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第20讲 电路闭合电路欧姆定律(原卷版)_04-物理-高考总复习_一轮复习_2024年_2024年高考物理一轮复习考点精讲精练巩固全国通用_资料

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第20 讲 电路 闭合电路欧姆定律
目录
考点一 电路的动态分析...............................................................................................................1
考点二 电路中的功率及效率问题...............................................................................................2
考点三 电路故障问题...................................................................................................................5
考点四 电源和电阻U-I 图象的比较.........................................................................................8
考点五 含电容器电路的分析.......................................................................................................9
考点一 电路的动态分析
1.闭合电路欧姆定律的公式
2.路端电压U 与电流I 的关系
图1
(1)关系式:U=E  -
  Ir  .
(2)U-I 图象如图1 所示.
①当电路断路即I=0 时,纵坐标的截距为电源电动势.
②当外电路短路即U=0 时,横坐标的截距为短路电流.
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻.
3.电路动态分析的方法
(1)程序法:电路结构的变化→R 的变化→→→U 端的变化→固定支路→.
(2)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动端分别
滑至两个极端去讨论.
[例题1] (2023•奉贤区二模)如图所示的电路中,R1、R2 是定值电阻,电表均
为理想电表,RB是磁敏材料制定的元件(其特点无磁场时处于断开状态,有磁场出现
时导通)。闭合开关S,滑动变阻器R 的滑片处于某位置,当有磁铁靠近RB附近时( 
)
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A.电流表读数减小
B.R1的功率减小
C.电压表读数增大
D.电源总功率增大
[例题2] 如图所示电路中,电源的内电阻为r,R1、R3、R4 均为定值电阻,电表
均为理想电表。闭合电键S,当滑动变阻器R2的滑动触头P 向右滑动时,电表的示数
都发生变化,电流表和电压表的示数变化量的大小分别为ΔI、ΔU,下列说法不正确
的是(  )
A.电压表示数变大
B.电流表示数变小
C.ΔU
ΔI <r
D.ΔU
ΔI >r
[例题3] (多选)在如图所示电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R1是定值电
阻,R2是滑动变阻器(R2>R1),闭合开关S,不同规格的灯泡L1和L2均正常发光,
现将滑动变阻器的滑动片P 向上移动一定的距离,理想电流表A1、A2、电压表的示数
均会发生一定变化,其变化量分别用ΔI1、ΔI2和ΔU 表示,则下列分析判断可能正确
的是(  )
A.电压表V 示数变大,电流表A1示数变小
B.电流表A2示数不可能变为零
C.灯泡L1、L2都变暗
2
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D.电源的内阻r= ΔU
Δ I 1
[例题4] (2022•青浦区二模)利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以
制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻R 随摄氏温度t 变化的情况。把该半导体
与电动势为E、内阻为r 的电源,理想电压表和保护电阻R0连成如图乙所示的电路。
用该半导体作测温探头,把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简
易的电子温度计。下列说法正确的是(  )
A.电压较大的刻度对应较高的温度
B.电压刻度0V 对应的就是0℃
C.该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的
D.若电池用久后内阻r 变大,用该温度计测量的温度要比真实值偏高
[例题5] 如图甲所示,条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时,
遇到黑色线条,发光二极管发出的光线将被吸收,光敏三极管接收不到反射光,呈高
阻抗;遇到白色间隔,光线被反射到光敏三极管,三极管呈低阻抗。光敏三极管将条
形码变成一个个电脉冲信号,信号经信号处理系统处理,即完成对条形码信息的识别,
等效电路图如图乙所示,其中R 为光敏三极管的等效电阻,R0为定值电阻,下列判断
正确的是(  )
A.当扫描笔头在白色线条上移动时,信号处理系统获得高电压
B.当扫描笔头在黑色间隔上移动时,信号处理系统获得高电压
C.扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D.扫描笔头外壳出现破损漏光,仍然能正常工作
考点二 电路中的功率及效率问题
1.电源的总功率
(1)任意电路:P 总=IE=IU 外+IU 内=P 出+P 内.
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(2)纯电阻电路:P 总=I 2 ( R  +
  r  ) =.
2.电源内部消耗的功率:P 内=I 2 r  =IU 内=P 总-P 出.
3.电源的输出功率
(1)任意电路:P 出=IU=IE-I2r=P 总-P 内.
(2)纯电阻电路:P 出=I2R==.
(3)纯电阻电路中输出功率随R 的变化关系
①当R=r 时,电源的输出功率最大为Pm=.
