2.6电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 同步作业（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第三册
2.6电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律
同步作业（解析版）
1．如图所示，直线为某电源的图线，直线为某电阻的图线。用该电源和该电阻组成闭合电路后，该电阻正常工作。下列说法正确的是（　　）
A．该电源的电动势为
B．该电源的内阻为
C．该电阻的阻值为
D．该电源的输出功率为
2．如图所示的电路中，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能正常发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略。现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是（　　）
A．a灯变亮，b灯和c灯变暗
B．a灯和b灯变暗，c灯变亮
C．a灯和c灯变暗，b灯变亮
D．a灯和c灯变亮，b灯变暗
3．平行板电容器中有一带电粒子P处于静止状态，若把滑动变阻器R的滑动触头向下移动，则带电粒子将（ ）
A．向上加速运动
B．向下减速运动
C．向下加速运动
D．仍然静止不动
4．如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，平行板电容器的两块金属板正对水平放置，B为两极板间一固定点，R为光敏电阻（光照越强电阻越小）．图中滑动变阻器R1的滑动触头P在a端时，闭合开关K，稳定后电流表A和电压表V的示数分别为I和U，以下说法正确的是（ ）
A．若此时仅将R1的滑动触头P向b端移动，则平行板电容器的带电量将减小
B．若此时仅将电容器上极板上移，则图中B点电势将降低
C．若此时仅用更强的光照射R，则I增大，U增大，电容器所带电荷量增大
D．若此时仅用更强的光照射R，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值之比减小
5．如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，下面说法中正确的是（　　）
A．电源的输出功率一定变小
B．电压表的读数变小，电流表的读数变小
C．电压表的读数变大，电流表的读数变小
D．电压表的读数变小，电流表的读数变小
6．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为R，L1和L2为相同的灯泡，每个灯泡的电阻和定值电阻的阻值均为R，电压表为理想电表，S为单刀双掷开关，当开关由1位置打到2位置时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表读数将变小
B．L1亮度不变，L2将变暗
C．L1将变亮，L2将变暗
D．电源内阻的发热功率将变小
7．在如图所示的电路中，、为定值电阻，为滑动变阻器。闭合S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、、和表示，电表示数的变化量分别用、、和表示，则在滑片P向下滑动的过程中（　　）
A．不变，变大 B．
C．不变，不变 D．
8．如图所示电路中电源内阻不可忽略，R3被短路时，电路中出现的现象为（　　）
A．A、C两灯变亮，B、D两灯变暗
B．B、C两灯变亮，A、D两灯变暗
C．C、D两灯变亮，A、B两灯变暗
D．A、B两灯变亮，C、D两灯变暗
9．如图所示，电源的电动势和内阻分别为E和r，在滑动变阻器的滑片P由a向b缓慢移动的过程中，下列各物理量的变化情况为（　　）
A．电容器所带电荷量一直增多 B．电容器所带电荷量先减少后增多
C．电源的总功率先增大后减小 D．电源的路端电压先减小后增大
10．在如图所示的电路中，电源的电动势E恒定，内阻r=1Ω，R1为光敏电阻（其阻值随光照的增强而减小），定值电阻R2=2Ω，R3=5Ω，电表均为理想电表．则下列说法正确的是（　　）
A．当光照增强时，电源的效率增大
B．当光照增强时，电容器的电荷量减小
C．光照强度变化时，电压表示数的变化量和电流表示数的变化量之比不变
D．若光敏电阻R1阻值变化范围为2～9Ω，则光照强度变化前后，ab段电路消耗的电功率可能相同
11．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3均为定值电阻，V与A均为理想电表；开始时开关S闭合，V、A均有读数，某时刻发现V和A读数均变大，则电路中可能出现的故障是（　　）
A．R1断路 B．R2断路 C．R1短路 D．R3短路
12．如图所示的电路中，U=8 V不变，电容器电容C=200 μF，R1∶R2=3∶5，则电容器带电荷量为（　　）
A．1×10－3 C B．1×103 C C．6×104 C D．1.6×10－3 C
13．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略．平行板电容器C的极板水平放置．闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间的a点静止不动． 如果仅改变下列某一个条件，能使油滴竖直向下运动的是（ ）
A．减小R1的阻值
B．减小R2的阻值
C．增大两板间的距离
D．将两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转一个小角度
