2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册 4.2闭合电路欧姆定律 同步作业（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
同步作业（解析版）
1．如图所示，和是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但的尺寸比大得多，把它们分别连接在如图所示的电路的A、两端，接时电压表的读数为，电源的输出功率为，接时电压表的读数为，电源的输出功率为，则下列判断正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，电阻R1=2r，滑动变阻器的最大阻值R=5r，最初滑动变阻器的滑片处于b端，则当滑动变阻器的滑片缓慢向a端滑动时（　　）
A．电流表示数逐渐减小
B．电压表示数逐渐减小
C．滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小
D．当滑动变阻器的电阻R=3r时，电阻R1的功率最大
3．如图，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡D1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡D1组成闭合电路时，灯泡D1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Ω
B．灯泡D1的额定电压为3V，功率为6W
C．把灯泡D1换成“3V，20W”的灯泡D2，电源的输出功率将变小
D．由于小灯泡B的U－I图线是一条曲线，所以灯泡发光过程，欧姆定律不适用
4．如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动（灯未烧坏），则（　　）
A．电灯L变暗，安培表的示数减小
B．电灯L更亮，安培表的示数增大
C．电灯L更亮，安培表的示数减小
D．电灯L变暗，安培表的示数增大
5．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合后，灯泡L能正常发光；当滑动变阻器的滑片向右移动后，下列说法中正确的是（　　）
A．灯泡L变亮
B．电容器C的带电量将增大
C．R0两端的电压减小
D．电源的总功率变小，但电源的输出功率一定变大
6．电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻、及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表读数增大，电流表读数减小
B．电压表读数减小，电流表读数增大
C．电压表和电流表读数都减小
D．消耗的功率减小
7．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值己在图中标出，闭合开关S，下列说法正确的有（　　）
A．路端电压为10V
B．电源的总功率为10W
C．a、b间电压的大小为6V
D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A
8．在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。则（　　）
A．电源的电动势为3
V
B．电源的内阻为2
Ω
C．电源的工作效率为75%
D．电路消耗的总功率为6
W
9．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是（　　）
A．灯泡L将变暗
B．灯泡L将变亮
C．电容器C的电量将增加
D．电容器C的电压将不变
10．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，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态，下列说法中正确的是（　　）
A．只断开开关S，电容器所带电荷量变大，带电微粒向上运动
B．只调节电阻R3的滑动端P2向上移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动
C．只调节电阻R2的滑动端P1向下移动时，电压表示数保持不变，带电微粒向上运动
D．只增大R1的光照强度，电阻R0消耗的功率变大，带电微粒向上运动
11．如图是酒精测试仪的原理图，电源内阻为r，电动势E不变，R0为定值电阻。已知酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比；如果测试到的酒精气体浓度越大，那么（　　）
A．传感器的电阻越小
B．电压表的示数越大
C．通过传感器的电流越小
D．电路消耗总功率越小
12．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法中正确的是（　　）
A．电压表读数将变小
B．L1亮度不变，L2将变亮
C．L1将变亮，L2将变暗
D．电源内阻的发热功率将变小
13．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻。调节电阻箱R的阻值，使电压表V的示数增大ΔU，在此过程中（　　）
A．路端电压增加，增加量一定等于ΔU
B．电阻R2两端的电压减小，减少量一定等于ΔU
C．通过电阻R1的电流增加，增加量一定等于
D．通过电阻R2的电流减小，减少量一定小于
14．如图所示，“V”形光滑导电支架下端用铰链固定于绝缘水平面上，支架两臂与水平面间的夹角均为53°，两臂粗细均匀，支架的臂上套有一根原长为l的轻弹簧，轻弹簧的下端固定于“V”形支架下端，上端与一可视为质点的金属小球相接，小球与支架接触良好，小球可以随支架一起绕中轴线转动，该臂上端有一挡板，支架上端A、C之间通过导线接入理想电源和理想电流表。已知小球质量为m，支架每臂长为，支架静止时弹簧被压缩了，电流表的读数为I，重力加速度为g，忽略导线、弹簧、铰链和小球的电阻，支架两臂上电阻分布均匀。已知，，重力加速度为g。则（　　）
