第4章 探究闭合电路欧姆定律测评（Word版，含解析）

第4章测评
(基础过关卷)
一、选择题(本题包含8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.在如图所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A.电源的电动势E一定小于击穿电压U
B.电容器所带的最大电荷量一定为CE
C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
2.一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表,调零后用它测500 Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间,如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA 处,则被测电阻的阻值为(　　)
A.1 000 Ω B.5 000 Ω
C.150 Ω D.2 000 Ω
3.如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则(　　)
A.V的读数变大,A的读数变小
B.V的读数变大,A的读数变大
C.V的读数变小,A的读数变小
D.V的读数变小,A的读数变大
4.
如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。该电路可能为(　　)
5.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后(　　)
A.通过L1的电流为通过L2的电流的2倍
B.L1的电阻为7.5 Ω
C.L1消耗的电功率为0.75 W
D.L2消耗的电功率为0.375 W
6.如图为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、d与20 V的直流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一直流电压表分别测得b、d两点以及a、c两点间的电压均为 20 V,由此可知(　　)
A.ab间电路通,cd间电路不通
B.ab间电路不通,bc间电路通
C.ab间电路通,bc间电路不通
D.bc间电路不通,cd间电路通
7.一个微型吸尘器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、内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则(　　)
A.电动机消耗的总功率为UI
B.电动机消耗的热功率为
C.电源的输出功率为EI
D.电源的效率为1-
8.如图所示,直线b为电源的U-I图像,直线a为电阻R的U-I图像,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的效率分别是(　　)
A.电源的输出功率为4 W
B.电源的输出功率为2 W
C.电源的效率为33.3%
D.电源的效率为67%
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(6分)如图为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300 μA,内阻Rg=100 Ω,可变电阻R的最大阻值为10 kΩ,电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是　　　　色,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=　　　　 kΩ。若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小、内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
10.(10分)某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率。
甲
(1)所得实验数据如下表,请在直角坐标系上画出U-I图像。
U/V 1.96 1.86 1.80 1.84 1.64 1.56
I/A 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55
(2)根据所画U-I图像,可求得电流I=0.20 A时电源的输出功率为　　　　 W。(保留两位有效数字)
(3)实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计。在图乙所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是　　　　。(Rx阻值未知)
乙
三、计算题(本题包含3小题,共36分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
11.(10分)如图所示,电源的电动势E=110 V,电阻R1=21 Ω,电动机线圈的电阻R0=0.5 Ω,开关S1始终闭合。当开关S2断开时,电阻R1的电功率是525 W;当开关S2闭合时,电阻R1的电功率是336 W,求:
(1)电源的内电阻。
(2)当开关S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。
12.(12分)如图所示电路,变阻器R1最大值为4 Ω,此时它的有效阻值为2 Ω,定值电阻R2=6 Ω,电源内阻r=1 Ω。当开关S闭合时,电源的总功率为16 W,输出功率为12 W,这时灯泡正常发光。求:
(1)灯泡的电阻。
(2)当开关S断开时,要使灯泡仍正常发光,R1的滑片应移至什么位置 并求出此时电源的输出功率及电源的效率。
13.(14分)如图甲是一种家用电熨斗的电原理图(额定电压为220 V),R0是定值电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响。
(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W,温度最高时的耗电功率为484 W,求R0的阻值及R的阻值变化范围;
(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示,现在温度为20 ℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料衣物,要求熨斗表面温度为220 ℃,且保持不变,问应将R的阻值调为多大
甲
乙
参考答案：
一、选择题(本题包含8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.在如图所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A.电源的电动势E一定小于击穿电压U
B.电容器所带的最大电荷量一定为CE
C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
解析:电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U时,闪光灯被击穿,电容器放电,放电后闪光灯两端电压小于U,断路,电源再次给电容器充电,达到电压U时,闪光灯又被击穿,电容器放电,如此周期性充放电,使得闪光灯周期性短暂闪光,要使得充电后达到电压U,则电源电动势一定大于等于U,选项A错误;电容器两端的最大电压为U,故电容器所带的最大电荷量为CU,选项B错误;闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减少,选项C错误;充电时电荷通过R,通过闪光灯放电,故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,选项D正确。
答案:D
2.一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表,调零后用它测500 Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间,如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA 处,则被测电阻的阻值为(　　)
A.1 000 Ω B.5 000 Ω
C.150 Ω D.2 000 Ω
解析:因为电表测500Ω的标准电阻时指针恰好指在刻度盘的正中间,由Ix=知,Rx=R内=500Ω。则由Ix=知,当指针指在1mA处时,被测电阻阻值为1000Ω。
答案:A
3.如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则(　　)
A.V的读数变大,A的读数变小
B.V的读数变大,A的读数变大
C.V的读数变小,A的读数变小
D.V的读数变小,A的读数变大
解析:S断开,相当于电阻变大,总电流减小,故端电压增大,V的读数变大。R1两端的电压减小,则R2和R3的并联电压增大,所以R3中的电流也增大,A的读数变大。
答案:B
4.
