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 单元测试题（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
单元测试题（解析版）
一、选择题（共40分）
1．已知磁敏电阻的阻值随磁场磁感应强度增大而增大。利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路，电源的电动势和内阻不变，电容器接在电灯的两端。若探测装置从弱磁场区进入强磁场区，则下列说法正确的是（　　）
A．电流表的示数增加
B．电源路端电压减小
C．电灯变亮
D．电容器的带电量减小
2．如图所示，将滑动变阻器滑片P滑到最左端，闭合S后移动滑片P灯泡L不亮，但电压表有示数，电流表示数很小。若电路只有一处出现断路故障，当用多用电表的电压挡检测故障位置时（　　）
A．若多用电表接在滑动变阻器两端有示数，则可能是灯泡L断路
B．若多用电表接在滑动变阻器两端有示数，则可能是滑动变阻器R断路
C．若多用电表接在灯泡L两端有示数，则可能是滑动变阻器R断路
D．若多用电表与电容器的两极板相连有示数，则可能是灯泡L断路
3．如图甲所示，一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成。已知内电路的电源是一个化学电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向“跃升”。这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示，图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，D点的高度略低于C点。若减小外电路电阻R，则下列说法正确的是（　　）
A．C、D两点之间的高度差将变大
B．A、D两点之间的高度差和C、B两点之间的高度差之和将变小
C．A、B两点之间的高度差不变
D．在电子从A点经D、C移动至B点的过程中，非静电力做功将变大
4．如图所示，当电路中滑动变阻器的滑片向下滑动时，下列判断正确的是（　　）
A．电容器两端的电压减小
B．电容器两极板间的电场强度增大
C．电压表的示数减小
D．消耗的功率增大
5．如图所示，直线A为某电源的图线，曲线B为某灯泡的图线的一部分，用该电源和灯泡组成闭合电路时，灯泡恰好能正常发光，则下列说法正确的是（　　）
A．此电源的内阻为0.67Ω
B．灯泡的额定电压为3V，额定功率为6W
C．把灯泡换成“3V，20W”的灯泡，电源的输出功率将变小
D．由于灯泡的图线是一条曲线，所以灯泡发光的过程，欧姆定律不适用
6．在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论不正确的是（　　）
A．电流表读数变小，电压表读数变大
B．灯泡L变暗
C．电容器C上电荷量减小
D．电源的输出功率变小
7．在如图所示电路中，已知电表均为理想电表，电流表A、电压表V1、V2的读数分别为I、U1和U2，C为电容器。在滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离的过程中，电流表A、电压表V1、V2读数变化量大小分别是ΔI、ΔU1和ΔU2，下列说法中正确的有（　　）
A．电源的内阻消耗的电功率变大
B．灯泡变亮、电容器所带电量增加
C．等于外电路总电阻，变小
D．滑片移动过程中
的比值大小始终不变
8．如图所示的闭合电路中，电压表和电流表均为理想电表，已知电源的电动势，内阻r=2Ω，定值电阻R0=5Ω。闭合开关S，当滑动变阻器接入回路的阻值为5Ω时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为2V
B．电流表的示数为1A
C．当滑动变阻器的滑片向左移动时，电压表的示数减小
D．当滑动变阻器的滑片向右移动时，电源输出功率增大
9．如图所示，电源电动势，内电阻恒为，是定值电阻，热敏电阻的阻值随温度降低而增大，是平行板电容器。闭合开关，带电液滴刚好静止在内。在温度降低的过程中，分别用△、△、△和△表示电流表、电压表1、电压表2和电压表3示数变化量的绝对值。关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是　
A．、、一定都不变
B．和一定不变，一定变大
C．带电液滴一定向下加速运动
D．电源的工作效率一定变大