A．轻弹簧的劲度系数为
B．当支架绕轴匀速转动时，小球沿方向的合力不为零
C．当弹簧处于原长时，电流表的读数为，支架匀速转动的角速度为
D．当电流表的读数为时，弹簧形变量最大，支架匀速转动的角速度为
15．如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R1为定值电阻，R2为光敏电阻（随光照强度增大阻值减小），闭合电键，小灯泡能正常发光。现增大照射光的强度，增大照射光的强度前后理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，不考虑灯丝电阻变化，则（　　）
A．电源的输出功率一定增大
B．灯泡亮度变亮
C．、均保持不变
D．变小
16．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=2Ω，定值电阻R1=4Ω、R2=6Ω，电容器电容C=20。求：
（1）闭合开关S1、S2时回路的路端电压U；
（2）保持S1闭合，断开S2后，电容器带电量改变量ΔQ。
17．在如图1所示的电路中，、为定值电阻，且，阻值未知，是阻值未知的滑动变阻器，C是电容器，电容F。当滑片P从左端滑到右端时，测得电源的路端电压随干路中电流变化图线如图2所示，其中A、B两点对应滑片在变阻器的两个端点。求：
（1）电源的电动势和内电阻；
（2）电容器所带电荷量的最大值。
18．某电路如图所示，已知电源电动势
E=12V，内阻
r=2Ω，定值电阻R1=R4=5?，R2=R3=20?。试问：
（1）外电路总电阻多大；闭合开关S后，电路总电流多大；
（2）将a、b
用导线相连，闭合开关S，路端电压多大；电源的总功率为多少。
19．如图1所示的电路，滑动变阻器最大阻值为R0=18Ω，电源路端电压U随外电阻R变化的规律如图2所示，图中U=18V的直线为图线的渐近线，试求：
（1）电源电动势E和内阻r；
（2）A、B空载（没接用电器）时输出电压的范围。
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．C
【详解】
AB．设正方向的边长为a，则导体的电阻
由两导体的与相同，则两导体的电阻相等，即
故AB错误；
CD．导体接入电路中，电压表示数
由于电源电动势E，内阻r、导体电阻R相同，则电压表示数U相同，由
可得功率相同，故C正确，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
AB．当滑动变阻器的滑片缓慢向a端滑动时，阻值减小，总电阻减小，则电流变大，即电流表示数逐渐变大，R1上的电压变大，则电压表示数逐渐变大，选项AB错误；
C．将电阻R1看做是电源的内阻，则电源的等效内阻为r＇=3r，则当滑动变阻器的阻值等于3r时滑动变阻器消耗的功率最大，则当滑动变阻器的滑片缓慢向a端滑动时，滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小，选项C正确；
D．因R1是固定电阻，当电路中电流最大时消耗的功率最大，则当滑动变阻器的电阻为0时，电阻R1的功率最大，选项D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．由图读出电源的电动势E=4V，内阻
故A错误；
B．两图线的交点表示小灯泡D1与电源连接时的工作状态，此时灯泡的电压?U=3V，电流?I=2A，功率为?
由于小灯泡D1正常发光，则灯泡D1的额定电压为3V，功率为6W，故B正确；
C．灯泡D1的电阻
“3V，20W”的灯泡D2的电阻为
可知灯泡D2的电阻更接近电源的内阻，根据电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，可知把灯泡D1换成“3V，20W”的灯泡D2，电源的输出功率将变大，故C错误；
D．灯泡是纯电阻，欧姆定律仍适用，图线为曲线是由灯泡电阻随温度的增大而增大，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
据题意，当滑片向b端移动，滑动变阻器接入电路的电阻增大，则整个电路总电阻增大，据闭合电路欧姆定律
可知总电流I将减小，则电源内阻分压减小而外电压增大，故灯泡变亮，而电流表示数减小。
故选C。
5．B
【详解】
A．当滑动变阻器的滑片向右移动后，R增大，电路中电流I减小，灯泡L将变暗，故A错误；
B．由闭合电路欧姆定律
得路端电压增大，则知U增大，电容器电荷量
增大，故B正确；
C．电路稳定后电容器相当于断路，则两端电压为零，没有变化，故C错误；
D．I减小，电源的总功率
减小，由于电源的内电阻与外电阻的关系不知，不能确定电源输出功率如何变化，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，R接入电路的阻值增大，回路中的外电阻增大，干路电流减小，所以R1消耗的功率减小；根据闭合电路欧姆定律可知外电压增大，所以电压表读数增大；根据串联分压规律可知R两端电压增大，所以R2两端电压增大，则电流表读数增大。综上所述可知ABC错误，D正确。
故选D。
7．A
【详解】
A．根据电阻的串并联规律可知电路的外电阻为
根据闭合电路欧姆定律可知路端电压为
故A正确；
B．电源的总功率为
故B错误；
C．规定电源负极为电势零点，则a点电势为
b点电势为
所以a、b间电压的大小为
故C错误；
D．a、b间用导线连接后，根据电阻的串并联规律可知电路外电阻为
根据闭合电路欧姆定律可知电路的总电流为
故D错误。
故选A。
8．AD
