《2019-2020学年高中物理人教版选修3-1同步作业与测评：2.7 闭合电路的欧姆定律 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020学年高中物理人教版选修3-1同步作业与测评：2.7 闭合电路的欧姆定律 Word版含解析.pdf（16页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 7 节 闭合电路的欧姆定律 对应学生用书 P49 1.闭合电路的电流跟电源的电动势成电动势， 直线在横轴上的截距表示短路 10 电流 I 。 E r 对应学生用书 P49 考点一 闭合电路欧姆定律的理解和简单应用 1.一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800 mV，短路电流为 40 mA。若将 该电池板与一阻值为 20 的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是( ) A0.10 V B0.20 V C0.30 V D0.40 V 答案 D 解析 由已知条件得：E800 mV， 又因 I短 ，所以 r 20 ， E r E I短 800 103 40 103 所以 UIRR20 mV400
2、mV0.40 V，D 正确。 E Rr 800 2020 2 如图所示电路中， 电源电动势 E12 V， 内阻 r2 ， R14 ， R26 ， R33 。 (1)若在 C、D 间连一个理想电压表，其读数是多少？ (2)若在 C、D 间连一个理想电流表，其读数是多少？ 答案 (1)6 V (2)1 A 解析 (1)若在 C、D 间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有 I1 A1 A。 E R1R2r 12 462 理想电压表读数为 UVI1R26 V。 (2)若在 C、D 间连一个理想电流表，这时电阻 R2与 R3并联，并联电阻大小 R23 2 。 R2R3 R2R3 6 3 63 根据
3、闭合电路欧姆定律，有 I2 A1.5 A。 E R1R23r 12 422 理想电流表读数为 I A1 A。 R23I2 R3 2 1.5 3 考点二 路端电压与负载的关系 3.如图所示，当开关 S 断开时，电压表示数为 3 V，当开关 S 闭合时，电压表 示数为 1.8 V，则外电阻 R 与电源内阻 r 之比为( ) A53 B35 C23 D32 答案 D 解析 S 断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即 ： E3 V。S 闭合时，U 外1.8 V， 所以 U内EU外1.2 V。 因 U外IR， U内Ir， 所以 RrU外U 内1.81.232，D 正确。 4在如图所示电路中，电源的电动
4、势 E9.0 V，内阻可忽略不计；AB 为滑 动变阻器， 其最大阻值R30 ； L为一小灯泡， 其额定电压U6.0 V， 额定功率P 1.8 W；S 为开关，开始时滑动变阻器的触头位于 B 端，现在接通开关 S，然后将 触头缓慢地向 A 端滑动，当到达某一位置 C 时，小灯泡恰好正常发光。则 C、B 之间的电阻应为( ) A10 B20 C15 D5 答案 B 解析 本题中小灯泡恰好正常发光，说明此时通过小灯泡的电流达到额定电 流 I额 A0.3 A，电路是串联电路，则 RAC 10 P额 U额 1.8 6.0 EU额 I额 9.06.0 0.3 ，所以 RCBRRAC20 ，B 正确。 5(
5、多选)如图所示，平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态，不考虑电流 表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器 R4的滑片向 b 端移动时，则( ) A电压表读数减小 B电流表读数减小 C质点 P 将向下运动 DR3上消耗的功率逐渐增大 答案 AC 解析 由图可知，R2与滑动变阻器 R4串联后与 R3并联，再与 R1串联连接在 电源两端，电容器与 R3并联，当滑片向 b 移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则 电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知干路电流增大，内电压增大路端电 压减小，R1两端的电压增大，故并联部分的电压减小，由欧姆定律可知流过 R3的 电流减小，则流过 R2和 R4支路的电流增大
6、，故电流表示数增大，B 错误；因并联 部分电压减小，而 R2中电压增大，故电压表示数减小，A 正确；因电容器两端电 压减小， 故带电质点受到的向上电场力减小， 则重力大于电场力， 质点向下运动， C 正确；因 R3两端的电压减小，由 P可知，R3上消耗的功率减小，D 错误。 U2 R 考点三 电源的 UI 图象 6 (多选)如图所示， 直线 A 为某电源的 UI 图线， 曲线 B 为某小灯泡 L1的 UI 图线的一部分，用该电源和小灯泡 L1组成闭合电路时，灯泡恰好能正常发光，则 下列说法中正确的是( ) A此电源的内阻为 2 3 B灯泡 L1的额定功率为 6 W C把灯泡 L1换成“3 V
