专题23 电路及其应用（原卷版）.docx

1、专题23 电路及其应用目录题型一电流的三种表达式及其比较1题型二欧姆定律及电阻定律的应用3题型三电路的串联、并联6题型四 电功、电功率电热、热功率8题型五 闭合电路的欧姆定律及电路的动态分析13题型六闭合电路的功率及效率问题17题型七 电源的UI图像23题型八 含电容器电路的分析28题型九 混连电路中电表变化量、变化率的讨论问题32题型一电流的三种表达式及其比较【例1】（2023天津红桥高三天津市复兴中学校考阶段练习）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后

2、轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为，质子的质量为，其电量为e，那么这束质子流内单位体积的质子数是（）ABCD【例2】（2023全国模拟预测）一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积内自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压U，金属棒内自由电子定向移动的平均速率为（）ABCD【例3】（2023全国高三专题练习）电子绕核运动可等效为一环形电流，如图所示。氢原子的电子绕核运动的半径为，电子质量为，电荷量为，静电力常量为，则此环形电

3、流的大小为（）ABCD题型二欧姆定律及电阻定律的应用1电阻的决定式和定义式的比较公式RR区别电阻的决定式电阻的定义式说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由、l、S共同决定提供了一种测电阻的方法伏安法，R与U、I均无关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液适用于任何纯电阻导体2.应用伏安特性曲线的几点注意(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体对应不同的伏安特性曲线。(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻。(3)伏安特性曲线为直线时，图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，则电阻越小，故图甲中RaRb。(4)伏安特性曲线为曲线时，如图乙所示，导体电阻Rn

4、，即电阻要用图线上点Pn的坐标(Un，In)来计算，或者用曲线上某点与坐标原点连线的斜率等于该点对应电阻的倒数关系来计算，不能用该点的切线斜率来计算。【例1】（2023全国高三专题练习）有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况，一钻孔如图所示，其形状为圆柱状，半径为，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得，则该钻孔的深度约为（）A40mB80mC100mD120m【例2】（2023全国高三专题练习）我国已经于2012年10月1日起禁止销售100W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的

5、U-I图线如图所示图象上A点与原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴成角，则（）A白炽灯的电阻随电压的增大而增大B在A点，白炽灯的电阻可表示为tanC在A点，白炽灯的电功率小于D在A点，白炽灯的电阻可表示为【例3】（2023吉林四平高三四平市第一高级中学校考阶段练习）如图所示，两段长度和材料相同、各自粗细均匀、单位体积内的自由电子数相等的金属导线a、b串联连接在电路中，横截面积之比为，则（）A两导线电阻之比为12B两导线两端电压之比为21C流经两导线的电流之比为19D自由电子在两导线中移动的速率之比题型三电路的串联、并联串、并联电路的特点串联电路并联电路电流II1I2InII1I2In电压UU

6、1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2Rn功率分配P1R1P2R2PnRnP总P1P2Pn【例1】（2023全国高三专题练习）如图所示的电路中，和是两个内阻都为R的电压表，三个电阻的阻值如图中所标。在电路的ab两端加一电压后，两表的示数和可能是下列的哪几组值（）A，B，C，D，【例2】（2023全国高三专题练习）在如图所示的电路中，已知电阻，R3阻值未知，则通过它们的电流之比为（）ABCD【例3】（2023全国高三专题练习）一个T型电路如图所示，电路中的电阻，另有一测试电源，电源提供的电压为36V，内阻忽略不计，则（）A当cd端短路时，ab之间的等效电阻是8B当ab端短路时，cd之间的等效电阻

7、是16C当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为9VD当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为16V题型四 电功、电功率电热、热功率1电功、电功率及电热、热功率的比较纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等工作中的电动机、电解槽、日光灯等电功与电热WQUItI2RttWUItQI2Rt电功率与热功率P电P热UII2RP电UIP热I2R2.电动机的三个功率及关系输入功率电动机的总功率P总P入UI输出功率电动机做有用功的功率，也叫机械功率热功率电动机的线圈有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热I2r三者关系P总P出P热效率100%100%特别说明正

8、常工作的电动机是非纯电阻元件电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件【例1】（2023春湖南衡阳高三校考阶段练习）如图所示是某电动汽车的铭牌，该车充满电后在额定功率下能以90 km/h的速度行驶4小时，普通充电桩的功率为8.8 kW，则下列说法正确的是（）A“Ah”是电能的单位B该车电机的额定功率约为15 kWC该车充满一次电耗电约为35.2度D家用普通充电桩1.7小时可以给该车充满电【例2】（2023春浙江宁波高三统考阶段练习）已知某款汽车每百公里平均油耗为7L，每升汽油8.3元，家庭用电每度（1度=1kWh）0.52元。小明家里某款电动自行车的一些主要参数如下表所示，假定电动自