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律得
当I=0时
则由图Ⅰ读出电源的电动势
A正确；
B．内阻等于图线的斜率大小，则
B错误；
C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出路端电压
U=2V，电路中电流
I=2A，则电源的效率
C错误；
D．电路消耗的总功率
D正确。
故选AD。
9．AC
【详解】
AB．当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器的电阻值增大，外电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，通过灯泡的电流减小，灯泡L将变暗，B错误A正确；
CD．当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器的电阻值增大，外电阻增大，外电压增大，则电容器两端的电压增大，根据
C的电量将增加，D错误C正确。
故选AC。
10．CD
【详解】
A．只断开开关S，电容器通过R2、R3放电，所带电荷量变小，极板间场强减小，带电微粒所受向上的电场力减小，故微粒向下运动，A错误；
B．电阻R3与电容器串联，由于电容器处于开路状态，故R2的阻值对电路没有影响，所以P2向上移动时，电压表示数不变，带电微粒仍保持静止，B错误；
C．只调节电阻R2的滑动端P1向下移动时，回路总电阻不变，干路电流不变，路端电压不变，故电压表示数不变，电容器两端的电压（即电阻R2上半段的电压）变大，极板间场强变大，微粒所受向上的电场力变大，带电微粒向上运动，C正确；
D．只增大R1的光照强度，R1阻值减小，干路电流变大，故电阻R0消耗的功率变大，电容器两端电压U变大，微粒所受向上的电场力变大，带电微粒向上运动，D正确。
故选CD。
11．AB
【详解】
因为酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，则如果测试到的酒精气体浓度越大，那么传感器的电阻越小，根据闭合电路的欧姆定律可知，通过传感器的电流越大，根据
U=IR0
可知，电压表读数越大，根据
P=IE
可知，电路消耗的总功率越大。
故选AB。
12．AB
【详解】
开关在位置1时，外电路总电阻
R总＝R
电压表示数
U＝E＝E
同理，每个灯泡两端的电压
U1＝U2＝E
电源内阻的发热功率为
P热＝＝
开关在位置2时，外电路总电阻
R总′＝R
电压表示数
U′＝E＝E
灯泡L1两端的电压
U1′＝E
L2两端的电压为
U2′＝E
电源内阻的发热功率为
P热′＝＝
综上所述，电压表读数变小；L1亮度不变，L2将变亮；电源内阻的发热功率将变大，故AB正确，CD错误。
故选AB。
13．CD
【详解】
ABD．电压表V的示数增大ΔU，则电阻R2和电源内阻上的电压之和一定减小ΔU，电阻R2两端的电压减少量一定小于ΔU，通过电阻R2的电流减小量一定小于；路端电压增加，增加量一定小于ΔU，故AB错误，D正确．
C．电压表V的示数增大ΔU，即R1两端电压增大ΔU，则通过R1的电流增加，由于R1是定值电阻，所以其电流增加量一定等于，故C正确．
故选CD。
14．BC
【详解】
A．受力分析如图
根据共点力平衡
解得
故A错误；
B．当支架绕轴速转动时，小球做水平面上的匀速圆周运动，合力沿水平方向指向转抽，所以小球沿方向的分力沿向下。故B正确；
C．当弹簧处于原长时，如图所示，支架的角速度设为，则有
解得
设两臂上单位长度电阻为，根据欧姆定律，依题意，可得
联立可得
故C正确；
D．当电流表的读数为时，根据欧姆定律，有
解得
即弹簧形变量最大，此时弹簧产生弹力为
设此时小球角速度为，沿方向应用牛顿第二定律，有
解得
由于有挡板，所以角速度，故D错误。
故选BC。
15．BC
【详解】
A．设回路中外电阻为R，则电源的输出功率为
根据数学知识可知，当R＞r时，P随R的增大而减小；当R＜r时，P随R的增大而增大。增大照射光强度后，R减小，但由于R与r大小关系未知，所以电源的输出功率不一定增大，故A错误；
B．增大照射光强度后，R减小，回路中电流增大，所以灯泡亮度变亮，故B正确；
CD．根据欧姆定律可得
根据闭合电路欧姆定律可得
所以
可知、和均保持不变，故C正确，D错误。
故选BC。
16．（1）10V；（2）
【详解】
（1）由闭合回路欧姆定律
（2）断开S2前
得
断开S2后
17．（1）V，；（2）C
【详解】
（1）从题图知，当V时，A；当V时，A，根据闭合电路欧姆定律有
，
将两组U、I值代入解得
V，
（2）当P滑到的右端时，对应图中的B点，此时V，A。所以有
当Р滑到的左端时，对应图中的A点，此时V，A。所以有
由电路结构知，滑动变阻器与并联部分接入电路的最大阻值为
此时对应电容器获得的电压最大，电荷量最大，最大电压为
所以电容器所带的最大电荷量为
C
18．（1）12.5Ω，0.83A；（2）9.6V，14.4W
【详解】
（1）外电路总电阻
根据闭合电路欧姆定律，电路总电流
（2）连接ab后，外电路总电阻
电路的总电流为
路端电压为
电源的总功率为
19．(1)18V，2Ω；(2)0～16.2V
【详解】
(1)当外电阻无穷大时，路端电压等于电动势。由图可知，当外电阻无穷大时，路端电压接近18V，故说明电源的电动势为E=18V，由图象可知，当外电阻为R=2Ω时，路端电压为U=9V，由欧姆定律可得电路中电流为
由可得内电阻为
(2)空载时，当变阻器滑片移至最下端时，输出电压最小，为U最小=0V，当变阻器滑片移至最上端时，输出电压最大，此时的电流为
输出电压为
联立并代入数据可得，故空载时A、B两端输出的电压范围是0～16.2V。
20．(1)1Ω/m；(2)260N
【详解】
(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