第四章 闭合电路欧姆定律 单元练习-2021-2022学年高二下学期物理沪教版（2019）必修第三册（word含答案）

第4章闭合电路欧姆定律
一、选择题（共15题）
1．阻值相等的三个电阻R、电容器C及电池E（内阻不计）连接成如图所示电路。保持开关S1闭合，开关S2断开，电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S2，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2，则Q1与Q2的比值为（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示电路中，电压表、电流表均为理想电表，闭合开关S，滑动变阻器的滑动触头P从上端向下滑动过程中
A．电压表示数变小，电流表示数变大
B．电压表示数先变大后变小，电流表示数变大
C．电压表示数先变大后变小，电流表示数先变大后变小
D．电压表示数先变小后变大，电流表示数先变大后变小
3．一个直流电动机所加电压为U，电流为 I，线圈内阻为R，当它正常工作时，下述说法中正确的是（　　）
A．电动机的输出功率为I2R
B．电动机的发热功率为I2R
C．电动机的功率可写作IU=I2R=
D．电动机的输出功率为IU
4．如图甲所示，用内阻为充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间t内（　　）
A．充电宝输出的电功率为
B．充电宝的总功率为
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池增加的化学能为
5．一个T型电路如图所示，电路中的电阻R1=10Ω，R2=120Ω，R3=40Ω，另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计，则（　 ）
A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是128Ω
B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40Ω
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80V
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V
6．一辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，拥有三十多个座位，其电池每次充电仅需三至五个小时，蓄电量可让客车一次性跑600km，客车时速最高可达180km/h．已知某总质量为9×103kg的环保客车，当它在某城市水平公交路面上以=72km/h的速度匀速行驶时，驱动电机（具有一定电阻）的输入电流为150A，电压为300V，该驱动电机能够将输入功率的80%转化为用于牵引汽车前进的机械功率，在此行驶状态下（取g=10m/s2），则
A．驱动电机的电阻为2Ω B．驱动电机的输出功率为4.5×104W
C．客车所受阻力的大小为2250 N D．客车所受阻力的大小为1800 N
7．如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表示数变化量的绝对值ΔI，则下列结论正确的是（　　）
A．A的示数减小 B．V2的示数增大
C．ΔU3与ΔI的比值小于r D．ΔU1大于ΔU2，则得
8．在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（　　）
A．灯泡L变亮
B．电源的输出功率变大
C．电容器C上的电荷量减少
D．电流表读数变小，电压表读数变大
9．如图所示的电路中，电源输出的电压恒为6V。当开关S闭合后，灯、均不亮，用多用电表的电压挡测得电路中各部分的电压分别是：，，由此可以判断出造成电路故障的原因是电路中（　　）
A．开关S接触不良
B．灯、的灯丝都断了
C．滑动变阻器R开路
D．、中有一个灯丝断了
10．某简化电路如图所示，电源电动势，内阻为r。当开关闭合后，电压表示数为，电流表A1示数为，电流表A2示数为。已知定值电阻，电表可视为理想表，当滑动变阻器滑片滑动时，电压表示数变化，电流表A1示数变化，以下判断正确的是（　　）
A．
B．
C．滑动变阻器滑片向左移动，则两电流表示数均增大
D．滑动变阻器滑片向左移动，则电源输出功率减小
11．如图所示，电路中的电源的电动势为E、内电阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器R的中点位置向左滑动时，小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是（ ）
A．L1灯变亮，L2灯变暗，L3灯变亮
B．L1灯变暗，L2灯变亮，L3灯变暗
C．L1、L2两灯都变亮，L3灯变暗
D．L1、L2两灯都变暗，L3灯变亮
12．在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（　　）
A．灯泡L变亮
B．电源的输出功率先变大后变小
C．电容器C上的电荷量减少
D．电压表读数的变化量与电流表读数的变化量之比恒定
13．电动机正常工作时（ ）
A．电能全部转化为内能
B．电能全部转化为机械能
C．电能主要转化为机械能，只有一小部分转化为内能
D．电功率等于机械功率和热功率之和
14．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，C为电容器，Ro为定值电阻，电表均为理想电表，R为滑动变阻器，闭合开关后灯泡正常发光，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，下列判断正确的是
A．电压表、电流表示数均变大，灯泡L将变暗
B．定值电阻Ro中将有从右向左的电流
C．电压表示数改变量与电流表示数改变量之比不变
D．电源输出功率一定变小
15．将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．图线b表示电源内部的发热功率Pr随电流I的变化关系
B．M点对应的功率为最大输出功率
C．在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系
D．两个交点M与N的横坐标之比一定为1：2，纵坐标之比一定为1：2
二、填空题
16．已知：电源总功率P、电源损耗功率和外电阻R，则电流______。
17．闭合电路中的能量转化
（1）时间t内电源输出的电能（等于非静电力做功的大小）为W＝Eq＝______.
（2）在时间t内，外电路转化的内能为Q外＝______.内电路转化的内能为Q内＝______.
（3）根据能量守恒定律，非静电力做的功应有W＝Q外＋Q内，即EIt＝______，进一步得：I＝.
