专题24 电学综合(第1期)(解析版)

专题24 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“20Ω 0.5A"，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0.4 W。

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5 VB. 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0.8 W【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R 1是定值电阻，根据P =I 2R 可知，电路中电流最小时R 1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110.4W 0.2A 2VP I U===最小最小 根据UI R=和串联电路的电压特点可得电源电压 210.2A 20Ω2V 6V U I R U =+=⨯+=最小最大故A 错误； B ．根据UI R=可得R 1的阻值 112V10Ω0.2AU R I ===最小 故B 错误；C ．由于滑动变阻器R 2上标有“20Ω0.5A ”，则电路中的最大电流为0.5A ，根据UI R=可得最小总电阻6V12Ω0.5AU R I ===最小最大 则此时滑动变阻器的最小阻值为1212Ω10Ω2ΩR R R =-=-=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()()22222116V 10Ω0.9W 100.3W P U I U U I UI I R I I I ==-=-=⨯-⨯=--所以当0.30I -=时，即I =0.3A 时，R 2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()22216V 0.5A 10Ω0.5A 0.5W P UI I R =-=⨯-⨯=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 、S 1、S 2，断开S 3，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R 3，闭合S 、S 3断开S 1、S 2，电压表示数为U 2，R 1的功率为P 1，R 2的功率为P 2，P 1≠P 2，电路的总功率为5W 。

R 1、R 2、R 3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. U 2可能是2.5VD. P 1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 、S 1、S 2，断开S 3，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R L =22L L (3V)=1.5WU P =6Ω 灯泡正常发光的电流I L =L L 1.5W =3VP U =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 -5Ω① I L -I =0.1A 0.5A-I =0.1A I =0.4AL 0.4A UR R=+ 0.4A 6UR =Ω+②0.5A 6UR ='Ω+③由①②③得到R =19Ω，U =10V故A 正确，B 错误；CD ．当A 、B 间换接为R 3，闭合S 、S 3断开S 1、S 2，电阻R 1、变阻器R 2和电阻R 3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 =0.5A 10VP U =总 总电阻R 总=10V =0.5AU I 总=20ΩR 1的功率为P 1，R 2的功率为P 2，P 1≠P 2，串联电路中各处的电流相等，由P =I 2R 可知R 1和R 2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=R 1+R 2+R 3=20Ω可知R 1=2Ω或R 1=9Ω R 2=9Ω或R 2=2ΩR 3=9Ω电压表示数为U 2的示数U 2=I 总R 2=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A. 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R 1的简单电路，可算出电流表示数12V 0.4A 5ΩU I R === 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R 1的简单电路，可算出电路总功率为221(2V)0.8W 5ΩU P R ===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R 2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R 1、R 2并联的电路，电流表测总电流，可算出并联后的电阻为12125Ω20Ω4Ω5Ω+20ΩR R R R R ⨯===+总电流表示数为2V ==0.5A 4ΩU I R =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，L 1、L 2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S 1，两灯均发光，两电表指针偏转角度相同。

断开开关S 1，在甲、乙位置分别接另一种电表，闭合开关S 1和S 2，两灯均发光，则此时两电表示数之比为______，灯泡L 1与L 2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S 1，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L 1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0.02A 0.1AI I ⨯=甲乙 根据欧姆定律的变换式可得到1U R I =电源乙2-U R I I =电源甲乙由上面三式可解得124R R =断开开关S 1，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S 1和S 2，两灯泡串联，甲电压表测的是灯L 1的电压，乙电压表测的是电源电压，甲电压表大小是11245U U R U R R =⋅=+电源甲电源 则此时两电表示数之比为4455U U U U ==甲乙电源电源：：：[2]灯泡L 1与L 2的电功率之比()1212-41P P U I U I U U U ===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R 1=1kΩ、R 2=10Ω、R 3=20Ω）、导线若干。