2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册第4章 闭合电路 单元综合检测卷（word版含答案~）

第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电 单元综合检测卷
一、单选题
1．如图所示的电路中，、为两只完全相同的灯泡，为光敏电阻（随光照的增强电阻减小），当光照强度逐渐增强的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．、两灯均逐渐变暗
B．灯逐渐变亮，灯逐渐变暗
C．电源内电路消耗功率逐渐增大
D．电源消耗的总功率减小
2．2021年2月24日，我国以“一箭三星方式成功将遥感三十一号03组卫星送入预定轨道发射任务取得圆满成功卫星两翼的太阳电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示，图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的U-I图像在该光照强度下将它们组成闭合回路时，则（　　）
A．电源的电动势为E=5V B．电阻两端的电压为U=3V
C．电阻的电流为I=0.4A D．硅光电池的内阻为3Ω
3．如图所示为某一电源的曲线，由图可知（　　）
A．电源电动势为2.0V
B．电源短路时电流为6.0A
C．电源内阻为Ω
D．电路路端电压为1.0V时，电路中电流为5.0A
4．如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电表均为理想电表。闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头由图示位置向左滑动的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．电容器的带电荷量增加 B．电阻R2两端电压增大
C．电源的总功率增加 D．电源的输出功率一定减小
5．如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是（ ）
A．电源的电动势为5．0 V
B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0．5 A
D．电流为0．3 A时的外电阻是18 Ω
6．某电源的U－I图象如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流．a、b为图线上的两点．相应状态下电源的输出功率分别为Pa、Pb，外电路电阻为Ra、Rb，由图可知，及的比值分别为(　　)
A．3∶1　1∶2 B．1∶3　2∶3 C．1∶1　1∶2 D．1∶1　4∶1
7．如图所示为闭合电路电源的输出功率随电流变化的图象，由此图象可以判断（　　）
A．电源的内耗功率最大为9 W
B．电源的效率最大为50%
C．输出功率最大时，外电路的总电阻为4 Ω
D．电源的电动势为12 V
8．如图所示的电路中，开关K闭合.在开关接a且电路稳定后，电流表A1、A2和电压表V的示数分别为 和 ，电源的输出功率为 ，平行金属板所带电荷量为 ；这时让带电微粒从P点水平射入平行板间，恰能沿图示水平直线射出．若把平行板的上板向上移动少许,且S接b，当电路稳定后，A1、A2和V表的示数分别为 和，电源的输出功率为 ，平行板所带电荷量为 ；再让相同微粒仍从P点水平射入．则下列判断正确的是
A．，
B．
C．
D．该粒子带负电，且第二次从P射入后，有可能打在下极板上
二、多选题
9．2020年春天全世界发生新冠肺炎疫情，人们居家隔离，由于运动量减少，体重逐渐增加，体内的脂肪也逐步增多，我们可以用某型号脂肪测量仪（如图甲所示）来测量脂肪率。体液中含有钠离子、钾离子等金属离子而呈现低电阻，而体内脂肪几乎不导电。脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例，模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者两手分别握两手柄A、B，则（　　）
A．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电流表示数较大，电压表示数较小
B．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源效率高
C．体型相近的两人相比，脂肪含量高者对应的电源输出功率大
D．当A、B间电阻逐渐增大时，电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值不变
10．在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知（　　）
A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω B．电阻R的阻值为2Ω
C．电源的输出功率为2W D．电源的效率为66.7%
