2021-2022学年鲁科版选修3-1 4.1闭合电路欧姆定律 课后作业（解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
4.1闭合电路欧姆定律
课后作业（解析版）
1．OPPO手环中内置了三轴加速度传感器，如果手环意外跌落受到撞击，传感器会检测到加速度的突然变化，执行自我保护操作，减少硬盘受损程度。假设采用压阻式工作原理，电阻变化引起加速度变化。如图所示，这是传感器的一部分，某同学把该装置平放在电梯内，探究电梯运动情况，压敏电阻受压面朝上，在受压面上放一物体，电梯静止时电流表示数为；压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小。当电梯做四种不同的运动时，电流表的示数分别如图甲、乙、丙、丁所示。下列判断中不正确的是（　　）
A．甲图表示电梯在做匀速直线运动
B．乙图表示电梯可能向上做匀加速运动
C．丙图表示电梯可能向下做匀减速运动
D．丁图表示电梯可能向上做变减速运动
2．某同学设计了如图所示的电路来研究电源输出功率随外电阻变化的规律。已知电源电动势恒定，内电阻，滑动变阻器的最大阻值为，定值电阻，同，电流表和电压表均为理想电表。则当滑动变阻器的触片从到移动的过程中，电源的输出功率的变化情况为（　　）
A．一直增大
B．先增大再减小
C．先增大再减小再增大
D．先增大再减小再增大再减小
3．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时，则下列说法不正确的是（　　）
A．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2
B．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2
C．电源1和电源2的内阻之比是11∶7
D．电源1和电源2的电动势之比是1∶1
4．如图所示的电路中，闭合开关S，灯泡L1和L2均正常发光，由于某种原因灯泡L2灯丝突然烧断，其余用电器均没有损坏，则下列结论正确的是（　　）
A．电流表读数变大，电压表读数变小
B．电流表读数变小，电压表读数变小
C．电容器C上电荷量增大
D．灯泡L1变亮
5．如图所示的电路中，电阻R=10Ω，电源电动势E=9.0V，内阻r=2.0Ω。电流表和电压表均为理想电表，闭合开关S后，电流表示数I、电压表示数U分别为（　　）
A．I=0.90A；U=9.0V
B．I=0.90A；U=7.5V
C．I=0.75A；U=1.5V
D．I=0.75A；U=7.5V
6．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
7．一直流发电机给一组并联的电灯供电，如图所示，发电机的电动势为E，内阻为r。下列说法中正确的是（　　）
A．当电灯的盏数增多时，发电机内部的发热功率减小
B．当电灯的盏数减少时，每盏灯的功率要减小
C．变阻器R的滑片P要向左移，每盏电灯的变亮
D．变阻器R的滑片P要向左移，每盏电灯的变暗
8．某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10（24
V，220W）和10个相同的指示灯X1~X10（220
V，2W），将其连接在220
V的交流电源上，电路如图所示，若工作一段时间后L2灯丝烧断，则（　　）
A．X1的功率减小，L1的功率增大
B．X1的功率增大，L1的功率增大
C．X2的功率增大，其他指示灯的功率减小
D．X2的功率减小，其他指示灯的功率增大
9．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S，下列说法正确的有（　　）
A．路端电压为12V
B．电源的总功率为10W
C．a、b间电压的大小为5V
D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A
10．如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图像，其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况，下列说法正确的是（　　）
A．阴影部分的面积表示电源的输出功率
B．阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C．当满足α＝β时，电源的效率最高
D．当满足α＝β时，电源的效率小于50%
11．下列关于闭合电路的说法中，正确的是（　　）
A．电源短路时，电源的内电压等于电动势
B．电源短路时，路端电压为零
C．电源断路时，路端电压最大
D．电源负载增加时，路端电压也增大
12．汽车轮胎气压自动报警装置的主要部件是压阻式压力传感器，某压阻式压力传感器的特点是压力F越大其电阻越小，现将该压力传感器R0接入如图所示电路中，开关S闭合，当压力传感器所受压力增大时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数增大
B．电流表的示数减小
C．R1的电功率增大
D．R2的电功率增大
13．如图所示的电路，灯泡L1、L2、滑动变阻器以及理想电流表和电压表接在恒压电源两端，当滑动变阻器的滑动触头缓慢向右移动时，电压表示数变化的绝对值为，电流表示数变化的绝对值为，设灯泡的电阻不变，下列说法正确的是（　　）
A．变大
B．不变
C．电压表示数增大
D．电流表示数增大
14．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
