第四章 闭合电路欧姆定律与科学用电 单元过关检测（word版含解析）

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
单元过关检测（解析版）
第I卷（选择题）
一、选择题（共40分）
1．如图所示电路，，，电源内阻不能忽略。当接1时，电流表示数为。则接2时，电流表的示数可能是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．某科技小组连接好图示电路电源内阻不能忽略，电压表可视为理想电表。当闭合开关，将滑动变阻器的滑片由左端向右滑动时。下列说法中正确的是（　　）
A．小灯泡L1、L2均变亮
B．小灯泡L1变亮，V2表的读数变大
C．小灯泡L1变暗，V1表的读数变小
D．小灯泡L2变暗，V2表的读数变小
3．如图所示为某一电源的U?I图线，由图可知（　　）
A．电源电动势为2
V
B．电源内电阻为Ω
C．电源短路时电流为6
A
D．电路路端电压为1
V时，电路中电流为2.5
A
4．在如图所示的电路中两电表都为理想电表，是一定值电阻，灯泡甲、乙的阻值不变。现将开关S闭合，电路中的电流稳定后，将滑动变阻器R的滑片P向a端缓慢移动一小段距离，再次稳定后，下列说法正确的是（　　）
A．两个电表的示数都变小
B．电容器两端的电压变小
C．甲灯泡的功率增大，乙灯泡功率减小
D．突然将S断开，甲、乙两灯同时熄灭
5．如图所示，E为内阻不能忽略的电池电动势，为定值电阻，、S为开关。初始时闭合，S断开，现将S闭合，则（
）
A．电源的消耗功率减小
B．电压表的读数变小，电流表的读数变小
C．电源的总功率减小
D．电源的输出功率一定减小
6．用电压表检查如图所示电路中的故障，闭合开关后测得Uab=0
V，Uad=5.0
V，Ubc=0
V，Ucd=5.0V，则此故障可能是（　　）
A．L断路
B．R断路
C．R′断路
D．S断路
7．在图示电路中，电源的电动势为E，内阻为r。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，下列说法正确的是（　　）
A．小灯泡L1、L2均变亮
B．小灯泡L1变亮
C．小灯泡L2变亮
D．小灯泡L1、L2均变暗
8．某种小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示，三个完全相同的这种小灯泡连接成如图乙所示的电路，电源的内阻为1.0
Ω。现闭合开关S，理想电压表V的示数为4.0
V，则（　　）
A．三个灯泡的总电阻为8.0
B．电源的电动势为5.6
V
C．电源消耗的热功率为3.0
W
D．电源的效率约为89.
3%
9．如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则（　　）
A．电源的输出功率一定增大
B．灯泡逐渐变暗
C．
、
、
均保持不变
D．当电路稳定后，断开开关，小灯泡立刻熄灭
10．某组同学在实验室利用如图甲所示的电路图连接好电路，并用于测定电灯电阻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A和电压表V1的测量数据，另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据。根据所得数据描绘了如图乙所示的两条U－I图线。则有（　　）
A．图像中的曲线是电压表V2的测量值所对应的图线
B．由图像可以得出电源电动势和内阻分别是E＝4.5V，r＝1.0Ω
C．图像中两图线的交点表示在本电路中该电源的效率达到最大值
D．若将三个这样的灯泡并联后再接到该电源上，则每个灯泡的实际功率为5W
第II卷（非选择题）
二、实验题（共15分）
11．（1）某同学用游标卡尺测量金属管的外径时，需用图中甲图标注的___________（选填“A”、“B”或“C”）部位进行测量，测量示数如图乙所示，该金属管的外径为___________mm。
