第4章 探究闭合电路欧姆定律综合测评（Word版，含解析）

第4章综合测评
(能力提升卷)
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.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 Ω。电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A.35.8 W B.43.2 W
C.48.2 W D.76.8 W
2.一同学将变阻器与一只6 V,6~8 W的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发亮。按此图的接法,闭合开关后,当滑片P向右滑动时,灯泡将(　　)
A.变暗 B.变亮
C.亮度不变 D.可能烧坏灯泡
3.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。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是(　　)
A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离 D.断开开关S
4.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时(　　)
A.RM变大,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.RM变小,且R越小,U增大越明显
5.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
6.如图为某款电吹风的电路图。盘a、b、c、d为四个固定触点,可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态。n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数,该电吹风的各项参数如表所示。下列说法正确的有(　　)
热风时输入功率 460 W
冷风时输入功率 60 W
小风扇额定电压 60 V
正常工作时小风扇输出功率 52 W
A.吹热风时触片P与触点b、c接触
B.小风扇的内阻为60 Ω
C.吹热风时电热丝的电阻为121 Ω
D.换用更短的电热丝(材料、粗细均不变),则吹的热风温度更高
7.如图所示,是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路。在增大电容器两极板间距离的过程中(　　)
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变小
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
8.如图所示,调整电路的可变电阻R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在这个过程中(　　)
A.通过R1的电流增加,增加量一定等于
B.R2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU
C.通过R的电流增加,增加量一定等于
D.通过R2的电流减小,但减少量一定小于
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(4分)如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势为　　　　;当S1、S2都断开时,电源的总功率为　　　　。
10.(12分)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图1中的　　　　(选填“甲”或“乙”)。
图1
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V)
B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用　　　　;滑动变阻器应选用　　　　。(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
电流I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480
图2
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=　　　　 V,内电阻r=　　　　Ω。
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是　　　　。
图3
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)有一个用直流电动机提升重物的装置,重物的质量m=50 kg,电路电压为120 V,当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,求:
(1)电动机线圈的电阻R等于多少。
(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少。
(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多大。(g取10 m/s2)
12.(12分)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.2 Ω,标有“8 V　16 W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.25 Ω。求:
(1)电源输出功率P1。
(2)电动机输出功率P2。
13.(14分)如图所示的电路中,R1=3 Ω,R2=6 Ω,R3=1.5 Ω,C=20 μF,当开关S断开时,电源所释放的总功率为2 W;当开关S闭合时,电源所释放的总功率为4 W,求:
(1)电源的电动势和内电阻;
(2)闭合S时,电源的输出功率;
(3)S断开和闭合时,电容器电荷量各是多少。
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.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 Ω。电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了(　　)
　　　　　　　　　　　　　　
A.35.8 W B.43.2 W
C.48.2 W D.76.8 W
解析:电动机不启动时,灯泡的电压为电源路端电压,设为UL,电动机启动后灯泡电压仍为路端电压,设为UL'。由欧姆定律得I=,求得R=1.2Ω,灯泡消耗功率为PL=EI-I2r=120W;电动机启动后,路端电压UL'=E-I'r=9.6V,灯泡消耗电功率为PL'=W=76.8W。所以灯泡功率降低了ΔP=120W-76.8W=43.2W,选项B正确。
答案:B
2.一同学将变阻器与一只6 V,6~8 W的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发亮。按此图的接法,闭合开关后,当滑片P向右滑动时,灯泡将(　　)
A.变暗 B.变亮
C.亮度不变 D.可能烧坏灯泡
解析:由题图可知,变阻器接入电路的是PB段的电阻丝,当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻丝变短,电阻减小,灯泡变亮,选项B正确。由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡。
答案:B
3.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。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是(　　)
A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离 D.断开开关S
解析:由闭合电路欧姆定律可知:增大R1阻值会使总电阻增大,总电流减小,R1两端电压增大,则电容器两板间电压增大,板间电场强度增大,油滴受电场力增大,油滴向上运动,选项A错误;电路稳定时R2中无电流,R2阻值变化对电路无任何影响,则选项B正确;只增大板间距离d,会使板间电场强度减小,油滴将向下运动,选项C错误;断开开关S,电容器放电,油滴将向下运动,选项D错误。
答案:B
4.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时(　　)
A.RM变大,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.RM变小,且R越小,U增大越明显
