第四章 闭合电路 单元检测（Word版解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）必修第三册
第四章
闭合电路
单元检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．机器人（Robot）是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，可以服务人类生活。如图甲所示，某款波士顿动力黄狗机器人的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻未知的直流电源两端时，电动机恰好能正常工作，内部电路如图乙所示，下列说法中正确的是（　　）
A．电源的内阻为
B．电动机的输出功率为UI
C．电动机消耗的总功率为EI
D．电源的输出功率为EI-I2R
2．在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片P向上移动时，则：（　　）
A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮
B．A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗
C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗
D．A灯变暗、B灯变暗、C灯变亮
3．下列关于电源电动势的说法正确的是（　　）
A．电动势是用来描述电源将电能转化为其他形式的能本领大小的物理量
B．电动势公式中的与电压中的是一样的，都表示电场力做的功
C．用内阻较大的电压表直接测量电源的正负极之间的电压值约等于电源的电动势
D．外电路的总电阻越小，则路端电压越接近电源的电动势
4．如图所示，电源内阻不可忽略且电源电动势和内阻保持不变，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是（　　）
A．L变暗，Q增大
B．L变暗，Q减小
C．L变亮，Q增大
D．L变亮，Q减小
5．如图所示电路中，电源电动势为12V，内阻为，指示灯的阻值为，电动机M线圈电阻为。当开关S闭合时，指示灯的电功率为4W。电流表内阻不计，那么下列说法中正确的是（　　）
A．流过电动机M的电流为4A
B．流过电流表的电流为4.5A
C．电动机M输出的机械功率7.5W
D．电源的总功率为16W
6．在如图（a）所示的电路中，L1、L2为规格相同的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图（b）所示，C是电容为100μF的电容器，R是阻值为8Ω的定值电阻，电源E的内阻为1Ω。电路稳定后，通过L1的电流为0.2A，下列结果正确的是（　　）
A．L1的电功率为0.32W
B．L2的电阻为6Ω
C．电源的效率为60%
D．电容器的带电量为2.4×10-4C
7．如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当滑动变阻器R2的滑片P向右滑动时，下列说法正确的是（
）
A．灯L变暗
B．流经电源的电流变小
C．电阻R3消耗的功率变小
D．电容器C上的电荷量变大
8．如图所示，位于平行金属板中央的带电质点P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R4的滑片向b端移动时，则（　　）
A．质点P将向下运动
B．R3上消耗的功率逐渐减小
C．电流表读数减小
D．电压表读数减小
9．热敏电阻是电学中常用的电学元件。R2为热敏电阻，其阻值R2随温度t变化的图线如图甲所示。图乙中电源电动势为E、内阻为r，带电油滴P原来静止在平行板电容器中间，所有的电表都是理想电表，且R1=r。当温度升高时，则（　　）
A．电压表的示数减小，电流表的示数增大
B．电源对外的输出功率随着温度的升高而逐渐增大
C．带电油滴P向上运动
D．R4两端电压的增大量，比R2两端电压的减小量小
10．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计。则以下说法正确的是（　　）
A．在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴向上加速运动，G中有从b到a的电流
B．在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴向下加速运动，G中有从a到b的电流
C．在将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过