7、20 W”的灯泡 L2，电源的输出功率将变小 D此时电源的效率为 75% 答案 BD 解析 由图读出电源的电动势为 E4 V， 图线 A 的斜率大小表示电源的内阻， 则 r 0.5 ，A 错误；灯泡与电源连接时，A、B 两图线的交点表示灯泡 41 6 的工作状态，则知其电压 U13 V，I12 A，则灯泡 L1的额定电压为 3 V，功率 为 PU1I16 W，B 正确；把灯泡 L1换成“3 V 20 W”的灯泡 L2，由 P知： U2 R 灯泡 L2正常工作时的电阻为 R20.45 ，灯泡 L1的电阻为 R1 U2 2 P2 32 20 U1 I1 3 2 1.5 ， 把灯泡 L1换成 “3
8、V 20 W” 的灯泡 L2时， 输出电压小于 3 V， 灯泡 L2 的电阻小于 0.45 ，更接近电源的内阻，电源的输出功率将变大，C 错误 ； 电源的 效率为 100%100% 100%75%，D 正确。 UI EI U1 E 3 4 对应学生用书 P50 1关于闭合电路，下列说法正确的是( ) A电源短路时，放电电流为无限大 B电源短路时，内电压等于电源电动势 C用电器增加时，路端电压一定增大 D把电压表直接和电源连接时，电压表的示数等于电源电动势 答案 B 解析 电源短路时，R0，放电电流 I ，U内E，A 错误，B 正确；当并 E r 联用电器增加时， 并联电阻变小， 电路中的电流变
9、大， 内电压变大， 路端电压变小， C 错误 ； 当电压表直接和电源连接时， 电压表不视为理想电表时， 电路中有微小电流， 内电路有一定的电势降落，D 错误。 2(多选)如图所示，用两节干电池点亮几个小灯泡，当逐一闭合开关，接入 灯泡增多时，以下说法正确的是( ) A灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗 B各灯两端电压在灯多时较低 C通过电池的电流在灯多时较大 D电池输出功率灯多时较大 答案 ABC 解析 由于电灯并联在电路中，所以接入电路的电灯越多，总电阻越小，电 路的总电流越大，电源的内电压越大，路端电压越低，流过每个灯的电流越小， 每个电灯越暗，A、B、C 正确 ； 当 R外r 时，电池输出功
10、率最大，由于 r 未知，D 错误。 3(多选)学生为“神州七号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的 装置，其原理可简化如图，拴在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接， 该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两 侧分别标上对应的正、负加速度值，当加速度方向竖直向上时电压表的示数为正。 这个装置在“神州七号”载人飞船发射、运行和回收过程中，下列说法中正确的 是( ) A飞船在竖直减速上升的过程中，处于失重状态，电压表的示数为负 B飞船在竖直减速返回地面的过程中，处于超重状态，电压表的示数为正 C飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零 D飞船在圆轨道上运行时，
11、电压表的示数为负 答案 ABD 解析 飞船在竖直减速上升的过程中，加速度方向竖直向下，由牛顿第二定 律得知，飞船处于失重状态。此时电压表的示数为负，A 正确；飞船在竖直减速 返回地面的过程中，加速度方向竖直向上，由牛顿第二定律得知，处于超重状态， 电压表的示数为正，B 正确 ； 飞船在圆轨道上运行时，加速度方向竖直向下，电压 表的示数为负，C 错误，D 正确。 4如图所示，一电荷量 q3104 C 带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放 置足够大的平行金属板中的 O 点。S 合上后，小球静止时，细线与竖直方向的夹 角37。已知两板相距d0.1 m，电源电动势E12 V，内阻r2 ，电阻R14 ，
12、R2 R3R412 。g 取 10 m/s2，sin370.6，cos370.8。求： (1)电源的输出功率； (2)两板间的电场强度的大小； (3)小球的质量。 答案 (1)10 W (2)100 N/C (3)4103 kg 解析 (1)R2与 R3并联后的电阻值 R236 ， R2R3 R2R3 由闭合电路欧姆定律得 ： I1 A， 电源的输出功率为 P出IEI2r E R1R23r 10 W。 (2)电容器两板间的电压 UCI(R1R23)， 电容器两板间的电场强度 E1100 N/C。 UC d IR1R23 d (3)小球处于静止状态，所受电场力为 F，由平衡条件得 ： Fmgta
