4.2闭合电路欧姆定律的应用 学科素养提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）必修第三册（word 含答案）

4.2闭合电路欧姆定律的应用 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．如图电路中，电源的内电阻r不能忽略，其电动势E小于电容器C的耐压值．先闭合开关S，待电路稳定后，再断开开关S，则在电路再次达到稳定的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．电阻R1两端的电压增大 B．电容器C两端的电压减小
C．电源两端的电压减小 D．电容器C上所带的电量增加
2．如图所示，电压表是理想电表，R是光敏电阻，当它受到的光照时阻值变小，则有光照射R时（　　）
A．灯泡L变暗
B．电容器C的带电量增大
C．电压表V的读数变大
D．光敏电阻R上的电压增大
3．如图所示，电源的内阻不可忽略，在滑片从最右端向最左端滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电源的内耗功率减小 B．电源消耗的总功率变大
C．电阻R1的功率增大 D．电源的输出功率减小
4．在如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，电阻、为定值电阻，为滑动变阻器，A、B为电容器的两个极板。当滑动变阻器的触头处于某位置时，A、B两板间的带电油滴静止不动，则下列说法正确的是（　　）
A．仅把R1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向下运动
B．仅把R1的触头向右滑动时，电流表读数增大，油滴向上运动
C．仅把两极板A、B间距离增大，油滴向下运动，电流表读数不变
D．仅把两极板A、B间正对面积减小，油滴向下运动，电流表读数不变
5．如图所示的电路，电源内阻不可忽略，闭合开关S后（　　）
A．电流表的示数增大
B．电流表的示数减小
C．电压表的示数不变
D．电压表的示数增大
6．在如图所示电路中，开关、、、均闭合，一带电油滴P静止在极板水平放置的平行板电容器的两板间。要使P会向下运动，则应断开（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，电路中电源电动势为E，内电阻为r，定值电阻的阻值为R0，变阻器的最大阻值为R，关于各部分的功率，有关说法正确的是（　　）
A．当R= R0+r，R上消耗的功率达到最大值
B．当R= R0+r，R0上消耗的功率达到最大值
C．当R+ R0=r，R上消耗的功率达到最大值
D．当R0=R+r，R0上消耗的功率达到最大值
8．利用如图所示电路可以测量电源的电动势E和内阻r，R为电阻箱，R0为定值电阻。闭合开关，当R取不同阻值时，电流表对应有不同读数I，多次改变电阻箱的阻值，所得到的图像应为（　　）
A． B．
C． D．
9．在如图所示的电路中，R1是光敏电阻（阻值随光照强度增大而减小），R2和R3是定值电阻，L是小灯泡，电源电动势为E，内阻为r。将电路一端接地，闭合开关S，当光照强度突然减小时，下列说法正确的是（　　）
A．小灯泡L变亮 B．电源效率减小
C．电路中A点电势增大 D．流过R3的电流减小
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，电压表示数和电流表示数之比变大
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．某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，下列说法错误的是（　　）
A．车灯的电流变小 B．路端电压变小
C．电路的总电流变大 D．电源的总功率变小
12．如图所示，平行金属板中带电质点原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器的滑片向端移动时，则（　　）
A．电压表读数增大 B．电流表读数增大
C．质点将向上运动 D．上消耗的功率减小
13．如图所示，当滑动变阻器R的滑片Р向上移动时，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡L变亮
B．电容器中原来静止的带电液滴会向上运动
C．电阻消耗的功率将会变小
D．灯泡两端电压的变化量与电流表示数的变化量之比不变
14．如图所示的U—I图像中，直线A为电源的路端电压与电流的关系，直线B、C分别是电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电路，下列说法正确的是（　　）
A．两个电阻的电功率相等
B．R1接在电源上时，电源的输出功率较大
C．R2接在电源上时，电源内阻的热功率较小
D．两种情况下，电源的总功率相等