②当R>r 时,随着R 的增大输出功率越来越小.
③当R<r 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外电阻R1和R2,且R1R2=r2.
⑤P 出与R 的关系如图5 所示.
图5
4.电源的效率
(1)任意电路:η=×100%=×100%.
(2)纯电阻电路:η=×100%=×100%
因此在纯电阻电路中R 越大,η 越大;当R=r 时,电源有最大输出功率,效率仅为50%.
[例题6] (2023•湖南模拟)如图所示电路中,电源电动势E=8V,内阻r=1Ω,
定值电阻R1=9Ω,R2=10Ω,R3=5Ω;滑动变阻器R4的取值范围为0~15Ω。闭合开
关S,调节滑动变阻器的滑片,使R4取不同的阻值接入电路,则下列说法正确的是( 
)
A.R4=0 时,定值电阻R1消耗的功率最大,为2W
B.R4=5Ω 时,电源内阻消耗的功率最小,为0.5W
C.R4=10Ω 时,R4消耗的功率最大,为0.4W
D.R4=15Ω 时,电源的效率最高,为90%
[例题7] (2023•越秀区校级模拟)大气中存在可自由运动的带电粒子,其密度随
4
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距地面高度的增加而增大,可以把离地面50km 以下的大气看作是具有一定程度漏电
的均匀绝缘体(即电阻率较大的物质);离地面50km 以上的大气则可看作是带电粒
子密度非常高的良导体,地球本身带负电,其周围空间存在电场。离地面h=50km 处
与地面之间的电势差约为U=3.0×105V。由于电场的作用,地球处于放电状态。但大
气中频繁发生雷暴又对地球充电,从而保证了地球周围电场恒定不变(可视为匀强电
场),统计表明,雷暴每秒带给地球的平均电荷量约为q=1800C,已知地球半径r=
6400km。下列说法正确的是(  )
A.离地面越近电势越高
B.绝缘层大气的电场强度约为6×103V/m
C.地球漏电功率约为6×107W
D.大气电阻率ρ 约为1.8×1012Ω•m
[例题8] (2023•咸阳一模)外电路为纯电阻的情况下,电源输出功率P 随路端电
压U 变化的函数关系如图所示,则有(  )
A.电源电动势为6V,内阻为3Ω
B.路端电压为4V 时,电源输出功率为7W
C.外电阻的阻值为3Ω 时,电源效率为75%
D.外电阻分别为1Ω 与2Ω 时,电源输出功率相同
[例题9] (2022•丰台区二模)如图所示的U﹣I 图像中,直线a 为电源的路端电
压与电流的关系,直线b、c 分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电
阻分别直接与该电源连接成闭合电路,则下列说法正确的是(  )
A.电阻R1大于电阻R2
B.R1接在电源上时,电源的输出功率较大
C.R2接在电源上时,电源的输出功率较大
D.两种情况下,电源的输出功率相等
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[例题10] (2020•浙江模拟)HWCP60 型无线充电器的输出额定电压为5V,输出
额定电流为2A.某款HW 手机的电池容量为4200mAh,输入额定电压为3.82V,则( 
)
A.HW 无线充电器的内阻为2.5Ω
B.HW 无线充电器以额定电流工作时,发热功率为10W
C.HW 手机电池充满时,储存的化学能约为5.8×104J
D.将HW 手机电池从零电量充至满电量时,消耗的总电能约为5.8×104J
[例题11] (多选)(2023•岳阳模拟)某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路
故障,为了检测断路的位置,实验小组设计了如图所示的电路,a、b、c、d、e 是滑
动变阻器上间距相同的五个位置(a、e 为滑动变阻器的两个端点)。某实验小组将滑
动变阻器的滑片P 分别置于a、b、c、d、x、e(x 是d、e 间某一位置)进行测量,把
相应的电流表示数记录在下表中。已知定值电阻阻值为R,电源内阻和电流表内阻可
忽略。下列说法正确的是(  )
P 的位置
a
b
c
d
x
e
电流表示数
(A)
1.80
0.90
0.60
0.45
1.80
A.滑动变阻器cd 间发生了断路
B.滑片P 位于x 处的电流表示数的可能值为0.85A
C.滑片P 位于x 处的电流表示数的可能值为0.40A
D.若滑动变阻器未断路时,其电阻丝的总电阻为4R
考点三 电路故障问题
1.故障特点
(1)断路特点:表现为路端电压不为零而电流为零.
(2)短路特点:用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但它两端电压为零.
2.检查方法
(1)电压表检测:如果电压表示数为零,则说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段短
路.
