (4)H (5)不能 大于解析：(1)“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡的额定电压为 2.5 V，电压表量程较小，故需要串联定值电阻 H 来扩大量程为 3 V，电流表外接连接，滑动变阻器分压连接，电路图选择 C.(2)小灯泡的额定电流为 I 0.5 A，故选择电流表 B.PU(3)滑动变阻器分压连接，选择阻值较小的 E.(4)根据上述分析可知，定值电阻选择 H.(5)在图中画出电源的 U I 图线，两图线的交点即为小灯泡实际的电压和电流
29、，小灯泡的实际电压为 2.6 V，电流为 0.47 A，小灯泡不能正常发光，理由是灯泡两端电压大于2.5 V.14(1)C (2)见解析 (3)5.0 V 53 解析：(1)分析题意可知，电路中允许通过的最大电流为 50 mA，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的最小电阻 Rmin 100 ，则定值电阻 R0的最小阻值为 50 ，B 选项EIm中额定功率太小，导致额定电流过小，故 C 选项正确(2)根据原理图，连接实物图如图所示：(3)根据闭合电路欧姆定律可知，U E.RR R0 r整理为 .1U r R0E 1R 1E图象的截距为 0.20.解得， E5.0 V.1E图象的斜率为 22.5，解
30、得， r53 .r R0E15(1)“1” (2)1.21 (3)见解析(4)UR0 R0 Rg I解析：(1)用多用电表粗测电阻丝阻值，用“10”挡时发现指针偏转角度过大，说明被测电阻阻值较小，说明选择的倍率较大，应选择“1”倍率11(2)将电流表 G 与电阻箱并联改装成量程为 0.6 A 的电压表，根据电表改装原理可知，电阻箱的阻值应调为 R0 1.21 .IgRgI Ig(3)待测电阻阻值为 15 ，电压表内阻很大，远大于被测电阻的阻值，电流表应采用外接法，滑动变阻器最大阻值为 5 ，为测多组实验数据，采用分压接法，电路图如图所示：(4)根据欧姆定律，Rx .URIR UR0 RgR0
31、I UR0 R0 Rg I16(1) abcda (2)图象见解析， NBL1L2 ，2(3)NBL1L2I解析：(1)先使线圈在磁场中转动，切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则可知，线圈中电流方向为 abcda.(2)线圈中产生交流电，感应电动势的最大值为Em NBL1L2 .周期为 T .2线圈产生的电动势 e 随时间 t 的变化图象，如图所示：(3)线圈转动一圈，半个周期内产生恒定电流系统回收的电能 E 电 NBL1L2 I .T2其中， .T2 解得线圈转动一圈，系统回收的电能E 电 NBL1L2I.17(1)6 ：1 1 ：6 (2)见解析 jE解析：(1)分析图象，求出 a、 b
32、 两导线两端电势差，已知 18 V， 22 V， da l0， db2 l0.根据 U 1 2可知， a 导线两端的电压 Ua6 V， b 导线两端的电压 Ub2 V.根据匀强电场中电势差与电场强度的关系可知，E .Ud12代入解得， Ea ： Eb6 ：1.根据串联电路的规律可知，电流相等， Ia Ib.根据欧姆定律可知， I .UR根据电阻定律可知， R .lS代入数据可知， Sa ： Sb1 ：6.(2)在直导线内任选一个横截面 S，在 t 时间内以 S 为底， v t 为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过根据电流及电流密度的定义可知， j .IS q tS其中 q neSv t.代入， j nev.猜想 j 与 E 成正比设横截面积为 S，长为 l 的导线两端电压为 U.则 E .Ul电流密度的定义 j .IS USR根据电阻定律可知，导线的电阻 R .lS联立解得， j、 、 E 三者间满足的关系式为 j .E
