12.2 闭合电路的欧姆定律 同步课时作业训练高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word版含答案）

2021-2022年高二物理必修3同步课时作业训练（人教版2019）
12.2
闭合电路的欧姆定律
一、单选题。本大题共10小题，每小题只有一个选项符合题意。
1．某手电筒和台式液晶电子钟都是使用一节干电池工作的。将新电池装在手电筒中，经过较长时间的使用，当手电筒的小灯泡只能发出微弱的光而不能正常使用时，把电池取出来，用电压表测其两端电压，电压表示数略小于1.5V。把这节旧电池装在电子钟上却能电子钟正常工作。根据上述现象，可判断下列说法正确的是（　　）
A．旧电池的电动势比新电池的电动势小了许多
B．旧电池的内阻比新电池的内阻大很多
C．电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压小
D．电子钟正常工作时的电流一定比手电筒正常工作时的电流大
2．如图中甲所示，电流表与内阻相同，A1与串联。当电路两端接在电压恒定的电源上时，的示数为2A，的示数为3A，现将A1改为与串联，如图乙所示，再接在该恒压电源上，那么下列说法正确的是（　　）
A．示数必减小，示数必增大
B．示数必增大，示数必减小
C．示数必增大，示数必增大
D．示数必减小，示数必减小
3．某一电源的路端电压与电流的关系和电阻的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻组成电路，可以同时接入电路，也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大，可采用的接法是（　　）
A．将单独接到电源两端
B．将并联后接到电源两端
C．将串联后接到电源两端
D．将单独接到电源两端
4．火警报警器的电路示意图如图所示。其中，RT为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器。当传感器RT所在处出现火情时，通过显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（　　）
A．I变大，U变大
B．I变大，U变小
C．I变小，U变大
D．I变小，U变小
5．如图所示，电源电动势为E，内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器，R0为定值电阻，R1为光敏电阻（其电阻随光照强度增大而减小）。当开关S闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。有关下列说法中正确的是（　　）
A．在只逐渐增大光照强度的过程中，电阻R0消耗的电功率变大，电阻R3中有向上的电流
B．只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动的过程中，电源消耗的功率变大，电阻R3中有向上的电流
C．只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动的过程中，电压表示数变大，带电微粒向下运动
D．若断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动
6．在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1和R2以及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某同学想先将多用电表的红表笔连接电源的正极a，再将黑表笔分别连接电阻器R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数。在下列选挡中，符合操作规程的是（　　）
A．直流10V挡
B．直流0.5A挡
C．直流2.5V挡
D．欧姆挡
7．某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10（24
V，220W）和10个相同的指示灯X1~X10（220
V，2W），将其连接在220
V的交流电源上，电路如图所示，若工作一段时间后L2灯丝烧断，则（　　）
A．X1的功率减小，L1的功率增大
B．X1的功率增大，L1的功率增大
C．X2的功率增大，其他指示灯的功率减小
D．X2的功率减小，其他指示灯的功率增大
8．如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A。
则以下判断中正确的是（　　）
A．电动机的输出功率为14W
B．电动机两端的电压为7.0V
C．电动机产生的热功率为4.0W
D．电源输出的功率为24W
9．如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。闭合开关后，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表示数变化量的绝对值为，则（　　）
A．
B．
C．电源输出功率先增大后减小
D．和保持不变
10．在如图所示的U-I图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，在b点，则下列说法中正确的是（　　）
A．在a点时电源有最大输出功率
B．在b点时电源的总功率最大
C．从a→b，β角增大，电源的总功率和输出功率可能都将增大
D．从b→c，β角增大，电源的总功率和输出功率可能都将减小
二、多选题。本大题共3小题，每小题有一个选项或多个选项符合题意。
11．在温控电路中，通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制作用。如图所示电路，R1为定值电阻，R2为半导体热敏电阻（温度越高电阻越小），C为电容器。当环境温度降低时（　　）?