10．如图所示电路中，R1、R3、R4为定值电阻，R2是滑动变阻器，闭合开关S后，当R2的滑片向右滑动时，理想电流表和理想电压表示数变化量的大小分别为I、U，下列结论正确的是（　　）
A．电流表示数变大
B．电压表示数变小
C．
D．
二、实验题（共15分）
11．如图甲所示为一黑箱装置，盒内有电源、电阻等元件，a、b为黑箱的两个输出端。
（1）为了探测黑箱，某同学进行了以下几步测量：
①用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻；
②用多用电表的电压挡测量a、b间的输出电压；
③用多用电表的电流挡测量a、b间的输出电流。
你认为以上测量中不妥的有：___________（填序号）。
（2）含有电源的黑箱相当于一个“等效电源”，a、b是等效电源的两极。为了测定这个等效电源的电动势和内阻，该同学设计了如图乙所示的电路，调节变阻器的阻值，记录下电压表和电流表的示数，并在方格纸上建立了U?I坐标，根据实验数据画出了坐标点，如图丙所示。请你完成U?I图线___________，并由图线求出等效电源的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω。
（3）由于电压表和电流表内阻的影响不可忽略，则采用此测量电路所测得的电动势与实际值相比___________，测得的内阻与实际值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
12．课外兴趣小组在一次拆装晶体管收音机的过程中，发现一只发光二极管，同学们决定测绘这只二极管的伏安特性曲线，并测量其正向电压为3.2
V时的电阻值。
（1）由于不能准确知道二极管的正负极，同学们用多用电表的欧姆挡对其进行测量，当红表笔接A端、黑表笔接B端时，指针几乎不偏转，反接后有明显偏转，则可以判断二极管的正极是____端。（选填“A”或“B”）
（2）选用下列器材设计电路并测绘该二极管的伏安特性曲线：
A．待测二极管D（）
B．电源电动势E（4.5
V，内阻较小）
C．电流表
A（量程0~40
mA，内阻约为0.5
Ω）
D．电压表V（量程0~3
V，内阻为6000
Ω）
E.滑动变阻器R1（最大阻值10
Ω）
F.滑动变阻器R2（最大阻值100
Ω）
G.定值电阻R3（1500
Ω）
H.开关、导线若干
①实验过程中滑动变阻器应选________（填写器材前字母序号）
②图乙方框中画出了部分电路图，请根据实验器材补充完整电路图________；
③某同学以电压表的示数U为横坐标，电流表的示数I为纵坐标，测量出多组数据，描绘的图线如图丙所示，则通过二极管的电流为26
mA时，二极管的电阻值为_____Ω。（保留三位有效数字）
三、解答题（共45分）
13．在如图所示的电路中，电阻，，，当电键K断开时，电压表示数为，当K闭合时电压表示数为，求：电源的电动势E和内电阻r。
14．如图所示，电路中电池的电动势E=5V，内电阻r=10Ω，固定电阻R=90Ω，R0是可变电阻，在R0从零增加到400Ω的过程中，求：
(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率；
(2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和；
(3)R0调到多少时R上消耗的功率最大，最大功率是多少？
15．家庭电路的引线均有一定的电阻（几欧），因此当家中大功率用电器如空调、电炉工作时，原来开着的电灯会变暗。下面通过一个简单的测试，算出家庭电路引线部分的电阻。如图所示，用r表示家庭电路引线部分的总电阻，L是一只额定功率为P1的普通家用灯泡，V为电压表，M是一台额定功率为P2的空调（P2＞P1）。测试时，先闭合开关S1，断开开关S2，测得电压为U1；再闭合开关S2，测得电压为U2。试推导出估算r的表达式。（设电源两端电压保特恒定，灯泡和空调均以额定功率工作）
16．一电路如图所示，电源电动势E28V，内阻r2，电阻R112，R2R44，R38，C为平行板电容器，其电容C=3.0pF，虚线到两极板距离相等，极板长L0.20m，两极板的间距
，g取
。
(1)若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电量为多少；
(2)若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v02.0m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出；（要求写出计算和分析过程）
