第四章 闭合电路 单元测试（Word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
第四章
闭合电路
单元测试（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．图为某一电源的路端电压U与干路电流I之间的关系曲线，由图可知（　　）
A．电源的电动势为2.0V
B．电源的短路电流为0.4A
C．电源最大功率为0.8W
D．电源外电路接一滑动变阻器时，调节滑动变阻器的阻值，电源最大输出功率为0.2W
2．对闭合回路相关概念的认识，下列正确的是（　　）
A．电阻两端的电压越大，其电阻值越大
B．电动势反映了电源把其他形式能量转化为电能的本领
C．电流的方向就是电荷定向移动的方向
D．电动势和电势差的单位相同，电动势实质上就是电势差
3．如图所示电路中，电源电动势为E，内电阻不能忽略。闭合S后，调整R的阻值，使电压表的示数增大，则（　　）
A．通过R的电流增大
B．两端的电压减小，减小量为
C．通过的电流减小，减小量小于
D．路端电压增大，增大量为
4．酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否酒后驾驶的现场检测，它利用了一种电阻随酒精气体浓度的变化而变化的二氧化锡半导体型酒精气体传感器。如图所示的电路中，若传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度c成正比，则电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示c越大，c与U成正比
B．U越大，表示c越小，c与U成反比
C．U越大，表示c越大，c与U不成正比
D．U越大，表示c越小，c与U不成反比
5．如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A。
则以下判断中正确的是（　　）
A．电动机的输出功率为14W
B．电动机两端的电压为7.0V
C．电动机产生的热功率为4.0W
D．电源输出的功率为24W
6．如图所示的电路中，小灯泡L电阻不变，、为定值电阻，为滑动变阻器，，将滑动变阻器的滑片向下滑动时，则（　　）
A．电压表的示数变小
B．灯的亮度变小
C．电源的输出功率变大
D．电源的效率升高
7．如图所示，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，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，则（　　）
A．电压表读数增大
B．电流表读数增大
C．质点P将向上运动
D．R2上消耗的功率减小
8．在如图所示的电路中，R1=10Ω，R2=8Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5A，当ab两点间接理想电压表时，其读数为2.5V，则该电源的电动势和内电阻分别为（　　）
A．E=2.5V
B．E=5V
C．r=1Ω
D．r=2Ω
9．如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R的滑片P向上滑动过程中（　　）
A．电压表与电流表的示数都增大
B．电压表与电流表的示数都减小
C．R的电流减小，R1的电功率减小
D．R2的电功率增大，电源的总功率增大
10．如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3，理想电流表示数变化量的绝对值为△I，则（　　）
A．A的示数减小
B．V2的示数增大
C．△U3与△I的比值大于r
D．△U1大于△U2
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．两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）
12．某同学利用以下器材测量一节干电池的电动势和内阻，实验原理如图甲所示。
电压表V：量程为、内阻约为；
电流表：量程为、内阻；
滑动变阻器：阻值范围，额定电流为；
定值电阻；
开关S和导线若干。
（1）该同学利用上述实验原理进行实验测量了多组数据，以电流表G的读数为横轴，以电压表V的读数为纵轴，绘出了如图乙所示的图像，根据图像可求出干电池的电动势______V，内阻______（结果都保留两位小数）
（2）该同学这样测得的电动势______，内阻______（选填“偏大”，“偏小”，“不变”）。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，当滑动变阻器滑片P向右移动时，试分析、、的亮度变化情况。
14．如图所示电路中，电源电动势E＝10
V，内电阻不计，电阻R1＝28.0
Ω，R2＝12.0
Ω，R3＝6.0
Ω，R4＝24.0
Ω，R5＝9.0
Ω，电容器的电容C＝1.2
μF，求：
(1)电容器所带的电荷量；
(2)若R2突然断路，将有多少电荷量通过R5。
15．如图所示，电源电动势E=9V，电阻r=0.5Ω，电阻R1=4.0Ω、R2=4.5Ω、R3=6.0Ω、R4=3.0Ω，电容C=2.0μF。求：当电键K由与a接触转到与b接触时通过R3的电量。
16．如图所示，电源电动势E=20V，内阻r=1Ω，R1=3Ω，R2=6Ω，C=30μF。
(1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流；
(2)然后将开关S断开，求流过R1的电荷量；
(3)如果把R2换成一个可变电阻，其阻值可以在0~10Ω范围变化，求开关闭合并且电路稳定时，R2消耗的最大电功率。
参考答案
1．A
【详解】
A．由图可知，电源的电动势为2.0V，选项A正确；
B．电源的内阻为
短路电流为
选项B错误；
C．电源的功率P=IE，当电流最大时功率最大，最大电流为0.53A，则最大功率为
P=2×0.53W=1.06W
选项C错误；
D．电源外电路接一滑动变阻器时，调节滑动变阻器的阻值，当滑动变阻器的电阻等于电源内阻时电源输出功率最大，则电源最大输出功率为
选项D错误。
故选A。
2．B
【详解】
A．电阻的阻值与电阻两端的电压无关，只与材料、长度及横截面积有关。A错误；
B．电动势反映了电源把其他形式能量转化为电能的本领。B正确；
C．电流的方向就是正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反。C错误；
