2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册 4.2闭合电路欧姆定律 课后练习（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
4.2闭合电路欧姆定律
课后练习（解析版）
1．在如图所示的电路中，直流电源的电动势，内阻，电阻，平行板电容器电容，两极板之间距离，电流表内阻不计，闭合开关S电路稳定后，下列说法正确的是（　　）
A．电流表读数大于1A
B．电容器带电荷量为10C
C．电容器对直流电的阻碍作用很小
D．电容器两极板之间电场强度为
2．在如图所示的电路中，三个定值电阻、、的阻值都是R，滑动变阻器的阻值范围为0~2R，电源电动势为E、内阻为r，下列说法正确的是（　　）
A．当变阻器的滑片P由a向b移动时，电流表示数减小
B．当变阻器的滑片P由a向b移动时，电压表示数增大
C．当变阻器的滑片P由a向b移动时，消耗的电功率增大
D．当变阻器的滑片P由b向a移动时，滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小
3．如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量，电源电动势，电源内阻为，不计各处摩擦，当电动机以的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流，则（　　）
A．电源的输出功率为450W
B．电动机线圈的电阻为
C．电源的效率为
D．电动机的效率为
4．如图所示，两平行金属板间带电微粒P处于静止状态，当某时刻滑动变阻器R2的滑片时，微粒P向上运动，则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器R2的滑片是向b端移动
B．电流表读数增大
C．R3上消耗的电功率减小
D．电源的输出效率增大
5．如图所示的电路中，电源的电动势为6
V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab=6
V，Uad=0
V，Ucd=6
V，由此可断定（　　）
A．L1和L2的灯丝都烧断了
B．L1的灯丝烧断了
C．L2的灯丝烧断了
D．滑动变阻器R断路
6．如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表V1和V2的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知电流表读数在以下时，电动机没有转动。不考虑电表对电路的影响，以下判断正确的是（　　）
A．图线①为V2示数随电流表的变化图线
B．电路中电源电动势为
C．此电路中，电动机的最大输入功率是
D．变阻器的最大阻值为
7．在如图所示的电路中，R1=10Ω，R2=8Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5A，当ab两点间接理想电压表时，其读数为2.5V，则该电源的电动势和内电阻分别为（　　）
A．E=2.5V
B．E=5V
C．r=1Ω
D．r=2Ω
8．如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R0是光敏电阻（光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小），L是小灯泡。闭合开关，当照射到R0的光照强度减小时，以下分析正确的是（　　）
A．电流表示数减小
B．电压表示数不变
C．灯泡亮度变亮
D．电源效率增大
9．在报警电路中常用到蜂鸣器，其原理为当电流从蜂鸣器正极流入负极流出时，蜂鸣器会发出报警声。如图所示是一个断路报警电路，平行板电容器电容为C，电源电动势为E，内阻，D可视为理想二极管，、为定值电阻。当电路中的电键K在电路工作过程中断开时，蜂鸣器会发出报警声。对于该电路下列说法正确的是（　　）
A．a端为蜂鸣器的正极
B．K闭合稳定后，电容器电量为
C．K闭合稳定后，增加平行板间距离有可能会使蜂鸣器发出报警声
D．K断开时，流过蜂鸣器的电量大于流过的电量
10．在如图甲所示的电路中，电源的U－I图象如图乙中的图线a所示，定值电阻R0的U－I图象如图乙中的图线b所示，滑动变阻器Rx的总电阻为1Ω，下列说法正确的是（　　）
A．定值电阻R0的阻值为4Ω
B．电源的内阻为0.5Ω
C．当Rx＝0时电源输出的功率最大
D．在Rx＝0.25Ω时电源输出的功率最大
11．如图甲所示的电路中，、均为定值电阻，且，阻值未知，为滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。计算：
(1)定值电阻的阻值；
(2)滑动变阻器的最大阻值；
(3)电源的电动势和内阻。
12．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。
13．在如图所示的电路中，电源内阻为r，闭合开关S，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，请分析电压表和电流表示数的变化情况，并说明理由。
14．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。
15．如图所示，电源电动势，内阻为r（未知），，，闭合、，断开，理想电压表的读数为。求：
