2021届高考物理一轮复习核心素养测评二十四电路电路的基本规律含解析
电路 电路的基本规律
(45分钟 100分)
一、选择题(本题共9小题，每小题6分，共54分，1～6题为单选题，7～9题为多选题)
1.下列关于电源电动势的说法，正确的是 ( )
A.电路中每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 V
B.电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大
C.无论内电压和外电压如何变化，电源电动势不变
D.电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
【解析】选C。电路中通过q=2 C的电荷量，电池提供的电能W=4 J，根据电动势的定义式E=得电动势E=2 V，A项错误；电动势表征电源本身的特性，与外电路无关，当电源的路端电压增大时，电源电动势不变，B项错误，C项正确；电动势越大，电源将其他形式的能转化为电能的本领就越大，不能说电源所能提供的电能就越多，D项错误。
2.如图所示，电源A的电压为6 V，电源B的电压为8 V，电容器的电容为200 pF，当开关S合向A，稳定后再合向B，再次达到稳定，则在这个过程中通过电流计的电荷量为 ( )
A.4×10-9 C B.1.2×10-9 C
C.1.6×10-9 C D.2.8×10-9 C
【解析】选D。开关S合向A稳定时，电容器的电压为U1=6 V，电荷量为Q1=CU1=2×10-10×6 C=1.2×10-9 C。开关S合向B稳定时，电容器的电压为U2=8 V，电荷量为Q2=CU2=2×10-10×8 C=1.6×10-9 C。电容器两极板电性改变，故通过电流计的电荷量为Q=Q1+Q2=2.8×10-9 C。
3.(2020·上饶模拟)如图所示，电源内阻为r，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，滑动变阻器最大阻值为R0。假设灯的电阻不变，某同学合上开关后，将变阻器滑片P由a端向b端移动时，则 ( )
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A.若R2>R0，L2亮度一定先变亮后变暗
B.若R2>R0，电源的输出功率一定逐渐变大
C.若R2
R0时，灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻一定大于右部分的电阻，当变阻器的滑片P由a端向b端移动时，总电阻增大，所以总电流减小，所以通过灯L1的电流减小，所以L1变暗，通过L2的电流变大，L2变亮，因不知道电源内阻与外电阻的大小关系，所以电源的输出功率无法判断，故A、B均错误。当R2r乙>r丙，且r乙=R，则对比将R先后接在这三个电源上的情况，下列说法中正确的是 ( )
A.接在甲电源上时，电源总功率最大
B.接在乙电源上时，电源输出功率最大
C.接在丙电源上时，电源输出功率最大，且电源效率最高
D.若R2=r甲·r丙，则接在甲、丙电源上时，两电源内电阻的热功率相等
【解析】选C、D。三个电源的电动势E相同，而电阻r甲>R=r乙>r丙，根据闭合电路欧姆定律得I=，R接在电源上时，电源的总功率为P总=，则丙电源的总功率最大，A错误；电源的输出功率P出=I2R=()2R，电源的效率η=×100%=×100%，r丙最小，故接在丙电源上时，电源的输出功率最大，电源效率最高，B错误，C正确；
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电源的内电阻消耗的功率为P内=I2r=()2r，将R2=r甲·r丙，代入得P内甲=P内丙=，D正确。
8.如图所示，C1=6 μF，C2=3 μF，R1=3 Ω，R2=6 Ω，电源电动势E=18 V，内阻不计。下列说法正确的是 ( )
A.开关S断开时，a、b两点电势相等
B.开关S闭合后，a、b两点间的电流是2 A
C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大
D.不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
【解析】选B、C。S断开时外电路处于断路状态，两电阻中无电流通过，电阻两端电势相等，由图知a点电势与电源负极电势相等，而b点电势与电源正极电势相等，A错误。S断开时两电容器两端电压都等于电源电动势，而C1>C2，由Q=CU知此时Q1>Q2，当S闭合时，稳定状态下C1与R1并联，C2与R2并联，电路中电流I==2 A，此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6 V，U2=IR2=12 V，则此时两电容器所带电荷量分别为Q1′=C1U1=3.6×10-5 C，Q2′=C2U2=3.6×10-5 C，对电容器C1来说，S闭合后其两端电压减小，所带电荷量也减小，故B、C正确，D错误。
9.(2019·南开区模拟)在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示，下列比值正确的是 ( )
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A.不变，不变 B.变大，变大
C.变大，不变 D.变大，不变
【解析】选A、C、D。根据欧姆定律得知：==R1。故当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，、均不变。故A正确。=R2，变大。根据闭合电路欧姆定律得：U2=E-I(R1+r)，则有=R1+r，不变。故B错误，C正确。=R1+R2，变大。根据闭合电路欧姆定律得：U3=E-Ir，则有=r，不变。故D正确。
二、计算题(16分，需写出规范的解题步骤)
10.如图所示电路，电源电动势E=3 V，内阻r=1 Ω，两个定值电阻阻值R1=R2
=2 Ω，电容器的电容C=20 μF。开关全部闭合时，一颗带电油滴恰能在极板间静止。取重力加速度g=10 m/s2，求：
(1)极板的带电荷量大小；
(2)电源的效率；
(3)断开开关S2(认为电容器充放电过程极快完成)，油滴加速度的大小和方向。
【解析】(1)回路电流I==1 A
电容器两板间电压U=IR1=2 V
电容器带电荷量Q=CU=4×10-5 C
(2)电源输出功率P=IU=2 W
电源总功率P总=IE=3 W
电源效率η=×100%≈66.7%
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(3)设油滴带电荷量为q，极板间距为d
开始时q=mg
后来q-mg=ma
解得a=5 m/s2，方向竖直向上
答案：(1)4×10-5 C (2)66.7%
(3)5 m/s2 方向竖直向上
【加固训练】三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V，它们的额定电流都为0.3 A。若将它们连接成图甲、图乙所示电路，且灯泡都正常发光。
(1)试求图甲电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；
(2)分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能。
【解析】(1)由题意，在图甲电路中：
电路的总电流
I总=IL1+IL2+IL3=0.9 A
U路端=E-I总r=2.55 V
UR2=U路端-UL3=0.05 V
IR2=I总=0.9 A
电阻R2消耗的功率
PR2=IR2UR2=0.045 W
(2)图甲电源提供的电功率
P总=I总E=0.9×3 W=2.7 W
图乙电源提供的电功率
P′总=I′总E′=0.3×6 W=1.8 W
由于灯泡都正常发光，两电路有用功率相等，而P′总
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