11．如图电路中，电源电动势为，内阻为，、、均为定值电阻，电表均为理想电表。闭合开关，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，下列说法中正确的是（　　）
A．电压表的示数变小
B．电流表的示数变小
C．流过电流的变化量的绝对值一定大于流过电流的变化量的绝对值
D．电压表示数的变化量的绝对值与电流表示数的变化量的绝对值之比一定小于电源的内阻
12．如图所示的电路中，定值电阻与电容器串联、定值电阻与开关K串联，并联后与定值电阻串联接在电源两端，已知电源的电动势为、内阻为。闭合开关K，一定质量的带电油滴刚好静止。断开开关K，则下列说法正确的是（ ）
A．断开开关K的瞬间，流过定值电阻的电流从上向下
B．带电油滴将向下运动
C．电路稳定后电容器所带的电荷量增加
D．电路稳定后电容器所带的电荷量为
三、填空题
13．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，固定电阻（），调节范围足够大的可变电阻为R，则电源输出功率最大的条件是________；可变电阻消耗功率最大的条件是________。
14．某电路中电源的电动势E=5V，电源内阻r=1，外电路的电阻R=1.5。闭合开关后，电路中的电流强度为_____A，整个电路消耗的电功率为_____W。
15．研究性学习小组的同学们用如图1甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势E和内阻r。实验室提供的器材如下：电压表、电阻箱（阻值范围0-999.9Ω）、开关、导线若干。
（1）请根据图1甲所示的电路图，在图1乙中画出连线，将器材连接成实验电路______。
（2）某同学开始做实验，先把电阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后逐次改变电阻箱接入电路的阻值R，读取与R对应的电压表的示数U，并将相应的数据转化为坐标点描绘在U-图中。请将图1丙、丁中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图2所示的坐标系中（用“+”表示） ，并画出U-图线______；
（3）根据图2中由实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值E=______V，内阻测量值r=________Ω。（保留3位有效数字）
（4）实验测量都存在误差，关于本实验的误差，下列说法中正确的是_____（填选项前的字母）。
A．由于读数所引起的误差属于偶然误差
B．利用图像法处理本实验数据可以减小系统误差
C．由于电压表内阻引起的误差属于系统误差
D．电压表的内阻越大，其引起的误差越大
（5）不同小组的同学分别用不同的电池组（均由同-规格的两节干电池串联而成）完成了上述的实验后，发现不同电池组的电动势基本相同，只是内阻差异较大。同学们选择了内阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究，对电池组的输出功率P随外电阻R变化的关系，以及电池组的输出功率P随路端电压U变化的关系进行了猜想，并分别画出了如图3所示的P-R和P-U图像。若已知甲电池组的内阻较大，则下列各图中可能正确的是________（填选项的字母）。
四、解答题
16．如图甲所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。其中R是滑动变阻器，阻值范围是，它的金属滑片是杠杆的一端，油量表是由理想电流表改装而成的，实际是量程为的电流表，从指针所指的刻度可知油箱内油面的高度；为校准电阻。已知电源电动势为，内阻。油箱空和油箱满时金属滑片恰在滑动变阻器的两端点a、b处。
（1）当油箱满时，理想电流表示数恰好为满偏刻度，求校准电阻的阻值和油箱空时理想电流表的示数；
（2）若将理想电流表改换为理想电压表，理想电压表的指针指示的刻度显示油箱内油面的高度，要求油面上升时理想电压表的读数增大，请将理想电压表V画在图乙中，并标明理想电压表的“+”“－”接线柱，并转画到答题卡上。若改装后电路中校准电阻的阻值不变，求理想电压表示数的变化范围。
17．如图甲所示的电路，滑动变阻器与电源相连接，其中滑动变阻器的最大阻值，电源的输出电压随外电路总电阻按图乙所示的规律变化，其中段与横轴平行，且与的虚线接近重合。
(1)求电源的电动势、内阻；
(2)求、间空载时滑动变阻器两端电压的取值范围；
(3)若干路电流不能超过，求、间所接电阻的最小值。（保留一位小数）
18．如图所示的电路，电源的电动势，内阻，电阻，，为平行板电容器，其电容，虚线到两极板的距离相等，极板长，两极板的间距，极板右边缘到荧光屏的距离。
(1)若开关S处于断开状态，则将其闭合后，流过的电荷量为多少？
(2)若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以的初速度射入平行板电容器的两极板间，刚好沿虚线匀速运动，则当开关S闭合稳定后，时，该带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间，试证明带电微粒能否从极板间射出。（取，要求写出计算和分析过程）