13、n，又有 F qE1，所以 m， qE1 gtan 解得 m4103 kg。 跟踪训练 闭合电路欧姆定律的应用 对应学生用书 P51 1在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警 装置， 电路如图所示， M 是贴在针口处的传感器， 接触到药液时其电阻 RM发生变化， 导致 S 两端电压 U 增大，装置发出警报，此时( ) ARM变大，且 R 越大，U 增大越明显 BRM变大，且 R 越小，U 增大越明显 CRM变小，且 R 越大，U 增大越明显 DRM变小，且 R 越小，U 增大越明显 答案 C 解析 传感器 M 与 R 并联，再与 S 串联，S 两端电压 U 增大，说明
14、线路电流 增大， 总电阻变小， 传感器的电阻RM变小 ； 传感器电阻RM与R的并联值R并 RMR RMR ， 显然 R 越大， RM变化相同值时， R并变化越大， 此时干路电流变化越大， U RM RM R 1 增大越明显，C 正确。 2(多选)如图所示的电路中，电源的内阻 r0，R1和 R2是两个定值电阻。当 滑动变阻器 R 的滑片向 a 移动时，电路中的电流 I1、I2的变化情况是( ) AI1不变 BI1变小 CI2变大 DI2变小 答案 BC 解析 当滑动变阻器 R 的滑片向 a 移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小， 整个回路的总电阻变小，干路电流 I变大，路端电压 UEIr 变小，
15、I1变 E R外r 小，A 错误，B 正确；又 II1I2，所以 I2变大，C 正确，D 错误。 3在如图 a 所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，电源内阻为 r。 闭合开关 S，将滑动变阻器的滑动触头 P 从最右端滑到最左端，两个电压表(内阻 极大)的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图 b 所示，则( ) A图线甲是电压表 V1示数随电流变化的图线 B电源内电阻的阻值为 10 C电源的电动势是 4 V D滑动变阻器 R2的最大功率为 0.9 W 答案 D 解析 当滑片左移时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，由 闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，故 R1两端的电
16、压增大，R2两端的电压 减小， 乙表示 V1示数的变化， 甲表示 V2示数的变化， A 错误 ； 由图可知， 当只有 R1 接入电路时，电路中电流为 0.6 A，路端电压为 3 V，则由 EUIr 可得： E30.6r；当滑动变阻器全部接入时，两电压表示 U11 V，U24 V，路 端电压 UU1U25 V， 由闭合电路欧姆定律可得 E50.2r， 联立上式解得 r 5 ， E6 V，B、C 错误；由图线分析可知，R1的阻值为 5 ， R2电阻为 20 ； 当 R1等效为电源的内阻，则当滑动变阻器的阻值 R2R1r10 时，滑动 变阻器消耗的功率最大，故当滑动变阻器阻值为 10 时，滑动变阻器
17、消耗的功率 最大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流 I A0.3 A， E R1rR2 6 20 则滑动变阻器消耗的总功率 PI2R20.9 W，D 正确。 4两个电池 1 和 2 的电动势 E1E2，它们分别向同一电阻 R 供电，电阻 R 消 耗的电功率相同。 比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率1 和 2的大小，则有( ) AP1P2，12 BP1P2，12 CP1P2，12 DP1P2，12 答案 B 解析 因为给电阻 R 供电时，电阻 R 消耗的电功率 PR相等，由 PRI2R 得电 流 I 相等。 因 I， E1E2， 则两个电池的内阻关系为 r1r2， 所
18、以 P1 E1 Rr1 E2 Rr2 P2，而 ，所以 与 E 成反比，故 12，B 正确。 P出 P总 I2R EI 5(多选)将阻值为 4 和 10 的两个电阻 R1、R2分别接在同一电源上，结 果 R2上消耗的功率 P2比 R1上消耗的功率 P1大，则( ) A电源内阻一定大于 4 B两电阻串联后接此电源，外电路总功率一定大于只接 R2时的功率 C两电阻并联后接此电源，外电路总功率一定小于只接 R1时的功率 D只接 R1时电源内阻消耗的功率一定大于只接 R2时消耗的功率 答案 ACD 解析 因为 R2消耗的功率 P2比 R1消耗的功率 P1大。根据电源输出功率随外 电阻的变化关系曲线作图
19、如图所示。所以 R1rR2，即 rR14 ，A 正确；R1 与 R2的串联电阻 R串R2，由图象可知 P串P2，B 错误；R1与 R2的并联电阻 R 并R1， 则 P并P1， C 正确 ； 电源内阻消耗的功率 P ， R1R2， 则 P1 E2r rR外2 P2即只接 R1时电源内阻消耗的功率大于只接 R2时电源消耗的功率，D 正确。 6如图所示，直线 OAC 为某一直流电源的总功率 P 随电流 I 变化的图线， 曲线 OBC 表示同一直流电源内部的热功率 P 随电流 I 变化的图线。若 A、B 点的 横坐标均为 1 A，那么 AB 线段表示的功率为( ) A1 W B6 W C2 W D2.