D．电势差是描述电场能的性质的物理量，与电动势只是单位上一致，意义完全不同。D错误。
故选B。
3．C
【详解】
根据闭合电路的欧姆定律得
A．当U增大时，I减小；而R1的电流增大，所以R的电流减小。A错误；
BC．根据上式得
两端的电压减小，减小量小于，变形后有
B错误，C正确；
D．I减小，内电压减小，路端电压增大。路端电压的增量等于电压表的增量和两端的电压增量之和，但是两端的电压减小，所以路端电压的增量小于电压表的增量。D错误。
故选C。
4．C
【详解】
由题可知，传感器的电阻与酒精气体的浓度之间的关系为，即，其中为比例常数。由闭合电路的欧姆定律得
所以
由上式可知，越大，表示越大，但是与不成正比。
故选C。
5．B
【详解】
B．因为电路中电流表的示数为2.0
A，所以电动机的电压为
故B正确；
AC．电动机的总功率为
P总=UI=7×2
W=14W
电动机的发热功率为
P热=I2R=22×0.5W=2
W
所以电动机的输出功率为
P出=14
W﹣2
W=12
W
故AC错误；
D．电源的输出的功率为
P输出=EI﹣I2
r=(12×2﹣22×1）W=20W
故D错误。
故选B。
6．C
【详解】
AB．将滑动变阻器的滑片向下滑动时，，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，故总电流变大，根据可知路端电压减小；根据欧姆定律可知电阻两端的电压增加，即电压表的示数变大，故并联部分的电压减小，根据欧姆定律可知通过的电流减小，根据并联分流可知电流表的示数变大，即灯的电流变大，根据可知灯的功率变大，所以灯的亮度变亮，故A、B错误；
C．当外电路电阻接近电源内阻时，电源的输出功率增加，当内阻等于外阻时，电源的输出功率最大，由于，所以外电路的总电阻总大于电源的内阻，在外电路的总电阻减小的过程中电源的输出功率在变大，故C正确；
D．电源的效率为
变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，所以电源的效率减小，故D错误；
故选C。
7．B
【详解】
AB．当滑动变阻器的滑片向b端移动时，滑动变阻器的阻值减小，根据“串反并同”规律，与滑动变阻器串联的电流表的读数增大，与滑动变阻器并联的电压表的读数减小，B正确，A错误；
C．当滑动变阻器的滑片向b端移动时，与滑动变阻器并联的电容器两端的电压减小，电容器内部的电场强度减小，液滴所受的电场力减小，电场力小于重力，液滴向下运动，C错误；
D．当滑动变阻器的滑片向b端移动时，与滑动变阻器串联的R2的电流增大，R2上消耗的功率增大，D错误。
故选B。
8．BD
【详解】
当a、b两点间接理想电流表时，被理想电流表短路，根据闭合电路的欧姆定律有
当ab两点间接理想电压表时，电压表读数即为两端电压，可得
联立两式解得
故选BD。
9．AC
【详解】
AB．在变阻器R的滑片向上滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，变阻器R与R2并联电阻R并增大，则外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I减小，电源的内电压减小，则路端电压U增大，电压表示数增大，并联部分电压
I减小，E、R1、r均不变，则U并增大，故电流表示数增大，故A正确，B错误；
C．干路电流I减小，U并增大，电流表示数增大，则R的电流减小，由可知，R1的电功率减小，故C正确；
D．R2的电流增大，U并增大，则R2的电功率增大，则于总电流减小，则电源的总功率减小，故D错误。
故选AC。
10．CD
【详解】
A．理想电压表内阻无穷大，在电路中相当于断路，理想电流表内阻为零，在电路中相当于短路，所以R与变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测量R两端的电压、路端电压和变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电流增大，故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律得
可知V2的示数减小，故B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律得
可得
故C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律得
可得
根据题意，有
可得
故D正确。
故选CD。
11．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
12．
偏小
偏小
【详解】
（1）[1][2]由图甲可知，定值电阻与电流表并联改装成大量程的电流表，改装之后的流过滑动变阻器的总电流为
由闭合电路欧姆定律可得
整理可得
对照图乙可得，图像的纵截距为电源电动势，斜率绝对值为电源内阻的301倍，故
图线的斜率
（2）[3][4]
电压表测路端电压，但由于电压表的分流作用，使电流表的测量值小于真实值；实验误差是由于电压表的分流造成的；
当外电路短路时，电压表不分流，故短路电流相同；而测量的电流值要小于真实值；故作出测量值和真实值的图像如图所示
由于电压表分流作用，电流表测量值偏小，当外电路短路时，电流测量值等于真实值，电源的U-I图像如图所示，由图像可知，电动势测量值小于真实值，电源内阻测量值小于真实值
13．见解析
【详解】
当P向右移动时，滑动变阻器的有效电阻变大，整个电路的电阻增大，路端电压增大，总电流减小，流过的电流变小，将变暗，同时分得的电压变小，两端电压增大，故变亮。总电流减小，而变亮，即分得的电流增大，可见上的电流比上的电流减小得还要多，因此也要变暗。
14．(1)，下极板带正电；(2)
【详解】
(1)由图可知
又因为
解得
，
同理可得
，
令d点的电势为零，即，则有
且
可知
，
b点电势高，下极板带正电
(2)断路后
此时下极板带负电，则流过电荷量为
15．1.7×10-5C
【详解】
K接a时电路中的电流
电容器两端电压
UC=U1=IR1=4V
此时电容器带电量
Q=CU1=8×10-6C
且上极板带正电，下极板带负电
K接b时
此时电容器带电量
Q′=CU2=9×10-6C
且上极板带负电，下极板带正电
故流过R3的总电量为
△Q=Q＋Q′=1.7×10-5C
16．(1)2A；(2)2.4×10－4C；(3)25W
【详解】
(1)稳定时，电容看做断开状态，电路中的电流
(2)S闭合，电路处于稳定状态时，电容器两端的电压
断开后，电容器两端的电压为
所以
流过R1的总电量为
(3)
当
时
，R2消耗的电功率最大，为