(3)在(2)问中，若能射出，求带电微粒打到荧光屏上的点距点的距离，若不能射出，则求带电微粒打在极板上的位置。
19．如图所示为一种加速度仪的示意图．质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧，电源的电动势为E ， 不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R ， 有效长度为L ， 系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中．
求：（1）系统的加速度A（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式．
（2）将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？
（3）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？
参考答案
1．C
【解析】AB．当光照强度逐渐增强时，光敏电阻阻值减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流I增大，L2两端电压变大，L2变亮，由
可知，L1两端电压变小，L1变暗，AB错误；
C．电源内电路消耗功率为
可知电源内电路消耗功率逐渐增大，C正确；
D．电源消耗的总功率为
可知电源消耗的总功率增大，D错误。
故选C。
2．B
【解析】A．由闭合电路欧姆定律得
当I=0时，E=U，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为
E=4V
选项A错误；
BC．根据两图线交点处的状态可知，电阻两端的电压为
U=3V
电流为
I=0.2A
选项B正确，C错误；
D．则硅光电池的内阻为
r==5Ω
选项D错误。
故选B。
3．AD
【解析】A．由闭合电路欧姆定律得知，当时，，由图读出，故A正确；
BC．电源的内阻
电源短路时电流
故BC错误；
D．当电路路端电压为1.0V时，电路中电流
故D正确。
故选AD。
4．A
【解析】AB．当滑动变阻器的滑动触头由图示位置向左滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，电路中总电流I减小，根据欧姆定律可知电源的内电压和电阻R2两端电压均减小，则R1的电压增大，电容器的电压增大，由Q=CU知，电容器的电量增加，故A正确，B错误；
C．I减小，由电源的总功率公式P=EI知，电源的总功率减小，故C错误；
D．由于不知道R1+R2与内阻r的关系，所以不能确定电源的输出功率变化，故D错误。
故选A。
5．D
【解析】A、由图可知，电源的电动势为6.0V，故A错误；
B、电阻的内阻，故B错误；
C、图象与横坐标的交点为电压为5.0V时的电流，不是短路电流，故C错误；
D、电流为0.3A时，路端电压为5.4V，则由欧姆定律可知，故D正确；
故选D．
6．D
【解析】
由图可知，；；
由可知，功率之比为；
由可知，电阻之比为，故选项D正确，ABC错误．
点睛：本题考查对电源的伏安特性曲线的认识，要注意正确理解闭合电路欧姆定律，掌握图象的性质，会求路端电压及电动势．
7．D
【解析】A．由P=I2r可得，随着电流的增大，内耗功率增大。故A错误；
B．随着电流的减小，电源的效率增大，最大可以接近100%，故B错误；
CD．由图可知，当电流为1.5 A时电源的输出功率最大，这里内耗功率等于输出功率为9 W，电源的效率为50%，这时电源总功率为18 W，根据P=IE可得，电源的电动势为12 V，由P=I2r可知，电源的内阻为4Ω，由于不能明确外电路是否为纯电阻电路，故无法求得电阻大小，故C错误；故D正确。
故选D。
8．D
【解析】试题分析：A.电键S无论接哪里，电压表和电流表A1的读数不会发生变化，而电路稳定后，电容器为断路，电流表A2的读数为0，故A错误；B.由知间距变大，电容C变小，而平行板间的电压U减小，由知带电量减小，故B错误；C.电键S无论接哪里，电路的结构不发生实质性的变化，所以电源的输出功率不变，故C错误；D.第一次射入粒子，恰能沿水平直线射出，说明粒子受力是平衡的，即电场力向上，而上极板带正电，所以粒子带负电；第二次射入粒子时，极板间的电压减小且间距变大，则由知粒子受到的电场力减小，所以有可能打到下极板上，故D正确．故选D．
考点：本题考查了电容器的动态分析、带电粒子在电场中的运动.
9．BD
【解析】ABC．体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻较大，图乙是串联电路，总电阻增大，电流减小，AB两端电压增大，电源效率
％
路端电压随外电阻增加而增大，因此脂肪含量高者对应的电源效率高，电源输出功率与外电阻和电源内阻的关系有关，外电阻与电源的内阻越接近，电源输出功率越大，本题中未给出外电阻与电源内阻的关系，故无法判断谁对应的电源输出功率大，故B正确，AC错误；
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值为
其大小不变，故D正确。
