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小题必练19：电路的规律和应用
(1)闭合电路欧姆定律、电动势与内阻；(2)电路的动态变化分析；(3)电路的故障分析等。
例1．(2020∙全国I卷∙17)图（a）所示的电路中，K与L间接一智能电源，用以控制电容器C两
端的电压U 。如果U 随时间t的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压U 随时间t
C C R
变化的图象中，正确的是( )
【答案】A
【解析】根据电容器的定义式C＝可知 ，结合图象可知，图象的斜率为 ，则1～
2 s内的电流I 与3～5 s内的电流I 关系为I ＝2I ，且两段时间中的电流方向相反，根据欧
12 35 12 35
姆定律I＝可知R两端电压大小关系满足U ＝2U ，由于电流方向不同，所以电压方向不
R12 R25
同。故选A。
【点睛】解决本题的关键是知道电路中电流与电容器带电量的关系，即
，知道 等于U －t图象斜率的大小，根据数学知识分析出电
C
流的变化情况。1．(多选)在如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光，当滑动变阻器的滑片向右移
动时，下列判断正确的是( )
A．滑动变阻器R的阻值变小
B．灯泡L变暗
C．电源消耗的功率增大
D．电容器C的电荷量增大
2．如图为某控制电路，由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R、R 及电位器(滑动变阻
1 2
器)R连接而成，L、L 是两个指示灯。当电位器的触片由b端滑向a端时，下列说法正确的是(
1 2
)
A．L、L 都变亮
1 2
B．L、L 都变暗
1 2
C．L 变亮，L 变暗
1 2
D．L 变暗，L 变亮
1 2
3．(多选)如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向右端移动时，
下面说法正确的是( )
A．电压表V 的读数减小，电流表A 的读数增大
1 1B．电压表V 的读数增大，电流表A 的读数减小
1 1
C．电压表V 的读数减小，电流表A 的读数增大
2 2
D．电压表V 的读数增大，电流表A 的读数减小
2 2
4．如图所示，电源为“9 V，1 Ω”的电池组，要将“4 V，4 W”的灯泡接入虚线框中，在正常发
光的条件下，最多能接灯泡的个数为( )
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
5．(多选)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、
压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电
流表)。设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为
2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02 F(F和R的单位分别是N和Ω)。下列说法
正确的是( )
A．该秤能测量的最大体重是1400 N
B．该秤能测量的最大体重是1300 N
C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
6．在如图所示电路中，电源电动势为12 V，内阻不计，各电阻阻值已在图中标出，开关是闭
合的。现将开关断开，测得通过电阻R 的电荷量为1.19×10－5 C，则电容器的电容为( )
3
A．1.75 μF B．4.25 μF
C．5.95 μF D．2.48 μF7．如图所示的电路中，R、R、R 是定值电阻，R 是光敏电阻，其阻值随光照的强度增大而减
1 2 3 4
小。开关S闭合且无光照射时电容器C不带电。当用强光照射R，待电路稳定后，与无光照射
4
时比较( )
A．通过R 的电流变小
4
B．电源提供的总功率变小
C．电源的路端电压增大
D．电容器C的下极板带正电
8．(多选)如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，R、R、R 为定值电阻，R为光敏电阻(光敏
1 2 3
电阻被光照射时阻值变小)，C为电容器。闭合开关S，电路稳定后，用光照射R，下列说法正
确的是( )