（1）闭合、、时，电压表的读数U是多少？
（2）闭合，断开、时，电源消耗的总功率P是多少W？
16．如图所示电路中，E是电动势为36V的理想电源，R1＝R2＝20Ω，R3＝10Ω，R4＝24Ω，C＝20μF，电表为理想电表。闭合开关S，待电路稳定后，求：
⑴电流表、电压表的示数；
⑵电容器极板所带的电荷量。
17．如图所示的电路，设电池的电动势为，内阻为，闭合电键，从右向左调节滑动变阻器，可以看到电压表的示数将会发生变化，设电表为理想电表。试回答下列问题：
(1)请写出电压表的示数随电阻的变化关系式；你认为路端电压变化的根本原因是什么？
(2)某同学在实验的过程中根据两表的示数，以电压表的示数为纵坐标，电流表的示数为横坐标，根据记录的数据描点作图，画出了如图所示的直线图像，依据图像来求电源的电动势和内电阻。你认为该图像存在的最大问题是什么？原因可能是什么？可以通过什么样的办法来解决？
18．如图示的电路中，各元件值为，，，，电源电动势，内阻不计。闭合开关S，求：
(1)单刀双掷开关接触点1，且电路稳定后，电容C所带的电荷量；
(2)再将单刀双掷开关从触点1改接触点2，且电路稳定后，这个过程中通过R1的电荷量。
19．如图所示，图（a）为灯泡工作电路，图（b）为电源的U-I图象。开关闭合，灯泡正常工作，理想电流表的示数I=2A，求：
(1)电源的电动势E及内阻r；
(2)电源的输出功率P。
20．太阳能汽车是一种环保型的“绿色汽车”，有一辆玩具汽车靠太阳能电池供电，该电池的太阳能集光板面积为600cm2，太阳能电池电动势为35V，内阻为3。现使该玩具汽车在水平路面上匀速行驶，其太阳能集光板正对太阳，测得其电流强度为2A。已知电动机的直流电阻为2，太阳光垂直照射到集光板单位面积的辐射功率为1.6×103W/m2。求：
(1)该玩具汽车匀速行驶时，太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率；（结果保留三位有效数字）
(2)若该玩具汽车的总重量为50N在水平路面上行驶时受到的阻力是车重的0.25倍，该玩具汽车在水平路面上行驶的最大速度。
参考答案
1．D
【详解】
AC．闭合开关S电路稳定后，电容器中无电流通过，对直流电的阻碍作用为无限大，由闭合电路欧姆定律有
AC错误；
B．电容器两极板之间的电压
电容器带电荷量
B错误；
D．由
可得，电容器两极板之间电场强度
D正确。
故选D。
2．D
【详解】
ABC．当变阻器的滑片P由a向b移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变小，则总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可知干路电流增大，而
可知电压表示数减小，则R1的电流减小，而R1的功率变小；故由
可得电流表示数增大，故ABC错误；
D．当变阻器的滑片P由b向a移动时，滑动变阻器接入电路的阻值从0增大到2R，而电路除了滑动变阻器外构成的等效电源，其等效内阻为
故滑动变阻器作为等效电路的外阻变大，当其阻值等于内阻时，其功率达到最大，故滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小，故D正确；
故选D。
3．D
【详解】
A．电源的总功率
电源内阻消耗的功率为
电源的输出功率为
故A错误；
B．设线圈的电阻为R，根据能量守恒得
又
则得
故B错误；
C．电源的效率为
故C错误；
D．电动机效率为
故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
电容器、滑动变阻器R2和R3并联后，再与R1串联，接在电源两端。假设滑动变阻器R2的滑片向b端移动，此时滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律
可知，干路中电流增大，路端电压减小，R1两端的电压增大，故并联部分两端的电压减小，平行金属板两端电压减小，微粒P将向下运动，故滑片是向a端移动，A错误；．
B．当滑片是向a端移动时，接入电路的电阻增大，总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，R1两端电压减小，R3两端电压增大，流过R3的电流增大，又干路电流减小，故流过R2的电流减小，即电流表读数减小，故B错误；
C．由于流过R3的电流增大，故R3上消耗的电功率增大，故C错误；
D．由电源的输出效率
可知，当路端电压增大时，电源的输出效率增大，故D正确。
故选Ｄ。
5．C
【详解】
由Uab=6
V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由Ucd=6
V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2断路，选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．AC
【详解】
A．由电路图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以图线①表示V2的电压与电流的关系，故A正确；
B．此图线的斜率大小等于电源的内阻，为
当电流时，，则电源的电动势
故B错误；
C．当时，，电动机输入功率最大
故C正确；
