第四章 闭合电路欧姆定律与科学用电 单元检测（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
单元检测（解析版）
一、选择题（共40分）
1．在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P移动时，电流表的示数均会发生变化。下列选项正确的是（　　）
A．A1的示数总是大于A2的示数
B．A1的示数总是小于A2的示数
C．A1、A2的示数同时增大，同时减小
D．A2的示数减小时，A1的示数增大
2．在闭合电路中，路端电压与外电阻的关系，下列说法正确的是（　　）
A．路端电压的大小与外电阻的大小成正比
B．当外电阻值趋向于无穷大时，路端电压为零
C．当外电阻值趋向于无穷大时，路端电压为无穷大
D．当外电阻值趋向于无穷大时，路端电压趋向于电源电动势值
3．如图甲所示的电路图，电压表和电流表均为理想电表，调节滑动变阻器，记录电表的示数，在同一个坐标系中描点画出图乙所示的图像。已知电阻，则阻值为（　　）
A．
B．
C．
D．
4．如图所示，直流电路中，R1、R2是定值电阻，R3是光敏电阻，其阻值随光照增强而减小。当开关S闭合，电容器两板间的M点的带电液滴恰好能保持静止。现用强光照射电阻R3时（　　）
A．电源的总功率减小
B．液滴向下运动
C．A板的电势降低
D．电容器所带电荷量增加
5．如图，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是（　　）
A．质点的电势能减小
B．电源的输出功率增大
C．电源的效率变高
D．若电压表、电流表的示数变化量分别为
和
，则
6．如图所示，电路中各理想电表所选量程未知，且理想电压表有0~3V和0~15V两档，理想电流表有0~0.6A和0~3A两档。闭合开关S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.0V和0.3A；继续向右移动滑片P到另一位置，电压表、电流表指针均指在所选量程的处，则此时电流表示数和电源的电动势分别为多少（　　）
A．0.15A
7.5V
B．0.2A
11V
C．0.15A
11V
D．0.2A
7.5V
7．如图所示的电路中，电源电动势，内阻，定值电阻。在滑动变阻器R（最大阻值是4Ω）的滑片由a缓慢地向b滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电容器的带电荷量先减小后增大
B．滑动变阻器滑片滑至中间位置时，定值电阻R0的功率最大
C．滑动变阻器的功率先增大后减小，最大值是
D．电源效率先增大后减小，最大值是50%
8．利用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻的实验中，正确的是（　　）
A．应选用较新的干电池作为被测电源，电池的电动势比较大易测量
B．应选用内阻比较大旧电池，使得电压表示数变化大
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻为零的地方，这样可以保护电压表
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧
9．对于关系式R=，下列说法正确的是（　　）
A．导体的电阻跟导体两端的电压无关，跟通过导体的电流无关
B．通以不同电流的两个导体，电流较大的导体电阻就较小
C．导体中通过一定的电流所需电压越高，该导体的电阻也越大
D．导体上加一定电压时，通过的电流越大，该导体的电阻也越大
10．节能的LED灯越来越普及，而驱动LED灯需要恒流源。如图所示，电路中的电压表电流表都是理想电表，电源是一个恒流源（该恒流源输出的电流大小方向都不变），在改变的过程中，电压表的读数为U，电流表的读数为，电流表的读数为，它们的变化量的绝对值分别为、、，以下说法正确的是（　　）
A．，
B．
C．恒流源输出的功率不变
D．当时，滑动变阻器消耗的电功率最大
二、实验题（共15分）
11．（1）用DIS测电源电动势和内电阻的电路如图（a）所示，R0为定值电阻。调节电阻箱R的阻值，记录电阻箱的阻值R和相应的电流值I，通过变换坐标，经计算机拟合得到如图（b）所示图线，则该图线选取了_______为纵坐标，由图线可得该电源电动势为________V。
（2）现有三个标有“2.5V，0.6A”相同规格的小灯泡，其I-U特性曲线如图（c）所示，将它们与图（a）中电源按图（d）所示电路相连，A灯恰好正常发光，则电源内阻r=____Ω，图（a）中定值电阻R0=____Ω。
（3）若将图（a）中定值电阻R0换成图（d）中小灯泡A，调节电阻箱R的阻值，使电阻箱R消耗的电功率是小灯泡A的两倍，则此时电阻箱阻值应调到_______Ω。调节电阻箱R的阻值，能否使小灯泡A、电阻箱R和电源内阻r上消耗的电功率相同？答________（选填“能”、“不能”或“不能确定”）
12．如图所示为某实验小组设计的一个简易多用电表的电路图，已知欧姆挡的倍率为“×100”，所用的器材如下：
A．干电池（电动势为1.5V，内阻为0.5Ω）
B．电流表A（满偏电流为200