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(2)电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各部分电路上的电流,通过对电流
值的分析,可以确定故障的位置.在运用电流表检测时,一定要注意电流表的极性和量程.
(3)欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处断路,当测量值很小或为零时,表示该处短路.
在运用欧姆表检测时,电路一定要切断电源.
(4)假设法:将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生某种故障,运用闭
合电路或部分电路的欧姆定律进行推理.
[例题12] 某居民家中的部分电路如图所示,开始电路正常。将电饭煲的插头插入
三孔插座后,正在烧水的电热壶突然不能工作,但是电灯仍然正常工作。拔出电饭煲
的插头,电热水壶仍然不能工作。把测电笔分别插入插座的左线右插孔,氖管均发光.
若电路只有一处故障,则(  )
A.电路的C、D 两点间断路接地
B.插座左右两孔短路
C.插座的接地线断路
D.电热壶所在支路的B、D 两点间断路
[例题13] (多选)在探究电路故障时,某实验小组设计了如图所示的电路,当电
键闭合后,电路中的各用电器正常工作,经过一段时间,发现小灯泡A 的亮度变暗,
小灯泡B 的亮度变亮.则下列对电路故障的分析正确的是(  )
A.可能是定值电阻R1短路
B.可能是定值电阻R2断路
C.可能是定值电阻R3断路
D.可能是定值电阻R4短路
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考点四 电源和电阻U-I 图象的比较
图象上的特征
物理意义
电源U-I 图象
电阻U-I 图象
图形
图象表述的物理量
变化关系
电源的路端电压随电路电流的
变化关系
电阻两端电压随电阻中的
电流的变化关系
图线与坐标轴交点
与纵轴交点表示电源电动势E,
与横轴交点表示短路电流
过坐标轴原点,表示没有
电压时电流为零
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
图线上每一点对应
的U、I 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等
大,表示此电阻的大小不
变
图线斜率的
绝对值大小
内电阻r
电阻大小
[例题14] (2022•重庆模拟)图是测定甲、乙两个直流电源的电动势E 与内阻r 时,
得到的路端电压U 与干路电流I 的U﹣I 图象。若将这两个直流电源分别与同一定值电
阻R 串联,下列说法正确的是(  )
A.甲电源内阻是乙电源内阻的2 倍
B.电源的效率一定有η 甲<η 乙
C.电源总功率一定有P 甲<P 乙
D.电源的输出功率一定有P 甲>P 乙
[例题15] 如图甲所示的电路中定值电阻R=60Ω,电源电动势E=100V,r=
10Ω。如图乙所示,曲线为灯泡L 的伏安特性曲线,直线为电源的路端电压与电流的
关系图线,以下说法正确的是(  )
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A.开关S 断开时电源的效率为60%
B.开关S 闭合后电源的总功率会变小
C.开关S 闭合后灯泡的亮度增强
D.开关S 断开时小灯泡消耗的功率为240W
[例题16] (多选)某兴趣小组利用压敏电阻(压敏电阻的阻值R 随所受压力的增
大而减小)设计了判断电梯运动状态的装置,示意图如图甲所示。将压敏电阻B 平放
在电梯内,受压面朝上,在上面放一物体A,电梯静止时电压表示数为U0,电梯由静
止启动后的一段时间内,电压表的示数变化情况如图乙所示,下列说法正确的是(  
)
A.0~t1内电梯可能上升
B.t1~t2内电梯匀加速下降
C.t2~t3内电梯可能匀减速上升
D.t3时刻电梯速度达到最大
考点五 含电容器电路的分析
1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,简化电
路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.
2.电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路
的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,与电容器串联的电阻视为等势体.电容
器的电压为与之并联的电阻两端的电压.
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3.电容器所带电荷量的变化的计算:(1)如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过所
连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差;(2)如果变化前后极板带电的电性
相反,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和.
[例题17] (多选)如图所示,电源电动势为E、内阻为r.闭合开关S,当滑动变
阻器R 的滑片缓慢地从最左端向右移动一段距离的过程中,电压表示数的变化量为
△U,电流表示数的变化量为△I,电流表的示数为I,电容器的带电量为Q,则在这
个过程中,下列图象正确的是(  )
A.
B.
C.
D.
