第四章 闭合电路欧姆定律与科学用电 单元测试（解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
第四章
闭合电路欧姆定律与科学用电
单元测试（解析版）
一、选择题（共40分）
1．如图所示的电路中，电源电动势，内阻，电阻，电阻，电阻，滑动变阻器接入电路的阻值为，电容器的电容，电阻与电容器间的导线记为，单刀双掷开关与触点1连接，下列说法正确的是（　　）
A．如果仅将的滑片向上滑动，消耗的功率减少
B．如果仅将的滑片向上滑动，电源的输出功率减少
C．若仅将开关由触点1拨向触点2，流过导线的横截面的电荷量为
D．若仅将开关由触点1拨向触点2，流过导线的横截面的电荷量为
2．如图所示，电源电动势E=24V、内阻r=4Ω，R0=1Ω，两次调节滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω）的滑动触头分别使R1和R0有最大功率，则两次R1的阻值分别为（　　）
A．5Ω，0Ω
B．3Ω，0Ω
C．5Ω，3Ω
D．3Ω，3Ω
3．关于多用电表的使用，下列说法中正确的是（　　）
A．用电流档测电流或用电压挡测电压前，必须检查机械零点
B．用电阻档测电阻前，不需要检查机械零点
C．用电阻档测电阻时，若从一个倍率变换到另一个倍率，不需要重新检查欧姆零点
D．用电阻档测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越大
4．电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，其中R1>r，滑动变阻器的滑片由中点滑向a端时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数变大
B．电流表A2的示数变大
C．电源的输出功率一定减小
D．电压表V和电流表A1示数变化量的比值为定值
5．如图所示电路中，已知，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头从最上端向下滑动时（　　）
A．电源输出功率不断增大
B．电源输出功率先增大后减小
C．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小
D．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大
6．下列说法中正确的是（
）
A．半导体材料的导电性能会因为光照、温度变化等因素影响而发生显著变化
B．伏安法测大电阻时应选择外接法，且测量值小于真实值
C．用多用电表欧姆档测电阻，每次换挡后都需进行机械调零
D．多用电表红表笔连接内置电源的正极，黑表笔连接内置电源的负极
7．如图所示的电路中，、为定值电阻，为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U。当滑动触点向图中a端移动，则（　　）
A．I变大，U变小
B．I变大，U变大
C．I变小，U变小
D．I变小，U变大
8．如图所示，已知电源的内阻为r，外电路的固定电阻R0=r，可变电阻Rx的总电阻为2r，在Rx的滑动触头从A端向B端滑动的过程中（　　）
A．Rx消耗的功率变小
B．电源输出的功率变小
C．电源内阻消耗的功率变小
D．R0消耗的功率变大
9．在图示电路中，电源的电动势为E，内阻为r。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列说法正确的是（　　）
A．小灯泡变暗
B．小灯泡变亮
C．小灯泡变亮
D．小灯泡变暗
10．如图所示，电源的电动势E=10V、内阻，电动机M内阻，滑动变阻器R1阻值范围为0~10Ω，定值电阻，两个电流表均为理想电表。闭合开关S1、S2，电动机正常工作，电流表A1的示数为2A，电流表A2的示数为1A，则下列说法正确的是（　　）
A．电动机的输出功率为5W
B．滑动变阻器接入电路的阻值为1.5Ω
C．断开开关S2，当时，R2消耗的功率最大
D．断开开关S2，当时，R1消耗的功率最大
二、实验题（共15分）
11．（1）如图是最简单的多用电表的电路原理图，插孔应该插______（填“红”、“黑”）表笔，如果用此多用电表测量电阻，则选择开关应该接______端（填“1”、“2”或“3”），如果用此多用电表测量电压，则选择开关应该接______端（填“1”、“2”或“3”）。
（2）为了测定这个多用电表所用电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材：
A．电流表（满偏电流3mA，内阻10Ω）
B．电流表（0～0.6A～3A，内阻未知）
C．滑动变阻器R0（0～10Ω，1A）
D．定值电阻R（阻值990Ω）
E．开关与导线若干
①某同学根据现有的实验器材，设计了图甲所示的电路，图乙中部分电路已连接，请在图乙中以笔划线代替导线按照电路图甲完成实物连线______。