15．如图所示、电源电动势E=6V内阻不计，电阻R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，电容器电容C=4μF，下列说法正确的是（　　）
A．S断开时电容器的电压为2V
B．S断开时电容器a极板带正电
C．S闭合电路稳定后，电容器b极板带负电
D．S闭合电路稳定后，电容器所带电荷量为8×10-6C
16．如图所示，电源电动势E＝15
V，内阻r＝10
Ω，定值电阻R＝90
Ω，R0为可变电阻，在R0的阻值由零增大到400
Ω的过程中，求：
(1)可变电阻R0上消耗的电功率最大的条件和最大功率；
(2)定值电阻R和电源内阻r上消耗的功率之和的最小值；
(3)定值电阻R上消耗最大功率的条件及最大值。
17．如图所示，电源电动势E＝3V，小灯泡L标有“2V、0.4W”，开关S接1，当变阻器调到R＝4Ω时，小灯泡L正常发光。现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，求：
（1）电源内阻为多少？
（2）电动机正常工作电压为多少？
（3）电源效率约为多少？
18．如图所示，E=6V，r=1
Ω，R1=R3=4
Ω，R2=5Ω，C=60μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：
(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；
(2)S闭合后流过R3的总电荷量。
19．在如图所示电路中，直流发电机E=250V，内阻r=3Ω，R1=R2=1Ω，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器规格为“200V
1000W”，其他电阻不计，不考虑电热器电阻随温度的变化。问：
(1)当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？
(2)当接通几只电热器时，发电机输出功率最大？
(3)当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？
20．如图所示，，，当滑动变阻器R3的滑片滑到A端时，电压表示数为15V；当滑片滑到B端时，电流表示数为4A。求：电源的电动势和内电阻。
21．在如图所示的电路中，，电流表可视为理想电表，当开关闭合，开关接a时，电流表的示数为3A，当开关闭合，开关接b时，电流表的示数为2.5A。求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)开关接c时，通过的电流；
(3)开关接a、b、c中哪一点时，电源的输出功率最大，此时的输出功率是多大。
参考答案
1．B
【详解】
A．甲图中电流大小不变，电阻不变，压力不变，合力为零，加速度为零，故A正确，不符合题意；
B．乙图表示电流增大，电阻减小，压力增大，合力增大，加速度增大，故B错误，符合题意；
C．丙图表示电阻不变，压力不变，加速度不变，且压力大于重力，加速度向上，电梯可能向下匀减速，可能向上匀加速，故C正确，不符合题意；
D．丁图表示电阻增大，压力减小，加速度减小，且压力大于重力，加速度向上，电梯可能向下变减速，可能向上变加速，故D正确，不符合题意。
故选B。
2．C
【详解】
滑动变阻器的右侧与串联后与滑动变阻器的左侧并联，当滑动变阻器的触片从到移动的过程中，这部分的阻值变化为0增加最大，当并联两支路电阻相等时，为再减小为，则加上后阻值变化为增加为再减小为，电源内阻为，当外电阻与电源内阻相等时，输出功率最大，故电源的输出功率的变化先增大再减小再增大。
故选C。
3．A
【详解】
A．小灯泡与电源1连接时的电阻为
小灯泡与电源2连接时的电阻为
所以在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是18∶25，A错误，符合题意；
B．小灯泡与电源1连接时小灯泡消耗的功率为
小灯泡与电源2连接时小灯泡消耗的功率为
所以在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2，则B正确，不符合题意；
C．电源1的内阻为
电源2的内阻为
所以电源1和电源2的内阻之比是11∶7，C正确，不符合题意；
D．由图像可得电源1和电源2的电动势都为10V，则电源1和电源2的电动势之比是1∶1，D正确，不符合题意。
故选A。
4．C
【详解】
ABD．灯泡L2灯丝突然烧断，外电路总电阻增大，总电流减小，根据闭合电路的欧姆定律得知：电源的内电压减小，路端电压增大，故电流表的读数变小，电压表的读数变大。总电流减小，则灯泡L1变暗，故ABD错误；
C．路端电压增大，灯L1的电压减小，则电阻R两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由Q=CU知，电容器C上电荷量增大，故C正确。
故选C。
5．D
【详解】
根据闭合电路欧姆定律可知
则电压表的示数为
故选D。
6．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。
7．D
【详解】
A．电灯并联，当电灯的盏数增多时，总电阻减小，则总电流增大；则由
可知发电机内部的发热功率增大，A错误；
B．当电灯的盏数减小时，总电阻增大，则总电流减小，滑动变阻器的电压减小，内压减小，故并联部分电压增大，故每盏灯的功率增大，B错误；
CD．变阻器R的滑片P要向左移，电阻值变大，电路中的电流减小，在并联电路灯两端的电压变小，则灯变暗，C错误，D正确。
故选D。
8．C
【详解】
AB．若L2灯丝烧断，电路的总电阻变大，总电流电流变小，X1和L1的并联支路分压减小，X1的功率减小，L1的功率减小，故AB错误；
