第四章 闭合电路欧姆定律与科学用电 单元达标测试2（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
单元达标测试2（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．在图示电路中，电源内阻不可忽略，、为定值电阻，G为灵敏电流计，V为理想电压表，平行板电容器两极板水平，开关S闭合后，位于电容器两板间的带电油滴恰好静止，现将滑动变阻器的滑片P向下移动，则以下说法正确的是（　　）
A．G中有从a到b的电流
B．V示数增大
C．油滴向上运动
D．电源内阻消耗功率减小
2．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
3．一个电源接8Ω电阻时，通过电源的电流为0.20A，接4Ω电阻时，通过电源的电流为0.30A，则电源的电动势和内阻分别为（　　）
A．2.4V　4Ω
B．1.6V　4Ω
C．2.4V　2Ω
D．1.6V　2Ω
4．上海世博会中国馆的所有门窗都采用玻璃，它可将阳光转化为电能并储存起来。国家馆顶上的观景台也引进了最先进的太阳能薄膜，它能储藏阳光并利用光电转换设备将太阳能转化为电能。已知太阳能电池板的开路电压为800mV，短路电流为40mA，现将该电池板与一阻值为20?的电阻器连成一闭合电路，下列说法正确的是（　　）
A．电池板的电动势为800mV
B．电池板的内电阻为40?
C．闭合电路的总电阻为20?
D．闭合电路的路端电压为800mV
5．在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器的最大电阻为R1（R1>r），R2为定值阻值，闭合电键，在滑动变阻器的滑动片P从a端向b端移动的过程中，电流表A1、A2的示数变化情况是（　　）
A．A1的示数不断增大
B．A2的示数不断增大
C．A1的示数先减小后增大
D．A2的示数先减小后增大
6．如图所示，电表均为理想电表，两灯泡的电阻均为2r，r为电源内阻的大小，闭合开关S，此时两灯泡正常发光。将滑动变阻器滑片向下滑动，电压表、示数变化量的绝对值分别为、，电流表A示数变化量的绝对值为，则（　　）
A．灯泡变亮，灯泡变暗
B．、的示数增大
C．电源的输出功率减小，效率增大
D．与的比值大于与的比值
7．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为2Ω，四个电阻的阻值己在图中标出，闭合开关S，下列说法正确的有（　　）
A．路端电压为10V
B．电源的总功率为10W
C．a、b间电压的大小为6V
D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1A
8．如图所示电路中，电源的电动势、内阻及各电阻的阻值都标记在图中，当滑动变阻器R3的滑片P向a端移动时，以下说法中正确的是（　　）
A．电压表示数变小，电流表示数变小
B．电阻R1两端的电压减小
C．电源的总功率减少，电源的输出功率可能增大
D．如果设定流过电阻R2电流变化量的绝对值为△I2，流过滑动变阻器R3的电流变化量的绝对值为△I3，则△I2<△I3
9．如图所示，电路中的电表均为理想电表，闭合开关S后，将滑动变阻器R2的滑片P从左向右缓慢滑动，此过程中（　　）
A．灯泡L变亮
B．电压表的示数减小
C．电流表的示数减小
D．电容器所带的电荷量增大
10．如图所示，电源的电动势为E，内阻r与三个定值电阻R1、R2、R3的阻值均相同，大小为R0，滑动变阻器R的总阻值为2R0。开始时，滑动变阻器的触头恰好位于正中间，当闭合开关S后，下列说法正确的是（　　）
A．R1的功率为R2的4倍
B．R1的功率为R3的9倍
C．当滑动变阻器触头向左移动时，R1的功率增大
D．当滑动变阻器触头向左移动时，电源输出功率増大
第II卷（非选择题）
二、实验题（共10分）
11．某同学设计如图所示的电路，其中实验器材为：
干电池一节（电动势、内阻未知）
电流表A（量程，内阻小于）
电流表（量程，内阻未知）
电流传感器（相当于理想电流表）
电阻箱（）
滑动变阻器（）
三个电学黑箱（每个黑箱内仅一只电学元件，可能是定值电阻、电容器、电感线圈；图中未画出）
开关、；导线若干。
连接好电路，该同学依次完成了下列实验。
（1）探测黑箱元件：
先断开开关、，将调至适当位置，分别将三个黑箱接在、两接线柱间，再闭合，实验分别发现电流传感器的示数随时间按如图甲、乙、丙所示的规律变化，则甲、乙、丙对应的三个电学黑箱里分别是___________、___________、___________。
（2）测电流表A的内阻：用导线将接线柱与直接短接，先后闭合开关、，调节电阻箱和滑动变阻器，使电流表的示数满偏，此时电流表A的示数为、电阻箱的示数为，则电流表A的内阻___________。