（2）某同学用多用表测定值电阻阻值时，将选择开关置于“×10”挡，发现指针如图所示，则该同学接着需要做的实验步骤是：先将选择开关换成___________（“×1”或“×100”）挡，再旋转图中的___________（选填“A”、“B”或“C”）元件，直到指针指到表盘___________（填“左”或“右”）侧的零刻线，然后再进行电阻的测量。
12．某实验小组制作了一个水果电池，他们想通过实验研究该电池的电动势和内阻。用多用电表粗测后，了解到该电池的电动势约为1V，内阻很大。为更准确地测定该电池的电动势和内阻，根据以下提供的器材重新设计实验测定电动势和内阻。
A．水果电池E：电动势约为1V；
B．电压表V1：量程1V，内阻RV=3kΩ；
C．电压表V2：量程3V，内阻RV约9kΩ；
D．电阻箱R1：最大阻值9999Ω；
E.电阻箱R2：最大阻值99.99Ω；
F.开关S，导线若干。
(1)为使测量更精确，要求电表读数超过满偏，则电压表选___________，电阻箱选___________（都填写字母序号）。
(2)请根据所选器材在方框内画出电路图___________。
(3)实验步骤如下：
①按电路图连接电路（为电路安全，先将电阻箱的电阻调到最大值）；
②闭合开关S，多次调节电阻箱，记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R，并计算出对应的与的值，若以为纵坐标，为横坐标，根据实验数据描绘得如图图线，则图线的斜率为___________A-1（结果保留2位有效数字）；
③由图计算得出水果电池的电动势E=___________V，内阻r=___________Ω（结果均保留2位有效数字）。
三、解答题（共45分）
13．如图所示的电路中，所用电源的电压恒定U=6V，电阻R1可调。现将R1调到8Ω后固定。已知R2=6Ω，R3=12Ω，求：
(1)开关S断开时，AB两点间R2的电功率为多大？
(2)开关S接通时，AB两点间R2的电压为多大？
(3)开关S接通时，AB两点间R3的电功率为多大？
(4)开关S接通时，电阻R1可调。现将R1调到某个值后固定后则AB两点间的电功率为最大值。请求出R1为多少及最大电功率为多大？
14．电鳗是一种放电能力很强的淡水鱼类，它能借助分布在身体两侧肌肉内的起电斑产生电流。某电鳗体中的起电斑并排成140行，每行串有5000个起电斑，沿着身体延伸分布。已知每个起电斑的内阻为，并能产生的电动势。该起电斑阵列一端在电鳗的头部而另一端接近其尾部，与电鳗周围的水形成回路。假设回路中水的等效电阻为，请计算：电鳗放电时，其首尾间的输出电压是多少？
提示：电鳗的诸多起电斑构成了一个串、并联电池组。已知个相同电池并联时，电池组的电动势等于一个支路的电动势，内阻等于一个支路内阻的分之一。
15．如图所示，电源电动势E=30V，内阻不计，，，电容器C1、C2分别标有“8μF，18V”“20μF，25V”字样，开始时S1、S2均断开，且C1、C2均不带电，试求：
(1)当S1闭合S2断开，待稳定，电容器C1、C2所带电荷量。
(2)当S1、S2均闭合，待稳定，电容器C1左极板、C2下极板所带电荷量。
16．如图所示，光滑绝缘斜面高度h=0.45
m，斜面底端与光滑绝缘水平轨道圆弧连接，水平轨道边缘紧靠平行板中心轴线。平行板和三个电阻构成如图所示电路，平行板板长为l=0.9
m，板间距离d=0.6
m，R1=3
Ω，R2=3
Ω，R3=6
Ω。可以看为质点的带电小球，电量q=-0.01
C，质量m=0.03
kg，从斜面顶端静止下滑。
(1)若S1、S2均断开，小球刚好沿平行板中心轴线做直线运动，求电源电动势E。
(2)若S1断开，S2闭合，小球离开平行板右边缘时，速度偏向角，求电源内阻r。
参考答案
1．D
【详解】
由闭合电路欧姆定律得，当开关置1时有
当开关置2时有