[例题18] (2023•海淀区一模)水平放置的平行板电容器C、定值电阻R0、滑动
变阻器R、电源E 和开关S 等元件组成如图所示电路,闭合S 待稳定后,电容器两极
板间的带电油滴A 恰好保持静止。不考虑空气阻力和浮力,下列说法正确的是
(  )
A.当R 接入电路中的阻值变大时,电容器将放电
B.当R 接入电路中的阻值变小时,油滴A 将向下运动
C.仅换用阻值更大的R0,油滴A 将向下运动
D.仅换用阻值更小的R0,油滴A 依旧可以保持悬浮状态
[例题19] (2022•南通四模)如图所示,R1、R2为定值电阻,C 为电容器。闭合开
关S,在滑动变阻器R 的滑片向上滑动过程中(  )
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A.电阻R2中有向下的电流
B.通过电阻R1电流增大
C.滑动变阻器R 两端的电压变小
D.电容器C 极板所带电荷量变小
[例题20] (2023•越秀区校级模拟)道路压线测速系统,不仅可以测速,也可以测
量是否超载,其结构原理电路可以理解为如图甲所示由一个电源,一个灵敏电流计与
传感器连接,一个电容和一个保护电阻R 组成,感应线连接电容器的其中一块极板上,
如果车轮压在感应线上会改变电容器两板间的距离,并会使灵敏电流计中产生瞬间电
流,压力越大,则电流峰值也会越大,如果汽车的前、后轮先后经过感应线,回路中
产生两脉冲电流,如图乙所示,电子眼就会拍照。如果以顺时针方向为电流正方向,
则(  )
A.汽车压线时,电容器板间距离变小
B.车轮经过感应线过程中电容器先充电后放电
C.增大电阻R 值,可以使电容器稳定时的带电量减小
D.如果车轮间距是2.5m,则可估算车速约为7.7m/s
[例题21] 如图所示,D 为理想二极管,R 为滑动变阻器,C1、C2为电容器,且电
容相等,P、Q 为带电粒子,开关S 闭合后,P、Q 均处于静止状态,下列说法正确的
是(  )
A.C1、C2所带的电荷量不相等
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B.保持开关S 闭合,将滑动变阻器的滑片下滑,P 加速向上运动,Q 仍静止
C.保持开关S 闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P 加速向下运动,Q 仍静止
D.保持开关S 闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P 加速向下运动,Q 也加速向下运动
[例题22] 某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮,其原理示意图
如图甲所示,高压直流电源电动势为E,大电容器的电容为C。线圈套在中空的塑料
管上,管内光滑,将直径略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关S
接1,使电容器完全充电,然后立即将S 转接2,此后电容器放电,通过线圈的电流随
时间的变化如图乙所示,金属小球在0~t1的时间内被加速发射出去,t1时刻刚好运动
到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是(  )
A.小球在塑料管中加速度随线圈中电流的增大而增大
B.在0~t1的时间内,电容器储存的电能全部转化为小球的动能
C.适当加长塑料管可使小球获得更大的速度
D.在0~t1的时间内,顺着发射方向看小球中产生的涡流是逆时针方向的
练出高分
1.四只完全相同的灯泡分别用图(a)、(b)两种方式连接,电路两端电压分别为6V 和
10V。当灯泡都正常发光时,R1、R2消耗的电功率分别为P1和P2,则(  )
A.P1>P2
B.P1<P2
C.P1=P2
D.无法确定
(多选)2.如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,电动机内阻为R1。当开关S 闭
合,电动机正常工作时,滑动变阻器接入电路中的电阻为R2,此时电源的输出功率最大,
电动机两端的电压为U,通过电动机的电流为I,则有(  )
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A.R1+R2=r
B.电动机输出的机械功率为IE﹣I2R1
C.电源的最大输出功率为IE
2
D.电源的热功率为I2r
3.很多城市推出微公交小型租赁电动车,这为个性化绿色出行又提供了一种方案。某种型
号微型电动车为零排放的纯电动汽车,其相关的性能参见表格,已知一次完全充电约需
8 小时,使用电能的价格约为每度电0.8 元。在计算过程中不考虑各种能量转化的效率,
下列说法正确的是(  )
电池输出最大电压
220V
电池输出最大机械功率
22kw
电池容量
150A•h
充电电压
220V
最大时速
72km/h
充满电后最多行驶路程
100km
A.充电电流为150A
B.充满电后储存的电能为33000J