A．电压表示数增大
B．电源的效率增大
C．电容器所带电荷量增加
D．R 消耗的功率增大
2
9．(多选)如图所示，A、B分别为电源E和电阻R的U—I图线，虚线C是过图线A、B交点的
曲线B的切线。现将电源E与电阻R及开关、导线组成闭合电路，由图象可知( )
A．电源的电动势为3 V，此时消耗的总功率为6 W
B．R的阻值随电压升高而增大，此时的阻值为1 ΩC．此时电源消耗的热功率为4 W，效率约为66.7%
D．若再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变
10．(多选)工业生产中需要物料配比的地方常用“吊斗式”电子秤，如图所示的是“吊斗
式”电子秤的结构图，其中实现称量的关键性元件是拉力传感器。拉力传感器的内部电路如
图甲所示，R、R、R 是定值电阻，R＝20 kΩ，R＝10 kΩ，R 是对拉力敏感的应变片电阻，其
1 2 3 1 2 0
电阻值随拉力变化的图象如图乙所示，已知料斗重1×103 N，没装料时U ＝0，g取10 m/s2。
ba
下列说法中正确的是( )
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A．R 阻值为40 kΩ
3
B．装料时，R 的阻值逐渐变大，U 的值逐渐变小
0 ba
C．拉力越大应变片电阻阻值变大，U 传感器的示数也变大
ba
D．应变片作用是把物体形变这个力学量转换为电压这个电学量
11．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长l＝80 cm，两板间的距离d＝40
cm，电源电动势E＝40 V，内阻r＝1 Ω，电阻R＝15 Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负
电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v ＝4 m/s水平向右射入两板间，该小
0
球可视为质点。若小球带电荷量q＝1×10－2 C，质量m＝2×10－2 kg，不考虑空气阻力，电路中
电压表、电流表均是理想电表。若小球恰好从A板右边缘射出，g取10 m/s2，求：(1)滑动变阻器接入电路的阻值。
(2)此时电流表、电压表的示数。
(3)此时电源的输出功率。
12．一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图甲所示，图中U＝12 V的直线为
图线的渐近线。现将该电源和一个变阻器R 接成如图乙所示电路，已知电源允许通过的最大
0
电流为2 A，变阻器的最大阻值为R＝22 Ω。求：
0
(1)电源电动势E和内电阻r。
(2)空载时A、B两端输出的电压范围。
(3)A、B两端所能接负载的电阻的最小值。答 案
1．【答案】BD
【解析】滑动变阻器的滑片向右移动时，其电阻R增大，流过R的电流减小，灯泡L变暗，故A
项错误，B项正确；由P ＝EI知电源消耗的功率减小，C项错误；电容器C上电压为路端电
总
压，由U ＝E－Ir知路端电压增大，即电容器C上的电荷量增大，D项正确。
路
2．【答案】B
【解析】当滑片由b端向a端滑动时，R接入电阻增大，总电阻增大；由闭合电路的欧姆定律可
知电路中总电流减小，则内电压减小，由U＝E－Ir可知路端电压增大，则R 两端的电压增大，
1
所以通过R 的电流增大，而总电流减小，所以通过L 的电流变小，即L 变暗；L 两端电压减
1 1 1 1
小，并联电压增大，所以R 两端的电压增大，所以通过R 电流增大，而通过L 的电流变小，所
2 2 1
以通过L 电流变小，即L 变暗，故B正确。
2 2
3．【答案】AD
【解析】滑动变阻器滑片P向右端移动，使得R 变小，总电阻变小，总电流变大，即电流表A
P 1
的读数增大。内电压变大，R 所分电压变大，并联电路电压即电压表V 的读数变小。即R 两
1 1 3
端电压变小，通过R 的电流变小即电流表A 的读数减小，由于总电流增大，所以经过另外一
3 2
个支路，即经过R 的电流变大，R 两端电压变大，即电压表V 的读数增大，故A、D项正确。
2 2 2
4．【答案】D
【解析】要使灯泡正常发光，灯泡两端电压为4 V，每个灯泡的工作电流为1 A。当滑动变阻器
接入电路的电阻为零时，所接灯泡最多，此时电源内电压为5 V，电路中的总电流为5 A，所
以最多能接5个灯泡。
5．【答案】AC
【解析】本题考查传感器及闭合电路欧姆定律。电路中允许的最大电流为3 A，因此根据闭合
