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．在测定金属的电阻率的实验中，若待测金属丝的电阻约为5Ω，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择
A．电源E（3 V，内阻不计）
B．电流表（量程0~3A，内阻约0.0125 Ω）；
C．电流表（量程0~0.6A，内阻约0.125 Ω）；
D．电压表（量程0~3 V，内阻约4 kΩ）；
E．电压表（量程0~15V，内阻约15kΩ）；
F.滑动变阻器（0~20 Ω，允许最大电流1A）；
G.滑动变阻器（0~2000 Ω，允许最大电流0.3A）；
H.开关、导线若干
（1）实验时应从上述器材中选用______________；（选填仪器前的字母代号）
（2）测电阻时，电流表、电压表、待测金属丝（电阻为Rx）在组成测量电路时，应采用电流表_______ （选填“外”或“内”） 接法，待测金属丝的电阻的测量值比真实值偏_________（选填“大”或“小”）
（3）用螺旋测微器测量金属丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧所示的部件________（选填“A”“B”“C”或“D”）。从图中的示数可读出金属丝的直径为________mm。
（4）若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝__________（用题目所给字母和通用数学符号表示）。
2．某微型电器上有一待测电阻约为，为了精确测其阻值，某学习小组找到如下器材：电压表（，内阻约；，内阻约）；电流表（，内阻为；，内阻为）；
滑动变阻器（最大阻值为）；
蓄电池的电动势为，内阻为；
开关及导线若干。
(1)利用所给器材，设计电路，把电路图画在虚线区域内________。
(2)根据设计电路图，用笔画线连接实物（如图甲所示，电流表的连接线已经接好）_______。
(3)该学习小组在某次实验中观察电表的示数如图乙所示，电压表的示数为______，电流表的示数为______，则该电阻阻值为______。
二、解答题
3．如图所示，图甲中在滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示，不考虑电表对电路的影响。
（1）电压表、的示数随电流表示数的变化图像应分别为图像中的哪一条直线？
（2）定值电阻、滑动变阻器的总电阻R分别为多少？
（3）求出电源的电动势和内阻；
（4）电源的工作效率什么时候最大，最大效率是多少？
4．电源内部的电场沿什么方向？正电荷所受静电力是正电荷运动的动力还是阻力？
5．把铜片和锌片插入一个橙子里，就可以制成一个简单的水果电池。将四个电池的正负极依次连接起来，如图所示，就制成了一个水果电池组，可使LED灯发光。将水果电池组和干电池组分别连接小灯泡，观察两种情况下小灯泡的亮度，并分析其原因。
6．如图所示电路中，电源的电动势E=16V，电阻R1=R2=R3=10Ω，电源内阻r=1Ω。求下述各种情况中电压表的示数(电压表的内阻非常大，流过电压表的电流可忽略不计)。
(1)电键S接在a点；
(2)电键S断开；
(3)电键S接在b点。
7．如图所示，R1＝R3＝4Ω，R2＝8Ω，当变阻器R3的滑动端滑到a端时，V表的读数为15V，当滑动端滑到b端时，A表的读数为4A，那么，电源的电动势为多大？内电阻为多大？
8．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？
9．如图所示，电路中，电阻R3=4 Ω，两电表均为理想电表.电流表的示数为?0.75 A，电压表的示数为2 V.由于某种原因使电路中有一只电阻发生断路，使电流表的示数为0.8 A，电压表的示数为3.2 V.问：
（1）是哪一只电阻发生了断路？
（2）电源的电动势和内阻分别为多少？
10．如图所示，电源电动势E=10 V，内阻r=1 Ω，R3=6 Ω，当S1闭合S2断开时，电流表示数为2 A，电压表示数为6 V，求：（电压表和电流表均看成理想电表）
（1）R1、R2的电阻值及电源的输出功率；
（2）S1、S2均闭合后，流过R1的电流．
11．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6V，当开关S闭合时，电压表示数为5 V，求：
（1）电路中的电流I；
（2）电源的内阻r。
12．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？
13．如图所示的电路中，直流电源的电动势，内电阻，，为电阻箱。两带小孔的平行金属板、竖直放置；另两个平行金属板、水平放置，板长板间的距离，为荧光屏，、的右端到荧光屏的距离，为、金属板的中轴线与荧光屏的交点，为点下方的一点，，当电阻箱的阻值调为时。闭合开关，待电路稳定后，将一带电量为，质量为的粒子从板小孔从静止释放进入极板间，不考虑空气阻力、带电粒子的重力和极板外部的电场。
（1）求带电粒子到达小孔时的速度多大？
（2）求带电粒子从极板、离开时速度？
（3）使粒子恰好打到点，的阻值应调到多大？
14．节能环保的“风光互补路灯”获得广泛应用，图1是利用自然资源实现“自给自足”的风光互补的路灯，图2 是其中一个路灯的结构示意图，它在有阳光时可通过太阳能电池板发电，有风时可通过风力发电：