A．电容器C的带电量增大
B．电压表的读数增大
C．电容器C两板间的电场强度减小
D．R1消耗的功率增大
12．如图是根据某次测量电池的电动势和内阻的实验记录数据画出的U－I图像，下列说法中正确的是（　　）
A．纵轴截距表示待测电池电动势，则E＝3
V
B．横轴截距表示短路电流，I短＝0.8
A
C．根据r＝
，计算出待测电源内电阻为5
Ω
D．根据r＝，计算出待测电源内电阻为0.75
Ω
13．在如图所示的电路中，圈①、②、③处可以接小灯、电流表或电压表（均为理想电表）三种元器件，电源电动势E、内阻r均保持不变，定值电阻R1：R2：R3：R4=4：3：2：1，小灯电阻RL=R1，R1>r，电路中有电流通过，下列说法中正确的是（　　）
A．要使电源总功率最大，则应该①接电流表，②接电压表，③接小灯
B．要使电源输出功率最大，则应该①接电流表，②接小灯，③接电压表
C．要使闭合电路中路端电压最大，则应该①接小灯，②接电压表，③接电流表
D．要使闭合电路中电源效率最高，则应该①接小灯，②接电流表，③接电压表
三、填空题。本大题共4小题。
14．如图所示，电源由两个电动势为1.5V、内阻为0.5Ω的相同电池串联而成，外电路总电阻。当开关S闭合后，电源的总功率P总=
______，电源的输出功率______W，外电路消耗的功率P外=______W，内电路消耗的功率P内=
______W，电源的供电效率______。
15．如图所示，图中电阻、、的阻值相等，电池的内阻不计。开关S按通后，流过的电流是S接通前的__________。
16．如图所示，滑动变阻器的滑片P在图示位置时三灯恰好正常发光。电源电压不变，现将滑片P向下滑动时A灯将_________，B灯将_________，C灯将_________（均选填“变暗”“不变”或“变亮”）。
17．如图所示，为两根平行并且均匀的相同电阻丝，直导线可以在上滑行并保持与垂直，与接触良好，图中电压表为理想电压表，当处于图中位置时电压表读数为V。已知将由图中位置向左移动一段后电压表读数变为伏，则电路中电阻的变化量与变化前电路的总电阻R之比_____。若将由图中位置向右移一段相同后，那么电压表读数_____V。
四、解答题。本大题共3小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程。
18．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，板间距离为d，定值电阻阻值分别为R0、R1和R2，电源电动势为E、电源内阻为r。用绝缘细线将重量为G带有正电的小球悬于电容器内部。闭合开关S，当小球静止时悬线与竖直方向的夹角为θ。求小球的带电量q。
19．如图所示的电路中，电源内阻r=1Ω，R1=R2=2Ω，当开关S断开时，理想电压表的示数为2.0V。求：
(1)通过电源的电流；
(2)电源电动势；
(3)当开关S闭合时，电压表的示数。
20．如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k=1300N/m，电阻R=1.0Ω，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0=0.5m，电压传感器的示数U1=3.0V。若不计摩擦和迎风板的电阻，求：
(1)金属杆单位长度的电阻R0；
(2)当电压传感器的示数为U2=2.0V时，作用在迎风板上的风力F。
参考答案
1．B
【解析】A．一节干电池的电动势应该为1.5V，现在直接通过电压表示数略小于1.5V，可知电动势几乎不变，故A错误；
B．一节干电池已经用了较长时间，使用时小灯泡只能发出很微弱的光，除电动势略降低之外，电池的内阻增大，若比灯泡的电阻还大，则输出电压很小。故B正确；
C．由题意，手电筒和台式电子钟都是使用1节干电池工作的，所以它们的额定电压是相等的。故C错误；