电路欧姆定律，压力传感器的最小电阻应满足R＋2 Ω＝ Ω，R最小值为2Ω，代入R＝30－
0.02F，求出F最大值F ＝1 400 N，A项正确，B项错误；当F＝0时，R＝30 Ω，这时电路中的
m电流I＝ A＝0.375 A，C项正确，D项错误。
6．【答案】A
【解析】开关闭合，两支路的并联总电阻为R ＝ Ω＝100 Ω，所以，支路两端电压U＝6 V，电
并
容器与R 并联，其电压U＝2 V，电容器下极板带正电，Q＝CU。将开关断开，电容器与R
1 1 1 1 2
并联，其电压U＝E＝4.8 V，电容器的上极板带正电，Q＝CU。由题意Q＋Q＝1.19×10－5
2 2 2 1 2
C，解得C＝1.75×10－6F＝1.75 μF，A项正确。
7．【答案】D
【解析】未用强光照射R 时，电容器C不带电，则R 分得的电压与R 分得的电压相等，即U＝
4 3 1
U；当用强光照射R，待电路稳定后，与无光照射时比较，电阻R 的阻值变小，电路的总电阻
4 4
减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，C项错误；总电流增大，而通过R、R 所在支
1 2
路的电流减小，故通过R 的电流增大，A项错误；电源提供的总功率P＝IE增大，B项错误；
4
由于R 减小，因此U>U，即R 分得的电压大于R 分得的电压，电容器上极板的电势低于下
4 3 1
极板的电势，因此电容器下极板带正电，D项正确。
8．【答案】CD
【解析】在电路中，用光照射R时，光敏电阻阻值减小，则外电路总电阻R 减小，干路电流I
外
＝增大，内电压U＝Ir增大，路端电压U ＝E－U 减小，电压表示数减小，通过R 支路的电
r 外 r 1
流I＝减小，则通过R、R 支路的电流I＝I－I 增大，R 消耗的功率P ＝IR 增大，R 两端电
1 2 2 1 2 R2 2 2
压U ＝IR 增大，电容器两端电压增大，由Q＝CU，知电容器所带电荷量增加，电源的效率η
R2 2 2
＝＝＝变小，综上知A、B项错误，C、D项正确。
9．【答案】AD
【解析】由电源的U－I图线可知电源的电动势为3 V，内电阻为1 Ω，此时电阻两端电压为1
V，通过的电流为2 A，所以电源消耗的总功率为P＝EI＝6 W，A项对；由题图可知R的阻值
随电压升高而增大，此时的阻值为R＝＝0.5 Ω，B项错；由P＝I2r知此时电源消耗的热功率
为4 W，由η＝×100%知电源的效率是33.3%，C项错；当内、外电阻相等时，电源的输出功率
为最大，所以再串联一定值电阻，电源的输出功率可能不变、增大或减小，D项对。
10．【答案】AC
【解析】没装料时，根据串、并联电路规律可得R 两端的电压U＝×12 V＝8 V；从RF图中可
1 1
得，没装料时，料斗重1×103 N，此时R＝20 kΩ，所以R 两端的电压U＝×12 V＝ V，因为此
0 3 3
时U ＝0，说明R 两端的电压和R 两端的电压相等，即＝8 V，解得R＝40 kΩ，A正确；装料
ba 1 3 3
时，由于R 所在支路电流恒定，所以a点的电势恒定，而R 所在支路中R 逐渐增大，该支路
1 3 0电流减小，R 两端的电压减小，即b的电势增大，所以U 逐渐增大，B错误，C正确；应变片
3 ba
作用是把拉力这个力学量转换为电压这个电学量，D错误。
11．【解析】(1)设小球在板间飞行时间为t，则：t＝＝0.2 s
根据d＝at2得小球在电场中的飞行加速度a＝＝20 m/s2
对小球根据牛顿第二定律得：q－mg＝ma
解得：U ＝24 V
AB
所以滑动变阻器两端电压U ＝U ＝24 V
滑 AB
设通过滑动变阻器的电流为I，由欧姆定律得：I＝＝1 A
滑动变阻器接入电路的阻值R ＝＝24 Ω。
滑
(2)此时电流表的示数为1 A
电压表的示数U＝E－Ir＝39 V。
(3)电源的输出功率P ＝IU＝39 W。
出
12．【解析】(1)据全电路欧姆定律E＝U＋Ir
由图甲可知，当I＝0时，E＝U＝12 V。
当E＝12 V，R＝2 Ω时，U＝6 V
据全电路欧姆定律可得r＝2 Ω。
(2)空载时，当变阻器滑片移至最下端时，输出电压U ＝0
AB
当滑片移至最上端时，有E＝U＋Ir，I＝
可得这时的输出电压U＝11 V
所以，空载时输出电压范围为0～11 V。
(3)设所接负载电阻的最小值为R′，此时滑片应移至最上端，电源电流最大I＝2 A，有
E＝I(R ＋r)
外
其中R ＝
外
代入数据可得R′＝4.9 Ω。维权 声明