9、行车载人行驶时，受到的阻力是人与车总重力的0.02倍，小明自身质量为60kg。下列说法正确的是（）外形尺寸1630mm600mm1100mm额定输出功率100200W整车质量40kg标准载重90kg充电电压36V电池容量12Ah欠压保护31.5V过流保护6A一次充电连续行驶里程20km充电时间48hA小明骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，电动自行车的输出功率为72WB小明骑电动自行车在水平路面上匀速行驶时的最大速度为15m/sC正常充电情况下，将完全没电的电池充满电至少需要耗电0.432度D骑该电动自行车比开小汽车每行驶10km节省约3元【例3】（2023全国高三专题练习）图

10、甲是充电宝正给一部手机充电，等效电路如图乙所示。假设充电开始后一段时间t内充电宝的输出电压U、输出电流I恒定不变。已知手机电池内阻为r、充满电后电动势为E，下列说法正确的是（）A充电宝的输出电压U = IrB充满电后手机电池的电动势E = UIrC在时间t内，手机电池产生的焦耳热D在时间t内，手机电池储存的化学能E化 = UItI2rt【例4】（2023全国高三专题练习）油烟危害健康，某品牌的抽油烟机的主要部件是照明灯L和抽气扇M（电动机），电路连接如图所示，下列说法正确的是（）A抽气扇须在点亮照明灯的情况下才能工作B闭合开关S1和S2，抽气扇处于“弱吸”挡C抽气扇由“弱吸”挡换成“强吸”挡，

11、其发热功率不变D工作中的抽气扇因吸入异物出现卡机时，回路中的电流将变大【例5】（2023春浙江高三校联考阶段练习）小明准备参加玩具赛车比赛，他正准备挑选一只能量转换效率较高的电动机。设电动机两端电压不变，他先用手捏住电动机的转轴，使其不转动，闭合开关后读出电流表的读数；然后放手，当电动机正常转动时，又读出电流表的读数为，则该玩具电动机正常转动时将电能转化为机械能的效率为（）ABCD题型五 闭合电路的欧姆定律及电路的动态分析1动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。2电路动态分析的两种方法(1)程序法：电路结构的变化R的变化R总的变化

12、I总的变化U端的变化固定支路变化支路。(2)“串反并同”结论法：应用条件为电源内阻不为零。所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。(3)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。【例1】（2023重庆校联考模拟预测）2022年8月，重庆持续高温，多地发生火灾。为预防火灾，某学习小组设计安装如图所示的简易火灾报警器，其中R0为定值电阻，RT为热敏电阻（其阻值随温度升高

13、而减小）。当热敏电阻RT所在处出现火情时，电流表示数I和电压表示数U的变化情况是（）AI和U均减小BI和U均增大CI增大，U减小DI减小，U增大【例2】（2023江苏南京统考三模）某牧场设计了一款补水提示器，其工作原理如图所示，水量增加时滑片下移，电表均为理想电表。下列说法正确的是（）A若选择电压表，水量增多时电压表示数变大B若选择电流表，水量增多时电流表示数变小C若选择电流表，与电压表相比，电路更节能D若选择电压表，增加可提高灵敏度【例3】（2023全国高三专题练习）如图所示，电路中R1、R2为滑动变阻器，它们的滑片分别为P1、P2。今滑动某一滑片时，电压表V的读数增大，电流表A的读数减小，

14、电源内阻不能忽略，则下列说法正确的是（）A一定是保持R2不变，向左滑动滑片P1B一定是保持R2不变，向右滑动滑片P1C一定是保持R1不变，向上滑动滑片P2D一定是保持R1不变，向下滑动滑片P2【例4】 (多选)智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图所示的电路。闭合开关，下列说法正确的是()A仅光照变强，小灯泡变亮B仅光照变弱，小灯泡变亮C仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮D仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮【例5】（2023上海高三专题练习）在如图所示的电路中，已知电阻的阻值小于滑动变阻器的最大