18．某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A．当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A．求这时电动机的机械功率是_________瓦．
19．某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I与电压U之间遵循的规律，其中。现将该棒接在如图所示的电路中，R为滑动变阻器，电源电动势，内阻。现将变阻器R的滑动片向右移动，则中的电流将_____（选填“增大”、“减小”或“不变”）。若电流表A1的读数为，则电流表A2的读数为_____A。
三、综合题
20．如图所示的电路中，电源电动势为12V，电源内阻不计，电路中的电阻R0为2.5Ω，闭合开关S后，电动机正常工作，理想电流表的示数为2.0A．若转子被卡住后，该电流表的示数变为4.0A，求：
(1)电动机M的内阻;
(2)电动机正常工作时的输出功率.
21．如图所示的电路中，电阻R＝10 Ω，当开关S断开时，电压表示数为6 V，当开关S闭合时，电压表示数为5V，则电源的内阻为多少？
22．夏季天气炎热，应该多喝水及时补充身体水分。如图甲为一款市面销售的饮水机，其内部电路可简化为如图 乙所示的电路图。R1和 R2均为电热丝，S2是自动控制开关，可实现“保温”、“加热”档位之间的转换，饮水机工作时功率随时间的关系如图 丙所示。求：
（1）保温档位工作时，通过电阻 R1的电流；
（2）电阻 R2的阻值；
（3）前 30min 内电路消耗的总电能。
23．如图所示，变阻器R2的最大电阻是10Ω，R3＝5Ω，电源的内电阻r＝1Ω，当电键S闭合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16W，电源的输出功率为12 W.此时电灯R1正常发光，求：
（1）电灯阻值R1是多少？(设R1阻值恒定不变)
（2）当电键S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻改变为多少？
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
开关S2断开时的等效电路如图甲所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为
电容器所带的电荷量为
开关S2闭合后的等效电路如图乙所示，电路稳定时电容器两极板之间的电压为
电容器所带的电荷量为
则
故A正确，BCD错误；
故选A。
2．A
【详解】
试题分析：触头P从上端向下滑动过程中，滑动变阻器连入电路的电阻减小，则电路总电阻减小，所以总电流增大，路端电压减小，电流表测量干路电流，所以电流表示数增大，电压表测量路端电压，所以电压表示数减小，故A正确；
3．B
【详解】
电动机工作时因为有机械能输出，即电动机消耗的电功仅有一部分用于生热，故为非纯电阻电路，此时欧姆定律不适用；但电热计算仍然实用焦耳定律，即热功率为
P热=I2R
而输入总功率
P总=UI
此时输出的机械功率，根据能量守恒定律，可得
P机=P总－P热=IU-I2R
故选B。
4．B
【详解】
A．充电宝输出的电功率为，A错误；
B．充电宝的总功率为，B正确；
C．手机电池产生的焦耳热为，C错误；
D．手机电池增加的化学能为，D错误。
故选B。
5．C
【详解】
A．当cd端短路时，ab间电路的结构是：电阻R2、R3并联后与R1串联，等效电阻为
故A错误；
B．当ab端短路时，cd之间电路结构是：电阻R1、R3并联后与R2串联，等效电阻为
故B错误；
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压等于电阻R3两端的电压，有
故C正确；
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压等于电阻R3两端的电压，为
故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A、输入功率的20%转化为内能，根据焦耳定律：，，A错误；
B、驱动电机将输入功率的80%输出用于牵引汽车前进，驱动电机的输出功率为：，B错误；
C、匀速行驶时，牵引力等于阻力，用于牵引汽车前进的机械功率：，，C错误、D正确．
故选D．
7．D
【详解】
A．理想电压表内阻无穷大，相当于断路，理想电流表内阻为零，相当于短路，所以R与滑动变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和滑动变阻器两端的电压，当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则A 的示数增大，故选项A错误；
B．电源的内电压增大，则路端电压减小，所以V2的示数减小，故选项B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律得，则得，故选项C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律得，则得，又，又 ，则，故 ，故选项D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．将滑动变阻器滑片向左移动一段距离后滑动变阻器接入电路中的电阻变大，电路中电流变小，灯泡变暗，A错误；
CD．路端电压变大，滑动变阻器两端电压变大，电容器两端电压变大，由可知电容器上的电荷量增加，C错误，D正确；
B．当外电路电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，灯泡的电阻大于电源的内阻，则外电路电阻比大得越多输出功率越小，B错误。
故选D。
9．C
【详解】
闭合开关后，两个小灯泡均不发光，说明电路为断路，电压表测得ad与bd两点间的电压均为6V，而ad和bd的公共部分为bd，因此bd处发生断路， ；则说明ab及bc应是完好的；故只能是滑动变阻器开路。
故选C。
10．B
