阶段质量检测(四)　闭合电路欧姆定律与科学用电（含解析）高中物理鲁科版（2019）必修 第三册

阶段质量检测(四)　闭合电路欧姆定律与科学用电
(本试卷满分：100分)
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.如图所示是某同学家的电瓶，所标参数已模糊不清。这位同学做了如下探究以了解相关参数。此电瓶不接负载时两极间电压为12.0 V，接上11 Ω 的电阻时两极间电压为11.0 V，则此电瓶的电动势和内阻分别为(　　)
A．10.0 V、1 Ω　　　 B．12.0 V、1 Ω
C．10.0 V、2 Ω D．12.0 V、2 Ω
2.如图所示，当开关K闭合后，两个灯泡都不亮，用电压表测电压，得Uah＝Uag＝Ube＝E，又断开K，用欧姆表测电阻，得Rbc＝0，Rcd比较小，但不为零。可知电路的故障为(　　)
A．a、b间的导线或R两者至少有一个断路
B．L1断路，L2短路
C．L1短路，L2短路
D．L1短路，de间导线断路
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(　　)
A．5∶3 B．3∶5
C．2∶3 D．3∶2
4．如图所示的U I图像中，直线表示某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线表示某电阻R的电压与电流的关系图线，虚线为交点处曲线的切线。现把该电源和电阻R连接成闭合电路，则下列关于电源的内阻r、电阻R、电源的输出功率P及电源的效率η计算正确的是(　　)
A．r＝3 Ω B．R＝6 Ω
C．P＝9 W D．η＝50%
5.用两节干电池串联后接在额定电压为3 V 的小灯泡两端，小灯泡正常发光。现将一节如图所示的方块电池接在该小灯泡两端，闭合开关后发现小灯泡亮度变暗，产生这一现象的主要原因是(　　)
A．方块电池的电动势过低
B．导线分担了大部分电压
C．小灯泡的电阻太大
D．方块电池的内阻太大
6.如图所示的电路中，当滑动变阻器R2的滑片P向下滑动时(　　)
A．电压表的读数减小
B．R1消耗的功率增大
C．电容器C的电容增大
D．电容器C所带电荷量增多
7．角速度计可测量飞机、航天器、潜艇的转动角速度，其简化结构如图所示。当系统绕转轴OO′转动时，元件A在光滑直杆上发生位移并输出相应的无线电压信号U，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，系统静止时滑片 P位于B点，当系统(包括电路系统)在水平面内以角速度ω转动时 (　　)
A．流过电源E的电流随角速度的增大而增大
B．流过电源E的电流随角速度的增大而减小
C．弹簧的伸长量为 x ＝
D．输出电压U与ω的函数式为U＝
8.如图所示的电路中，闭合开关，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是(　　)
A．R1断路 B．R2断路
C．R3短路 D．R4短路
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)
9．某电源的路端电压与流过电源的电流关系如图甲所示，把该电源与开关、理想电流表、定值电阻、电动机用导线相连组成如图乙所示电路，定值电阻R＝2 Ω，电动机线圈电阻为R0＝2 Ω，电动机启动瞬间当作纯电阻处理，由以上信息可以得到(　　)
A．电源电动势为2 V
B．电源内阻为2 Ω
C．开关闭合瞬间，电流表示数为 A
D．假设电动机正常工作时电流表示数为0.6 A，则电动机效率约为66.7%
10.交警使用的某型号酒精测试仪，其工作原理如图所示，传感器电阻R的阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E、内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是(　　)
A．电压表的示数变小，电流表的示数变大
B．电压表的示数变小，电流表的示数变小
C．酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
11．某同学尝试用图甲所示的电路图进行实验，定值电阻R1＝8 Ω，在滑动变阻器滑片P由a端向b端移动的过程中，分别用两个电流传感器测量了电流I1与I2的关系，并得到的完整图像如图乙所示，其中C点为图线最低点，则由图可知(　　)
A．当滑片P滑到b点时得到图乙中B点
