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【精品】高中物理人教版版选修3-1课时作业:第二章 7 闭合电路的欧姆定律

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[课时作业] [A 组 一、单项选择题 1.用 E 表示电源电动势,U 表示路端电压,Ur 表示内电压,R 表示外电路总电 阻,r 表示电源内电阻,I 表示干路电流,则下列各式中正确的是( A.Ur=IR C.U=E+Ir B.Ur=E-U RE D.U= R+r E 不一定 R+r ) 基础巩固]

解析:因为不知道外电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路,所以 I=

成立,Ur=E-U 一定成立,故 D 错误,B 正确;Ur=Ir,A 错误;U=E-Ir,C 错误. 答案:B 2.在如图所示的电路中,电源电动势 E 和内阻 r 恒定不变, 电灯 L 恰好能正常发光. 如果滑动变阻器的滑片向 b 端滑动, 则( )

A.电灯 L 更亮,电流表的示数减小 B.电灯 L 更亮,电流表的示数增大 C.电灯 L 变暗,电流表的示数减小 D.电灯 L 变暗,电流表的示数增大 解析: 滑动变阻器的滑片向 b 端滑动, 变阻器接入电路的电阻增大, 总电流减小, 即电流表示数减小,由 U=E-Ir 知路端电压增大,电灯 L 两端的电压等于路端 电压,所以电灯两端的电压增大,会更亮,A 正确. 答案:A 3.在如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑动片向下移动时,关于电灯 L 的亮 度及电容器 C 所带电荷量 Q 的变化判断正确的是( )

A.L 变暗,Q 增大 C.L 变亮,Q 增大
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B.L 变暗,Q 减小 D.L 变亮,Q 减小

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解析:滑动变阻器滑片向下移动时,R2 变小,R 总变小,I 总变大,路端电压变小, UL 变小,IL 变小,L 变暗,因 I 总变大,IL 变小,则 IR1 变大,UR1 变大,故 UC =UR2 变小,再由 Q=CUC 可知 Q 减小,故只有 B 正确. 答案:B 4.图为测量某电源电动势和内阻时得到的 UI 图线.用此电 源与 3 个阻值均为 3 Ω 的电阻连接成电路,测得路端电压为 4.8 V.则该电路可能为( )

解析:电源的电动势为 6 V,内阻为 0.5 Ω.在 A 电路中,外电阻为 1 Ω,则总电 阻为 1.5 Ω, 根据闭合电路欧姆定律, 总电流为 4 A, 则外电压为 4 V, A 错误. 在 B 电路中,外电阻为 2 Ω,则总电阻为 2.5 Ω,根据闭合电路欧姆定律,总电流 为 2.4 A,则外电压为 4.8 V,B 正确.在 C 电路中,外电阻为 9 Ω,则总电阻为 12 108 9.5 Ω,根据闭合电路欧姆定律,总电流为19 A,则外电压为 19 V,C 错误.在 D 电路中,外电阻为 4.5 Ω,则总电阻为 5 Ω,根据闭合电路欧姆定律,总电流 为 1.2 A,则外电压为 5.4 V,D 错误. 答案:B 5.如图所示,直线 A 为电源的 UI 图线,直线 B 和 C 分别为 电阻 R1 和 R2 的 UI 图线,用该电源分别与 R1、R2 组成闭合 电路时,电源的输出功率分别为 P1、P2,电源的效率分别为 η1、η2,则( A.P1>P2 ) B.P1<P2 C.η1>η2 D.η1<η2

解析:由直线 A 可知,E=6 V,r=1 Ω,由直线 B、C 可知,R1=2 Ω,R2=0.5 Ω, E 2 R1 2 E 2 R2 1 P1=( )· R1=8 W,η1= = ,P2=( ) R =8 W,η2= = ,故 r+R1 r+R1 3 r+R2 2 r+R2 3 有 P1=P2,η1>η2,只有 C 正确.

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答案:C 二、多项选择题 6.如图所示,电阻 R 与电动机 M(其线圈电阻为 R0)串联后接到 电动势为 E、内阻为 r 的电源两端,流过电路的电流为 I,路端 电压为 U,电阻 R 两端电压为 U1,电动机两端电压为 U2,则下列关系一定成立 的是( ) B.E=U+Ir D.U2=IR0

A.E=I(R+R0+r) C.U1=IR

解析: 由于电路中含有电动机, 为非纯电阻电路, 闭合电路的欧姆定律不再适用, 故关系式 E=I(R+R0+r)不再成立,A 错.根据欧姆定律,B、C 正确;对于非 纯电阻电路,欧姆定律不适用,D 错. 答案:BC 7.(2018· 山东青岛二中期中考试)如图所示是测试热敏电阻 R 的实 验电路图, 滑动变阻器调节到某一定值, 实验中观察到当温度升高 时灯更亮.对实验现象分析正确的有( A.电路中电流减小了 B.电路中电流增大了 C.温度升高,热敏电阻的阻值增大 D.温度升高,热敏电阻的阻值减小 解析:电路图中四个元件是串联关系,灯泡变亮,功率变大,根据 P=I2R 得到 电流变大,A 错误,B 正确.电路的总电流变大,根据闭合电路欧姆定律可得总 电阻变小,故热敏电阻的阻值减小了,C 错误,D 正确. 答案:BD 8.如图所示,电源电动势为 E,内阻为 r,不计电压表和电流 表内阻对电路的影响, 当开关闭合后, 两小灯泡均能发光. 在 将滑动变阻器的触片逐渐向右滑动的过程中,下列说法正确 的是( ) )