(3)在(2)的情况下，如果该带电微粒的质量
，求当开关S闭合后带电微粒在电容器内偏转过程中机械能的变化量。
参考答案
1．C
【详解】
探测装置从弱磁场区进入强磁场区，磁敏电阻的阻值增大，则电路的总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律，可知总电流I变小，所以电流表的示数减小。根据U=E-Ir，可知I减小，路端电压U增大，所以灯泡两端的电压增大，则电灯L变亮，电容器电量
，变大。
故选C。
2．B
【详解】
电路有断路故障，多用电表（电压挡）与用电器并联有示数，说明多用电表和电源相连部分通路，与多用电表并联部分可能断路。所以B正确。
故选B。
3．A
【详解】
AC．因电动势不变，减小外电路电阻R，电路中的电流增大，内电压变大，外电压减小，A、B两点的高度差类似于外电压，会减小，C、D两点高度差类似于内电压，会变大，A正确，C错误；
B．A与D、C与B高度差之和类似于电动势，不变，B错误；
D．电子从A处经D、C至B处，非静电力做功W＝Eq，电动势不变，因此做功不变，D错误。
故选A。
4．B
【详解】
当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路中的阻值增大，根据
可知电流减小，根据
可知R1消耗的功率减小，根据路端电压
可知路端电压增大，即电压表示数增大，滑动变阻器分得的电压
增大，电容器与并联，可知电容器两端电压增大，由于电容器两极板间距不变，根据
可知电容器两极板间的电场强度增大。
故选B。
5．B
【详解】
A．由图读出电源的电动势为E=4V，图线A的斜率大小表示电源的内阻，则
故A错误；
B．灯泡与电源连接时，A、B两图线的交点表示灯泡的工作状态，则知其电压U=3V，I=2A，则灯泡D1的额定电压为3V，功率为
故B正确；
C．把灯泡D1换成“3V，20W”的灯泡D2，由知，灯泡D2的正常工作时的电阻为
灯泡D1的电阻为
把灯泡D1换成“3V，20W”的灯泡D2时，输出电压小于3V，灯泡D2的电阻小于0.45Ω，更接近电源的内阻，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，图象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。
6．C
【详解】
AB．当滑动变阻器滑片P向左移动，其接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，干路电流变小，电源内电压变小，则路端电压变大，灯泡功率根据，RL不变，则P变小，故电流表读数变小，电压表读数变大，灯泡变暗，故A、B正确，不符合题意；
C．变阻器两端电压变大，电容器与变阻器并联，则电容器两极板电压变大，故电容器上电荷量变大，故C错误，符合题意；
D．当电路中内、外电阻相等时，电源的输出功率最大，由于灯泡L的电阻大于电源的内阻r，当变阻器电阻变大时，电源的输出功率变小，故D正确，不符合题意。
故选C。
7．D
【详解】
A．滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离接入电路的R2的电阻变大，则总电阻变大，总电流变小，根据公式
可知电源内阻消耗的电功率变小，故A错误；
B．由于总电阻变大，总电流变小，则内电压变小，则路端电压增大，故灯泡变亮，即灯泡的电流变大，则通过电阻R1的电流变小，即电阻R1两端电压减小，则电容器两端电压减小，根据公式
可知电容器所带电量减小，故B错误；
C．电压表V2测量路端电压，根据部分电路欧姆定律可知
则
通过上面的分析可知总电阻变大，即等于外电路总电阻，变大，故C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律可知
则
不变，故D正确。
故选D。
8．BD
【详解】
AB．电压表测的是路端电压，电流表测的是总电流，由闭合电路欧姆定律及串并联规律有
联立解得U=10V，I=1A，则A选项错误，B选项正确；
C．滑片向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，所以R总变大，电流减小，由
可知电压表示数增大，C选项错误；
D．滑片右移时，滑动变阻器接入电路阻值变小
则
时，电源输出功率最大，所以可知R变变小时，电源输出功率变大，D选项正确。
故选BD。
9．AD
【详解】