15、阻值。闭合电键S，在滑动变阻器的滑片P由最右端向左滑动的过程中，下列说法中正确的是（）A电压表V1的示数先变大后变小，电流表A1的示数不变B电压表V1的示数先变小后变大，电流表A1的示数变小C电压表V2的示数先变大后变小，电流表A2的示数先变大后变小D电压表V2的示数先变小后变大，电流表A2的示数先变小后变大【例6】（2023上海高三专题练习）在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为滑动变阻器，电源的电动势为，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U。当R5的滑动触头向b端移动时（）AI变大，U变小BI变大，U变大CI变小，U变大DI变小，U变小题型六闭合电路的

16、功率及效率问题1电源的效率100%100%。纯电阻电路中100%100%。2纯电阻电路中电源的最大输出功率P出UII2RRP出与外电阻R的函数关系可用如图所示的图像表示，由图像可以看出：(1)当Rr时，电源的输出功率最大，为Pm。(2)当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小。(3)当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大。(4)当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2r2。【例1】(2022湖南省长郡中学高三月考)如图甲所示的电路，其中电源电动势E6 V，内阻r2 ，定值电阻R4 ，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的阻值RP的关系如图乙所示则下列说法中正确的是(

17、)A图乙中滑动变阻器的最大功率P22 WB图乙中R16 ，R212 C滑动变阻器消耗功率P最大时，定值电阻R消耗的功率也最大D调整滑动变阻器RP的阻值，可以使电源的输出电流达到2 A【例2】（2023湖北模拟预测）如图所示，曲线C1、C2是闭合回路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。由该图可知下列说法中错误的是（）A电源的电动势为E=4V内电阻为r=1 B短路电流为4AC电源输出功率最大值为4 WD曲线C1是外电路消耗的电功率随电流变化的图线，C2是内电路消耗的电功率随电流变化的图线。【例3】（2023全国高三专题练习）如图所示电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，；滑动变阻器的取值范围为

18、。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使取不同的阻值接入电路，则下列说法正确的是（）A时，定值电阻消耗的功率最大，为B时，电源内阻消耗的功率最小，为C时，消耗的功率最大，为D时，电源的效率最高，为90【例4】（2023全国高三专题练习）将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知下列说法不正确的是（）A电源最大输出功率为45WB电源内阻一定等于5C电源电动势为45VD电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率等于50%【例5】（2023秋河南高三校联考阶段练习）微型螺旋桨型无人机电源电动势为，内阻是，总质量为，电源对电动机供电，使螺旋桨高速水平旋转，

19、带动无人机竖直匀速上升。若某次测试时，电源的输出功率等于该电源对纯电阻电路供电时的最大输出功率，电动机输出的机械功率占其总功率的，空气阻力不计，重力加速度为。则无人机匀速竖直上升的速度大小是（）ABCD【例6】（2023河北保定统考三模）在一次分组实验的教学活动中，某小组用如图甲所示电路做实验，电路中R1是滑动变阻器，R2是定值电阻，滑动变阻器的滑片从左端往右滑动，分别记录多组电流表和电压表的示数，用这些数据在坐标纸上描点作图，得到的U-I图像如图乙中的AB所示，下列说法中正确的是（）AR1的最大阻值为20BR2的阻值为5C电源电动势为2VD电源内阻为5题型七 电源的UI图像两类UI图像的比较

20、电源的UI图像电阻的UI图像图像表述的物理量的关系电源的路端电压与电路电流的关系电阻两端电压与流过电阻的电流的关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图线的斜率r(r为内阻)表示电阻大小(电阻为纯电阻时)图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点坐标比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均表示此电阻的阻值大小【例1】（2023北京东城统考二模）如图所示的U-I图像中，直线a表示某电源的路端电压U与电流I的关系，直线b、c分别表示电阻R1、R2的电压U与电流I的关系。下列

21、说法正确的是（）A电阻R1、R2的阻值之比为4:3B该电源的电动势为6V，内阻为3C只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6WD只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之比为1:1【例2】（2023春河北高三统考阶段练习）如图所示的图像中，直线I为通过电阻R的电流与其两端电压的关系图线，直线为电源E的电流与路端电压的关系图线下列说法正确的是（）A电源内阻大小为B电阻R的阻值为C，交点坐标表示的是电阻R接在电源E两端时电源的内电压及电流D图中阴影部分的面积表示把电阻R接在此电源两端时，电源内部消耗的功率为【例3】（2023春福建泉州高三泉州市城东中学校考阶段练习）如图所示