解析:根据闭合电路欧姆定律,当RM变小时,电路中电流增大,S两端电压U增大,且R越大,在RM减小时,RM与R的并联电阻值变化越明显,电路中电流变化越明显,S两端电压U增大得也越明显,选项C正确。
答案:C
5.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:当S断开后,闭合电路的总电阻增加,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流减小,故路端电压U=E-Ir增加,即V的读数变大;由于定值电阻R1两端的电压减小,故R3两端的电压增加,通过R3的电流增加,即A的读数变大;选项B正确。
答案:B
6.如图为某款电吹风的电路图。盘a、b、c、d为四个固定触点,可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态。n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数,该电吹风的各项参数如表所示。下列说法正确的有(　　)
热风时输入功率 460 W
冷风时输入功率 60 W
小风扇额定电压 60 V
正常工作时小风扇输出功率 52 W
A.吹热风时触片P与触点b、c接触
B.小风扇的内阻为60 Ω
C.吹热风时电热丝的电阻为121 Ω
D.换用更短的电热丝(材料、粗细均不变),则吹的热风温度更高
解析:吹热风时触片P与触点b、a接触,选项A错误;小风扇不是纯电阻用电器,不能用欧姆定律计算其电阻,选项B错误;吹热风时电热丝的功率为460W-60W=400W,由P=,代入数据解得电阻为121Ω,选项C正确;换用更短的电热丝(材料、粗细均不变),则电阻减小,发热功率增大,则吹的热风温度更高,选项D正确。
答案:CD
7.如图所示,是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路。在增大电容器两极板间距离的过程中(　　)
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变小
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
解析:增大电容器两极板间距离时,电容器电容变小,电容器放电,A极板上的正电荷通过电阻向电池充电,电阻R中有由a流向b的电流,选项B、C正确。
答案:BC
8.如图所示,调整电路的可变电阻R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在这个过程中(　　)
A.通过R1的电流增加,增加量一定等于
B.R2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU
C.通过R的电流增加,增加量一定等于
D.通过R2的电流减小,但减少量一定小于
解析:电压表的示数增加,说明可变电阻的阻值增大,路端电压增加,电路中的电流减小,R2两端的电压减小;由欧姆定律得流过电阻R1的电流增加量为ΔI1=,R2两端的电压减少量等于R1两端的电压增加量减去路端电压的增加量,即ΔU2=ΔU-ΔU路<ΔU,通过R2的电流的减少量为ΔI2=;通过电阻R的电流为IR=I2-I1,I2减小,而I1增大,因此IR减小。选项A、D正确。
答案:AD
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(4分)如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势为　　　　;当S1、S2都断开时,电源的总功率为　　　　。
解析:当开关S1断开,S2闭合时,外电阻大小为R1,P0=()2R;当开关S1闭合,S2断开时,外电阻大小为R3,P0=()2·4R,联立解得r=2R,E=3;当S1、S2都断开时,外电路中三个电阻串联,外电阻大小为7R,P=()2·7R=P0。
答案:3P0
10.(12分)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图1中的　　　　(选填“甲”或“乙”)。
图1
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V)
B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用　　　　;滑动变阻器应选用　　　　。(选填相应器材前的字母)
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号 1 2 3 4 5 6
电压U/V 1.45 1.40 1.30 1.25 1.20 1.10
电流I/A 0.060 0.120 0.240 0.260 0.360 0.480
图2
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E=　　　　 V,内电阻r=　　　　Ω。
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是　　　　。
图3
解析:(1)由于干电池内电阻很小,与电流表内阻相差不大,若选乙图,则测量值为电源内阻与电流表内阻之和,误差较大,故选甲图。
(2)干电池的电压一般为1.5V左右,为减小误差,选择量程与之接近的3V的电压表;实验中,滑动变阻器为限流接法,电源内阻一般为几欧姆,应选择最大阻值为50Ω的滑动变阻器。
(3)根据数据点排列趋势,可知图线为直线,且第三个点误差较大,应该舍去。画图时,应使数据点尽可能均匀分布在所画直线两边且尽可能靠近所画的直线。(见答案图)
(4)电源的电动势等于U-I图像纵轴的截距,约为1.50V(1.49~1.51V皆可)。内阻等于U-I图像斜率,计算时在直线上取相距较远的两点的坐标来计算,约为0.83Ω(0.81~0.85Ω皆可)。
(5)设电源电动势为E,电源内阻为r,则
输出功率P=UI=U×=-U2+U,
由函数图像可知C正确。
答案:(1)甲
(2)B　C
(3)如图
(4)1.50(1.49~1.51)　0.83(0.81~0.85)
(5)C
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)有一个用直流电动机提升重物的装置,重物的质量m=50 kg,电路电压为120 V,当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,求:
(1)电动机线圈的电阻R等于多少。
(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少。
(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多大。(g取10 m/s2)
解析:(1)设电动机输入功率为P,输出功率为P1,热消耗功率为P2,则有P=P1+P2=mgv+I2R
R=Ω=6Ω。
(2)P1=P-P2=UI-I2R=-R(I-)2+
当=I时,P1有最大值为
当I==10A,电动机的输出最大功率P1大==600W
由于P1大=mgv大,有v大==1.2m/s。
(3)因电动机不能转动,此时电路中电流最大,最大电流为I大==20A,电动机消耗的功率也最大P2大=R=2400W。
答案:(1)6 Ω　(2)1.2 m/s　(3)2 400 W
12.(12分)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.2 Ω,标有“8 V　16 W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.25 Ω。求:
(1)电源输出功率P1。
(2)电动机输出功率P2。
解析:(1)灯正常发光=8V。由E=UL+Ir得10=8+0.2I,即I=10A
P1=ULI=8×10W=80W。
(2)IL=A=2A
IM=I-IL=10-2A=8A
PM=ULIM=8×8W=64W
Pr=r=82×0.25W=16W
P2=PM-Pr=64-16W=48W。
答案:(1)80 W　(2)48 W
13.(14分)如图所示的电路中,R1=3 Ω,R2=6 Ω,R3=1.5 Ω,C=20 μF,当开关S断开时,电源所释放的总功率为2 W;当开关S闭合时,电源所释放的总功率为4 W,求:
(1)电源的电动势和内电阻;
(2)闭合S时,电源的输出功率;
(3)S断开和闭合时,电容器电荷量各是多少。
解析:(1)S断开时P总==2W①
S闭合时P总'==4W②
R并==2Ω③
由①②③式解得E=4V,r=0.5Ω。
(2)S闭合时外电路总电阻
R=+R3=3.5Ω
P出=()2×R=3.5W。
(3)S断开时,UC=U2=R2=3V,Q1=CUC=6×10-5C
S闭合时,UC'=0,Q2=0。
答案:(1)4 V　0.5 Ω　(2)3.5 W　(3)6×10-5 C　0