②如图丙为该同学根据上述设计的实验电路利用实验测出的数据绘出的图线，为电流表G的示数，为电流表A的示数，由图线可以得到被测电池的电动势E=______V，内阻r=______Ω（两空均保留两位有效数字）。采用这个电路测量，电动势的测量值比真实值______（填“大”或“小”）。
12．两位同学在实验室利用如图（a）所示的电路测定定值电阻R0，电源的电动势E和内电阻r，调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表和A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表和A和电压表V2的测量数据。并根据数据描绘了如图（b）所示的两条U﹣I直线，回答下列问题：
（1）根据甲、乙两同学描绘的直线，可知______。
A．甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据
B．甲同学是根据电压表V2和电流表A的数据
C．乙同学是根据电压表V1和电流表A的数据
D．乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据
（2）根据图（b），电源电动势E=______V，内电阻r=______Ω。（保留2位有效数字）
三、解答题（共45分）
13．使用功率为的电加热装置把的水从加热到，用了。已知水的比热容为，那么这个装置的效率是多少？
14．一个允许通过最大电流为2A的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路，变阻器最大阻值R0=22Ω，电源路端电压U随外阻R变化的规律如图乙所示，图中U=12V的直线为图线的渐近线。
（1）求电源的电动势和内电阻。
（2）求AB空载时输出电压的范围。
（3）若要保证变阻器的滑片能任意滑动，A、B两端所接负载的最小电阻是多大？
15．如图所示的电路中，电源的电动势，内阻；电阻，，，；电容器的电容，闭合开关，求：
（1）通过电源的电流；
（2）电容器两端的电压；
（3）当断开开关后，通过电阻的电量。
16．如图所示，甲图中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。
(1)电压表的示数随电流表示数的变化图象应分别为图象中的哪一条直线？
(2)定值电阻、变阻器的总电阻R分别为多少？
(3)求出电源的电动势和内阻。
参考答案
1．D
【详解】
A．开关S与触点1连接，电路中R1和R4串联，如果仅将R4的滑片向上滑动，总电阻减小，总电流增大，根据P=I2R1可知R1消耗的功率增大，故A错误；
B．电源的输出功率随外电阻变化关系如图所示，原来R1和R4接入电路的总电阻大于内电阻，如果仅将R4的滑片向上滑动，外电阻接近内电阻，则电源的输出功率增加，故B错误；
CD．开关S与触点1连接，电路的电流强度
R1两端电压
U1=IR1=1.5V
R4两端电压
U4=IR4=2V
此时电容器所带的电荷量
Q1=CU1=1.5×10-6C
左端为高电势；若仅将开关S由触点1拨向触点2，此时电容器所带的电荷量
Q2=CU4=2×10-6C
此时左端为低电势，所以流过导线d的横截面的电荷量为
Q=Q1+Q2=3.5×10-6C
故C错误D正确。
故选D。
2．A
【详解】
把R0等效为电源“内阻”，满足
R1有最大功率，由可知，当I最大时R0有最大功率，由闭合电路欧姆定律
可知，当R1=0时，电流I最大，R0有最大功率，A正确。
故选A。
3．A
【详解】
A．用电流档测电流或用电压挡测电压前，必须检查机械零点，选项A正确；
B．用电阻档测电阻前，也需要检查机械零点，选项B错误；
C．用电阻档测电阻时，若从一个倍率变换到另一个倍率，需要重新欧姆调零，选项C错误；
D．用电阻档测电阻时，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越小，选项D错误。
故选A。
4．D
【详解】
AB．当滑动变阻器的滑片由中点滑向a端时，接入电路的电阻减小，则由闭合电中欧姆定律可知，干路电流增加，内电压增加，由
可知路端电压减小，即电压表示数变小，因路端电压减小，R1两端的电压增加，故并联部分电压减小，由欧姆定律可知电流表A2示数变小，故AB错误；
C．根据电源的输出功率和外电阻的关系可知，外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，R1>r，，则滑动变阻器的滑片由中点滑向a端时，电源的输出功率一定增大，故C错误；
D．电压表V和电流表A1示数变化量的比值就是电源内阻r的大小，故不变，D正确；
故选D。
5．D
【详解】
AB．该电路为滑动变阻器的上下两部分并联与电阻R串联，当滑动变阻器的上下两部分电阻相等时并联部分电阻最大，因此划片向下滑动时电路总电阻先增大后减小，电源的输出功率和外电阻的关系如图
电源输出功率先减小后增大，所以A、B错误；
