第4章 第二节闭合电路的欧姆定律（word版含答案）

2019粤教版必修第三册 第4章 第二节 闭合电路的欧姆定律
一、实验题
1．某物理兴趣小组要描绘一个标有“4V、2.0W”的小灯泡L的伏安特性曲线，要求灯泡两端的电压由零逐渐增大，且尽量减小实验误差。可供选用的器材除导线、开关外，还有以下器材：
A．直流电源4.5V（内阻不计）
B．直流电流表0~600mA（内阻约为5Ω）
C．直流电压表0~3V（内阻等于6kΩ）
D．滑动变阻器0~10Ω，额定电流2A
E.三个定值电阻（R1=1kΩ，R2=2kΩ，R3=5kΩ）
（1）小组同学们研究后发现，电压表的量程不能满足实验要求，为了完成测量，他将电压表进行了改装，在给定的定值电阻中选用______（选填“R1”“R2”或“R3”）与电压表串联，完成改装。
（2）实验要求能够实现在0~4V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理_______。
（3）实验测得小灯泡伏安特性曲线如图a所示，可确定小灯泡的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是____________（U和I分别为灯泡两端的电压和流过灯泡的电流）。
A．B．C．D．
（4）若将两个完全相同规格的小灯泡L按如图b所示电路连接，电源电动势E=6V，内阻r=2Ω，欲使滑动变阻器R的功率是小灯泡的两倍，此时每个小灯泡消耗的电功率为______W，此时滑动变阻器接入电路的电阻________Ω（结果均保留2位小数）。
2．现要组装一个酒精测试仪，它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，此传感器的电阻R随酒精气体浓度的变化而变化，规律如图甲所示目前国际公认的酒驾标准是“酒精气体浓度”，醉驾标准是“酒精气体浓度”提供的器材有：
A．二氧化锡半导体型酒精传感器
B．直流电源（电动势为，内阻不计）
C．电压表（量程为，内阻非常大，作为浓度表使用）
D．电阻箱（最大阻值为）
E.定值电阻（阻值为）
F.定值电阻（阻值为）
G.单刀双掷开关一个，导线若干
（1）图乙是酒精测试仪电路图，请在图丙中完成实物连线；( )
（2）电路中R应选用定值电阻_________（填或）；
（3）为便于识别，按照下列步骤调节此测试仪：
①电路接通前，先将电阻箱调为，然后开关向__________（填“c”或“d”）端闭合，将电压表此时指针对应的刻度线标记为__________；
②逐步减小电阻箱的阻值，电压表的示数不断变大按照甲图数据将电压表上“电压”刻度线标为“酒精浓度”
③将开关向另一端闭合，测试仪即可正常使用。
（4）某同学将调适好的酒精测试仪靠近酒精瓶口，发现电压表指针满偏，则测量的酒精浓度__________（填“有”或“没有”）达到醉驾标准。
二、解答题
3．如图所示的是某公司一块手机电池外壳上的文字说明．
（1）该电池的电动势是多少？
（2）该手机待机状态下的平均工作电流是多少？
（3）每次完全放电过程中，该电池将多少其他形式的能转化为电能？
4．有一铅蓄电池，在其内部将2×10－5 C的电子从正极移到负极需要3×10－2 s的时间，此过程中非静电力做功为4×10－5 J，则该铅蓄电池的电动势是多少？给一小灯泡供电，供电电流是0.2 A，供电10 min，非静电力做功是多少？
5．在如图所示的电路中，R1=2Ω，R2=R3=4Ω，当电键K接a时，R2上消耗的电功率为4W，当电键K接b时，电压表示数为4.5V．试求：
（1）当电键K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；
（2）电源的电动势和内电阻；
（3）当电键K接c时，求电源输出功率．
6．如图所示电路中，电源有内阻，，，当开关扳到位置1时，电压表示数为5.6V，当开关扳到位置2时，电压表示数为5.4V。求电源的电动势和内电阻