B．图乙中A点纵坐标为0.375 A
C．滑动变阻器总阻值为16 Ω
D．电源电动势为6 V
12．如图所示，电源内阻r和灯泡L的电阻RL均恒定不变，D为理想二极管，R1、R2为定值电阻，电表均为理想电表。闭合S且电路稳定后，有一带电油滴在平行板电容器中处于静止状态。现将滑动变阻器滑片向上滑动，电表V1、V2和A示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2和ΔI，则下列说法正确的是(　　)
A．灯泡变亮，电流表示数增大
B．油滴将向下运动
C.＜r
D.＝RL＋r
三、非选择题(本题共5小题，共60分)
13.(6分)某同学将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡进行实验，电路如图甲所示，得到了表头G中的电流I与待测电阻Rx的关系图像，如图乙所示，回答以下问题：
(1)表头G的满偏电流为________ A；
(2)电源的电动势E＝________ V；
(3)某次测量中，指针位置如图丙所示。则读数为________ Ω(保留整数)；
(4)将一个电阻并联在表头G两端，如图丁所示，则欧姆挡的倍率将________。
A．不变　　　B．变小　　　　C．变大
14.(8分)把铜片和锌片相隔1 cm插入一个梨中，就可以制成一个水果电池。某同学用水果电池给一个规格为“2.5 V,0.5 A”的小灯泡供电，发现虽然逐渐增加水果电池串联的数量，但小灯泡依旧几乎不发光。于是该同学用图甲所示电路(将水果电池和电阻箱、灵敏电流计串联)测量水果电池的电动势和内阻，探究小灯泡不发光的原因。
(1)若忽略灵敏电流计的内阻，由图乙可知，水果电池的电动势E＝______ V，内阻r＝______ Ω。(结果均保留1位小数)
(2)本实验中灵敏电流计的内阻对电动势的测量________(填“有”或“没有”)影响。
(3)根据(1)中测量的结果可知，用水果电池向小灯泡供电，小灯泡几乎不发光的原因是
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15.(14分)下表为某分体单冷型壁挂式空调机铭牌上的部分技术参数，请仔细阅读后回答下列问题：
额定电压 220 V
额定频率 50 Hz
制冷额定电流 5.8 A
制冷额定功率 1 180 W
最大输入功率 1 400 W
噪声(屋内/屋外) 39/55Db(A)
循环风量 480 m3/h
防触电保护类型 Ⅰ
质量 4.1 kg
(1)正常情况下，该空调机能否在我国家庭电路中使用？
(2)若某同学家中电能表允许的最大电流为3 A，则购买该空调机后，在进行安装和使用前是否需要更换电能表？
(3)请估算该空调机一个月内(按30天计)消耗的电能为多少？(设每天制冷2 h，结果保留3位有效数字)
16.(16分)在如图所示的电路中，R1＝2 Ω，R2＝R3＝4 Ω，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，试求：
(1)开关K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；
(2)电源的电动势和内电阻；
(3)开关K接c时，通过R2的电流。
17.(16分)如图所示为电子握力计及其工作原理示意图。电源电压不变，握力显示表是由电流表改装而成，定值电阻R2起保护电路的作用，其电阻值为10 Ω，不施加力时弹簧一端的滑片P在滑动变阻器R1的最上端，握力越大，滑片P向下移动得越多。已知电路中电流变化的范围为0.1～0.6 A，对应的握力测量范围为0～100 kg(握力习惯以kg为单位)，除了R1、R2外其他电阻阻值均不计，求：
(1)滑动变阻器R1的调节范围；
(2)当R1消耗电功率最大时，对应的握力大小。
阶段质量检测(四)
1．选B　不接负载时两极间的电压等于电动势，电动势为12.0 V；根据闭合电路欧姆定律E＝U＋r，电瓶的内阻为r＝1 Ω，选项B正确。
2．选D　灯泡不亮，可能是灯泡短路或电路存在断路造成的；电压表测电压，得Uah＝Uag＝Ube＝E，说明be之间断路，欧姆表测电阻，得Rbc＝0，说明L1短路，Rcd比较小但不为零，说明L2没有短路也没有断路，则说明de间导线断路，故D正确。
3．选D　S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即E＝3 V；S闭合时，U外＝1.8 V，所以U内＝E－U外＝1.2 V，因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8∶1.2＝3∶2，故D正确。