（3）测量干电池的电动势和内阻：先断开开关、，用导线将接线柱与直接短接，再闭合开关，多次调节电阻箱重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值和电流表的示数。根据所测实验数据绘出的图象，由此求出干电池的电动势___________、内阻___________。（保留2位小数）
三、解答题（共50分）
12.如图甲所示电路中，R1＝30Ω，R2＝R3＝R4＝R5＝10Ω，C＝7μF，A、B两端接一电源，此电源的路端电压与通过电源的电流关系如图乙所示，电表均为理想电表，则：
（1）A示数为多少？
（2）V示数为多少？
（3）电容器极板带电量为多少？
13．在如图所示的电路中，电源的电动势E=2.0V，内阻r=0.5Ω，电流表满偏电流Ig=10mA，电流表的电阻Rg=7.5Ω，A、B为接线柱。
(1)用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
(2)调至满偏后保持R1的值不变，
在A、B间接入一个200Ω的定值电阻R2，电流表的读数是多少？
(3)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个未知的定值电阻Rx，电流表的读数为Ix，请写出Ix随Rx变化的数学表达式。
14．某一电路如图所示，已知电源内阻r=2Ω，R1=12Ω，R2=4Ω，R3=12Ω，电压表和电流表均为理想表。闭合开关，当滑动变阻器的滑片P滑到最右端时，电压表示数为3V，电流表示数为0.5A。
(1)求电源的电动势；
(2)求滑片P滑动过程中，功率的最大值；
(3)滑片P滑动过程中，滑片P右侧电阻值多大时，消耗的功率最大？功率的最大值是多少？
15．如图所示，直流电压U＝10
V，电阻R1＝3
Ω，R2＝2
Ω，R3＝5
Ω，电容C1＝4
μF、C2＝1
μF。
(1)K闭合时间足够长时C1、C2带的电荷量各为多少？
(2)然后把K断开后，通过R2的电荷量是多少？
16．如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表。当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=3V；当电阻箱读数为R2=4Ω时，电压表读数为U2=4V。求：
(1)电源的电动势E和内阻r；
(2)当电阻箱数为R2时，电源的输出功率P出和消耗的总功率P总。
参考答案
1．A
【详解】
AB．滑动变阻器的滑片P向下移动，并联部分电路电阻减小，根据分压原理，有
可知电压表示数减小，电容器两端电压减小，根据公式有
可知电容器极板上电荷要减小，有从a到b的电流出现，故A正确；B错误；
C．对油滴进行分析可知，之前二力平衡，现在极板电荷量减小，导致极板间场强变小，电场力将小于重力，故油滴将向下运动。故C错误；
D．根据分压原理，外部电阻减小，路端电压减小，则内电阻电压增加，有
故D错误。
故选
A。
2．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。
3．A
【详解】
由闭合电路欧姆定律得
代入数据可得
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．A
【详解】
A．已知太阳能电池板的开路电压为800mV，则电池板的电动势E＝800mV，故A正确；
B．已知短路电流为40mA，由得，电池板的内电阻为
故B错误；
C．闭合电路的总电阻是内阻和外阻的总和，故应为40Ω，故C错误；
D．闭合电路的路端电压为
故D错误；
故选A。
5．C
【详解】
BD．闭合电键，在滑动变阻器的滑动片P从a端向b端移动的过程中，滑动变阻器aP段电阻增大，Pb段电阻减小，由于Pb段电阻与R2并联，并联总电阻小于每一支路电阻，所以滑动变阻器aP段电阻增加量大于Pb段电阻与R2并联电阻减小量，外电路总电阻增大，干路电流减小。根据串联电路中电压与电阻成正比，可知，Pb段电阻与R2并联电压减小，则A2的示数不断减小，故BD错误；
AC．假设R1=2R2=2r，当滑动片P位于a端时，干路电流为
A1的示数为
当时，干路电流为
A1的示数为
当滑片P位于b端时，干路电流为
此时R2被短路，A1的示数为
可知A1的示数先减小后增大，故A错误，C正确。
故选C。
6．C
【详解】
电路可简化为如图所示电路
A．将滑片向下滑动，电路中的总电阻增大，总电流减小，通过两串联灯泡的电流始终一样且减小，两灯泡逐渐变暗，故A错误；
B．电压表V2测量的是路端电压，电压表V1测量的是灯泡L1两端的电压，因为总电流减小，所以V1的示数减小，V2的示数增大，故B错误；
C．当外电路电阻越接近电源内阻时，电源输出功率越大，滑动变阻器滑片向下滑动，外电阻与电源内阻相差越来越大，电源输出功率变小，电源的效率
由于外电阻增大，则效率增大，故C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律可知
，