20、5 W 答案 C 解析 由题图不难看出，在 C 点，电源的总功率等于电源内部的热功率，所 以电源的电动势为 E3 V，短路电流为 I3 A，所以电源的内阻为 r 1 。 E I 图象上 AB 线段表示的功率为 PABP总I2r(3121) W2 W。C 正确。 7. (多选)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的关系图象， 图线b是某电阻R的UI 图象。当它们组成闭合回路时，下列说法正确的是( ) A电池的内阻 rU 2U1 I1 B电池的效率为 100% U1 U2 C硅光电池的内阻消耗的热功率 PrU2I1U1I2 D电
21、源的输出功率 PU1I1 答案 ABD 解析 由欧姆定律得 UEIr，当 I0 时，EU，由图线 a 与纵轴的交点 读出电动势为 EU2。硅光电池和电阻 R 组成闭合回路时，根据两图线交点处的 状态可以知道，电阻的电压为 U1时，内阻 r，A 正确 ； 电池的效 EU1 I1 U2U1 I1 率 100%，B 正确；内阻消耗的功率 PrU2I1U1I1，C 错误；电源的路端 U1 U2 电压为 U1，电流为 I1，则输出功率 PU1I1，D 正确。 8如图所示，C 为两极板水平放置的平行板电容器，闭合开关 S，当滑动变 阻器 R1、R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器 C 两极板间的带电
22、尘埃 P 恰好处于静止状态。要使尘埃 P 向下加速运动，下列方法中可行的是( ) A把 R2的滑片向左移动 B把 R2的滑片向右移动 C把 R1的滑片向左移动 D把开关 S 断开 答案 A 解析 若尘埃 P 处于静止状态，则重力与电场力平衡。若尘埃向下加速运动， 则电场力减小，电容器两极板间的电压减小，向左移动 R2的滑片可以实现这种变 化，A 正确，B 错误；由于稳定时 R1支路无电流，故无论如何移动 R1，电容器两 极板间的电压都不会改变，故尘埃仍平衡，C 错误；断开开关 S，电容器两极板间 电压增大，这种情况与 B 选项效果相同，D 错误。 9. 如图所示，电源的电动势为 E、内阻为 r
23、，R1、R2、R3为定值电阻，R 为滑动 变阻器，A 为理想电流表，V 为理想电压表。当滑动变阻器滑片向右滑动时，下 列说法中正确的是( ) A电流表和电压表示数都变大 B电流表和电压表示数都变小 C电流表示数减小，电压表示数变大 D电流表示数变大，电压表示数减小 答案 A 解析 首先要弄清电路的结构，电压表测 R1两端的电压。当滑动变阻器的滑 片向右滑动时，接入电阻变小，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，路端电 压变小，则流过 R2的电流变小，流过 R1的电流变大，R1两端电压也变大，所以电 压表、电流表示数都变大，A 正确。 10 (多选)在如图所示的电路中， 灯泡 L 的电阻大于电源的
24、内阻 r， 闭合开关 S， 将滑动变阻器的滑片 P 向左移动一段距离后，下列结论正确的是( ) A灯泡 L 变亮 B电源的输出功率变小 C电容器 C 上电荷量减少 D电流表读数变小，电压表读数变大 答案 BD 解析 将滑动变阻器的滑片 P 向左移动一段距离后，R 的阻值变大，总电阻 变大，电路中电流 I 变小，电流表读数变小，灯泡 L 变暗，A 错误；内电压变小， 路端电压 UEIr 变大，电压表读数变大，电阻 R 两端电压 URUUL变大， 电容器 C 两端电压变大，电容器 C 上电荷量增加，C 错误，D 正确；由电源输出 功率与外电阻的关系图象知，灯泡 L 的电阻大于电源的内阻 r，则外电