D．台式电子钟能正常工作是由于它的内阻比电池的内阻大得多，所以输出电压较高，从而能工作，所以台式电子钟正常工作时的电流一定比手电筒正常工作时的电流小，故D错误；
故选B。
2．A
【解析】由图甲可知，
I1=2A，I2=3A-2A=1A
则
由并联电路特点可知，图乙所示电路总电阻变小，电路两端电压不变，由欧姆定律可知，干路电路总电流变大，电流表A2示数变大；干路电流变大，电流表A2两端电压变大，并联电路电压变小，又由于电流表A1所在支路电阻变大，由欧姆定律可知，电流表A1示数变小，故A正确，BCD错误；
故选A。
3．A
【解析】由图可知，电源内阻及的阻值为
，，
当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，所以将单独接到电源两端，电源有最大输出功率。
故选A。
4．D
【解析】当传感器RT所在的位置出现火情时RT的阻值减小，电路中总电阻减小，干路电流变大，路端电压变小，即报警器两端的电压U变小，R1两端电压变大，根据
所以R2两端的电压变小，电流表示数变小，I变小。
故选D。
5．A
【解析】A．在只逐渐增大光照强度的过程中，光敏电阻阻值减小，则通过电阻R0的电流增大；根据热功率公式P=I2R可知电阻R0消耗的电功率变大，电容器两端电压增大，电容器充电，电阻R3中有向上的电流，选项A正确；
B．只调节电阻R3的滑动端P2向上端移动的过程中，电路总电阻不变，则电源输出电流不变，电源消耗的功率不变，选项B错误；
C．只调节电阻R2的滑动端P1向下端移动的过程中，电容器两端电压增大，电容器充电，带电微粒所受电场力增大，微粒向上运动；电源路端电压减小，电压表示数变小，选项C错误；
D．若断开开关S，电容器放电，电容器所带电荷量变少，电容器两端电压减小，带电微粒所受电场力减小，带电微粒向下运动，选项D错误；
故选A。
6．A
【解析】直流0.5A挡接入电路时，如果电路ac两点之间存在断路，则电流表和串联接入电路，则此时电路的电流为
电流会烧毁电流表，同理直流2.5V挡接入电路，如果在ac之间存在断路，则电压表测量电源电压，烧毁电压表，损坏电表，欧姆档不能接外电源。
故选A。
7．C
【解析】AB．若L2灯丝烧断，电路的总电阻变大，总电流电流变小，X1和L1的并联支路分压减小，X1的功率减小，L1的功率减小，故AB错误；
CD．X2支路的电压变大，X2的功率增大，其他指示灯的功率与X1的功率相同，都减小，故C正确，
D错误。
故选C。
8．B
【解析】B．因为电路中电流表的示数为2.0
A，所以电动机的电压为
故B正确；
AC．电动机的总功率为
P总=UI=7×2
W=14W
电动机的发热功率为
P热=I2R=22×0.5W=2
W
所以电动机的输出功率为
P出=14
W﹣2
W=12
W
故AC错误；
D．电源的输出的功率为
P输出=EI﹣I2
r=(12×2﹣22×1）W=20W
故D错误。
故选B。
9．D
【解析】A．V2测量路端电压，V1测量R的电压，V3测量滑动变阻器的电压，将滑动变阻器滑片向下滑动，滑动变阻器阻值减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，U2变小，U1变大，U3变小，U2减小量小于U1增大量和U3减小量之和，所以
故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律得
则得
故B错误；
C．电源的输出功率
当外电路电阻等于内阻时，电源输出功率最大，而电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，所以将滑动变阻器滑片向下滑动，功率变大，故C错误；
D．根据欧姆定律得
不变；
根据闭合电路欧姆定律得
则得
不变；故D正确。
故选D。
10．D
【解析】A．图线斜率表示电源内阻，b点与原点连线的斜率表示b状态电源的外电路电阻，b点的表示b点对应的内外电阻相等，此时电源的输出功率最大。故A错误；