D．若电流表示数小于，由图知，电动机不转动，电动机的电阻
根据闭合电路欧姆定律得
得
当时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以与并联电阻的最大值
则变阻器的最大阻值大于，故D错误。
故选AC。
7．BD
【详解】
当a、b两点间接理想电流表时，被理想电流表短路，根据闭合电路的欧姆定律有
当ab两点间接理想电压表时，电压表读数即为两端电压，可得
联立两式解得
故选BD。
8．AD
【详解】
A．当照射到R0的光照强度减小时，R0的阻值增大，根据“串反并同”规律，与R0串联的电流表示数减小，故A正确；
B．干路电流减小，由
可知内电压减小
则路端电压增大，即电压表示数增大，故B错误；
C．干路电流减小，即流经R1的电流减小，R1两端电压减小，又知电压表示数增大，故R2两端电压增大，流经R2的电流增大，则流经灯泡的电流减小，灯泡变暗，故C错误；
D．路端电压U增大，根据
电源的效率η增大，故D正确。
故选AD。
9．AC
【详解】
A．闭合电键K，电源给电容器充电，电流从b到a，电键K断开时，电流从a到b，蜂鸣器报警，根据题意可知a端为蜂鸣器的正极。A正确；
B．根据闭合电路欧姆定律，K闭合稳定后，电容器两端的电压为外电压，小于电动势E，所以，电容器电量小于。B错误；
C．K闭合稳定后，增加平行板间距离，电容器放电，电流方向从a到b，所以有可能会使蜂鸣器发出报警声，C正确；
D．D可视为理想二极管，反向时不导通，所以K断开时，流过蜂鸣器的电量等于流过的电量，D错误。
故选AC。
10．BD
【详解】
A．由定值电阻R0的U-I图象知其阻值
故A错误；
B．由电源的U-I图象知电源的电动势E=3V，内阻
r==0.5Ω
故B正确；
CD．当
Rx+R0=r
即
Rx=0.25Ω
时，电源输出的功率最大，故C错误D正确。
故选BD。
11．(1)；(2)；(3)；
【详解】
(1)当的滑片滑到最右端时，、均被短路，此时外电路电阻等于，且对应于图线上B点，故由B点的U、I值可求出的阻值为：
(2)滑动变阻器的滑片置于最左端时，阻值最大。设此时外电路总电阻为R，由图像中A点坐标求出
代入数据解得滑动变阻器最大阻值
(3)由闭合电路欧姆定律得，将图像中A、B两点的电压和电流代入得
、
解得
、
12．（1）1A；（2）3V；（3）1.5V
【详解】
（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
13．电压表示数减小，电流表示数变小，见解析
【详解】
在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则总电阻减小，电路中总电流增大，内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数变小；
由欧姆定律可知，R1上的分压增大，路端电压减小，故并联部分电压减小，即可知电流表示数变小。
14．
【详解】
由闭合电路的欧姆定律
电容器两板间的电压
对小球
解得
15．（1）；（2）
【详解】
根据
可求得
（1）闭合时
解得：
（2）闭合，打开时
解得
16．(1)
0.6A，28V；(2)2.4×10-4C
【详解】
(1)等效电路图如图所示
当电表为理想电表时，可以看出：R2、R3串联后与R1并联，然后与R4串联，于是电路的总电阻为
R总=+R4=36Ω
由欧姆定律，可得通过电源的电流为
电流表的示数即是流过R1的电流，由串并联知识可得
IA=I1==0.6A
从等效电路图可看出，电压表的示数是R3两端的电压与R4两端的电压之和。由于流过R3的电流为
I3=I－I1=0.4A
且流过R4的电流I4就是电路的总电流I，因此电压表的示数为
UV=
I3
R3+
I4
R4=
I3
R3+
I
R4=28V
(2)电容器两极板之间的电压即是R1两端的电压
UC=
I1R1=12V
因此电容器极板所带的电荷量
Q=CUC=2.4×10-4C
17．(1)，路端电压变化的根本原因是电源有内阻；(2)斜率太小，可能是电源的内阻太小，换成内阻较大的旧电池、纵坐标不从零开始等。
【详解】
(1)根据闭合电路欧姆定律可得电路电流为
路端电压为
联立两式解得
路端电压变化的根本原因是电源有内阻，电路有电流经过内阻有电压损失。
(2)根据可知在U-I图像中纵坐标的载距表示电源的电动势，图像斜率的绝对值表示电源的内阻，由图可知该图像存在的最大问题是斜率太小或者说电压的变化太小测量误差较大，原因可能是电源的内阻太小或者电压的标度选择太大，可以通过换成内阻较大的旧电池、纵坐标不从零开始等办法来解决。
18．(1)；(2)
【详解】
(1)单刀双掷开关接触点1时
①
②
③
由①②③可得
(2)单刀双掷开关接触点2时
④
⑤
解得
所以通过R1的电量
19．（1）2V，0.5；（2）2W
【详解】
(1)由图b可知
E=2V
r==0.5V
(2)电源的输出功率
P出=EI-I2r
代入数值解得
P出=2W
20．(1)；(2)v=4.0m/s
【详解】
(1)玩具汽车匀速行驶时太阳能电池的总功率为
P1=EI=70W
太阳能集光板的接收功率为
P2=600×10-4×1.6×103W=96W
太阳能集光板把太阳能转化为电能的效率为
联立并代入数据得
(2)玩具汽车以最大速度匀速行驶时有
Ff=0.25G
电动机的输出功率为
P出=EI-I2(r+R)=
Ffv
联得解得
v=4.0m/s