C.折合每公里的电能成本约为0.26 元
D.最大速度行驶时的受到阻力约为306N
4.一同学希望利用电学方法对长度进行测量,电路图如下,其中电源电动势为6V,内阻
为1Ω,电流表量程为0~3A,内阻为1Ω,有一长方体导体材料R,x、y、z 方向上棱长
分别为dcm、2cm、1cm,先将R 沿x 轴方向接入电路,电流表示数1A,再将R 沿y 轴
方向接入电路,电流表示数2A,则下列说法错误的是(  )
A.d=4cm
B.沿x、y、z 三个方向接入R,电源效率最大约为83.3%
C.沿x、y、z 三个方向接入R,电流表示数均不会超量程
D.沿x、y、z 三个方向接入R,R 的功率最小为2W
5.某压敏电阻的阻值R 随压力F 变化的规律如图甲所示,将它水平放在电梯地板上并接入
如图乙所示的电路中,在其受压面上放一物体m,即可通过电路中电流表A 的示数I 来
研究电梯的运动情况。已知电梯静止时电流表的示数为I0。下列说法正确的是(  )
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A.若示数I=I0,则电梯一定处于静止状态
B.若示数I 保持不变,则电梯一定做匀速运动
C.若示数I 在增大,则电梯的速度在增大
D.若示数I>I0,则电梯可能在减速向下运动
6.阻值相等的三个电阻R、电容器C 及电池E(内阻不计)连接成如图所示电路。保持开
关S1闭合,开关S2断开,电路稳定时,C 所带的电荷量为Q1;闭合开关S2,电路再次
稳定后,C 所带的电荷量为Q2,则Q1与Q2的比值为(  )
A.1
2
B.3
2
C.2
3
D.1
3
7.角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度,其结构如图所示.当系统绕轴
OO′转动时,元件A 发生位移并输出相应的电压信号,成为飞机、卫星等的制导系统
的信息源.已知A 的质量为m,弹簧的劲度系数为k、自然长度为l,电源的电动势为
E、内阻不计.滑动变阻器总长也为l,电阻分布均匀,系统静止时P 在B 点,当系统以
角速度ω 转动时,则(  )
A.电路中电流随角速度的增大而增大
B.电路中电流随角速度的减小而减小
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C.弹簧的伸长量为x=
mωL
k −mω
2
D.输出电压U 与ω 的函数式为U= Emω
2
k −mω
2
(多选)8.某兴趣小组利用压敏电阻(压敏电阻的阻值R 随所受压力的增大而减小)设
计了判断电梯运动状态的装置,示意图如图甲所示。将压敏电阻B 平放在电梯内,受压
面朝上,在上面放一物体A,电梯静止时电压表示数为U0,电梯由静止启动后的一段时
间内,电压表的示数变化情况如图乙所示,下列说法正确的是(  )
A.0~t1内电梯可能上升
B.t1~t2内电梯匀加速下降
C.t2~t3内电梯可能匀减速上升
D.t3时刻电梯速度达到最大
9.某同学按照如图所示连接了电路,利用电流传感器研究电容器的充电和放电过程,先使
开关S 接1,电容器充电完毕后将开关掷向2,可视为理想电流表的电流传感器将电流
信号传入计算机,屏幕上显示出电流随时间变化的I﹣t 曲线,如图所示。定值电阻R 已
知,且从图中可读出最大放电电流I0以及图线与坐标轴围成的面积S,但电源电动势、
内电阻、电容器的电容均未知,下列说法中正确的是(  )
A.根据题目所给的信息能求出电源电动势和内电阻
B.电容器放电过程中电阻R 两端的电压变大
C.根据题目所给的信息能求出电容器的电容
D.由计算机采集的电流可知流过电阻R 的电流方向规定向右为正
10.如图所示电路中,电源电动势为12V,内阻为2Ω,指示灯RL的阻值为16Ω,电动机
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M 线圈电阻为2Ω。当开关S 闭合时,指示灯RL的电功率为4W。电流表内阻不计,那
么下列说法中正确的是(  )
A.流过电动机M 的电流为4A
B.流过电流表的电流为4.5A
C.电动机M 输出的机械功率7.5W
D.电源的总功率为16W
11.在如图所示电路中,①、②处可以接小灯泡、电压表(为理想电表)。电源电动势
E、内阻r 保持不变,定值电阻R1=R2=R3=r,小灯电阻RL=r,下列说法不正确的是
(  )
A.要使电源总功率较大,则应该①接电压表,②接小灯泡
B.要使电源输出功率较大,则应该①接小灯泡,②接电压表
C.要使路端电压较大,则应该①接小灯泡,②接电压表
D.要使闭合电路中电源效率较高,则应该①接小灯泡,②接电压表
12.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.R 的阻值随电压升高而增大,此时的阻值为1Ω
B.此时电阻的热功率为4W
C.电源的效率为50%
D.电源的电动势为3V,内阻为1Ω
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