25、路电阻变大 时，输出功率变小，B 正确。 11如图所示，M、N 是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为 可调电阻，用绝缘细线将质量为 m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关 S， 小球静止时受到悬线的拉力为 F。调节 R1、R2，关于 F 的大小判断正确的是( ) A保持 R1不变，缓慢增大 R2时，F 将变大 B保持 R1不变，缓慢增大 R2时，F 将变小 C保持 R2不变，缓慢增大 R1时，F 将变大 D保持 R2不变，缓慢增大 R1时，F 将变小 答案 B 解析 当电路接通后，对小球受力分析 ： 小球受重力、电场力和悬线的拉力 F 三个力的作用，其中重力为恒力。当电路稳
26、定后，R1中没有电流，两端等电势， 因此电容器两极板电压等于 R0两端电压，当 R2不变，不论 R1如何变化，电容器 两极板电压不变，板间电场强度不变，小球所受电场力不变，F 不变，C、D 错误 ； 若保持 R1不变，缓慢增大 R2，则 R0两端电压减小，电容器两端电压减小，内部电 场减弱，小球受电场力减小，由受力分析知 F 变小。A 错误，B 正确。 12如图所示，电路中 E3 V，r0.5 ，R01.5 ，变阻器 R 的最大阻值 为 10 。 (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？ (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
27、多 大？ 答案 (1)2 1.125 W (2)0 3.375 W 解析 (1)将电阻 R0和电源等效成新的电源，当外电路电阻与等效电源内电阻 相等时，等效电源的输出功率最大， 故当 RxR0r2 时，等效电源的输出功率最大，即变阻器上消耗的功率 最大， 此时 Ux1.5 V，Px1.125 W。 U2 x Rx (2)根据公式 PI2R，当电流最大时，定值电阻 R0上消耗的功率最大；根据闭 合电路欧姆定律，有： I E rR0Rx 所以当 Rx0 时，电流最大，定值电阻 R0上消耗的功率最大， 此时 I1.5 A，PI2R03.375 W。 13如图所示的电路中，已知电源电动势 E36 V，
28、内阻 r2 ，R120 ， 每盏灯的额定功率都是 2 W，额定电压也相同。当 S 闭合，R2调到 14 时，两灯 都正常发光；当 S 断开，要使 L2仍正常发光，则 R2应调到何值？ 答案 50 解析 设所求阻值为 R2， 当灯 L1和 L2都正常发光时， 加在灯两端电压为额 定电压 UL。 当 S 闭合时，EULI1(R1rR2)， 当 S 断开时，EULI2(R1rR2)， 又因为 I12I22IL(IL为额定电流)， 得 IL(R1r2R2R2)0， 但 IL0，所以 R1r2R2R2， 即 R220 2 214 50 。 14如图所示的电路中，R13 ，R26 ，R31.5 ，C20
29、F。当开关 S 断开时，电源所输出的总功率为 2 W； 当开关 S 闭合时，电源所输出的总功率为 4 W。求： (1)电源的电动势和内电阻； (2)闭合 S 时，电源的输出功率； (3)S 断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？ 答案 (1)4 V 0.5 (2)3.5 W (3)6105 C 0 解析 (1)S 断开时 EI1(R2R3)I1r P1EI1 S 闭合时 EI2I2r (R 3 R1R2 R1R2) P2EI2 由可得 I10.5 A，I21 A，E4 V， r0.5 。 (2)闭合 S 时，电源的输出功率 PI R外12 W3.5 W。 2 2 (1.5 3 6 36) (3)S 断开时，U2I1R2，Q1CU2201060.56 C6105 C； S 闭合， 电容器两端的电势差为零，则 Q20。