如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。该电路可能为(　　)
解析:本题考查测电源的电动势和内阻的实验。由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6V,内阻为0.5Ω。计算可得各电路的路端电压,选项A中的路端电压为4V,选项B中的路端电压约为4.8V,选项C中的路端电压约为5.7V,选项D中的路端电压为5.4V。
答案:B
5.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后(　　)
A.通过L1的电流为通过L2的电流的2倍
B.L1的电阻为7.5 Ω
C.L1消耗的电功率为0.75 W
D.L2消耗的电功率为0.375 W
解析:由题图乙可看出通过L1的电流为0.25A,通过L2的电流为0.20A,所以选项A错误;L1的电阻R1=Ω=12Ω,所以选项B错误;L1消耗的电功率P1=I1U1=0.25×3W=0.75W,故选项C正确;L2消耗的功率P2=I2U2=0.3W,所以选项D错误。
答案:C
6.如图为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、d与20 V的直流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一直流电压表分别测得b、d两点以及a、c两点间的电压均为 20 V,由此可知(　　)
A.ab间电路通,cd间电路不通
B.ab间电路不通,bc间电路通
C.ab间电路通,bc间电路不通
D.bc间电路不通,cd间电路通
解析:首先应明确两点:(1)电路中无电流,即I=0时,任何电阻两端均无电压;(2)若电路中仅有一处断路,则电路中哪里断路,横跨断路处任意两点间的电压均是电源电压。由题设知,bd间电压为20V,说明断路点必在bd之间;ac间电压为20V,说明断路点又必在ac之间;两者共同区间是bc,可知bc之间断路,其余各段均完好,选项C、D正确。
答案:CD
7.一个微型吸尘器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、内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则(　　)
A.电动机消耗的总功率为UI
B.电动机消耗的热功率为
C.电源的输出功率为EI
D.电源的效率为1-
解析:电动机消耗的总功率P=UI,选项A正确;电动机是非纯电阻,消耗的热功率只能用I2R来求,选项B错误;电源的总功率为EI,输出功率为UI,且UI=EI-I2r,电源效率为η==1-或η=,选项C错误,选项D正确。
答案:AD
8.如图所示,直线b为电源的U-I图像,直线a为电阻R的U-I图像,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的效率分别是(　　)
A.电源的输出功率为4 W
B.电源的输出功率为2 W
C.电源的效率为33.3%
D.电源的效率为67%
解析:由直线a可知R=Ω=1Ω,由直线b可知E=3V,r=Ω=0.5Ω。电源的输出功率
P出=I2R=()2·R=()2×1W=4W
所以选项A正确,选项B错误。
电源的效率
η=×100%=×100%≈67%
所以选项C错误,选项D正确。
答案:AD
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(6分)如图为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300 μA,内阻Rg=100 Ω,可变电阻R的最大阻值为10 kΩ,电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是　　　　色,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=　　　　 kΩ。若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小、内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
解析:本题考查欧姆表的结构、测量原理和相关计算,还涉及测量误差的分析。
欧姆表是由电流表改装而成的,必须满足电流的方向“+”进“-”出,即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去,所以与A相连的表笔颜色是红色;当两表笔短接(即Rx=0)时,电流表应调至满偏电流Ig,设此时欧姆表的内阻为R内,此时有Ig=得R内==5kΩ;当指针指在刻度盘的正中央时I=,有,代入数据可得Rx=R内=5kΩ;当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表需要重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R内需要调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I=,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了。