μA，内阻为500Ω）
C．定值电阻R1（阻值为2.9kΩ）
D．定值电阻R2（阻值为125Ω）
E.滑动变阻器R3（最大阻值2kΩ）
F.开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干
根据实验电路和实验器材，请回答下列问题：
（1）若测量电流，开关S应与______（填“1”、“2”或“3”）相接，量程为0~__________mA。
（2）欧姆挡刻度盘的中央刻度值为“___________________”
（3）欧姆挡的刻度值是按电池电动势为1.5V刻制的，当电池的电动势下降到1.4V、内阻增大到5Ω时，欧姆调零后，若指针指向刻度盘上的“12”，则这个电阻的真实值是________________Ω。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，电容器的电容C＝40μF，电阻R1＝R2＝5Ω，R3＝4Ω。接通开关S，待电路稳定后，求：
（1）理想电压表V的读数；
（2）电容器的带电量。
14．如图所示，R1=14Ω，R2=9Ω。当开关处于位置1时，电流表读数I1=0.4A；当开关处于位置2时，电流表读数I2=0.6A．求电源的电动势E和内电阻r。
15．如图所示，电源电动势恒为E=34
V，内阻r=2Ω，电灯上标有6
V，12
W字样，直流电动机线圈电阻R=2
Ω。若电灯恰能正常发光，且电机能正常运转，求：
(1)流过电灯的电流是多大？
(2)电动机两端的电压是多大？
(3)电动机输出功率是多少？
(4)电源的效率。
16．在如图所示的电路中，电源内阻为r，闭合开关S，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，请分析电压表和电流表示数的变化情况，并说明理由。
参考答案
1．D
【详解】
AB．因为与滑动变阻器R并联，由并联电路的特点可知，两端的电压是相等的，所以通过和的电流与和滑动变阻器的阻值有关；故选项AB错误；
CD．当滑动变阻器的阻值增大时，整个电路的总电阻变大，电流变小，和滑动变阻器两端的电压变大，的示数增大，因为总电流减小，所以的示数减小；故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
A．路端电压
可知路端电压U与外电阻R不成正比，但随外电阻增大而增大，故A错误；
BCD．当外电阻值趋向于无穷大时，电流为零，内电压为零，根据闭合电路欧姆定律可知路端电压等于电源的电动势，不是无穷大，故BC错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
由闭合电路欧姆定律可知
由图像可得
由闭合电路欧姆定律可知
整理得
由图像可得
联立解得
所以C正确；ABD错误；
故选C。
4．D
【详解】
强光照射电阻R3时，R3的阻值减小，电路总电阻减小，电流增大。
A．电源的总功率将变大。A错误；
BCD．R1上的电压增大，带电液滴受到的电场力增大，液滴将向上运动。电容器下极板电势为零，保持不变，所以上极板电势将升高。根据，电容器所带电荷量增加。BC错误，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，整个回路的电阻减小，电流强度增加，内电压和电阻R1分得的电压升高，电容器分得的电压降低，内部电场强度减小，质点向下运动，电场力做负功，电势能增加，A错误；
B．当内电阻等于外电阻时，电源的输出功率做大，由于无法判断内外电阻之间的关系，因此无法判断电源的输出功率变化，B错误；
C．电源的效率
当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，整个回路的电阻减小，电流强度增加，内电压升高路端电压降低，因此电源的效率降低，C错误；
D．若电压表、电流表的示数变化量分别为和，根据U—I图像可知，值等于与串联之后再与R3并联之后的总电阻，因此
D正确。
故选D。
6．B
【详解】
由题意可知，继续向右移动滑片P到另一位置时，电压表的读数变大，电流表的读数减小，而此时电压表、电流表指针均指在所选量程的处，说明原来时候电压表读数2.0V时指针位置在小于量程的位置，即电压表选择的是0~15V；而电流表读数0.3A时，指针应在原来量程大于位置，可知电流表选择的是0~0.6A档；由闭合电路的欧姆定律可知
则
第二次电压表读数为5V，电流表读数为0.2A，则
解得
E=11V
故选B。
7．D
【详解】
A．滑动变阻器左右两部分并联，在滑片由a向b移动的过程中，并联总电阻先增大后减小，滑片滑至中间位置时，并联电阻最大，为1Ω，因此路端电压先增大后减小，电容器两端电压等于路端电压，由可知，则其带电荷量先增大后减小，A错误；
B．定值电阻R0消耗的功率，滑动变阻器滑片滑至两端时，外电阻最小时，电流最大，定值电阻R0的功率最大，B错误；
C．将定值电阻等效成电源内阻，滑动变阻器消耗功率即可等效为电源输出功率，理论上滑动变阻器接入电路的阻值等于时，滑动变阻器消耗功率最大，但滑动变阻器在该电路中的最大阻值是1Ω，因此在滑动变阻器滑片由a端滑向中间位置的过程中，其消耗的功率逐渐增大，之后由中间位置滑向b端过程中，消耗的功率逐渐减小，滑片在中间位置时滑动变阻器的功率最大，其最大值为
