第四章 闭合电路练习（Word版含解析）

第四章　闭合电路
本章达标检测
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个是符合题目要求的)
1.(2020福建福州第一中学检测)在“测定电池的电动势和内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是 (　　)
A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表示数的变化比较明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.移动滑动变阻器的滑片时,严禁使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.根据实验记录的数据作U-I图像时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
2.(2021辽宁锦州高二上月考)在如图所示的电路中,电源内阻r为1 Ω,电阻R为4 Ω,电压表示数为1.60 V,则电源电动势为 (　　)
A.1.5 V　　　　B.1.6 V　　　　C.2.0 V　　　　D.3.0 V
3.学习了家庭电路相关知识后,小明对如图所示家庭电路的认识正确的是 (　　)
A.图中两只灯泡与其对应控制开关的连接都是正确的
B.使用洗衣机时应选择插座C
C.灯L1、L2是串联的
D.若图中A、B之间发生断路,则用试电笔检查插座C的各个插孔,试电笔的氖管都不发光
4.(2021吉林白山高二上月考)在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则可能出现了下列哪种故障 (　　)
A.R1短路　　　　B.R2短路　　　　C.R3短路　　　　D.R1断路
5.(2021山西太原高二上月考)如图所示,在同一坐标系中分别画出某定值电阻和某电源的U-I图像,两图线与横轴夹角分别为α、β,且α=β。若将该定值电阻与该电源串联形成闭合回路,则 (　　)
A.该定值电阻与该电源内阻大小无法比较
B.a表示电源,b表示定值电阻
C.此时电源效率达到最大
D.此时电源输出功率达到最大
6.(2021陕西渭南高二上月考)如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,A为电流表,C为电容器,初始时S0与S均闭合。现将S断开,则 (　　)
A.电流表A的读数变大,电容器C的电荷量增加
B.电流表A的读数变大,电容器C的电荷量减小
C.电流表A的读数变小,电容器C的电荷量增加
D.电流表A的读数变小,电容器C的电荷量减小
7.
二极管具有单向导电性,当正极接电源正极(正接)时二极管导通(电流可以通过二极管,且二极管的阻值很小,可忽略),当负极接电源正极(反接)时二极管截止(阻值很大,电流为零)。为了验证二极管的这一特性,将其接入如图所示电路c、d之间的D处,闭合开关时灯泡不亮。经初步检查各接线均牢固正确,为了确定电路故障的位置,四位同学各自进行了以下操作
操作步骤 现象
1 S闭合,多用电表调至电压挡,红表笔接a,黑表笔分别接b、c、d、e 示数分别为0、0、6 V、6 V
2 S闭合,断开导线bc的c端,用c端分别接d、e、f 灯泡均亮
3 S断开,多用电表调至欧姆挡,红表笔接c,黑表笔接d 指针有大角度偏转
4 S断开,多用电表调至欧姆挡,红表笔接d,黑表笔接c 指针有微小偏转
由此可判断 (　　)
A.同学1的操作说明导致灯泡不亮的故障在a、b之间
B.同学2的操作说明导致灯泡不亮的故障在b、c之间
C.根据同学1、3的操作即可判断导致灯泡不亮的原因是二极管正、负极接错
D.根据同学2、4的操作即可判断导致灯泡不亮的原因是二极管正、负极接错
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
8.(2021江苏苏州高二上月考)如图所示,一个电源在外电阻不断变化时,内、外电阻消耗的电功率随电流变化的关系分别用抛物线C1、C2表示。由该图可知 (　　)