答案:红　5　变大
10.(10分)某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率。
甲
(1)所得实验数据如下表,请在直角坐标系上画出U-I图像。
U/V 1.96 1.86 1.80 1.84 1.64 1.56
I/A 0.05 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55
(2)根据所画U-I图像,可求得电流I=0.20 A时电源的输出功率为　　　　 W。(保留两位有效数字)
(3)实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计。在图乙所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是　　　　。(Rx阻值未知)
乙
解析:(2)根据图像可知,当I=0.20A时,U=1.84V,则输出功率P=UI=0.37W。(3)题图甲电路中存在的安全隐患是当滑片滑到最右端时,电源被短路。题图乙b电路中滑片滑到最左端时,由于Rx的存在,避免了上述安全隐患,c电路中滑片滑到最右端时,由于Rx存在,避免电源短路。
答案:(1)如图所示　(2)0.37(或0.36)　(3)bc
三、计算题(本题包含3小题,共36分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
11.(10分)如图所示,电源的电动势E=110 V,电阻R1=21 Ω,电动机线圈的电阻R0=0.5 Ω,开关S1始终闭合。当开关S2断开时,电阻R1的电功率是525 W;当开关S2闭合时,电阻R1的电功率是336 W,求:
(1)电源的内电阻。
(2)当开关S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。
解析:(1)设S2断开时R1消耗的功率为P1,则
P1=()2R1
代入数据可以解得r=1Ω。
(2)设S2闭合时R1两端的电压为U,消耗的功率为P2,则
P2=
解得U=84V
由闭合电路欧姆定律得
E=U+Ir
代入数据得I=26A
流过R1的电流为I1,流过电动机的电流为I2
I1==4A
而I1+I2=I,所以I2=22A
由UI2=P出+R0
代入数据得P出=1606W。
答案:(1)1 Ω　(2)4 A　1 606 W
12.(12分)如图所示电路,变阻器R1最大值为4 Ω,此时它的有效阻值为2 Ω,定值电阻R2=6 Ω,电源内阻r=1 Ω。当开关S闭合时,电源的总功率为16 W,输出功率为12 W,这时灯泡正常发光。求:
(1)灯泡的电阻。
(2)当开关S断开时,要使灯泡仍正常发光,R1的滑片应移至什么位置 并求出此时电源的输出功率及电源的效率。
解析:(1)电源内部的热功率P内=P总-P出=I2r,
则干路中的电流
I==A=2A
又P总=EI,E=V=8V
路端电压U=E-Ir=(8-2×1)V=6V,通过R2的电流I2==1A
则通过灯的电流I1=I-I2=1A
由I1=得
RL=-R1=Ω-2Ω=4Ω。
(2)S断开时,使灯正常发光则
I1=
R1'=-RL-r=Ω-4Ω-1Ω=3Ω
P出'=(RL+R1')=12×(4+3)W=7W
P总'=I1E=1×8W=8W
电源效率η=×100%=×100%=87.5%。
答案:(1)4 Ω　(2)3 Ω　7 W　87.5%
13.(14分)如图甲是一种家用电熨斗的电原理图(额定电压为220 V),R0是定值电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响。
(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W,温度最高时的耗电功率为484 W,求R0的阻值及R的阻值变化范围;
(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示,现在温度为20 ℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料衣物,要求熨斗表面温度为220 ℃,且保持不变,问应将R的阻值调为多大
甲
乙
解析:(1)温度最低挡P1=
最高温度最高挡P2=
解得R0=100Ω,Rmax=300Ω
所以变阻器阻值范围是0到300Ω。
(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差
Δt=220℃-20℃=200℃
由图像知电熨斗每秒钟散发的热量Q=440J
要保持电熨斗的表面温度不变,则电熨斗的电功率P=440W
P=
解得R=10Ω,即应将R调至10Ω。
答案:(1)100 Ω　0~300 Ω　(2)10 Ω