D．在将S断开后，油滴不会保持静止状态，G中有电流通过
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．在测量某电源电动势和内阻时，因为电压表和电流表的影响，不论使用内外接法，都会产生系统误差，为了消除电表内阻造成的系统误差，某实验兴趣小组设计了如图甲实验电路进行测量。
（1）按照图甲所示的电路图，将图乙中的器材实物连线补充完整______。
（2）在开关S、S0断开的情况下进行了以下的实验操作：（已知R0=2Ω）
①将滑动变阻器滑到最左端位置
②分别作出两种情况所对应的U1-I1和U2-I2图像
③单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U2-I2的值，断开开关S0
④单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据U1-I1的值，断开开关S0
上述操作步骤正确顺序是______（填写各步骤前的序号）
（3）单刀双掷开关接1时，某次读取电表数据时，两个电表指针如图丙所示，此时U1=______V，I1=______A。
（4）当单刀双掷开关接2位置时，即使将R0看作电源内阻，测出的电源电动势和内阻也存在系统误差，原因是______。（填“电压表分流”或“电流表分压”）
（5）根据测得数据，作出U1-I1和U2-I2图像如图丁所示，根据图线求得电源电动势E=______，内阻r=______。（结果均保留两位小数）
12．实验课上要测量两节干电池串联电池组的电动势E和内阻r，实验器材如实物图所示。
（1）在方框里画出电路图并将实物图补充完整______；
（2）表格中数据是某小组的测量结果，其中有一个数据如表盘所示，请将读数填入表中，______并根据数据在坐标纸上描点作图______。根据所画的图象求出电池组电动势为E=______V，内阻为r=______Ω；（均保留2位小数）
1
2
3
4
5
U/V
2.90
2.80
2.70
2.60
2.50
I/A
0.08
0.20
0.32
0.57
（3）如果连接线接头严重氧化或与接线柱连接不紧就会产生“接触电阻”，若本实验中连接滑动变阻器和电流表的导线接头处有“接触电阻”，则由此产生的影响是：电动势E测量值______，内阻r测量值______。（均选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）如果本实验中选用的电压表完好，电流表刻度盘上只有刻度而无数值（包括接线柱上也无数值）但其它功能正常，那么电动势E______测出，内阻r______测出。（均选填“能”或“不能”）
（5）一组同学在完成实验后还有部分时间，他们想观察一下电表的内部结构，在老师的同意并帮助下他们打开了一只电表的后盖，内部结构如图所示，则他们打开的是______（选填“电压表”或“电流表”），电表内部的电阻R1和R2阻值较大的是______。
三、解答题（共45分）
13．如图所示，电源电动势，内阻，闭合开关后，标有“、”的灯泡恰能正常发光，电流表为理想电流表，求：
(1)电流表的示数是多少安培；
(2)电阻等于多少欧姆；
(3)电源的输出功率等于多少瓦特。
14．如图所示，电阻R=6Ω，灯泡L标有“6V，
6W”字样。当S1闭合，S2断开时，灯泡L恰好正常发光；当S1、S2同时闭合时，电流表的示数为1.5A（不计温度对灯泡电阻的影响）。求：
(1)灯泡L正常发光时，电流表的示数和灯泡的电阻R；
(2)电源的电动势E和内阻r。
15．直流电动机的基本结构由永磁铁和矩形线圈构成，如图1所示．现将标有“3V，3W”的直流电动机，串联一个滑动变阻器接在电动势为E
=4.
0V、内阻为r=0.40Ω的电源的两端，如图2所示．已知电动机线圈的电阻Ro
=0.
10Ω,不计其它电阻．
(1)若滑动变阻器接人电路的阻值R1=3.5Ω，且电动机卡住不转，求此时电路中的电流I1．
(2)调节滑动变阻器接人电路的阻值，或电动机工作时的负载发生变化，回路中的电流I及电源的输出功率P随之改变．
a．请从理论上推导P与I的关系式，并在图3中定性画出P-I图像；
b．求该电源对外电路能够输出的最大功率Pm．
(3)调节滑动变阻器接人电路的阻值，使电动机正常工作．现保持滑动变阻器接人电路的阻值不变，增加电动机的负载，电动机将通过转速调节达到新的稳定状态．请分析说明在这个过程中，电路中的电流如何变化．
16．将灯泡、理想电流表、电动机、电源组成如图所示的电路，该电路中电源电动势E=9V、内阻r=1Ω。接通S1、断开S2时，灯泡两端的电压U=8V。若同时接通S1、S2时，电流表的示数为I2=3A。灯泡的电阻保持不变。求：