则ΔU2与ΔI的比值小于ΔU1与ΔI的比值，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
A．根据电阻的串并联规律可知电路的外电阻为
根据闭合电路欧姆定律可知路端电压为
故A正确；
B．电源的总功率为
故B错误；
C．规定电源负极为电势零点，则a点电势为
b点电势为
所以a、b间电压的大小为
故C错误；
D．a、b间用导线连接后，根据电阻的串并联规律可知电路外电阻为
根据闭合电路欧姆定律可知电路的总电流为
故D错误。
故选A。
8．BCD
【详解】
AB．由图可知，R2与滑动变阻器并联后与R1串联，电压表测量路端电压，电流表测量流过滑动变阻器的电流；当滑片向a端移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大，干路电流减小，则由U=E-Ir可得，路端电压U增大，电压表示数增大，因干路电流减小，则R1两端的电压减小，并联部分电压增大，则流过R2的电流增大，则流过电流表的电流减小，故A错误，B正确；
C．总电流减小，则电源的总功率减少，由于不知道外电阻与内阻之间的关系，所以无法判断电源的输出功率的变化，所以输出功率可能增大，故C正确；
D．通过R1的电流减小，而通过R1的电流等于流过电阻R2电流和流过滑动变阻器R3的电流之和，且流过R2的电流增大，流过滑动变阻器R3的电流减小，所以△I2＜△I3，故D正确。
故选BCD。
9．AB
【详解】
A．灯泡L位于干路，流过它的电流
滑片P从左向右缓慢滑动，R2逐渐减小，由上式可知电流I逐渐增大，所以灯泡L变亮，故A正确；
B．电压表的示数等于电源电动势减去灯泡两端电压，再减去电源内阻上的电势降，即
随着电流I的增大，U逐渐减小，故B正确；
C．电压表的示数减小了，则流过R1和R3的电流将减小，但是流过干路的电流是增大的，所以流过R2的电流是增大的，并且增加量大于流过R1和R3的电流的减小量，故C错误；
D．由于流过R1和R3的电流减小了，说明R3两端的电压降低了，由电容定义式
可知电容器上的电荷量Q减少了，故D错误。
故选AB。
10．BCD
【详解】
AB．开始时，设路端电压为U，则R1的功率为
R2的功率
R3的功率
选项A错误，B正确；
C．当滑动变阻器触头向左移动时，R阻值变大，电路总电阻变大，路端电压变大，根据
可知，R1的功率增大，选项C正确；
D．开始时外电路的总电阻为
因当电源外电路电阻等于内阻时电源输出功率最大，则当滑动变阻器触头向左移动时，外电阻变大，不断接近电源内阻，则电源输出功率増大，选项D正确。
故选BCD。
11．电容器
定值电阻
电感线圈
1.37
0.45
【详解】
(1)[1][2][3]甲图，电流减小到０，最后可看作断路，可判断为电容；
乙图，闭合开关后，电流稳定无变化，为电阻；
丙图，电流变化但不发生突变，最后趋于稳定，为电感；
(2)[4]此时电流表与并联，电流表满偏时
因，则
由欧姆定律可知
(3)[5][6]由闭合电路的欧姆定律
可得
如图，斜率
则感应电动势
与纵坐标交点为-1.2，则有
则
12.（1）A；（2）V；（3）4×10－5C
【详解】
（1）由于电压表所在支路相当于断路，故电路结构为R2、R3、R4串联后与R1并联，如图所示
电压表示数为R4两端电压，
电流表测干路电流。电路外电阻
由图乙得电源电动势
电流表示数
（2）路端电压
电压表示数为
（3）电容器带电量
13．(1)192Ω；(2)5mA；(3)
【详解】
(1)根据闭合电路的欧姆定律
可得。
(2)欧姆表接入待测电阻后，根据闭合电路的欧姆定律
可得。
(3)接入任意电阻Rx，根据欧姆定律
可得。
14．（1）6V；（2）4W；（3）
，
【详解】
（1）当滑片P滑到最右端时，
短路
解得
（2）当滑片P滑到最左端时，与、都短路，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流
最大
的最大功率
解得
（3）当滑片P滑到最右端时，流过的电流
可求总阻值
解得
设滑片P左侧电阻值
，与并联电阻
干路电流
与并联电压
由以上式子联立得消耗功率
可得，当
即
时，上功率最大值
此时滑片右侧阻值
即
15．(1)1.6×10－5
C；1.0×10－5
C；(2)2.6×10－5
C
【详解】
(1)电路稳定后，R3两端电压为0，所以此时电容器C1两端电压为
U1＝U＝4
V
此时电容器C1所带电荷量为
Q1＝C1U1＝1.6×10－5
C
此时电容器C2两端电压为
U2＝U＝10
V
此时电容器C1所带电荷量为
Q2＝C2U2＝1.0×10－5
C
(2)把K断开后，两电容器放电，都经过电阻R2，故通过R2的电荷量为
Q＝Q1＋Q2＝2.6×10－5
C
16．(1)6V，2Ω；(2)4W，6W
【详解】
(1)由闭合电路欧姆定律得
联立上式并代入数据解得：
E=6V，r=2Ω
(2)当电阻箱数为R2时，电流为：
I=
电源的输出功率为
P出=I2R2=1×4W=4W
消耗的总功率为
P总=EI=6×1W=6W