15．在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.5cm。电源电动势E=360V，内电阻r=2Ω，电阻R0=198Ω。当滑动变阻器（可调电阻范围0～1000Ω）接入电路的电阻为R1时，闭合开关，待电路稳定后，将一带负电的小球（可视为质点）从A板小孔上方h=3.5cm处的P点自由释放，小球恰好能到达B板。若小球所带电荷量q=1.0×10-6C，质量m=2.0×10-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2。则下列说法正确的是（　　）
A．滑动变阻器接入电路的阻值为
B．若仅将A板上移，带电小球将不能运动至B板的小孔N处
C．若仅将A板上移，带电小球仍将恰好运动至B板的小孔N处
D．移动滑动变阻器滑片，滑动变阻器消耗的最大功率为162W
二、解答题
16．在如图所示的电路中，电源的电动势E=4.0V，内阻r=2.0Ω，R1=10Ω，R2=10Ω，R3=30Ω，R4=70Ω，电容器的电容C=50μF，电容器原来不带电。闭合开关S，待电路稳定后，求：
（1）电源的路端电压是多少；
（2）电容器C两极板间的电势差是多少；
（3）闭合开关S后通过R4的电荷量是多少。
17．四个电阻阻值均为的定值电阻，电压表为理想电表，连接成如图所示电路．当开关S断开时，电压表示数；当开关S闭合时，电压表示数为。
（1）分别画出开关S断开与闭合时，电路简化的等效电路图；
（2）求电源电动势和内阻的大小。
参考答案
1．D
【详解】
A．闭合开关S，电路中有电流，电阻两端电压不为零，当断开开关S稳定后，电路中没有电流，电阻两端电压为零，则电阻两端电压减小，故A错误；
BD．闭合开关S，电容器的电压等于两端电压，小于电源的电动势，当断开开关S稳定后，电路中没有电流,电容器C两端的电压等于电动势，则电容器两端的电压增大，根据
电容器C上所带电荷量增加，故B错误D正确。
C．闭合开关S，电源两端电压小于电动势，当断开开关S稳定后，电源两端电压等于电动势，则电源两端电压增大，故C错误。
故选D。
2．B
【详解】
AC．R阻值减小时，电路的总电阻减小，总电流增大，灯泡L变亮．电源的内电压增大，路端电压减小，所以电压表V的读数变小，AC错误；
B．电容器C的电压等于灯泡的电压，则C的电压增大，由
知，电容器C的带电量增大，B正确；
D．电流增大，则灯泡的电压增大，而路端电压减小，则光敏电阻R上的电压减小，D错误。
故选B。
3．B
【详解】
AB.滑片向左移动，R3减小，电路总电阻减小，总电流I增大，由Pr＝I2r，P＝IE，可知电源的内耗功率和电源消耗的总功率均变大，故A错误，B正确；
C.由于总电流增大，因此内电压变大，路端电压减小，则电阻R1的功率将减小，故C错误；
D．当外电路的电阻与电源的内阻相等时，电源的输出功率最大，由于电阻的阻值情况未知，因此输出功率的变化无法确定，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
AB．从题图中可知电容器两板间的电压等于路端电压，电流表测量干路电流，若仅把R1的触头向右滑动时，R1连入电路的电阻增大，则电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得干路电流减小，路端电压增大，所以电流表示数减小，电容器两端的电压增大，根据公式
可得两极板间的电场强度增大，所以油滴受到的电场力增大，故向上运动，故AB错误；
C．仅把两极板A、B间距离增大，因为两极板间的电压不变，根据公式
可得电容器两极板间的电场强度减小，油滴受到的电场力减小，向下运动，电流表的示数不变，故C正确；
D．仅把两极板A、B间正对面积减小，由于两极板间的电压不变，距离不变，所以两极板间的电场强度不变，故油滴仍处于静止状态，电流表示数不变，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
AB．闭合开关后，外电路电阻变小，则总电阻减小，电路中总电流增大，即电流表示数增大，故A正确，B错误；
CD．电路中总电流增大，则电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，路端电压减小，故电压表示数减小，故CD错误；
故选A。
6．B
【详解】
A．R1和R2并联后再与电容器串联，此时R1和R2均相当于导线，断开S1后电容器不会放电，电容器两端电压不变，P仍静止，故A不符合题意；
B．断开S2后，电容器不再与电源相连，且电容器仍在闭合回路中，将发生放电，其两端电压减小，P将向下运动，故B符合题意；
C．断开S3后，电容器等效于直接接在电源两端，此时电容器两端电压增大，P将向上运动，故C不符合题意；
D．断开S4后，电容器不再与电源相连，且电容器所在回路断开，电容器不会发生放电，其两端电压不变，P仍静止，故D不符合题意。
故选B。
7．A
【详解】
AC．当电源内阻等于外电阻时电源的输出功率最大，若将R0等效为电源的内阻，则当R= R0+r，R上消耗的功率达到最大值，选项A正确，C错误；