A.电源的电动势为4 V
B.电源的内电阻为2 Ω
C.电源输出功率的最大值为16 W
D.电源消耗的最大功率为16 W
9.(2021四川成都高二上期中)如图所示,电源电动势为E、内阻为r。闭合开关S,当滑动变阻器R的滑片缓慢地从最左端向右移动一段距离的过程中,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,电流表的示数为I,电容器所带的电荷量为Q,则在这个过程中,下列图像正确的是 (　　)
10.(2021河南洛阳高二上月考)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。当滑动变阻器的滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过电流的变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个不同端点得到的,则下列说法正确的是 (　　)
甲
乙
A.电源的电动势为20 V
B.电源的内阻10 Ω
C.定值电阻R2的阻值为4 Ω
D.滑动变阻器的最大阻值为300 Ω
三、非选择题(共5小题,共54分)
11.(2021广西南宁高二上期中)(8分)测定电源的电动势和内电阻的实验电路如图甲所示,回答下列问题:
甲
乙
(1)在闭合开关之前,为防止电表过载,滑动变阻器的滑片P应放在　　　　(填“a”或“b”)处。
(2)现备有以下器材:
A.干电池1个
B.滑动变阻器(0~50 Ω)
C.滑动变阻器(0~1 750 Ω)
D.电压表(0~3 V)
E.电压表(0~15 V)
F.电流表(0~0.6 A)
G.电流表(0~3 A)
其中滑动变阻器应选　　　　,电流表应选　　　　,电压表应选　　　　。(填字母代号)
(3)如图乙所示是根据实验数据画出的U-I图像。由此可知这个干电池的电动势E=　　　　V,内电阻r=　　　　Ω。
12.(2021广东广州高三调研)(9分)某实验小组要测量一个电流表的内阻。
(1)首先用欧姆表粗测电流表的内阻,测量时红表笔应接在电流表的　　　　(填“正接线柱”或“负接线柱”);用“×10”挡测量时,指针如图甲所示,则应该换　　　　(填“×1”或“×100”)挡再次测量。
甲
(2)实验小组又设计了精确测量的方案,用如图乙所示的电路。先将开关S闭合,调节R1、R2,使电流表、电压表指针在适当的位置,保持　　　　不变,多次改变R1、R2,记录R1及电流表的读数I,根据数据,作出R1-图像如丙所示,图像与横、纵坐标轴交点坐标分别为(a,0)和(0,-b)。由图像可知,电流表的内阻为　　　　,比值的物理意义是　　　　。
乙
丙
13.(2020山东六校高二上联考)(9分)如图所示电路,电源电动势E=24 V,内阻为r=1 Ω,R1=11 Ω,R2=6 Ω,R3=8 Ω。
(1)若在C、D间连一个理想电压表,其读数是多少
(2)若在C、D间连一个内阻为RA=4 Ω的电流表,其读数是多少
14.(2021重庆高二上期中)(10分)如图所示的电路中,电源电动势为E(未知),内电阻r=1 Ω,定值电阻R=3 Ω。A、B两平行金属板水平放置,两板间的距离d=10 cm。闭合开关,将滑动变阻器调至2 Ω,待电路稳定后,一带电的液滴恰静止于两板间。已知液滴带电荷量为-1×10-2 C,质量为2×10-2 kg,g取10 m/s2,求:
(1)两板间的电压UAB;
(2)电源电动势E和电源的输出功率P出。
15.(2021山西太原高二上月考)(18分)如图所示,电灯L的规格为“4 V　1 W”,滑动变阻器R1的总电阻为50 Ω,电表均为理想电表。当滑片P滑至某位置时,L恰好正常发光,此时电流表示数为0.45 A。由于外电路发生故障,电灯L突然熄灭,此时电流表示数变为0.5 A,电压表示数为10 V。若导线连接完好,电路中各处接触良好。试问:
(1)发生的故障是短路还是断路 发生在何处
(2)发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为多大