CD．外电阻先增大后减小，电压表V读数先变大后变小，触头由上往下滑至中点，并联部分电压增大而电流表所在支路电路在减小，电流表A读数变大，触头由中点往下滑的过程中，外电阻减小，总电流增大，与电流表并联的支路电流在减小，电流表A读数变大，所以C错误，D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．半导体的阻值随温度、光照、杂质、压力等外界因素的不同而发生变化，故可以利用半导体制作成光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻以及二极管三极管等，A正确；
B．伏安法测大电阻时，则电流表的分压能力较弱，因此将电流表内接，此时电压表测量的是电流表和待测电阻的电压之和，因此电压测量偏大，电流测量准确，测量值大于于真实值，B错误；
C．用多用电表欧姆档测电阻，每次换档，应先断开被测电阻再换档，将红、黑表笔接触，调节欧姆调零旋钮，使指针指向零刻度线测量电阻时，每次换挡都应调节欧姆调零旋钮，不调节机械调零，C错误；
D．测电阻时，电流从黑表笔出来，经过被测元件，从红表笔回到万用表，则黑笔和表内电池正极相通，红笔和负极相通。但是测量电流或电压的时候，红表笔必须接被测电路正极端，否则表针会反转，D错误。
故选A。
7．C
【详解】
当的滑动触点向图中a端移动时，减小，外电路总电阻变小，则由闭合电路欧姆定律可知，总电流变大，路端电压变小，则有变小。电路中并联部分电压变小，则变小。
故选C。
8．AD
【详解】
A．当外电阻与电源内阻相等时电源的输出功率最大；将R0等效为电源的内阻，则电源的等效内阻为2r；当Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，电阻Rx从2r减小到零，则Rx消耗的功率变小，选项A正确；
B．Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，外电路电阻从3r减小到r，则电源输出功率逐渐变大，选项B错误；
CD．Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，总电阻逐渐减小，则电流逐渐变大，则根据P=I2R可知，电源内部消耗的功率以及R0消耗的功率均变大，选项C错误，D正确；
故选AD。
9．AB
【详解】
当滑动变阻器的滑片P向左移动时，滑动变阻器的有效电阻增大，电路中的电流减小，内电压减小，外电压增大。小灯泡变暗，其两端电压减小，则并联电路上的电压增大，则小灯泡变亮。
故选AB。
10．BD
【详解】
A．根据并联电路的特点可得
电动机的输出功率为
故A错误；
B．根据欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的阻值为
故B正确；
C．断开开关S2，此时电路为滑动变阻器R1与定值电阻R2串联，根据R2消耗的功率为
可知，通过R2的电流越大，R2消耗的功率越大，则R2消耗的功率最大时，滑动变阻器应移至阻值最小端，故C错误；
D．断开开关S2，此时电路为滑动变阻器R1与定值电阻R2串联，可知当
此时滑动变阻器R1的电功率最大，即
故D正确；
故选BD。
11．红
2
3
3.0
2.0
小
【详解】
(1)[1][2][3]
A插孔接电源负极，根据红进黑出可知，A插孔应该接红表笔；如果用此多用电表测量电阻，内部包含电源，则选择开关应该接2，如果用此多用电表测量电压，则电流表与分压电阻串联，故接3。
(2)
①[4]
由原理图连接实物图所示；
②[5][6][7]
表头的示数与定值电阻阻值的乘积可作为路端电压处理，则由闭合电路欧姆定律可知：
即：
所以
，
结合图像解得
，
因为没考虑G的分流，所以
小于干路电流，导致电动势的测量值比真实值小。
12．AD
1.5
1.0
【详解】
(1)[1]从电路连接可以看出，电流表A的读数增大时，电压表V1的读数减小，电压表V2的读数增大，甲同学是根据电压表V1和电流表A的数据绘制图象的，乙同学是根据电压表V2和电流表A的数据绘制图象的，故AD正确，BC错误；故选AD。
(2)[2][3]从甲同学的图象可以得出图象在U轴上的截距为1.50V，即电源的电动势为E=1.50V，图象斜率的绝对值为电源内阻
13．
【详解】
水吸收的热量
代入数据得
电加热装置正常工作时的功率为2000W，10min消耗的电能
电加热装置的效率
14．（1），；（2）；（3）
【详解】
（1）由乙图可知当R趋近无穷大时，，则电动势
而当时，应有
（2）当滑片到变阻器的最上端时，A、B两端输出电压达到最大值
当滑片到变阻器最下端时，A、B两端输出电压达到最小值，最小值为零，古A、B空载时输出电压的范围；
（3）当滑片滑到变阻器的最上端，通过电源的电流恰好为最大电流2A时，A、B两端所接负载电阻最小，由
解得
15．（1）1A；（2）；（3）
【详解】
（1）开关闭合，外电路电阻
由闭合电路欧姆定律得
计算得
（2）电路的路端电压
通过的电路
电容器两端电压
，U3
=
I3R3
计算出
（3）电路闭合时，电容器的电量
断开开关通过的电量
16．(1)、；(2)，；(3)，
【详解】
(1)当变阻器的滑动片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻的电压增大，路端电压减小，由图分析可得对应、对应。
(2)由题意得
当滑动变阻器取最大值时，电流最小，而
所以
(3)因为，则内阻
所以