故选BD。
10．AD
【解析】A．电源的电动势为3V，内阻为
A正确；
B．电阻R的阻值为
B错误；
C．电源的输出功率为
C错误；
D．电源的效率为
D正确。
故选AD。
11．BD
【解析】A．设流过、、、的电流分别为、、、，电压分别为、、、，干路电流为，路端电压为，电流表的示数为，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，变小，根据闭合电路欧姆定律有
可知变大，即电压表的示数变大，故A错误；
B．变大，由
可得变小，从而知变小，而
变大，则变大，变大，又
变小，可知变小，故B正确；
C．由
变小，变大，则变小
，
不能确定流过电流的变化量的绝对值与流过电流的变化量的绝对值的大小关系，故C错误；
D．电源的内阻
，
变小，变小，变大，所以
可得
故D正确。
故选BD。
12．AC
【解析】A．电容器上极板与电源正极相连，则上极板带正电，两极板间的电场强度竖直向下，带电油滴静止时，由力的平衡条件可知，带电油滴受竖直向下的重力和竖直向上的电场力作用，则带电油滴带负电。断开开关K，电容器两极板间的电压增大，电源对电容器充电，所以断开开关K的瞬间，流过定值电阻的电流从上向下，故A正确；
B．断开开关K，电容器两极板间的电场强度增大，带电油滴所受的电场力增大，所以带电油滴将向上运动，故B错误；
CD．断开开关K前，根据闭合电路欧姆定律可知两端电压（电容器两端电压）
故电容器所带的电荷量
断开开关K，电路稳定后，电路断路，电容器两端电压等于，故电容器所带的电荷量
则电路稳定后电容器所带的电荷量增加
故C正确，D错误。
故选AC。
13．r-R0 R0+r/r+R0
【解析】设外电阻为R外，电源的输出功率为
由于
为定值，根据数学知识可得
时分母最小，电源的输出功率最大，此时有
R外=r
所以当内电阻等于外电阻时，电源的输出功率最大。根据以上分析可知，电源输出功率最大的条件是
R+R0=r
解得
R=r-R0
根据以上推导可知，把R0和电源看做一个整体时，即把等效电源的内阻看做R0+r，当
R=R0+r
时，R上获得最大功率。
14．2.5A 10W
【解析】由闭合电路的欧姆定律
得
外电路纯电阻，则整个回路消耗的电功率
得
15． 2.95 1.32 AC BC
【解析】（1）根据电路图连接实物图，如图所示
（2）将各点连接，画出的U-图线如图所示
（3）根据闭合电路欧姆定律有
变形得
故图线的纵截距表示电源电动势，则有E=2.95V
图线的斜率的绝对值表示内阻，则有
（4）AB．由读数不准确带来的误差称为偶然误差，利用图象进行处理数据可以减小偶然误差，但不会减小系统误差，故A正确，B错误；
C．由于电压表内阻不是无穷大，所以在电路中分流，从而带来系统误差，故C正确；
D．电压表内阻越大，则其分流越小，误差越小，故D错误。
故选AC。
（5） AB．根据电源的输出功率规律可知，当内外电阻相等时输出功率最大，如果外电阻大于内电阻时，随着电阻的增大，输出功率将越来越小，由
可知，电动势相同，内阻越小的乙，其输出功率越大，故B正确，A错误；
CD．当内阻和外阻相等时，输出功率最大；此时输出电压为电动势的一半，由上面选项分析可知，乙输出的功率比甲的大；而当外电路断开时，路端电压等于电源的电动势，此时输出功率为零，故C正确，D错误。
故选BC。
16．（1），0.05A；（2） ，
【解析】解：（1）当理想电流表示数为满偏刻度时，金属滑片在处，此时滑动变阻器连入电路的电阻，则有
油箱空时，滑动变阻器连入电路的电阻，则理想电流表的示数为
（2）为符合油面上升时，理想电压表读数增大的要求，应使理想电压表与校准电阻并联，如图所示
理想电压表示数变化的范围，由滑片在、两处时校准电阻两端的电压决定，则有
故理想电压表示数的变化范围为。
17．(1)；(2)；(3)
【解析】(1)根据闭合电路欧姆定律得，由题图乙可知，当时
当时，，根据闭合电路欧姆定律可得
(2)、间空载时，当滑动变阻器的滑片移至最下端时，滑动变阻器两端电压，当滑动变阻器的滑片移至最上端时，有，又
可得这时滑动变阻器两端电压
所以、间空载时滑动变阻器两端电压的取值范围为。
(3)设、间所接电阻的最小值为，此时滑动变阻器的滑片应移至最上端，干路电流，有
又
代入数据可得
18．(1)；(2)能，见解析；(3)
【解析】(1)S断开时，电阻两端电压
S闭合后，外电路的总电阻
路端电压
电阻两端的电压
流过的电荷量
(2)设带电微粒的质量为，带电荷量为，当开关S断开时有
当开关S闭合后，设带电微粒的加速度为，则
假设带电微粒能从极板间射出，则水平方向
竖直方向
联立解得
故带电微粒能从极板间射出。
(3)带电微粒在极板间做类平抛运动，射出后做匀速直线运动，射出方向的反向延长线与虚线交于处，可知
解得
19．（1） (2) 均匀，因为加速度A与电压表示数U是一次函数（线性关系）
(3),方向向左
【解析】试题分析：（1）当振子向左偏离中间位置x距离时，由牛顿第二定律得 ①
电压表的示数为 ②
由以上两式解得 ③
（2）均匀，因为加速度a与电压表示数U是一次函数（线性关系）．
（3）当滑动触头滑到最右端时，电压表最大示数，电压表指针指在满刻度的3/4位置时， 代入③式解得 方向向左．