7．两相互平行且足够长的水平金属导轨MN、PQ放在竖直平面内，相距0.4m，左端接有平行板电容器，板间距离为0.2m，右端接滑动变阻器R。水平匀强磁场磁感应强度为10T，垂直于导轨所在平面，整个装置均处于上述匀强磁场中。导体棒CD两端与导轨挂接，在整个运动过程中与金属导轨始终垂直且接触良好，金属棒CD的电阻为1Ω，其他电阻及摩擦均不计。现在用与金属导轨平行，大小为2N的恒力F使棒从静止开始向右运动。已知R的最大阻值为4Ω，g=10m/s2。则：
（1）滑动变阻器阻值取不同值时，导体棒处于稳定状态时拉力的功率不一样，求导体棒处于稳定状态时拉力的最大功率；
（2）当滑动触头位于最下端且导体棒处于稳定状态时，一个带电小球从平行板电容器左侧，以某一速度沿两板的正中间且平行于两极板从左边射入后，在两极板间恰好做匀速直线运动；当滑动触头在滑动变阻器中点且导体棒处于稳定状态时，该带电小球以同样的方式和速度射入，小球在两极板间恰好做匀速圆周运动，则小球的速度为多大？小球做圆周运动的半径为多大？
8．由六节干电池(每节的电动势为1.5V)串联组成的电池组，对一电阻供电. 电路中的电流为2A，在10s内电源做功为180J，则电池组的电动势为多少？从计算结果中可以得到的结论是？
9．相距为的平行金属板M、N，板长也为，板间可视为匀强电场，两板的左端与虚线EF对齐，EF左侧有水平匀强电场，POQ是两板间的中轴线。当M、N两板间所加偏转电压为U时，一质量为、电量大小为的带电粒子在水平匀强电场中POQ上A点由静止释放，结果恰好从N板的右边缘飞出，A点离EF的距离为，不计粒子的重力。
（1）求粒子在平行板金属M、N间的飞行时间；
（2）求EF左侧匀强电场的电场强度的大小；
（3）求粒子从N板右侧边缘飞出的速度；
（4）如图题中调至时，M、N间的电压刚好为，已知电源内阻为，求电动势。
10．一节干电池电动势为1.5V，将一个小灯泡接在它的两端时，灯泡两端的电压为1.2V，通过灯泡的电流为0.1A．若用该电池点亮小灯泡一分钟，则
(1)电池消耗多少化学能？
(2)灯泡消耗多少电能？
(3)电池的内阻消耗多少电能？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1． D
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由于灯泡的额定电压为，所以要改装成一个或稍大于的电压表，串联的电阻阻值为
大的太多，最合适的为的。
（2）[2]实现的范围内对小灯泡的电压进行测量，需要设计成滑动变阻器分压接法，由于小灯泡正常发光时电阻约为
由于
所以需要设计成电流表外接，实验电路如图所示
（3）[3]AB．小灯泡的电阻随温度升高而增大，由功率
可知，图像的斜率应逐渐减小，AB错误；
CD．由
可知，图像的斜率应逐渐增大，C错误，D正确。
故选D。
（4）[4]假设通过灯泡的电流为，灯泡两端的电压为，通过滑动变阻器的电流为2I，当滑动变阻器R的功率是小灯泡的两倍时，滑动变阻器两端的电压也为U，由闭合电路欧姆定律可得
代入数据整理得
把该函数关系画在图a中，如图所示
与小灯泡伏安特性曲线的交点即为电路工作点，该点横、纵坐标值的乘积等于小灯泡的实际功率，可得
[5]此时滑动变阻器接入电路的电阻为
2． c 0.2 有
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]根据图乙的电路图连接实物图如下
(2)[2]由于电压表量程为3V，本实验电压表并联在定值电阻两端，由欧姆定律可得，定值电阻两端的电压
由图甲可知，又，得
则
故选R2；
(3)①[3]本实验采用替代法，用电阻箱的阻值替代传感器的电阻Rx，故应先电阻箱调到30.0Ω，结合(1)中电路，开关应向c端闭合；
[4]由图甲可知Rx=30Ω时，酒精气体浓度为0.2mg/mL；
(4)[5]由
可知电压表指针满偏时，电阻箱电阻
酒精气体浓度，故有达到醉驾标准。
3．(1) 3.7V (2)(3) 9324J
【解析】
【详解】
(1) 由图可知，该电池的电动势为3.7V．
(2) 由图可知，该电池的容量为700mA h，待机的时间为48h，所以手机待机状态下的平均工作电流：
(3) 根据电功的公式可知，每次完全放电过程中，该电池转化的电能为：