AB．根据电路知识知，测路端电压，测热敏电阻的电压，测定值电阻的电压，
由
得
由
得
由
得
故A正确；B错误；
C．带电液滴在平行板中受到向上的电场力和向下的重力处于平衡状态，在温度降低的过程，热敏电阻阻值变大，回路中电流变小，路端电压增大，由于流过定值电阻的电流变小，所以分的电压也就变小，而路端电压增大，故读数增大，平行板间的电场强度也增大，导致带电液滴向上运动，故C错误；
D．根据
由于路端电压增大，所以电源的工作效率一定变大，故D正确；
故选AD。
10．ABD
【详解】
AB．当R2的滑片向右滑动时，R2的有效电阻减小，电路总电阻减小，干路电流变大，内电压变大，外电压减小，即电压表示数减小。经过R3的电流减小，则流过R4的电流变大，R4的电压变大，R1的电压减小，R1的电流减小，所以R2的电流变大，电流表示数变大。AB正确；
CD．设干路电流为，流过R1、R3、R4的电流分别为，则有
，
其变化量关系为
，
根据前面电路分析可知
根据路端电压与干路电流的关系有
所以有
C错误，D正确。
故选ABD。
11．①③
1.45（±0.02）
0.75（±0.02）
偏小
偏小
【详解】
(1)[1]因黑箱中可能有电源，所以不能直接用多用电表的电阻挡测量a、b间的电阻，①不妥；当用电流表直接测a、b间的电流时，电流表有可能将内部电源短接而造成损坏，所以③不妥；用电压挡可以测a、b间的输出电压。
(2)[2]连线时应使尽可能多的点在线上，不在线上的点应均匀分布在图线两侧，连线如图所示。
[3]根据闭合电路欧姆定律可得
结合图像可得电源电动势
[4]内阻
。
(3)[5]由于电压表有一定电阻，所以当电流表的读数为零时，电压表的读数小于电源电动势，图线的纵截距小于电源电动势，即测得的电动势偏小。
[6]当外电阻为零时，短路电流为图线的横截距（纵轴坐标从0开始），所以图像的斜率绝对值小于电源内阻值，即测得的电源内阻偏小。
12．A
E
135
【详解】
（1）[1]当红表笔接A端、黑表笔接B端时，指针几乎不偏转，则说明测量的是反向电压，而电流是从黑表笔流出的，所以黑表笔接的是二极管的负极，即正极在A端。
（2）①[2]因要测量多组数据，所以用分压式电路，则滑动变阻器选小电阻，则选E。
②[3]由于电压表的最大量程为3
V，所以要与定值电阻串联来扩大量程，且电流表内阻很小，则电流表内接,如下图所示
③[4]当二极管的电流为26
mA时，由图丙可知，电压表的示数为2.8
V，则二极管的两端电压为
V
则此时二极管的电阻值为
Ω
13．9V，6Ω
【详解】
当电键K断开时，和串联，路端电压
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=3+r
当电键K闭合时，短路，和并联路端电压为
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得
代入数据得
E=1.8+1.2r
联立解得
E=9V
r=6Ω
14．(1)100Ω，W；(2)0.01W；(3)0，0.225W
【详解】
(1)可变电阻R0上消耗的热功率
由上公式知
时，P0最大，其最大值
(2)当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400Ω，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为
P小=()2(R＋r)=0.01W
(3)R0=0时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时R上有最大功率即
PR=()2R=×90W=0.225W
15．
【详解】
先闭合开关S1，断开开关S2时，L与r串联，由于灯泡的电阻远大于导线电阻，导线的电阻忽略不计，电压表测的电压为电源的电动势则有
再闭合开关S2后，L与M并联再与r串联，空调的功率远大于灯泡的功率，所以灯泡的功率可忽略不计，即M与r串联，则有
导线的电阻为
16．(1)；
(2)微粒不能从
C
的电场中射出；(3)
【详解】
(1)S
断开时，电阻
R3
两端电压为
S
闭合后，外阻为
路端电压为
电阻
R3
两端电压为
则所求流过
R4
的总电量为
(2)设微粒质量为
m，电量为
q，当开关
S
断开时有
当开关
S
闭合后，设微粒加速度为
a，则
设微粒能从
C
的电场中射出，则水平方向
竖直方向
由以上各式求得
故微粒不能从
C
的电场中射出；
(3)电场力做负功为
机械能减少了
3.5
10-5
J
或机械能变化量为
–
3.5
10-5
J