(1)接通S1、断开S2时，电流表的示数I1；
(2)同时接通S1、S2时灯泡的功率P。
参考答案
1．A
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律得
解得
A正确；
B．电动机的输出功率为
B错误；
C．电动机消耗的总功率为UI，C错误；
D．电源的输出功率为
D错误。
故选A。
2．B
【详解】
滑动变阻器滑片P向上移动时，电路总电阻变大，电流总电流减小，所以通过A灯的电流减小，A两端的电压减小，所以A灯变暗，路端电压变大，所以并联电路的电压变大，故B两端的电压变大，所以B灯变亮，总电流减小，同时B的电流变大，所以通过C的电流减小，故C灯变暗，B正确。
故选B。
3．C
【详解】
A．电动势是用来描述电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，故A错误；
B．电动势公式中的是非静电力做的功，电势差中的是电场力做的功，故B错误；
C．由闭合电路的欧姆定律得
可知电阻越大，电流I越小，则U越接近于E，即用内阻较大的电压表直接测量电源的正负极之间的电压值约等于电源的电动势，故C正确；
D．由闭合电路的欧姆定律得
可知外电路的总电阻越小，则电流I越大，路端电压就越小，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】
当滑动变阻器的滑动片向下移动时，滑动变阻器的有效电阻减小，电路的总电阻减小，干路电流变大，内电压变大，外电压变小。灯泡电压与外电压相等，所以灯泡变暗。因为灯泡变暗，所以流过灯泡电流减小，则流过滑动变阻器电流变大，所以电阻R1的电压变大，则滑动变阻器电压减小，根据电容公式可得电容器电量减小。
故选B。
5．C
【详解】
指示灯的电功率
解得
路端电压为
设流过电流表的电流为I，根据闭合电路欧姆定律有
解得
设电动机支路的电流为
电动机总功率为
电动机输出的机械功率为
解得
电源的总功率为
ABD错误，C正确。
故选C。
6．B
【详解】
A．电路稳定后，通过L1的电流为I1=0.2A，由图读出其电压U1=0.8V，则灯泡L1的电功率
P1=U1I1=0.2×0.8=0.16W
故A错误；
B．并联部分的电压
U2=U1+I1R=0.8+0.2×8=2.4V
由图读出其电流为I2=0.4A，根据欧姆定律得
故B正确；
C．电源电动势
E=U2+(I1+I2)r=2.4+0.6×1=3V
电源的效率为
故C错误；
D．电容器的电压
U=I1R=1.6V
则电容器的带电量为
Q=UC=1.6×100×10-6=1.6×10-4C
故D错误．
故选B。
7．B
【详解】
B．滑动变阻器R2的滑片P向右滑动时R2变大，则总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律有
可得总电流I减小，B正确；
C．由选项B可知
U外
=
E
-
Ir
由于I减小，则U外增大，根据纯电阻电路功率公式有
P
=
则电阻R3消耗的功率变大，C错误；
D．由选项C知U外增大，I减小，根据
U外
=
I3R3
可知I3增大，根据
I
=
I1
+
I3
可知I1减小，根据
U1=
I1R1，Q
=
CU1
则U1减小，Q减小，即电容器C上的电荷量变小，D错误；
A．由选项CD可知，U1减小、U外增大，则
U外
=
UL
+
U1
则UL增大，灯L变亮，A错误。
故选B。
8．ABD
【详解】
CD．由图可知，R2与滑动变阻器R4串联再与R3并联后，再与R1串连接在电源两端；电容器与R3并联；当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大；路端电压减小，同时R1两端的电压也增大；故并联部分的电压减小；由欧姆定律可知流过R3的电流减小，则流过滑动变阻器部分的电流增大，故电流表示数增大；因并联部分电压减小，而R2中电压增大，故电压表示数减小，故C错误，D正确；
A．因电容器两端电压减小，故电荷受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，质点P向下运动，故A正确；
B．因R3两端的电压减小，由公式，可知，R3上消耗的功率减小，故B正确。
故选ABD。
9．ABD
【详解】
A．由图甲可知，当温度升高时，R2的电阻降低，此时电路的总电阻变小，故通过电路的电流变大，路端电压变小，同时R1两端电压增大，故并联部分电压减小，即电压表示数变小，根据欧姆定律可知流经R3的电流减小，故根据并联电路电流的特点，电流表的示数变大，A正确；