B．外电路短路时，电源的总功率最大，在b状态，显然外电路不短路。故B错误；
C．从a到b，路端电压升高，回路电流减小，电源的总功率减小，外电路的电阻与内阻的差值逐渐减小，故电源的输出功率增大，故C错误；
D．从b到c，电流减小，电源的总功率变小，外电路电阻与内阻的差值逐渐增大，故电源的输出功率减小，故D正确。
故选D。
11．AB
【解析】当环境温度降低时R2增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I减小。
A．电容器的电压
E、r、R1均不变，I减小，UC增大，电容器C的带电量增大。故A正确；
B．总电流I减小，路端电压
E、r不变，则U增大，电压表的读数增大。故B正确；
C．电容器C两板间的电场强度
UC增大，d不变，则E增大。故C错误；
D．R1消耗的功率
I减小，R1不变，则P减小。故D错误；
故选AB。
12．AD
【解析】A．图线纵轴截距表示电动势，故A正确；
B．横轴上的截距对应的路端电压为2.4
V，非零，故B错误；
CD．由
r＝
得
r＝0.75Ω
表示电源内阻，故C错误，D正确。
故选AD。
13．AD
【解析】A．要电源总功率最大，电源电动势是固定的，所以就要求电流要大，电流大则总电阻要最小，内阻是一定的，所以外阻要最小。如果①接小灯的话，外阻最小也为
2R1=8R4
比较大，所以要接电流表，②接小灯的话，③接电压表开路，则小灯和R3并联再与R4串联再与R2并联，最后与R1串联，最后计算外阻为
③接小灯，②接电压表开路，则R3与R4串联，与RL、R2并联最后与R1串联，最后计算外阻为
此时外阻最小，电源总功率最大。即①接电流表，②接电压表，③接小灯，故A正确；
B．当R外=r时，输出功率最大，但是R1＞r，从上面可以看出，最小的外阻也大于r，所以要使输出功率最大，只有外阻接近r才行，所以还是选择最小的外阻，可以看到还应该是①接电流表，②接电压表，③接小灯，故B错误；
C．要路端电压最大，就要外阻越大越好，这样应该①接电压表，这样整个电路断路，路端电压等于电动势。故C错误；
D．要是电源效率最高，则电路不能是断路，同时外阻越大越好，这样①要接小灯，如果③接电流表，则R2、R3、R4被短接，则
R外=RL+R1=2R1=8R4
如果②接电流表，则R3短接，R4与R2并联，则
此时外阻为最大，则电源效率最高，即①接小灯，②接电流表，③接电压表，故D正确。
故选AD。
14．6
2
2
4
33.3%
【解析】根据题意可知，电动势和内阻
，
根据闭合电路欧姆定律
则
，，
效率
15．
【解析】设电源电动势为E，R1=R2=R3=R，则S接通时
S断开时
则
16．变亮
变亮
变暗
【解析】（1）滑片P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小
可知电路总电流增大，故A灯变亮；
（3）由以上分析知，A灯两端电压增大，总电压不变故C灯两端电压减小，C灯变暗；
（2）流经C的电流减小，总电流增大，故流经B的电流增大B灯变亮。
17．
12.0
【解析】（1）EF移动前
向左移动后
所以
（2）由于移动的距离相同，所以
解得
所以电压表示数
18．
【解析】由闭合电路的欧姆定律
电容器两板间的电压
对小球
解得
19．（1）1A；（2）3V；（3）1.5V
【解析】（1）根据欧姆定律可得
代入数据解得
（2）根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
（3）根据并联电路的电阻关系，可得外电路的电阻为
电路中中的总电流为
电压表的示数为
20．(1)1Ω/m；(2)260N
【解析】(1)无风时，电路中的电流为
则此时金属杆的电阻为
则金属杆单位长度的电阻为
(2)当传感器的示数为时，根据闭合电路欧姆定律
解得此时金属杆电阻为
则此时弹簧长度为
所以弹簧压缩量为
根据平衡条件，此时风力为