专题跟踪检测（十八） 直流电路的分析和计算一、选择题(第1～5题为单项选择题，第6～9题为多项选择题)1．(2017·盐城三模)甲、乙、丙、丁是四个长度、横截面积均相同的金属导体，某同学对它们各进行了一次测量，把每个导体中通过的电流和两端的电压在IU坐标系中描点，如图所示，四个导体中电阻率最大的是( )A．甲 B．乙 C．丙 D．丁解析：选A 根据U＝IR可知，IU 图像的斜率倒数的大小表示电阻，则由图可知，甲的斜率最小，那么其对应的电阻最大，由于四个金属导体长度、横截面积均相同，因此甲的电阻率也最大，故A正确，B、C、D错误2.(2017·南通一模)如图所示的电路，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器，L是小灯泡，C是电容器，电源内阻为r开关S闭合后，在滑动变阻器触头P向上移动过程中( )A．小灯泡变亮B．电容器所带电荷量增大C．电压表示数变小D．电源的总功率变大解析：选B 闭合开关S后，当滑动变阻器触头P向上移动时，R2增大，外电路总电阻增大，干路中电流减小，则小灯泡亮度变暗电源的内电压减小，路端电压增大，则电压表的示数变大，故A、C错误；电路稳定时电容器的电压等于R2的电压，根据串联电路电压分配规律可知，R2增大，电容器的电压增大，则电容器所带电荷量增大，故B正确；电源的总功率为P＝EI，干路电流I减小，则电源的总功率变小，故D错误。
3．(2017·镇江一模)如图所示，开关S闭合后，带电质点P在平行金属板中处于静止状态则( )A．质点P一定带正电B．滑片向a端移动时，两只电表的示数均增大C．滑片向a端移动时，质点P将向上板运动D．若将开关S断开，质点P将向下板运动解析：选C 由题图可知，开关S闭合后，R2与R4串联后与R3并联，再与R1串联，电容器与并联部分并联；电容器的上极板带正电，板间场强向下，质点处于平衡状态，则知受到的电场力向上，故质点P一定带负电，故A错误；滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则总电阻增大，总电流减小，内电压减小，由闭合电路的欧姆定律可知路端电压增大，R1两端的电压减小，故并联部分电压增大；电容器两端的电压增大，质点P所受的电场力增大，则质点P将向上板运动；因并联部分电压增大，则R3中的电流增大，而干路电流减小，故电流表中的电流减小；并联部分电压增大，即R2与R4两端的总电压增大；而由于电流表示数减小，由欧姆定律可知R2两端的电压减小，故R4两端的电压增大，电压表示数增大，故B错误，C正确；若将开关S断开，电容器两端的电压等于电源的电动势，电容器两端电压增大，板间场强增大，质点P受到的电场力变大，质点P将向上板运动，故D错误。
4.(2017·江苏二模)如图所示，电源为恒流电源(能始终提供恒定的电流)，R0为定值电阻，电流表和电压表均为理想电表，移动滑动变阻器R的滑片，则下列表示电压表示数U和电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中，正确的是( )解析：选D 设恒流电源提供的电流为I0，则通过R0的电流为：IR0＝I0－I则电压表示数为：U＝IR0R0＝(I0－I)R0＝－IR0＋I0R0I0和R0是定值，则根据数学知识可知UI图像是不过原点的倾斜的直线，故A、B错误；电路总功率为：P＝UI0＝(I0－I)R0I0＝－R0I0I＋R0I02，I0和R0是定值，可知PI图像是向下倾斜的直线，故C错误，D正确5.如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，当滑动变阻器的滑动触头P向上移动时，电压表的示数U和电流表的示数I的变化情况是( )A．U变大，I变大 B．U变小，I变小C．U变大，I变小 D．U变小，I变大解析：选C 当滑动变阻器的滑动触头P向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路的总电阻增大，根据欧姆定律分析得知，干路电流I干减小电压表的读数U＝E－I干(r＋R1)，I干减小，U变大。
滑动变阻器与R3并联部分电压为U并＝E－I干(r＋R1＋R2)，I干减小，U并增大，电阻R3的电流I3增大电流表的读数I＝I干－I3，I干减小，I3增大，则I变小，所以U变大，I变小故C正确，A、B、D错误6.(2017·江苏三模)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常数)，图线b是某电阻R的UI图像在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列相关叙述正确的是( )A．此时硅光电池的内阻为12.5 ΩB．此时硅光电池的输出功率为0.4 WC．此时硅光电池的总功率为 0.72 WD．此时硅光电池的输出效率为40%解析：选BC 由闭合电路欧姆定律得 U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由图线a与纵轴的交点读出电动势为E＝3.6 V根据两图线交点处的状态可知，将它们组成闭合回路时路端电压为 U＝2 V，电流为 I＝0.2 A，则此时硅光电池的内阻为r＝＝ Ω＝8 Ω，故A错误；此时硅光电池的输出功率为：P出＝UI＝0.4 W，故B正确；此时硅光电池的总功率为：P总＝EI＝3.6×0.2 W＝0.72 W，故C正确；此时硅光电池的输出效率为：η＝×100%＝×100%≈55.6%，故D错误。