B．当温度升高时，R2的电阻降低，此时电路的总电阻变小，可知当外电路电阻接近电源内阻时，电源对外的输出功率越大，且R1=r，故当温度升高时，电源对外的输出功率随着温度的升高而逐渐增大，B正确；
C．油滴在电容器中静止，可知此时受力平衡
电容器两端的电压为并联部分的电压，并联部分电压减小，根据
可知此时E减小，故带电油滴P向下运动，C错误；
D．可知并联部分电压减小，电流增大，则流经R4的电流变大，R4两端的电压变大，R4与R2串联，故R2两端的电压变小，并联电阻总电压变小，故R4两端电压的增大量，比R2两端电压的减小量小，D正确；
故选ABD。
10．AD
【详解】
在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，电路电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流减小，电阻R1与电源内阻分压减小，则滑动变阻器两端电压变大，由
可知，电容器带电量增加，G中有从b到a的电流，根据油滴受力平衡易知，油滴受向上的电场力，电容器板间电压增大后，电场强度增大，油滴受电场力变大，因此油滴将向上加速运动，故A正确；故B错误；
S断开后，电容器放电，板间电压及电场强度减小，油滴受电场力变小，油滴将向下运动，G中有从a到b的电流。故C错误，D正确。
故选AD。
11．
①④①③②或①③①④②
1.30
0.10
电压表分流
1.80V
2.50Ω
【详解】
（1）[1]电路图如下
（2）[2]①将滑动变阻器滑到最左端位置；
④单刀双掷开关S与1接通，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据的值，断开开关S0；
①将滑动变阻器滑到最左端位置；
③单刀双掷开关S与2闭合，闭合开关S0，调节滑动变阻器R，记录下若干组数据的值，断开开关S0；
②分别作出两种情况所对应的和图像。
故正确的顺序为①④①③②或①③①④②。
（3）[3]电压表读数为1.30V。
[4]电流表读数为0.10A
（4）[5]电压表分流，导致电流表示数偏小。
（5）[6]单刀双掷开关接1时，电流表示数为零时，电压表测量准确，故电源电动势为U1-I1的纵截距，即1.80V。
[7]
当单刀双掷开关接2位置时，电压表示数为零时，电流表测量准确，电路中的短路电流为0.4A，则有
解得
12．
0.44
2.96
0.80
不变
不变
能
不能
电压表
R2
【详解】
（1）[1]电路图以及实物连线如图所示：
（2）[2]电流表适用量程为0.6A，最小分度值为0.02，不需要估读
，则读数为0.44A；
（3）[3]做出U-I图线如图；
[4][5]由图像可知电动势
E=2.96V
内阻
（4）[6][7]若本实验中连接滑动变阻器和电流表的导线接头处有“接触电阻”，但是电压表测量的是路端电压，相当于是在调节滑动变阻器的时候划变阻值调的大一些，此时电流表也会同时变化，即对电路的测量没有影响，，则内阻r测量值不变，即电动势E测量值不变。
（4）[8][9]如果本实验中选用的电压表完好，电流表刻度盘上只有刻度而无数值（包括接线柱上也无数值）但其它功能正常，那么可以测量电流表偏转的格子数n和电压表的读数U，若设电流表每一小格的电流为I0，测出两组数据（U1，n1）和（U2，n2）则由U=E-Ir可得
U1=E-n1I0r
U2=E-n2I0r
可解得电动势E和I0r的值，即能测出电源的电动势，但是不能测出电源内阻。
（5）[10][11]由图可知，两个电阻与表头是串联的，可知他们打开的是电压表；因为
可得当表头满偏时R2分得12V电压，表头和R1共同分得3V电压，可知R2比R1大。
13．(1)2A；(2)；(3)
【详解】
(1)由题意知，并联部分电压为，内电压应为
总电流即电流表的示数为
(2)流过灯泡的电流
则流过电阻的电流
则电阻
(3)电源的输出功率
14．(1)1A；6Ω；(2)9V；3Ω
【详解】
(1)灯泡L正常发光时，电流表的示数
灯泡的电阻
(2)当S1闭合，S2断开时，由闭合电路的欧姆定律可知
即
E=6+r
当S1
S2均闭合时外电路的电阻
则
即
E=1.5(3+r)
解得
E=9V
r=3Ω
15．（1）；10W
（2）电路中的电流变大
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律有：
（2）a.电源的输出功率，图像如图所示：
当电路中的电流时，电源的输出功率最大，且
（3）电动机的负载增加，达到新的稳定状态后，线圈的转速变慢，线圈因为切割磁感线产生反电动势变小，根据可知，电路中的电流变大．
16．(1)I1=1A；(2)P=4.5W
【详解】
(1)接通S1断开S2时
解得
(2)同时接通S1、S2时，灯泡两端的电压
灯泡的电阻
灯泡的功率为
解得