14．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，下列判断正确的是（ ）
A．流过R1的电流变小
B．电灯L变暗
C．电容器C两极板电压变大
D．电容器C所带电荷量Q减小
15．如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，两滑动变阻器的滑片P1和P2都置于正中间位置时，闭合开关S，电容器C中的油滴恰能处于静止状态，下列有关叙述正确的是()
A．油滴带负电
B．将滑片P2向左移动时油滴向上加速运动
C．将滑片P1向下移动时油滴向上加速运动
D．将电容器C的两极板错开一些，电流表中的电流是由流向的
16．一电路如图所示，电源电动势E = 28V，内阻r = 2Ω，电阻R1= 12Ω，R2= 4Ω，R3= 8Ω，C为平行板电容器，其电容C = 3.0pF，虚线到两极板距离相等，极板长L = 0.20m，两极板的间距d = 1.0 × 10 - 2m。
（1）开关S处于断开状态时电容器所带电量为多少？
（2）若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0= 2.0m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？（要求写出计算和分析过程，g取10m/s2）
17．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1=100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求：
（1）电源的电动势和内阻；
（2）定值电阻R2的阻值；
（3）滑动变阻器的阻值为多少时电源的输出功率最大？输出功率的最大值为多少？此时电源的效率为多少？
参考答案
1．D
【详解】
A．由图像可知，该电源的电动势为3V，选项A错误；
B．该电源的内阻为
选项B错误；
C．该电阻的阻值为
选项C错误；
D．该电源的输出功率为
选项D正确。
故选D。
2．D
【详解】
变阻器R的滑片稍向上滑动一些，变阻器接入电路的阻值变小，外电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律，可得
干路电流增大，所以a灯变亮，并联部分电路电压为
可得b灯两端电压变小，所以b灯变暗，通过b灯的电流减小。通过c灯的电流为
可得，c灯变亮。故ABC错误；D正确。
故选D。
3．A
【详解】
把滑动变阻器R的滑动触头向下移动，电路的电阻增大，电流减小，和内阻上的电压减小，路端电压增大，那么电容器两端电压增加，因此油滴所受的电场力变大，带电液滴向上加速运动，故A正确，BCD错误．
点睛：本题是电路的动态分析问题，关键抓住电容器的电压等于变阻器两端的电压，由分析板间场强变化，判断出油滴的运动方向．
4．B
【详解】
A．滑动变阻器处于含容支路中，相当于导线，所以移动滑动触头，I不变，U不变，带电量不变．故A错误．
B．若此时仅将电容器上极板上移，距离变大，电压不变，电场强度变小，所以B点到负极的电势差减小，所以B到上极板的电势差变大，上极板电势不变，所以B点电势将降低．故B正确；
CD．用更强的光线照射R，R的阻值变小，总电阻减小，电流增大，内电压增大，外电压减小，即U减小，根据q=UC可知，q减小， U的变化量的绝对值等于内电压的增加量，不变，故CD错误．
5．C
【详解】
A．当内外电阻相等时输出功率最大，由于电源的内外电阻关系未知，所以不能确定电源的输出功率如何变化，故A错误；
B．当滑动变阻器的滑片P向右端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路的欧姆定律可得，干路电流I增大，路端电压U减小，则电流表读数增大。电压表读数
I增大，其他量不变，则减小，故B错误；
CD．滑片P向右端移动时，外电阻减小，干路电流增大，电源的内电压和的电压增大，所以的两端电压减小，的读数为
则减小，因总电流增大，则通过的电流增大，则变大，故C正确，D错误。
故选C。
6．A
【详解】
开关在位置1时，外电路总电阻
电压表示数
U＝E＝E
同理，每个灯泡两端的电压
U1＝U2＝E
电源内阻的发热功率为
P热＝＝
开关在位置2时，外电路总电阻
R总′＝R
电压表示数
U′＝E＝E
灯泡L1的电压
U1′＝E
L2的电压
U2′＝E
电源内阻的发热功率为
P热′＝＝
综上所述，电压表读数变小，L1亮度不变，L2将变亮，电源内阻的发热功率将变大， BCD错误，A正确。
故选A。
7．D
【详解】
A．由电路图可知，、、串联，，为定值电阻，滑动变阻器滑片P向下滑动时，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由知电路中电流变小，由可知，，两端的电压变小，由串联电路中总电压等于各分电压之和，则滑动变阻器两端的电压变大。由可知
由于为定值电阻，所以不变，则有
所以比值不变，故A错误；
B．由串联电路中总电压等于各分电压之和，所以
故B错误；
C．由可知，即
由于接入电路的阻值变大，所以变大，则有
由于是定值电阻，所以比值不变，故C错误；
D．由于
显然
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
R3被短路时，整个电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律有
则电路的总电流越来越大，所以A灯变亮，R3被短路时，B灯两端的电压为 ，根据闭合电路欧姆定律有
所以与B灯并联的电路电压将变小，则C、D灯将变暗，根据串并联电路关系有
A灯的电流增大，C灯的电流减小，所以B灯的电流增大，则B灯变亮，所以D正确；ABC错误；