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律有
代入数据解得
所以A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律有
则有
所以B正确；
C．滑动变阻器滑片向左移动，滑动变阻器阻值变小，总的外电阻减小，总电流 增大，则电流表A1示数增大，根据
则两端电压减小，所以电流表A2示数减小，则C错误；
D．根据外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，由于外电阻大于电源的内阻，所以滑动变阻器滑片向左移动，总的外电阻减小而接近电源内阻，则电源输出功率增大，所以D错误；
故选B。
11．A
【详解】
试题分析：将滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器R的中点位置向左滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I减小，路端电压增大，则灯变亮．流过灯电流，I减小，增大，则减小，灯变暗．灯的电压，U增大，减小，增大，灯变亮．
故选A
12．D
【详解】
A．当滑动变阻器滑片P向左移动，其接入电路的电阻增大，电路总电阻R总增大，干路电流I减小，电源的内电压减小，路端电压增大，灯泡的功率P=I2RL，RL不变，则电流表读数变小，电压表读数变大，灯泡变暗。故A错误。
B．当内、外电阻相等时，电源的输出功率最大。由题意，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，当R增大时，外电阻与电源内电阻的差值增大，电源的输出功率变小。故B错误。
C．变阻器两端电压增大，电容器与变阻器并联，电容器上电压也增大，则其电荷量增大，故C错误。
D．根据闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir，则，即电压表读数的变化量与电流表读数的变化量之比等于电源的内电阻r，保持不变。故D正确。
故选D。
13．CD
【详解】
电动机线圈有电阻，有电流通过时一定会发热，电动机正常工作时，电能主要转化为机械能，只有一小部分转化为内能C正确，电功率等于机械功率和热功率之和，C．
14．BC
【详解】
电路稳定时，与电容器串联的电路没有电流，R0两端的电压为零．当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器电阻减小，外电阻减小，电路中总电流变大，则灯L将变亮，电流表示数变大，电源的内电压变大，则路端电压减小，电压表读数减小，选项A错误．而电容器的电压等于路端电压，所以电容器的电压减小，由Q=CU分析可知其电荷量将减小．电容器放电，则定值电阻R0中将有从右向左的电流出现，选项B正确．根据闭合电路欧姆定律知 U=E-Ir，得 △U/△I =r，可得电压表示数改变量与电流表示数改变量之比保持不变．故C正确． 因不清楚外电路电阻与电源内阻的大小关系，则不能确定电源输出功率的变化，选项D错误；故选BC.
15．AB
【详解】
A．电源的总功率
则a图线表示电源的总功率随电流I变化的关系，
电源的输出功率
则c图线表示输出功率随电流I变化的关系，
电源内部的发热功率
则b图线表示电源内部的发热功率随电流I变化的关系，故A正确；
B．c图线表示输出功率随电流I变化的关系，M点对应的功率为最大输出功率，故B正确；
C．根据能量转化横坐标相同纵坐标一定满足
，
则在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系
故C错误；
D．b、c图线的交点M，输出功率PR和电源内部的发热功率Pr相等，即
满足
a、b线的交点N输出功率为0，所以
可见M与N的横坐标之比一定为1:2，据，纵坐标之比为一定为1:4，故D错误。
故选AB。
16．
【详解】
根据功率的关系式，有
整理得
17． EIt I2Rt I2rt I2Rt＋I2rt
18．31
【详解】
试题分析：当电压U1=10V时电动机不转动，这时电流为I1=2A，根据欧姆定律，有：当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A，这时电动机的机械功率是：P=U2I2 I22R=36×1-12×5=31W
19． 增大 0.6
【详解】
现将变阻器R的滑动片向右移动，电路总电阻增大，干路电流减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，路端电压增大；对于，电压增大，根据
可知，中的电流将增大。
根据闭合电路的欧姆定律可知，电源内阻分到的电压
则
则中的电流
则电流表A2的读数为
20．(1) (2)
【详解】
(1)电动机被卡住时，相当于纯电阻，
由闭合电路的欧姆定律
解得：
(2)电动机正常工作,由欧姆定律可知：
可得：
对电动机由能量守恒有：
解得：
21．2Ω
【详解】
当开关S断开时，电压表示数为6 V，此时电动势为6V，当开关S闭合时，电压表示数为5V，回路电流
电源的内阻为
22．（1）0.4A；（2）100Ω；（3）4.488×105J
【详解】
（1）当S1闭合、S2断开时，电路中只有R1，电路中电阻较大，由
可知，电功率较小，为“保温”， 由
可得通过R1的电流
（2）从“保温”到“加热”，只是并联了R2，电源电压不变，R1的功率不变，则R2的功率
由
可得
（3）30min内电路消耗的总电能
23．（1）2.5Ω；（2）6.5Ω
【详解】
（1）当电键S闭合时，由P总－P出＝I2r，得
由P总＝EI，得
路端电压
U＝E－Ir＝8V－2×1V＝6V
通过R3的电流为
通过电灯的电流为
I2＝I－I3＝(2－1.2) A＝0.8 A
电灯R1的阻值
（2）由部分电路欧姆定律得
U＝I3R3
I＝I3＋I1
I1＝I－I3＝(2－1.2) A＝0.8 A
又可知电灯额定电流
I额＝0.8 A
由闭合电路欧姆定律得
E＝I额(r＋R1＋R2)
由上式并代入数据得
R2＝6.5 Ω