将两式相比可得
故有
因
故
故选D。
2．D
【详解】
滑动变阻器的滑片从左端向右滑动，R滑增大，L1与R滑并联的电阻增大，R滑、L1、L2构成的R外增大，由闭合电路欧姆定律
得I1减小，由
U内=Ir
可知U内减小，由路端电压
U1=E-U内
可知U1增大，电压表V1增大。电压表V2的读数
U2=IR12
所以U2减小，因为I干减小，L2变暗，
UR外=U1-U2
U1增大，U2减小，UR开增大，所以通过L1的电流I1增大，L1变亮，ABC错误，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．根据
U＝E－Ir
并结合图象知，当I＝0时
E＝2
V
A正确；
B．该U?I图线斜率的绝对值表示电源内电阻的大小
r＝Ω＝0.2
Ω
B错误；
C．电源短路时电流
C错误；
D．当U＝1
V时
I＝＝A＝5
A
D错误。
故选A。
4．C
【详解】
AB．滑动变阻器R的滑片P向a缓慢滑动一段距离，R接入电路的阻值变小，回路中总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，由欧姆定律可知流过的电流减小，根据串并联规律可知流过电流表的电流增大，电流表示数增大，灯泡甲两端电压增大，电压表示数增大，电容器两端电压变大，AB错误；
C．路端电压减小，灯泡甲两端的电压增大，功率增大，则灯泡乙两端的电压减小，功率减小，C正确；
D．断开开关S后，电容器和甲灯组成了一个闭合回路，电容器放电电流通过甲灯，甲灯不立即熄灭，乙灯立即熄灭，D错误。
故选C。
5．B
【详解】
A．现将S闭合后，电阻R2、R3并联，则整个回路中的总电阻R减小，根据闭合电路的欧姆定律有
E
=
IR
由于R减小E不变，则I增大，而电源的消耗功率为
P
=
I2r
则电源的消耗功率增大，A错误；
B．根据闭合电路的欧姆定律有
E
=
Ir
+
U，E
=
I(R1
+
r)
+
U并
由选项A可知I增大，则U减小、U并减小，而电压表的示数为U，电流表的示数
I′
=
则电压表的读数变小，电流表的读数变小，B正确；
C．由选项A知I增大，而电源的总功率
P总
=
EI
可看出P总增大，C错误；
D．已知当r
=
R外时电源的输出功率最大，现将S闭合后R外减小但不知R外与r的关系，则无法判断电源的输出功率怎么样，D错误。
故选B。
6．A
【详解】
由，可知电路为断路故障(电路中无电流)，由测得和可知，a、c两点等电势，电键S、电阻、电阻均为通路，所以故障可能是L断路，故A正确，BCD错误。
故选A。
7．B
【详解】
当滑动变阻器的滑片P向左移动时，电阻R阻值增大，根据“串反并同”规律可得，小灯泡L1滑动变阻器是并联关系，则小灯泡L1的电压电流变大，所以小灯泡L1变亮，小灯泡L2滑动变阻器是串联关系，则小灯泡L2的电压电流变小，所以小灯泡L2变暗，则B正确；ACD错误；
故选B。
8．BD
【详解】
A．电压表的示数为U1=4V，由U-I图象得到干路中灯泡的电流为I1=0.6A，该灯泡的电阻为
另外两个并联灯泡的电流均为I2=0.3A，再根据U-I图象得到电压为U2=1V；则并联电阻为
故三个灯泡的总电阻为
R=R1+R并≈8.3Ω
故A错误；
B．电源的电动势为
E=U1+U2+I1r=4V+1V+0.6×1V=5.6V
故B正确；
C．电源消耗的热功率为
故C错误；
D．电源的效率为
故D正确。
故选BD。
9．BC
【详解】
A．将滑动变阻器的滑片向左滑动时，其接入电路的阻值变大，由于电源的内阻和外电阻的大小关系不确定，因此电源输出功率的变化情况不确定，A错误；
B．回路总电阻变大，回路电流变小，灯泡逐渐变暗，B正确；
C．＝R，保持不变，根据
U2＝E－Ir
得
＝r
保持不变，根据
U3＝E－I（R＋r）
得
＝R＋r
保持不变，C正确；
D．当电路稳定后，断开开关，电容器放电，小灯泡亮度逐渐减小直至熄灭，D错误。
故选BC。