故选D。
9．B
【详解】
滑片P处于a或b时，滑动变阻器均被短路，当滑片由a向b移动，滑片P将滑动变阻器分为两部分，其接入电路总阻值为两部分电阻阻值并联之后的阻值大小，将先变大后边小。
AB．当滑片P由a缓慢向b移动，电路总阻值先变大后边小，由闭合电路欧姆定律知电流先变小后变大，电容器两端电压与电阻R1电压相同，先变小后变大，由电容器电容的定义式
可知，电容器所带电荷量先减少后增大，A错误，B正确；
C．根据电源总功率公式
电源总功率应先减小后增大，C错误；
D．由闭合电路欧姆定律
知电源路端电压先增大后减小，D错误。
故选B。
10．B
【详解】
当光照增强时，光敏电阻阻值减小，总电流增大，则电源的功率增大，故A正确；当光照增强时，光敏电阻阻值减小，总电流增大，两端的电压增大，则电容器两端的电压增大，根据知，电容器的电荷量增大，故B错误；根据闭合电路欧姆定律得：，所以，不发生变化，故C正确；将看成电源的内阻，则等效电源的内阻为，，则光敏电阻时，外电路总电阻与等效电源的内阻相等，电源的输出功率有最大值，则若光敏电阻阻值变化范围为，则光照强度变化前后，ab两段电路的功率可能相同，故D正确；
【考点】
考查了电路动态变化分析
11．B
【详解】
因为当R2断路时，外电路的总电阻变大，故路端电压变大，即电压表读数变大；电路的总电流减小，故R1上的电压减小，R3电压变大，故电流表读数变大，与题目所给的现象吻合，故电路是R2断路。同理可分析ACD错误。
故选B。
12．A
【详解】
由题意可知R2两端的电压即为电容器两端的电压
得
故选A。
13．AC
【详解】
试题分析：电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻的电压，当减小的阻值，导致总电流增大，则外电压减小，因此电容器的电压减小，板间场强增弱，油滴将向下运动．故A正确；电路稳定时，当增大的阻值，不改变电路中的电流，因此电容器的电压不变，板间场强不变，油滴将不运动．故B错误；增大两板间的距离，因电容器的电压不变，则电场强度减小，导致油滴向下运动，故C正确；设初状态极板间距是d，场强为E，两板绕过a点的轴（垂直于纸面）逆时针旋转一个小角度θ，旋转角度后，极板间距变为，板间电压不变，根据公式分析得知，板间场强变化为，而且电场强度的方向也旋转了，由受力分析可知，电场力在竖直方向的分力为仍与重力平衡，水平方向电场力有向左的分力，所以油滴向左匀加速直线运动，故D错误
考点：考查了电容器动态分析，闭合回路欧姆定律
【名师点睛】电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻的电压，改变，对电容器的电压没有影响．减小R1分担的电压增大，电容器的电压减小，油滴将向下运动．当接通开关S，电容器的电压仍不变，只有间距变化才会导致电场强度变化，从而确定油滴是否运动
14．BD
【详解】
A．电路中R3所在支路为断路，电容器C两端电压等于R2两端电压，R2与R1串联后再与L并联，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，R2接入电路部分电阻减小，电路的总电阻减小，总电流增大，内压增大，路端电压减小，由
知，通过R1的电流
则I1增大，故A错误；
B．灯L的电流减小，则消耗的功率减小，电灯L变暗，故B正确；
CD．R1两端电压增大，R2两端电压减小，C两端电压减小，由
电容器C所带电荷量Q减小，故D正确。
故选BD。
【点睛】
闭合电路的动态分析问题一般按外电路、内电路再外电路的分析思路进行；分析内电路主要根据总电流及内阻分析内压，而外电路较为复杂，要注意灵活应用电路的性质，根据欧姆定律和串并联电路的特点进行分析。
15．AC
【详解】
从图中可知电容器上极板与电源正极相连，所以带正电，故电容器两极板间的电场方向竖直向下，因为油滴恰好处于静止状态，所以受到竖直向上的电场力，故油滴带负电，A正确；将滑片向左移动过程中，由于处于断路状态，所以不影响电容器两极板间的电压，即两极板间的电场强度不变，所以油滴仍处于静止状态，B错误；将滑片向下移动过程中，连入电路的电阻增大，根据闭合回路欧姆定律可得路端电压增大，即电容器两极板间的电压增大，两极板间的电场强度增大，油滴受到的电场力增大，故油滴向上做加速运动，C正确；将电容器C的两极板错开一些，两极板正对面积减小，根据公式可得电容减小，根据公式可得两极板上所带电荷量减小，电容器处于放电状态，电流表中的电流是从a到b，D错误．
16．（1）4.8 × 10 - 11C；（2）微粒不能从C的电场中射出
【详解】
（1）S断开时，电阻R3两端电压为
U3 = E = 16V
电容器所带电量
Q = CU3 = 4.8 × 10 - 11C
（2）S闭合后，外阻为
R = = 6Ω
路端电压为
U = E = 21V
电阻R3两端电压为
U3′ = U = 14V
设微粒质量为m，电量为q，当开关S断开时有
= mg
当开关S闭合后，设微粒加速度为a，则
mg - = ma
设微粒能从C的电场中射出，则水平方向
t =
竖直方向
y = at2
由以上各式求得
y = 6.25 × 10 - 3m >
故微粒不能从C的电场中射出。
17．（1）20V，20Ω；（2） 5Ω；（3）Ω，5W，50%
【详解】
（1）根据闭合电路欧姆定律有
由乙图的数据可得
，
联立解得
E=20V，r=20Ω
（2）滑片P在变阻器的右端时，被短路，电路的总电阻减小，总电流增大，则外电阻只有定值电阻R2，所以有
（3）当外电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，则有
代入数据联立解得
Ω
输出功率的最大值为
此时电源的效率为
解得