(3)电源的电动势和内电阻为多大
答案全解全析
1.B　用伏安法测电池的电动势和内阻实验中,应选用内阻较大的电压表和内阻较小的电流表,滑动变阻器阻值不能太大,如果太大不便于调节。实验中应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表读数变化明显,移动滑动变阻器的滑片时,为保护电路中的元器件,严禁使滑动变阻器短路造成电流表过载。作U-I图像时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,所以A、C、D正确,B错误。
2.C　回路中的电流I== A=0.4 A,根据闭合电路的欧姆定律可知E=I(R+r)=0.4×(4+1) V=2.0 V,选项C正确。
3.B　在灯泡及其控制开关的连接中,火线接开关,灯泡接零线,所以灯L1接法错误,选项A错误;使用洗衣机时应选择三孔插座C,把洗衣机外壳与大地接通,避免因意外漏电对人身产生伤害,选项B正确;灯L1、L2是并联的,互不影响,选项C错误;若图中A、B之间发生断路,C插座电路连接正常,试电笔接触C插座火线时,氖管发光,选项D错误。
4.A　若R1短路,则电路中只有R3连入电路,电路总电阻减小,所以电路总电流增大,即电流表示数增大,根据U=IR3可得R3两端的电压增大,即电压表示数增大,A符合题意;若R2短路,则电流表和R1被短路,电流表中没有电流通过,电流表示数为零,不符合题意;若R3短路,则电压表示数为零,不符合题意;若R1断路,则电流表示数为零,不符合题意,选项A正确。
5.D　根据U=IR知,直线a是定值电阻的U-I图线,根据U=E-Ir知直线b是电源的U-I图线,直线a的斜率代表定值电阻的阻值,直线b的斜率的绝对值代表电源内阻,因为α=β且两图线在同一坐标系中,则直线a的斜率和直线b斜率的绝对值相等,所以该定值电阻与该电源内阻大小相等,选项A、B错误;将该定值电阻与该电源串联形成闭合回路,当内外电路的电阻相等时,电源的输出功率最大,但效率不是最高,电源的效率η=×100%=×100%=,外电阻越大,电源的效率越高,选项C错误,D正确。
6.A　S断开,外电路总电阻变大,由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小,内电压减小,故路端电压增大,电容器两端的电压变大,由Q=CU可知电容器C的电荷量增加;分析上面支路,由于总电流减小,R1两端电压减小,路端电压增大,故R3两端的电压增大,由欧姆定律可知R3中的电流增大,即电流表示数增大。选项A正确,B、C、D错误。
7.D　同学1的操作结果中,a与b之间、a与c之间的电压为零,a与d之间、a与e之间的电压为6 V,说明在c、d之间有断路,选项A错误;同学2的操作结果说明a、c之间没有短路也没有断路,d、f之间没有断路,c、d之间有断路,选项B错误;同学3的操作说明二极管的正极接在d点,被反接了,同学1的操作结果可以判断c、d之间有断路,但无法判断a、b之间是否有短路,根据1、3同学的操作能确定二极管正、负极接错,但不能排除电路中同时存在灯泡短路导致灯泡不亮的可能,故C错误;同学4的操作结果说明多用电表欧姆挡测的是二极管的反向电阻,电阻很大,结合同学2的操作结果可判断导致灯泡不亮的原因是二极管正、负极接错,选项D正确。
8.AD　电路中内、外电阻相等时电源输出功率达到最大值,由题图可知,曲线交点处内、外电阻功率相等,则内、外电阻相等,电源输出功率最大为4 W,根据P=I2R可知,当P=4 W时,R=r=1 Ω。电源电动势E=I(R+r)=4 V,选项B、C错误,A正确;当电源短路时,电源消耗的功率最大,为P==16 W,选项D正确。
9.BD　电压表测量滑动变阻器两端的电压,设为U,电流表测量干路电流,根据闭合电路欧姆定律可得U=E-I(R1+r),故ΔU=ΔI(R1+r),解得=R1+r不变,所以-t图像为平行于时间轴的直线,选项A错误,B正确;当滑动变阻器R的滑片缓慢地从最左端向右移动一段距离的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻减小,根据闭合电路欧姆定律分析得知,电路中总电流I增大,可知电阻R1两端电压增大,根据Q=UC=CR1I,可知Q-I图像是过原点的倾斜直线,选项C错误,D正确。