10．AB
【详解】
A．由图可知，V1测电源的路端电压，V2测量R0两端的电压，路端电压随电流增大而减小，定值电阻两端电压随电流增大而增大，由图乙所示图像可知，直线是电压表V1的测量值所对应的图线，曲线是电压表V2的测量值所对应的图线，故A正确；
B．电源的U－I图像是一条倾斜的直线，由图像可知，电源电动势
E＝4.5V
电源内阻
r＝||＝Ω＝1.0Ω
故B正确；
C．当外电路电阻越大时，电源的效率越高，但很明显交点处的电阻不是无穷大，故不是最大效率；故C错误；
D．设流过每个灯泡的电流为I，三个灯泡并联接在电源上，在闭合电路中，路端电压
U＝E－3Ir＝4.5－3×1×I＝4.5－3I
即
U＝4.5－3I
在图乙所示坐标系中作出图像如图所示
由图示图像可知，灯泡两端电压为0.9V，流过灯泡的电流为1.2A，灯泡实际功率
P＝UI＝0.9×1.2W＝1.08W
故D错误。
故选AB。
11．B
20.30
×100
B
右
【详解】
(1)[1]
某同学用游标卡尺测量金属管的外径时，需用图中甲图标注的B。
[2]该金属管的外径为
(2)[3]将选择开关置于“×10”挡，发现指针偏角太大，应该换成大倍率的挡位×100
[4][5]B为欧姆调零旋钮。换挡需要重新调零。直到指针指到表盘“右”侧的零刻线。再进行电阻的测量。
12．B
D
2.0×103
0.59
1.9×103
【详解】
(1)[1]该电池的电动势约为1V，说明电压表应选择量程为，故选B。
[2]通过计算可知电池的内阻约为，若选择最大阻值99.99Ω的电阻箱，则最大电压也不会超过电表满偏读数，说明电阻箱只能选择D。
(2)[3]本实验的原理为伏箱法，故画的电路图为
(3)[4]由图像可知斜率为
[5][6]由闭合电路欧姆定律可知
变形可得
结合图像可知
联立可得
，
13．(1)开关S断开时，AB两点间R2的电功率为1.1W；
(2)开关S接通时，AB两点间R2的电压多大2V；
(3)开关S接通时，AB两点间R3的电功率为0.33W；
(4)R1为0时AB两点间电功率最大，电功率为9W。
【分析】
开关S断开时，R1、R2串联；开关S接通时，R2、R3并联后与R1串联。先求出外电路总电阻，再根据闭合电路欧姆定律进行相应的计算；A、B之间电路电阻的一定，要使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，电流应达到最大值，R1调为零，再求出A、B间电路消耗的电功率。
【详解】
(1)开关S断开时，
此时
(2)
开关S接通时，R2、R3并联的总电阻
则R2两端的电压为
(3)
开关S接通时，R3两端的电压为
则R3的电功率为
(4)
开关S接通时，A、B之间的总电阻为定值，所以，只有当，总电流最大，A、B之间的电功率才最大，此时电功率为
【点睛】
本题是简单的串并联电路问题，先求外电路总电阻，再求解电流是常用思路。
14．741.7V
【详解】
一行起电斑的电动势、内阻分别为
，
起电斑阵列的电动势、内电阻为
，
电鳗放电时，由闭合电路的欧姆定律得
首尾间的输出电压即路端电压为
15．（1）0，；（2）C1左极板带电量，C2下极板带电量
【详解】
(1)当闭合断开，待稳定后，两端电压，
的带电荷量
两端电压
的带电荷量
.
(2)两电键都闭合稳定后，两端电压
的带电荷量
故左极板带电量，下极板带电量
16．(1)18V；(2)1Ω
【详解】
(1)小球下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得
解得
对S1、S2均断开时，极板电势差即为电源电动势E，由平衡条件得
解得
(2)当S1断开，S2闭合时，带电小球做类平抛运动，水平方向
竖直方向分速度
对带电小球，由牛顿第二定律得
其中
代入数据解得
当S1断开，S2闭合时，R1与R3串联，电容器与R3并联，电容器两端电压
由部分电路欧姆定律
由闭合电路欧姆定律
代入数据解得