C错误；
D．滑动变阻器滑片在中间位置时
此时外电路电阻最大，电源效率最大，最大值为
在滑动变阻器R的滑片由a缓慢地向b滑动的过程中，电源效率先增大后减小，D正确。
故选D。
8．BD
【详解】
AB．干电池用久了内阻会变大，为了使电池的路端电压变化明显，实验时应使用内阻较大的旧的干电池作为被测电源，使得电压表示数变化大故A错误B正确；
C．滑动变阻器的滑片初始时应放在电阻最大的地方，这样可以保护电流表，故C错误；
D．根据实验记录的数据作U-I图像时，应通过尽可能多的点并画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀对称的分布在直线两侧，故D正确。
故选BD。
9．AC
【详解】
A．电阻是导体本身的一种性质，其大小决定于导体的长度、材料和横截面积，与它两端的电压和通过的电流无关，A正确；
B．通以不同电流的两个导体，电流较大的导体电阻不一定较小，还要看电压关系，故B错误；
C．导体中通过一定的电流所需电压越高，由
可知该导体的电阻一定越大，故C正确；
D．由公式
可知导体上加一定电压时，通过的电流越大，该导体的电阻越小，故D错误。
故选AC。
10．ABD
【详解】
A．由部分电路欧姆定律可知
，
A正确；
B．由于总电流不变，则电流表的变化量与电流表的变化量的绝对值相等，两电阻并联电压相同，电压的变化量也相同，所以
B正确；
C．由于
则随R2的增大，I2越来越小，I1越来越大，由于电压表的电压为
则电压表的电压将增大，恒流源的输出的功率为
所以恒流源的输出的功率也将增大，C错误；
D．滑动变阻器消耗的电功率为
则有，即当时，滑动变阻器消耗的电功率最大，D正确。
故选ABD。
11．
4.5
2.5
2
4.87
不能
【详解】
(1)[1][2]由闭合电路欧姆定律可得
整理得
显然该图线选取了为纵坐标，图线斜率的倒数为电动势，可得
E=4.5V
(2)[3][4]由于A灯恰好正常发光，对于A灯有
IA=0.6A，UA=2.5V
此时B灯有
查图（c）可知
由闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
可得
4.5V=2.5V+0.5V+
解得
r=2.5Ω
由图（b）中图线的截距可求出
R0+r=4.5Ω
解得
R0=2Ω
(3)[5]灯泡A与电阻箱R串联，由题意知需满足
PR=2PA
由于两元件串联，则
UR=2UA
由闭合电路欧姆定律可得
4.5=3UA+2.5I
即
I=1.8-1.2UA
在图（c）中画出I=1.8-1.2UA的图线，如图所示
该图线与小灯泡的I-U特性曲线的交点（1.12V，0.46A），就是小灯泡此时的工作电压和电流，此时灯泡电阻为
电阻箱R的电压
UR=2UA=2.24V
电阻箱的阻值应调到
[6]由串联电路特点可知，若要小灯泡A、电阻箱R和电源内阻r上消耗的电功率相同，必须满足三者的电阻相等，电压一样，因此有
解得
通过小灯泡的伏安特性曲线可得此时小灯泡的电流为0.5A，则小灯泡的电阻为
与电源内阻不等，因此不可能。
12．1
1
15
1120Ω
【详解】
（1）[1]
由图示电路图可知，开关接1时电流表G与电阻并联，是测量电流。
[2]电流表的量程为
（2）[3]
由闭合电路欧姆定律：满偏时根据
半偏时
则
欧姆挡的倍率为“×100”，则欧姆挡刻度盘的中央刻度值为15
（3）[4]
由闭合电路欧姆定律：电动势为1.5V，欧姆表内部的中性电阻
电动势变为1.4V，调零后，欧姆表内部的中性电阻
指针指向刻度盘上的“12”，电阻值为
，则有
解得
13．（1）4V；（2）
2×10-4C
【详解】
（1）电路稳定后，电容器和电压表所在支路可认为是断路，可得R2上无电流通过，R2两端电势相等，电压表的读数为
R3两端的电压，电容器两端电压为R1两端的电压。
根据闭合电路欧姆定律，得电路的电流为
电压表的读数
（2）电容器两端电压为
电容器的带电量为
【点睛】
本题关键时抓住理想电压表对电路没有影响的关键，电压表相当于开关断开。
14．6V，
1Ω
【详解】
设电源的电动势为E、内阻为r，开关处于1时，则由闭合电路的欧姆定律可得
开关处于2时，则由闭合电路的欧姆定律可得
代入数据得
，
15．(1)2A；(2)24V；(3)40W；(4)88.2%
【详解】
(1)由于电灯恰能正常发光，则通过电灯的电流为
(2)由闭合电路的欧姆定律可得，电动机两端的电压为
(3)电动机输入功率为
电动机线圈的热功率为
则电动机输出功率为
(4)路端电压为
则电源的效率为
16．电压表示数减小，电流表示数变小，见解析
【详解】
在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则总电阻减小，电路中总电流增大，内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数变小；
由欧姆定律可知，R1上的分压增大，路端电压减小，故并联部分电压减小，即可知电流表示数变小。