BD．当R=0时，总电阻最小，总电流最大，此时R0上消耗的功率达到最大值，选项BD错误。
故选A。
8．A
【详解】
由闭合电路欧姆定律得
解得
可知图线是一条不过原点的随增加的直线。故A正确，BCD错误。
故选A。
9．D
【详解】
AD．光照强度减小，R1电阻增大，干路中电流减小，流过R3和灯泡L的电流都减小，选项A错误，D正确；
B．电源的效率取等于外阻占总电阻的比重，因为外阻增大，所以外阻占总电阻比重增大，效率增大，选项B错误；
C．因为外电阻增大，所以外电压增大，而电源正极电势恒定，所以A点电势降低，选项C错误。
故选D。
10．D
【详解】
A．当光照增强时，光敏电阻阻值减小，总电流增大，路端电压U减小，则电源的效率为
减小，故A错误；
B．当光照增强时，光敏电阻阻值减小，总电流增大，R2 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，B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律得
所以
电压表示数和电流表示数的变化量之比不发生变化，故C错误；
D．将R3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R1阻值变化范围为，则当光照强度变化时，光敏电阻阻值从2Ω到9Ω变化时，ab段电路的功率先增加后减小，即可能相同情况，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，车灯的电流变小，选项A正确；
BCD．开关S闭合，电机工作，外电路总电阻减小，电路的总电流变大，电源内阻上电压变大，路端电压变小，电源的总功率P=EI变大，故BC正确，D错误。
此题选择错误的选项，故选D。
12．B
【详解】
AD．当滑动变阻器的滑片向b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，由闭合电路欧姆定律可知，干电路电流增大，流过的电流增大，则上消耗的功率增大。电压表的读数为
增大，其他量不变，则减小，AD错误；
B．电压表的读数增大，则通过的电流减小，而干路电流增大，则电流表读数增大，B正确；
C．电流表读数增大，可知，通过的电流增大，则的电压增大，而与变阻器的总电压减小，则变阻器的电压减小，因此，电容器板间电压减小，板间场强减小，带电质点所受的电场力减小，因此，质点将向下运动，C错误。
故选B。
13．BCD
【详解】
ABC．当滑动变阻器R的滑片Р向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，整个回路的总电阻减小，电流强度增加，内电压升高，路端电压降低，因此加在R1两端的电压降低，流过R1的电流减小，R1消耗的功率变小；流过R2的电流增加，R2两端的电压升高，R2与电容器并联，因此加在电容器两端的电压升高，电容器内部电场强度增加，电容器内部的带电液滴会向上运动；由于灯泡L与R2串联，灯泡L两端的电压降低，灯泡L变暗，A 错误，BC正确；
D．将滑动变阻器和灯泡并联成一个电阻R，其他电阻等效成电源内阻r，则灯泡两端电压的变化量与电流表示数的变化量也就是这个电阻R两端电压的变化量与电流表示数的变化量,根据闭合电路欧姆定律，初始状态
末态
联立可得
因等效的电阻r为定值，因此灯泡两端电压的变化量与电流表示数的变化量之比不变，D正确。
故选BCD。
14．BC
【详解】
AB．由两图线的交点读出R1接在电源上时电压U1=0.5U0，通过R1的电流I1=0.5I0，电源的输出功率
R2接在电源上时电压U2=0.75U0，通过R2的电流I2=0.25I0，电源的输出功率
所以R1接在电源上时，电源的输出功率较大，A项错误、B项正确。
C．由题图可知，电源接R2时电路中的电流较小，所以电源内阻的热功率较小，C项正确。
D．电源中非静电力做功的功率P=IE，所以电流较大的情况下，电源的总功率较大，D项错误。
故选BC。
15．ABD
【详解】
A．对帯电小球从P到N，由动能定理
即
代入数据解得
电流为
，
故A正确；
BC．仅将A板上移，板间距离增大，由
可得C变小，而U不变，由
可知Q应变小，即电容器要放电，但由于二极管的单向导电性，电容器不能放电，Q不变，所以
将变大，又因为
即小球不能到达N孔，故B正确；C错误；
D．当
时，滑动变阻器消耗的功率最大，为
故D正确。
故选ABD。
16．（1）3.2V；（2）2.4V；（3）1.2×10-4C
【详解】
（1）外电路的总电阻
由闭合电路欧姆定律得，通过电源的电流
电源的路端电压
（2）电容器C两极板间的电势差与R3的电压相等，为
（3）通过的总电量就是电容器的电量
代入数据解得
17．（1）；；（2） ；
【详解】
(1)S断开时等效电路如图甲所示
S闭合时等效电路图如图乙所示
(2)由图甲得外电路电阻为
由闭合电路欧姆定律可得
化简得
同理由图乙得外电路电阻为
由闭合欧姆定律可得
化简得
联立可得