4．选D　由电源的U I图像可知电源内阻r＝＝ Ω＝2 Ω，故A错误；由题图可知，电源和电阻R连接成闭合电路的工作电压为3 V，电流为1.5 A，则电阻R和电源的输出功率分别为R＝＝ Ω＝2 Ω，P＝UI＝3×1.5 W＝4.5 W，故B、C错误；电源的效率η＝＝×100%＝50%，故D正确。
5．选D　由题图可知方块电池电动势为3 V，小灯泡接在电池两端，其电压为电池路端电压，小灯泡变暗，说明其两端电压太小，根据闭合电路的欧姆定律可知U＝E－Ir＝，电动势和灯泡电阻R一定，U太小可能是因为方块电池的内阻太大，故A、B、C错误，D正确。
6．选D　滑片P向下滑动时滑动变阻器的有效阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，路端电压增大，即电压表的读数增大，故A错误；电阻R1消耗的功率P1＝I2R1，滑片P向下滑动时滑动变阻器的有效阻值增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流减小，则P1减小，故B错误；电容器C的电容由本身构造决定，不随电压发生变化，故C错误；电容器C所带电荷量Q＝CU，因为C不变，根据闭合电路欧姆定律可知，电容器两端电压(电阻R2两端电压)U增大，所以Q增多，故D正确。
7．选D　系统在水平面内以角速度ω转动时，无论角速度增大还是减小，BC段的电阻不变，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流保持不变，与角速度无关，故A、B错误；设系统在水平面内以角速度ω转动时，弹簧伸长的长度为x，则对元件A，根据牛顿第二定律得kx＝mω2，解得x＝，故C错误；输出电压U＝E＝E，解得U＝，故D正确。
8．选A　若R1断路，则电路中总电阻增大，则总电流减小，电流表A读数变小，L2变暗；由于右侧部分总电阻没有变，则右侧分压减小，则L1两端的电压增大，L1变亮，故A正确；若R2断路，则电路中总电阻增大，总电流减小，由于左侧部分总电阻没有变，则左侧分压减小，L1两端电压减小，则可知L1应变暗，故B错误；若R3短路，则R2被短路，则电路中总电阻减小，总电流增大，则L1变亮，两端的电压增大，则L2两端电压减小，则L2变暗，L2所在支路分流减小，总电流增大，则电流表所在支路分流增大，则电流表示数增大，故C错误；若R4短路，则电路中总电阻减小，总电流增大，L1变亮，L2两端的电压减小，故L2变暗；L2所在支路分流减小，总电流增大，则电流表所在支路分流增大，故电流表的示数增大，故D错误。
9．选AD　根据闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir，由题图知电源电动势为2 V，电源内阻为1 Ω，故A正确，B错误；开关闭合瞬间，电动机当作纯电阻处理，并联部分总电阻为R′＝＝1 Ω＝r，电流表示数为IA＝·＝0.5 A，故C错误；电动机正常工作时电流表示数为0.6 A，则路端电压U＝IA′R＝1.2 V，干路电流为I＝＝0.8 A，流过电动机的电流为IM＝I－IA′＝0.2 A，电动机效率η＝＝×100%≈66.7%，故D正确。
10．选AD　当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，传感器电阻R的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律I＝，U＝E－I(R0＋r)，可知电路电流增大，传感器电阻两端的电压减小，故电压表的示数变小，电流表的示数变大，故A正确，B错误；电源的输出功率为P＝(R＋R0)＝，当R＋R0＝r时，电源输出功率最大；当R＋R0＞r时，酒精气体浓度越大，传感器电阻阻值越小，电源输出功率越大；当R＋R011．选BD　滑片P滑到a点时，R和R1并联；滑片P滑到b点时，R1被短路，只有电阻R接入电路，由闭合电路欧姆定律知，滑到b点时干路电流小于滑到a点时的干路电流，所以滑片滑到b点时得到题图乙中的A点，故A错误；滑片滑到b点时，电阻R1被短路，电流表A1和A2示数相等，根据题图乙知I1＝0.375 A，所以I2＝0.375 A，即题图乙中A点纵坐标为0.375 A，故B正确；根据闭合电路欧姆定律，当滑片P位于b点时，E＝0.375(R＋r)　①，题图乙中的C点，I1＝0.5 A，I2＝0.25 A，并联部分两支路电流相等，根据并联电路的特点，得RPb＝R1＝8 Ω，则并联电阻为R并＝＝4 Ω，滑动变阻器的总阻值为R，则有：E＝0.5(r＋R－8＋R并)＝0.5(r＋R－8＋4)　②，联立①②解得：E＝6 V，r＋R＝16 Ω，故C错误，D正确。