CD．X2支路的电压变大，X2的功率增大，其他指示灯的功率与X1的功率相同，都减小，故C正确，
D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．外电路电阻为R外=10Ω，则总电流
路端电压为
U=IR外=10V
选项A错误；
B．电源的总功率为
P=IE=12W
选项B错误；
C．外电路两个并联之路的电流均为
I1=I2=0.5A
若设电源负极电势为零，则ab两点的电压
即a、b间电压的大小为5V，选项C正确；
D．a、b间用导线连接后外阻为R′，则有
则电流为
故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
AB．根据闭合电路的欧姆定律和U－I图像特点可知，阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率，即电源的输出功率，A正确，B错误；
CD．当满足α＝β时，电源内阻等于负载电阻，电源的效率为50%，当负载电阻大于电源内阻时，根据
电源的效率将大于50%，CD错误。
故选A。
11．ABC
【详解】
AB．电源短路时，外电阻为零，则由闭合电路欧姆定律得：放电电流
由于r≠0，则I不是无穷大。内电压
U′=Ir=E
电源的内电压等于电动势，路端电压为零，故AB正确。
C．当电源断路时，电流为零，则内电压为零，则路端电压最大，故C正确。
D．电源的负载增加时，输出功率增大，导致电流增大，则内电压增大，路端电压减小，故D错误。
故选ABC。
12．BC
【详解】
当压力传感器所受压力增大时其电阻减小，则总电阻减小，总电流变大，电源内阻以及R1上的电压变大，R1的电功率增大；并联支路的电压减小，即电压表读数减小，通过R2的电流减小，电流表读数减小，R2的电功率减小；
故选BC。
13．BD
【详解】
CD．当滑动变阻器的滑动触头缓慢向右移动时，滑动变阻器的有效电阻增大，则电流减小，电压表示数减小，并联电路电压增大，电流表读数变大。C错误，D正确；
AB．根据闭合电路的欧姆定律得
所以有
A错误，B正确。
故选BD。
14．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。
15．BD
【详解】
B．S断开时，电源顺时针给电容器充电，电容器a极板带正电，B正确；
A．
S断开时，R2两端电压为
电容器的电压为
A错误；
C．S闭合电路稳定后，电容器与R1并联，等于R1两端电压，电容器b极板带正电，C错误；
D．干路电流为
电容器的电压为
电容器的电量为
解得
D正确。
故选BD。
16．(1)100
Ω，0.6
W；(2)0.09
W；(3)0，2.025
W
【详解】
(1)
将电源与电阻R作为等效电源，电源内电阻等于外电阻的时候，电源的输出功率最大，因此当
R0＝r＋R＝100Ω
R0上获得最大功率
Pmax＝≈0.6W
(2)
当回路电流强度最小时，R和r上消耗的功率最小，因此当
R0＝400
Ω
R和r上消耗功率之和最小为
(3)当回路电流强度最大时，R上消耗的功率最大，因此
R0＝0
R上消耗功率最大
17．（1）；（2）0.8V；（3）93.3%
【详解】
（1）小灯泡的额定电流为
电阻为
当接1时，根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据解得
（2）当接2时，灯泡正常发光，电路电流为，电源内阻分的电压为
则电动机两端的电压为
（3）电源效率为
18．(1)g，方向竖直向上；(2)1.2×10－4C
【详解】
(1)
S断开时，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有
S闭合后
设带电粒子加速度为a
解得
方向竖直向上。
(2)S断开时，电容器极板电荷量
Q1=CUC
S闭合后，电容器极板电荷量
Q2=CUC
S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量
解得
?
19．(1)2；(2)40；(3)8
【详解】
每只电热器的电阻为
每只电热器的额定电流为
(1)每只电热器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200
V，因此干路电流为
而每只电热器的额定电流为5
A，则电热器的只数为2只。
(2)要使电源输出功率最大，须使外电阻等于内电阻，由此可知电热器总电阻为
R=r-R1-R2=1Ω
故
故当接通40只电热器时，发电机输出功率最大。
(3)要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组的功率最大，可将R1、R2看成内阻，等效内阻为
R'=R1+R2+r=5
Ω
当电热器组电阻与等效内阻相等时，加热物体最快，可得
故当接通8只电热器时，电热器组加热物体最快。
20．，
【详解】
当滑动变阻器R3的滑片滑到A端时，R2和R3串联，再与R1并联，则电路的总电阻为
又电路的路端电压为
则电路中干路电流为
由闭合电路欧姆定律可得
当滑动变阻器R3的滑片滑到B端时，R1和R3串联，再与R2并联，则电路的总电阻为
又电路中干路电流为
则电路的路端电压为
由闭合电路欧姆定律可得
联立可得
，
21．(1)
；(2)3.75A；(3)28.125W。
【详解】
(1)
当开关闭合，开关接a时，电流表的示数为3A，
当开关闭合，开关接b时，电流表的示数为2.5A。
解得：
(2)
开关接c时，通过的电流
(3)因为内阻为，电源的输出功率最大，外电阻为，则开关接c，外电阻与内阻相等，最大功率