22、的电路用来测量电池电动势和内电阻，由测得的数据作出了如图所示的UI图线，由图可知（）A电池内阻的测量值为3.50B当滑动滑动变阻器的电阻为1时，该电源的输出功率最大C外电路发生短路时的电流为0.40AD电压表的示数为1.20V时，电源的热功率为0.14W【例4】（2023全国高三专题练习）图甲为“测量干电池的电动势和内阻”的实验电路图。实验中测得多组电压和电流值，通过描点作图得到如图乙所示的图线。下列判断正确的是（）A电源的电动势E=0.5VB电源的内阻C当电压为时，外电路电阻阻值D当电流为时，电源内电压题型八 含电容器电路的分析1电路简化把电容器所在的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷

23、量时再在相应位置补上。2电容器的电压(1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。(2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导线。3电容器的电荷量及变化(1)利用QCU计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2。(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1Q2|。(3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1Q2。【例1】（2023海南海口统考模拟预测）如图所示，电源电动势E一定，内阻不计，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。开关S闭合，电路稳定后，电容器两板间的一带电液滴恰好能静止在M点。现增强照射

24、电阻R3的光照强度，则（）A电容器的电容减小BR2中有向右的电流C液滴向下运动DM点的电势增大【例2】（2023重庆合川统考模拟预测）在如图所示的电路中，当闭合开关S后，若将滑动变阻器的滑片P向下调节，则正确的是（）A电路再次稳定时，电源效率增加B灯L2变暗，电流表的示数减小C灯L1变亮，电压表的示数减小D电容器存储的电势能增加【例3】（2023全国高三专题练习）如图所示电路中，直流电源内阻，、为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为，。开关K闭合且电路稳定后，滑动变阻器的滑片P缓慢从b向a滑动过程中（）A电流表示数变小B电源的效率减小C滑动变阻器消耗的功率一直减小D通过的电流方向为从c到d【例4】（

25、2023广东模拟预测）热水器中，常用热敏电阻实现温度控制。如图是一学习小组设计的模拟电路，为加热电阻丝，为正温度系数的热敏电阻（温度越高电阻越大），C为电容器。S闭合后，当温度升高时（）A电容器C的带电荷量增大B灯泡L变暗C电容器C两板间的电场强度减小D消耗的功率增大题型九 混连电路中电表变化量、变化率的讨论问题【例1】（2023河北石家庄统考三模）在如图所示电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，滑动变阻器的取值范围为0，所打电表均为理想电表。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片从a端滑到b端的过程中，电压表、电压表、电流表A示数的变化量分別为、。下列说法正确的是（）A大于B不变，增大C的功率先增大后

26、减小，最大值为0.36WD电源的输出功率先增大后减小，最大值为4.5W【例2】（2023全国高三专题练习）如图所示电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，各电表均为理想电表。闭合电键后，将滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为、，电流表A示数变化量的绝对值为，则（）A V1、V2、V3、A示数均变小BC和均不变，且D电源输出功率先增大后减小【例3】（2023全国高三专题练习）如图所示，电源电动势为E，内阻恒为r，R是定值电阻，热敏电阻RT的阻值随温度的降低而增大，C是平行板电容器，电路中的电表均为理想电表。闭合开关S，带电液滴刚好静止在平行板电容器C内。在温度降

27、低的过程中，分别用I、U1、U2和U3表示电流表A、电压表V1、电压表V2和电压表V3的示数，用I、U1、U2和U3表示电流表A、电压表V1、电压表V2和电压表V3的示数变化量的绝对值。温度降低时，关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是（）A、一定都不变B和一定不变，一定变化C带电液滴一定向下加速运动D电源的工作效率一定变大【例4】（2023全国模拟预测）如图所示电路中，滑片P位于滑动变阻器R2正中间，电源内阻不能忽略，两个电压表均为理想电表。当滑动变阻器R2的滑片P滑动时，下列说法正确的是（）AP向a端滑动过程中，V1示数逐渐增大，V2示数逐渐减小BP向a端滑动过程中，R2消耗的功率一定逐渐减小CP向b端滑动过程中，V1示数变化量的绝对值小于V2示数变化量的绝对值DP向b端滑动过程中，V1示数变化量的绝对值与流过R2的电流变化量绝对值的比值保持不变【例5】（2023春湖南怀化高三怀化市铁路第一中学校考阶段练习）如图所示，电源电动势为E、内阻为r，定值电阻R1、滑动变阻器R2，电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间，若将滑动变阻器的滑片向b端移动，下列说法正确的是（）A电流表的示数变小B电流表的示数变小C油滴将向下运动D电流表，的示数分别为，电压表的示数为U，则有