12．选AC　滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知电路总电流变大，灯泡L变亮；电源内电压增大，外电压减小，即V1的示数减小，而L两端的电压变大，所以并联部分R1两端的电压及电流都减小，电流表示数增大，A正确；并联部分两端的电压减小，所以V2的示数及电容器板间电压变小，应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，由于Q不变，则由C＝＝，E＝，得E＝，可知E不变，油滴静止不动，B错误；根据闭合电路欧姆定律可知U1＝E－I总r，可知＝r，电流表串联在支路上，则有ΔI>ΔI总，故<＝r，C正确；设经过R1的电流变化量的绝对值为ΔI1，由＝RL＋r，故≠RL＋r，D错误。
13．解析：(1)根据题图乙可知当待测电阻阻值为零时，表头G中的电流为10 mA，所以可知表头G的满偏电流为0.01 A。
(2)根据闭合电路欧姆定律有I＝
结合图像有10×10－3＝，5×10－3＝
联立解得E＝1.5 V，R内＝150 Ω。
(3)根据前面分析可得中值电阻为150 Ω，表盘中间刻度是15，所以此时的倍率是×10，可得题图丙中的读数为13×10 Ω＝130 Ω。
(4)在表头G两端并联一个电阻后，欧姆调零时，表头满偏时电路中的总电流大于表头的满偏电流，此时电表内阻变小，即中间刻度所指示的中值电阻变小，倍率变小，故选B。
答案：(1)0.01　(2)1.5　(3)130　(4)B
14．解析：(1)根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)
可得＝R＋，因此：k＝，b＝
结合题图乙可知
E＝＝ V≈0.9 V，r＝Eb≈442.3 Ω。
(2)若考虑灵敏电流计内阻，则有E＝I(R＋r＋RA)
可得＝R＋
由此可见E仍为，因此本实验中灵敏电流计的内阻对电动势的测量没有影响。
(3)根据(1)中测量的结果可知，水果电池的电动势小，内阻比小灯泡电阻大很多，尽管多个水果电池串联，输出的电压也远小于小灯泡的额定电压，回路中的电流远小于小灯泡的额定电流。
答案：(1)0.9　442.3　(2)没有　(3)水果电池的电动势小，内阻大，回路电流小，所以灯泡无法正常发光
15．解析：(1)我国家庭电路的电压为220 V，频率为50 Hz，所以正常情况下，该空调机能在我国家庭电路中使用。
(2)由表格知，空调的最大输入功率为Pm＝1 400 W；
由P＝UI得最大的电流Im＝＝ A≈6.4 A；
若某同学家中电能表允许的最大电流为3 A，则购买该空调机后，在进行安装和使用前需要更换电能表。
(3)空调机一个月内(按30天计)消耗的电能为W＝nUIt＝30×220×5.8×2×3 600 J≈76.6 kW·h。　
答案：(1)能　(2)需要　(3)76.6 kW·h
16．解析：(1)开关K接a时，R1被短路，
由P2＝I2R2得通过电源的电流为：I＝1 A
电源两端的电压等于R2两端的电压U＝IR2＝1×4 V＝4 V。
(2)由闭合电路欧姆定律得
当开关K接a时，有：E＝U＋Ir，
当开关K接b时，电压表示数为4.5 V，有：E＝U′＋r
联立解得：E＝6 V，r＝2 Ω。
(3)当开关K接c时，通过R2的电流为：
I′＝·＝0.5 A。
答案：(1)1 A　4 V　(2)6 V　2 Ω　(3)0.5 A
17．解析：(1)不施加力时弹簧一端的滑片P在滑动变阻器R1的最上端，此时有U＝ImaxR2，
握力最大时，滑动变阻器R1全部接入电路，则有U＝Imin(R1m＋R2)，解得R1m＝50 Ω，
即滑动变阻器R1的调节范围为0～50 Ω。
(2)由R1消耗的电功率为P1＝2R1，得P1＝，当R1＝R2＝10 Ω时，消耗电功率最大，因电阻阻值与长度成正比，握力大小与弹簧压缩量成正比，设电子握力计最大测量值为Fm，则有＝，
解得此时对应的握力大小为F1＝20 kg。
答案：(1)0～50 Ω　(2)20 kg
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