10.AD　图乙中AB延长线交U轴于20 V处,此为断路电压,所以电源的电动势为E=20 V,选项A正确;图乙中AB延长线交I轴于1.0 A处,此为短路电流,根据闭合电路欧姆定律公式得r==20 Ω,选项B错误;当滑片P滑到R3的右端时,电路参数对应图乙中的B点,R1被短路,外电路总电阻为R2,即U2=4 V,I2=0.8 A,由部分电路欧姆定律得R2==5 Ω,选项C错误;当滑片P滑到R3的左端时,外电路阻值最大,对应图乙中的A点,此时U外=16 V,I外=0.2 A,根据部分电路欧姆定律得R外==80 Ω,又因为R外=+R2,代入数据得滑动变阻器的最大阻值为300 Ω,选项D正确。
11.答案　(1)a(1分)　(2)B(1分)　F(1分)　D(1分)　(3)1.5(2分)　1(2分)
解析　(1)在闭合开关之前,为防止电表过载,滑动变阻器的滑片P应放在a处,使滑动变阻器接入电路的阻值最大。(2)为了操作方便,滑动变阻器应选B。干电池的最大电流不宜超过0.6 A,故电流表选F。干电池电动势为1.5 V左右,电压表应该选择D。(3)电源的U-I图像的纵截距为电池的电动势,为1.5 V;U-I图像的斜率的绝对值为电池的内阻,大小为r= Ω=1 Ω。
12.答案　(1)负接线柱(1分)　×1(2分)　(2)电压表的读数不变(或V的读数不变)(2分)　b(2分)　电压表的读数(或R1、电流表内阻之和与电流表读数的乘积)(2分)
解析　(1)用欧姆表粗测电流表的内阻,因红表笔接内部电源的负极,则测量时红表笔应接电流表的负接线柱;用“×10”挡测量时,指针偏转角度过大,可知选择的倍率过高,则应该换“×1”挡再次测量。(2)先将开关S闭合,调节R1、R2,使电流表、电压表指针在适当的位置,保持电压表读数不变,多次改变R1、R2,记录R1及电流表的读数I,则U=I(R1+RA),解得R1=U·-RA。结合R1-图像可知RA=b,比值等于图线的斜率,即电压表的示数U(或R1、电流表内阻之和与电流表读数的乘积)。
13.答案　(1)8 V　(2)0.5 A
解析　(1)在C、D之间连一个理想电压表,测量R2两端电压,根据串联分压规律有= (2分)
解得U=8 V(1分)
(2)在C、D间连一个内阻为RA=4 Ω的电流表,则R3与RA串联,之后与R2并联,则有=+ (2分)
并联电路两端电压为U'=E (2分)
通过电流表的电流为I= (1分)
联立可得I=0.5 A(1分)
14.答案　(1)2 V　(2)6 V　5 W
解析　(1)对液滴利用平衡条件得q=mg (2分)
解得UAB==2 V(1分)
(2)根据闭合电路欧姆定律得I= (2分)
又知UAB=IRP (2分)
代入数据得I=1 A,E=6 V(1分)
电源输出功率P出=I2(R+RP)=1×(3+2) W=5 W(2分)
15.答案　(1)断路　电灯L　(2)20 Ω　(3)12.5 V　5 Ω
解析　(1)电路发生故障后,电流表读数增大,路端电压U=U2=I2R2也增大,由U=E-Ir可知总电流减小,故外电路总电阻增大,在外电路某处一定发生了断路。由于电流表有读数,R2不可能断路,电压表也有读数,滑动变阻器R1也不可能断路,因此,只可能是电灯L发生断路。 (3分)
(2)L断路后,外电路只有R2,因无电流流过R1,电压表示数即路端电压U2=U=10 V(1分)
R2== Ω=20 Ω(2分)
L未断路时恰好正常发光,UL=4 V(1分)
IL==0.25 A(1分)
U'=U'2=I'2R2=0.45×20 V=9 V(2分)
R1=== Ω=20 Ω。 (2分)
(3)根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知,发生故障前
E=U'+(I'2+IL)r=9 V+(0.45 A+0.25 A)r (2分)
发生故障后E=U+I2r=10 V+0.5 A×r (2分)
联立解得r=5 Ω,E=12.5 V(2分)