W=EIt=Eq=3.7×700×10-3×3600=9324J
4．2 V，240 J
【解析】
【详解】
铅蓄电池的电动势
；
非静电力做功
【点睛】
本题考查电源的电动势，要注意明确电动势的计算及非静电做功的求解方法，注意单位的换算．
5．（1）1A； 4V；（2）6V，2Ω；（3）4W．
【解析】
【详解】
（1）K接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据电功率公式可得
通过电源电流
电源两端电压
（2）K接a时，有
E=U1+I1r
K接b时，R1和R2串联
R外=R1+R2=6Ω
通过电源电流
这时有
E=U2+I2r
解得
E=6V
r=2Ω
（3）当K接c时
R总=R1+r+R23=6Ω
总电流
电源输出功率
【名师点睛】
本题主要考查了闭合电路的欧姆定律的应用．属于中等难度的题目．对于电路问题，首先认识电路的结构．理清串联与并联电路的关系，对于电源的电动势和内阻常常根据两种情况分别列二元一次方程，再联立求解．
6．6V，0.2Ω
【解析】
【详解】
当开关扳到位置1时，根据闭合电路欧姆定律有
当开关扳到位置2时，根据闭合电路欧姆定律有
代入数据有
联立解得
，
7．（1）1.25W；（2）0.5m/s，0.025m
【解析】
【分析】
【详解】
（1）当棒达到匀速运动时，棒受到的安培力F1与外力F相平衡，即
F=F1=BIL
此时棒产生的电动势
E=BLv
则电路中的电流为
联立解得，此时棒的速度为
拉力功率为
则可知回路的总电阻越大时，拉力功率越大，当R=4Ω时，拉力功率最大，为
Pm=1.25W
（2）当滑头滑至下端即R=4Ω时，棒的速度为
导体棒产生的感应电动势为
E1=BLv1=10×0.4×V=2.5V
电容器两极板间电压为
由小球在平行板间向右做匀速直线运动，以及后来小球在两极板间做匀速圆周运动判断小球必带负电，设小球的入射速度为v0 ，由平衡条件知
当触头滑到中点即时，棒匀速运动的速度为
导体棒产生的感应电动势
E2=BLv2=1.5V
电容器两极板间的电压
由于小球在平行板间做匀速圆周运动，电场力与重力平衡，有
联立方程，代入数值，解得
小球作圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有
联立方程，解得小球做圆周运动的半径为
8．9V 串联电池组的总电动势等于各电动势之和
【解析】
【详解】
电源做的功就是非静电力搬运电荷做的功，在10 s内共搬运的总电荷量为： q=It=2×10 C=20 C再根据W=qE，式中的E为电源电动势，则E=9V，每一节干电池的电动势为1.5 V，9V相当于把6个1.5 V相加，也就是说，串联电池组的总电动势等于各电动势之和.
点睛：解决本题的关键要掌握电源做功W=EIt，知道串联电池组总电动势与每节电池电动势的关系．
9．（1）；（2）；（3），方向与水平方向成45°夹角斜向下；（4）
【解析】
【详解】
（1）粒子在平行板金属M、N间做类平抛运动的加速度大小为
①
根据运动学公式有
②
联立①②解得
③
（2）粒子从O点进入偏转电场时的速度大小为
④
对粒子在EF左侧的加速过程，根据动能定理有
⑤
联立③④⑤解得
⑥
（3）粒子从N板右侧边缘飞出时的水平分速度大小为
⑦
竖直分速度大小为
⑧
粒子从N板右侧边缘飞出的速度大小为
⑨
设v的方向与水平方向成θ角斜向下，则
⑩
解得
θ=45°
（4）根据闭合电路欧姆定律有

10．（1）9J （2）7.2J （3）1.8J
【解析】
【详解】
(1)由电流定义式有：
所以有：
由电动势定义有：
可得：
电池消耗的化学能等于非静电力做的功，为9J；
(2)灯泡消耗的电能等于电场力做的功：
(3)电池内阻消耗的电能等于电池消耗的化学能与外电路消耗的电能之差，即：
答：(1)电池消耗9J化学能；
(2)灯泡消耗7.2J电能；
(3)电池的内阻消耗1.8J电能。
答案第1页，共2页
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