7．两位同学在实验室中利用如图(a)所示的电路进行实验，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一位同学记录电流表A和电压表V1的测量数据，另一位同学记录电流表A和电压表V2的测量数据两位同学根据记录的数据描绘出如图(b)所示的两条UI图线则图像中两图线的交点表示的物理意义是( )A．滑动变阻器的滑动触头P滑到了最右端B．电源的输出功率最大C．定值电阻R0消耗的功率为0.5 WD．电源的效率达到最大值解析：选BC 由题图可得，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝1 Ω，在交点位置有R＋R0＝＝2 Ω，R0＝＝2 Ω，则R＝0，滑动变阻器的滑动触头P滑到了最左端，选项A错误；当电路中外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，但R0>r，故改变滑动变阻器的阻值时无法使电路中外电阻等于电源内阻，此时外电阻越接近电源内阻，电源的输出功率越大，故图线的交点对应的电源输出功率最大，选项B正确；P0＝U2I＝0.5 W，选项C正确；电源的效率η＝，电流越小，电源的效率越大，可见滑动变阻器的滑动触头P滑到最右端时电源的效率最大，选项D错误8.在如图所示的电路中，电源内阻r≠0，定值电阻R2消耗的功率用P表示，两电表均为理想电表，电容器与滑动变阻器并联，电压表和电流表的读数分别用U、I表示，电容器所带的电荷量用Q表示，通过电源的电荷量为q时，电源所做的功用W表示。
当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列图像正确的是( )解析：选AB 电阻R2消耗的功率P＝I2R2，图像A正确；电容器所带电荷量Q＝UCC＝[E－I(r＋R2)]C＝EC－IC(r＋R2)，图像B正确；电压表的读数U＝E－Ir，图像C错误；电源做功W＝qE，图像D错误9.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知下列说法正确的是( )A．反映Pr变化的图线是bB．电源电动势约为8 VC．当外电阻约为2 Ω时，输出功率最大D．当电流为0.5 A时，外电路的电阻约为6 Ω解析：选CD 电源内部发热功率Pr＝I2r，所以PrI图像为抛物线，则反映Pr变化的图线为c，A错误；电源的总功率为PE＝EI，其图线为a，则E＝＝ V＝4 V，B错误；由图线c知，当I＝1 A时，Pr＝2 W，由Pr＝I2r得r＝2 Ω，当外电阻为2 Ω时，输出功率最大，C正确；当电流为0.5 A时，由I＝解得R＝6 Ω，D正确二、非选择题10．一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过电动机的电流是0.2 A。
在30 s内可将该物体匀速提升3 m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在开始提升物体后的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(3)电动机线圈的电阻解析：(1)电动机的输入功率P入＝IU＝0.2×3 W＝0.6 W2)电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝G·＝0.4 W由能量守恒定律得P入＝P机＋P热故P热＝P入－P机＝(0.6－0.4)W＝0.2 W所以电动机线圈产生的热量Q＝P热t＝0.2×30 J＝6 J3)根据焦耳定律Q＝I2Rt可得线圈电阻R＝＝ Ω＝5 Ω答案：(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω11．在如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2的阻值未知，R3是滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器R3的最大值解析：(1)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir将图线上A、B两点的U、I值代入得E＝16＋0.2r，E＝4＋0.8r解得E＝20 V，r＝20 Ω。
2)当R3的滑片自左向右滑动时，R3的有效阻值变小，电路中的总电阻变小，总电流变大，由此可知，图线上的A、B两点分别对应滑片位于最左端和最右端当滑片位于最右端时，R3＝0，R1被短路，外电路电阻即为R2，故由B点的U、I值得R2＝＝ Ω＝5 Ω3)当滑片在最左端时，R3的有效阻值最大，并对应着图线上的A点，故由A点的U、I值可求出此时外电路的电阻，再根据串、并联电路的规律求出R3的最大值R外＝＝ Ω＝80 Ω，又R外＝＋R2代入数据解得滑动变阻器的最大值R3＝300 Ω答案：(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω。