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1（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1（解析版）
一、选择题（共40分）
1．在如图所示的电路中，干电池、开关和额定电压为1.5V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。在闭合开关的情况下，某同学用多用电表直流电压挡进行检测。检测结果如下表所示，已知电路仅有一处故障，由此做出的判断中正确的是（　　）
测试点
A、B
D、E
E、F
F、B
多用表示数
1.5V
0
1.5V
0
A．A、C间导线断路
B．D、E间导线断路
C．灯泡断路
D．F、B间导线断路
2．如图甲所示电路，小灯泡通电后其电压U随所加电流I变化的图线如图乙所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PM为U轴的垂线，PQ为I轴的垂线，下列说法中不正确的是（　　）
A．随着所加电流的增大，小灯泡的电阻增大
B．对应P点，小灯泡的电阻为
C．在电路中灯泡L两端的电压为U1时，电阻R两端的电压为I1R
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的“面积”
3．在如图所示的电路中，为定值电阻，为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当的滑动触头向图中a端移动时（　　）
A．I变大，U变小
B．I变大，U变大
C．I变小，U变大
D．I变小，U变小
4．电路如图所示，所有电表都是理想电表，灯泡L1、L2和L3的电阻都不会变化。开关S闭合，3只灯泡都发光，在滑动变阻器滑片滑动的过程中，电流表A1和A2中电流变化量的绝对值分别为|ΔI1|和|ΔI2|，电压表V1和V2中电压变化量的绝对值分别为|ΔU1|和|ΔU2|，已知3只灯泡都完好无损，下列判断正确的是（　　）
A．|ΔI1|<|ΔI2|
B．|ΔI1|>|ΔI2|
C．|ΔU1|<|ΔU2|
D．|ΔU1|>|ΔU2|
5．如图所示电路中，电源电动势为E，内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为可变电阻，C为电容器。在可变电阻R3由较小逐渐变大的过程中（　　）
A．电容器的带电量在逐渐增大
B．流过R2的电流方向是由a到b
C．电容器放电
D．电源内部消耗的功率变大
6．如图所示电路中，当开关S闭合后，灯泡L1、L2均不发光，这时，用电压表测得B、C两点间有电压UBC=0，C、D两点间的电压UCD=4.5V，A、D两点间电压UAD=4.5V，由此可判断（　　）
A．L1短路
B．L2短路
C．L1断路
D．L2断路
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，电路中的电表均为理想电表，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P从左向右缓慢滑动，此过程中（　　）
A．灯泡L变亮
B．电压表的示数减小
C．电流表的示数减小
D．电容器所带的电荷量增大
9．一同学将变阻器与一个、的小灯泡L及开关S串联后接在的电源E上，当S闭合时，发现灯泡发光，按如图所示的接法，当滑动片P向右滑动时，灯泡将（　　）
A．变暗
B．变亮
C．亮度不变
D．不可能被烧坏
10．如图所示，R1=R2=R3=20Ω，电容器的电容C=5，电源电动势E=7V，电源内阻r=10Ω。起初，开关S是断开的，电容器C所带的电荷量为Q1；然后，闭合开关S，待电路稳定后，电容器C所带的电荷量为Q2。下列说法正确的是（　　）
A．开关S断开时，上极板所带的电荷为正电荷
B．开关S闭合后，上极板所带的电荷为正电荷
C．Q1：Q2=7：5
D．闭合开关S电路稳定后，通过灵敏电流计的电荷量为2.4×10-5C
二、实验题（共15分）
11．某手机电池的电动势约为4V左右，为精确测出该电池的电动势和内阻。除待测手机电池外，实验室可供选用的器材有：
A．电流表A：（量程0.6A、内阻）
B．电压表V：（量程15V、内阻约）
C．滑动变阻器：最大阻值5Ω
D．电阻箱：（0~9999.9Ω）
E.一个开关及导线若干
（1）为了能精确测量电池的电动势和内阻。请选用合适的器材设计电路，并把设计的电路画在方框内。（______）
（2）根据设计的电路。在用图像法处理数据时，若纵轴为，为了保证得到的图像为直线。则横轴为______，得到图像1，若图像1与纵轴的截距为，斜率为，则电池的电动势______，内阻______；
（3）为了保证得到的图像为直线，还可以以电流表的示数I为横轴，以______为纵轴；得到图像2；若图像2与纵轴的截距为，斜率的绝对值为，则电池的电动势______，内阻______。（用题中给出的物理量符号表示）
12．某实验小组为探究电表的改装原理，欲将一个小量程电流表A改装为量程为6mA的电流表，然后在此基础上，把新电流表进一步改装为欧姆表。所用器材如下：
A．电流表A：满偏电流，内阻；
B．电阻箱R1：最大阻值为999.9Ω；
C．待测可调电阻R2；
D．滑动变阻器R3；
E．一节干电池：电动势约为1.5V，内阻约为2Ω；
F.开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干。
(1)在虚线框内画出欧姆表内部的电路图并标注所选器材的符号（例如R1），其中红、黑表笔已经画好（____________________）；
(2)按照电路图连好电路，电阻箱R1应调为_______Ω。把红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表示数达到满偏。现将红、黑表笔连上待测电阻R2，当时，电流表示数正好为满偏电流的四分之一。所用干电池的电动势为______V（计算结果保留3位有效数字）；
(3)在(2)的基础上，不改变电路结构，为使正确测量时电流表表盘的中间刻度能正好对应250Ω电阻，以下操作可能实现上述目的的是_________。
A．换一个电源，适当增大电源电动势
B．换一个电源，适当增大电源内阻
C．适当减小R1的阻值
D．适当增大R1的阻值
三、解答题（共45分）
13．如图所示的电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，电阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，电容器的电容C＝10.0μF。开始时，开关S1闭合，S2断开，电流表为理想电表，电路稳定。
（1）合上S2，待电路稳定以后，求流过电流表的电荷量为多少？
（2）合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过电流表的电量是多少？
14．如图所示为欧姆表的原理示意图。其中，电流表的满偏电流Ig=300μA，内阻Rg=100Ω，调零电阻最大值R=50kΩ，串联的定值电阻R0=50Ω，电源电动势E=1.5V，内阻r=2Ω。当欧姆表调好后，用它来测量某一待测电阻Rx，发现电流是满偏电流的，则待测电阻Rx是多少？
15．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。
16．如图所示电路，电源电动势，内阻，，直流电动机内阻，现进行以下操作：
(1)把拨到1，闭合，调节滑动变阻器使电源的输出功率最大，求此时的阻值和电源的最大输出功率P。
(2)断开，把拨到2，再闭合，调节使电源的输出功率仍为(1)向中的P，这时电动机输出的机械功率为3.75W，求此时的值。
参考答案
1．C
【详解】
E、F间电压值为1.5V，则A、C间导线、D、E间导线、F、B间导线均没有断路。
故选C。
2．C
【详解】
A．图线上的点与原点连线的斜率等于电阻大小，由数学知识可知，随着所加电压的增大，所加电流增大，小灯泡的电阻增大，故A正确；
B．对应P点，小灯泡的电阻为
故B正确；
C．在电路中灯泡L两端的电压为U1时，电阻R两端的电压为I2R，故C错误；
D．由恒定电流的功率公式P=UI，推广可知，对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积，故D正确；
故选C。
3．D
【详解】
当R2的滑动触头向图中a端移动时，R2联入电路部分电阻减小，外电阻减小，内电阻不变，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知回路中总电流变大，内电压变大，外电压减小，说明电压表示数减小，可知加在R1两端电压减小，流过R1电流减小，电流表的读数减小。故ABC错误，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
若滑片向左滑动，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知电流I1增大，电压表V2示数
U2=E-I1(r+RL1)
减小。根据欧姆定律可知I2减小，根据通过L3的电流
I3=I1-I2
可知I3增大，由L3两端电压
U3=I3RL3
可知，U3增大，滑动变阻器两端电压
U1=U2-U3
减小。滑动滑片前有
I1前=I2前+I3前
和
U2前=U1前+U3前
滑动滑片后有
I1后=I2后+I3后
和
U2后=U1后+U3后
电流表示数变化
I1后-I1前=(I2后-I2前)+(I3后-I3前)
即
ΔI1=ΔI2+ΔI3
根据I1增大、I2减小和I3增大可知
|ΔI1|=-|ΔI2|+|ΔI3|
无法比较|ΔI1|与|ΔI2|的大小关系。电压表示数变化
U2后-U2前=(U1后-U1前)+(U3后-U3前)
即
ΔU2=ΔU1+ΔU3
根据U3增大、U2减小和U1减小可知
-|ΔU2|=|ΔU3|-|ΔU1|
同理可知滑片向右滑动的情况。故无法比较|ΔI1|与|ΔI2|的大小关系
|ΔU1|-|ΔU2|=|ΔU3|
则ABC错误，D项正确。
故选D。
5．A
【详解】
ABC．可变电阻R3由较小逐渐变大的过程中，电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知电路中电流减小，内电压及R1两端的电压减小，则R3两端的电压增大；电容器两端的电压增大，电容器电量增大，故电容器充电，电容器的带电量增大，电流方向由b到a，故A正确，故BC错误；
D．由
P内=I2r
可知，电源内部消耗的功率变小，故D错误；
故选A。
6．D
【详解】
根据电路图可知，两灯泡串联，闭合开关后L1、L2都不亮，电压表测断路两端时，电压表示数为电源电压，测量通路位置时，电压表示数为零；由题意可知，UBC=0，UCD=4.5V，UAD=4.5V，因此CD之间有断路，即L2断路。
故选D。
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．AB
【详解】
A．灯泡L位于干路，流过它的电流
滑片P从左向右缓慢滑动，R2逐渐减小，由上式可知电流I逐渐增大，所以灯泡L变亮，故A正确；
B．电压表的示数等于电源电动势减去灯泡两端电压，再减去电源内阻上的电势降，即
随着电流I的增大，U逐渐减小，故B正确；
C．电压表的示数减小了，则流过R1和R3的电流将减小，但是流过干路的电流是增大的，所以流过R2的电流是增大的，并且增加量大于流过R1和R3的电流的减小量，故C错误；
D．由于流过R1和R3的电流减小了，说明R3两端的电压降低了，由电容定义式
可知电容器上的电荷量Q减少了，故D错误。
故选AB。
9．BD
【详解】
当滑动片P向右滑动时，滑动变阻器的阻值变小，电路的总电阻变小，则电路的电流增大，灯泡变亮，由于灯泡的额定电压等于电源电动势，则不可能被烧坏，所以BD正确；AC错误；
故选BD。
10．ACD
【分析】
弄清楚开关S断开及闭合时电路的结构特点是做本题的关键。电容器的特点“通交流，隔直流”，在直流电路中，电容器相当于断路，由题图可知，电源左边为正极，右边为负极。开关S断开时，R2相当于一段导线，故电容器C与R3并联，再与R1和电源串联形成闭合回路；开关S闭合后，电容器C与R1并联，再与R3串联，然后与R2并联，最后与电源串联形成闭合回路。
【详解】
A．当开关S断开时，电容器下极板与电源负极相连，带负电，故上极板带正电荷，故A正确；
B．开关S闭合时，电容器下极板与电源正极相连，带正电，故电容器上极板带负电荷，故B错误；
C．开关S断开时，电容器与R3并联，故有
闭合开关S，待电路稳定后，电容器C与R1并联，且由于R1=R3，由电路结构及闭合电路欧姆定律得有
又
联立以上三式，代入数据解得
又因为电容器所带电荷量满足
由于电容器电容C不变，故
故C正确；
D．电容器在闭合开关S后，电极板所带正负电荷出现交换，故电路稳定后通过灵敏电流计的电荷量为
故D正确。
故选ACD。
11．
R
[或]
（或）
【详解】
（1）[1]由实验室给出的仪器可知，电压表的量程太大，滑动变阻器的阻值太小，因而应选用电流表与电阻箱的方式连接，电路如下图所示。
（2）[2][3][4]由闭合电路欧姆定律，有
可知
若纵轴为，为了保证得到的图像为直线。则横轴为R。
[3][4]结合题意可知
，
解得
，
（3）[5][6][7]由闭合电路欧姆定律，有
可知
为了保证得到的图像为直线，还可以以电流表的示数I为横轴，以为[或]纵轴；
[6][7]结合题意有
，
解得
或
则
，
12．
30.0
1.44
AD
【详解】
(1)[1]电路图如图所示
(2)[2][3]电流表的放大倍数
则
根据闭合红电路欧姆定律可得
联立解得
，
(3)[4]要想使使正确测量时电流表表盘的中间刻度能正好对应250Ω电阻，即要求欧姆表的内阻为250Ω。根据闭合电路欧姆定律可知，应增大中值电阻即欧姆表的内阻，又
由电路图可知
可增大电源电动势；适当增大R1的阻值，使电流表的量程适当变小一点。
故AD正确。
13．（1）5.0×10-6C；（2）4.0×10-5C
【详解】
(1)设开关S1闭合，S2断开时，电容器两端的电压为U1，干路电流为I1，根据闭合电路欧姆定律有
I1==1.5A
U1=I1R1=4.5V
合上开关S2后，电容器两端的电压为U2，干路电流为I2，根据闭合电路欧姆定律有
电容器上电量变化了
ΔQ=(U2－U1)C=－5.0×10-6C
即流过电流表的电量为5.0×10-6C。
(2)合上S2后，设电容器上所带电量为Q，有
Q=CU2=4.0×10-5C
断开S1后，电容器将通过R1和R2放电，直到两极板电压为零，其上电量将全部释放完毕，故流过电流表的电量为4.0×10-5C。
14．
【详解】
欧姆表调零时，根据闭合电路欧姆定律可知
所以
当用它来测量待测电阻时，根据闭合电路欧姆定律可知
解得
15．(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
16．(1)
，25W；(2)
【详解】
(1)拨到1时，和串联，当电源内、外阻相等时，电源输出功率最大，即
电源输出功率
(2)拨到2时，与电动机串联，设电路电流为I，电动机两端电压为U，对电源
得
对电动机
得
此时阻值为