A.小灯泡 L1、L2 均变暗 B.小灯泡 L1 变亮,小灯泡 L2 变暗 C.电流表的读数变小,电压表的读数变大
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D.电流表的读数变大,电压表的读数变小 解析:滑动触片向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路部分的阻值变大,电路 中的总电阻变大,总电流变小,路端电压变大,故电流表的读数变小,电压表的 读数变大,通过小灯泡 L2 的电流变小,小灯泡 L2 变暗,小灯泡 L2 两端的电压减 小,小灯泡 L1 两端电压增大,小灯泡 L1 变亮,B、C 正确. 答案:BC 三、非选择题 9.(2017· 四川成都高二检测)如图所示,电阻 R1=12 Ω,R2=8 Ω,当开关 S 断 开时,电流表 A 的示数为 0.5 A;当 S 闭合时,A 的示数为 0.75 A.试求:

(1)电源的电动势和内电阻; (2)S 闭合时,电源的效率. 解析:(1)当 S 断开时,由闭合电路的欧姆定律有: E=I1(R1+R2+r)① 当 S 闭合时,R2 被短路,同理有 E=I2(R1+r)② 联立①②并代入已知数据解得 E=12 V,r=4 Ω. (2)S 闭合时,电源的总功率和输出功率分别为
2 P 总=I2E=I2 2(R1+r),P 出=I2U=I2R1,

所以电源的效率 η= 答案:(1)12 V 4 Ω

P出 I2U R1 ×100%= I E ×100%= ×100%=75%. P总 R1+r 2 (2)75% [B 组 能力提升]

一、选择题 1.如图所示,直线 OAC 为某一直流电源把其他形式的能转化为电能的功率 P 随电流 I 变化的图象;抛物线 OBC 为同一直流电源内部消耗的热功率 P′随电 流 I 变化的图象.当电路中的电流为 2 A,且外电路为纯电阻电路时,外电路消 耗的功率及相应的外电阻的阻值分别是( )

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A.2 W,0.5 Ω C.2 W,1 Ω

B.4 W,2 Ω D.6 W,2 Ω

解析:当电流 I=2 A 时,由题图知电源的总功率为 6 W,而此时内阻消耗的热 功率 P′为 4 W,所以外电路消耗的功率为 2 W,据此求得外电阻为 0.5 Ω,故 选项 A 正确. 答案:A 2.(多选)(2018· 上海高二检测)在如图所示电路中,电源电动势为 12 V,内电阻不能忽略.闭合 S 后,调整 R 的阻值,使电压表的 示数增大 ΔU=2 V,在这一过程中( ΔU A.通过 R1 的电流增大,增大量为 R
1

)

ΔU B.通过 R2 的电流减小,减小量小于 R
2

C.R2 两端的电压减小,减小量为 ΔU D.路端电压增大,增大量为 ΔU U ΔU ΔU ΔU 解析: 由电阻的定义知 R1= I = ΔI , 所以 ΔI= R , 即通过 R1 的电流增大量为 R ,
1 1

A 正确;R1 两端的电压增大,R2 和 r 的电压减小,两者减小的电压之和为 ΔU= 2 V,所以 R2 两端的电压减小量小于 ΔU,故 B 正确,C 错误;因为 R1 两端的电 压增大量为 ΔU,R2 两端的电压减小量小于 ΔU,路端电压等于两者变化之和, 故应小于 ΔU,D 错误. 答案:AB 二、非选择题 3.如图所示,电路中 E=3 V,r=0.5 Ω,R0=1.5 Ω,变阻器 的最大阻值 R=10 Ω. (1)在变阻器的阻值 R 为多大时,变阻器上消耗的功率最大? 最大为多大?
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(2)在变阻器的阻值 R 为多大时,定值电阻 R0 上消耗的功率最大?最大为多大? 解析:(1)此种情况可以把 R0 归入电源内电阻,这样变阻器上消耗的功率,也就 是电源的输出功率,即当 R=r+R0=2 Ω 时,R 消耗功率最大为 E2 32 9 Pm=4R= W=8 W=1.125 W. 4×2 (2)定值电阻 R0 上消耗的功率可以表达为 P=I2R0,因为 R0 不变,当电流最大时 功率最大,此时应有电路中电阻最小,即当 R=0 时 R0 上消耗的功率最大 Pm′= E2 32 27 2R0= 2×1.5 W= 8 W=3.375 W. ?R0+r? ?1.5+0.5? (2)0 3.375 W

答案:(1)2 Ω 1.125 W

4.如图所示电路中,电源电动势 E=9 V,内阻 r=2 Ω,定值电阻 R1 =6 Ω,R2=10 Ω,R3=6 Ω,电容器的电容 C=10 μF. (1)保持开关 S1、S2 闭合,求电容器 C 所带电荷量. (2)保持开关 S1 闭合,将开关 S2 断开,求断开开关 S2 后流过电阻 R2 的电荷量. 解析:(1)保持开关 S1、S2 闭合,R1、R2 串联,UC=UR1 则 UC= E · R =3 V r+R1+R2 1

Q=CUC=3×10-5 C (2)开关 S1 闭合,S2 断开,电路稳定时电容器两端的电压等于电源电动势则 Q′ =CE=9×10-5 C 而流过 R2 的电荷量等于电容器 C 上电荷量的增加量 QR2=ΔQ=Q′-Q=6×10-5 C 答案:(1)3×10-5 C (2)6×10-5 C

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