（1）北京市某日路灯的开灯时间为19: 00 到次日6: 00，若路灯的功率为＝40W，求一盏灯在这段时间内消耗的电能；
（2）风力发电机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S，运动的空气与受风面作用后速度变为零，若风力发电机将风能转化为电能的效率为，空气平均密度为，当风速为v且风向与风力发电机受风面垂直时，求该风力发电机的电功率P；
（3）太阳能电池的核心部分是P型和N型半导体的交界区域—— PN结，如图3 所示，取P型和N型半导体的交界为坐标原点，PN结左右端到原点的距离分别为、．无光照时，PN结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场，方向由N区指向P区；有光照时，原来被正电荷约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了电子—空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷e ；不计自由电子的初速度，在内建电场作用下，电子被驱向N区，空穴被驱向P区，于是N区带负电，P区带正电，图3所示的元件就构成了直流电源．某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断开时，其PN结的内建电场场强的大小分布如图4所示，已知、和；若该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为n ，求此太阳能电池的电动势E 和内电阻r 。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1． ACDFH 外 小 B 0.410
【解析】
【分析】
【详解】
（1） [1]电源电动势为3V，流经电路的最大电流约为
电流表选0~0.6A，即选C；电压表选0~3V，即选D；为方便实验操作，滑动变阻器选F；此外实验还需要电源A、开关和导线H，所以实验需要选用仪器有ACDFH。
（2） [2]待测金属丝电阻约5Ω，电流表内阻约0.125Ω，电压表内阻约4kΩ，因此电流表应选择外接方式。
[3]由于电压表的分流作用，电流表的测量值大于真实值，由欧姆定律可知金属丝电阻测量值小于真实值。
（3） [4] 为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧所示的部件B。
[5]由图示的螺旋测微器可知金属丝的直径
d=0+41.0×0.01mm=0.410mm
（4）[6]由电阻定律可知
由欧姆定律得
解得电阻率
2．
【解析】
【详解】
(1)[1]因电源的电动势为3V，所以为精确测量，电压表选择3V接线柱。由于电流表内阻已知，故采用电流表内接法，为使实验测得电阻值精确，故电流表选用0.6A接线柱，滑动变阻器若采用限流式接法，利用闭合电路欧姆定律，当滑动变阻器的阻值调到最大值时，可求得最小电流为
若调节滑动变阻器接入电路中的阻值变小，会导致电流超过电流表的量程，所以滑动变阻器必须使用分压式接法。
(2)[2]实物连接如图所示
(3)[3]对于量程为的电压表，其精确度为，所以读数要读到位，故读数为。
[4]对于量程为的电流表，其精确度为，故读数为。
[5]由欧姆定律可得
所以待测电阻为。
3．(1)AC，BC；(2)，；(3)8V，；(4)滑片处于最右端时，
【解析】
【分析】
【详解】
(1)随着滑动变阻器的滑片从右端滑到左端，回路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路电流增大，则定值电阻R0两端电压增大，电压表测的是R0两端电压，其示数随电流表示数的变化图像是图中的AC，由
可知，路端电压随电流增大而减小，电压表测的是路端电压，其示数随电流表示数的变化图像是图中的BC。
(2)由图线AC的斜率可知，定值电阻的阻值为
当滑动变阻器的滑片在最右端时，路端电压为7.5V，两端电压为1.5V，电流为0.5A，可得滑动变阻器R的总阻值为
(3)由图线BC的斜率可知，电源的内阻为
当路端电压为7.5V时，电流为0.5A，内电压为
则电动势为
(4)电源的工作效率为
可知，当滑片处于最右端时，即滑动变阻器接入电阻最大时，电源的效率最大，此时电流为
带入数据解得最大效率为
4．由正极指向负极，阻力
【解析】
【分析】
【详解】
电源内部电场方向由正极指向负极，在电源内部使正电荷从负极定向移动到正极的力是非静电力，从低电势到高电势静电力对正电荷的运动其阻碍作用，是阻力。
5．见解析
【解析】
【详解】
水果电池的发电原理是：两种金属片的电化学活性是不一样的，其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子，从而产生了正负电荷的定向运动。水果电池工作时，将消耗化学能，产生电能，即把自身具有的化学能转化电能，从而使LED发光。由于水果电池内阻较大，尽管能点亮LED灯，但灯的亮度要低于同等电动势下的干电池组。
6．(1)0V (2)7.62V (3)10V
【解析】
【详解】
(1)电键S接a点时，外电路只有R2，电阻R1和电压表被短路，电压表的读数是0.
(2)电键S断开时，外电路是R1和R2串联，电压表测量R1两端的电压，
则有：
(3)S接b时，外电路是R2和R3并联，然后与R1串联，
则有：
7．20V 1Ω
【解析】
【详解】
当变阻器滑动端滑到a端时，外电路总电阻：
根据闭合电路欧姆定律，有：
E=U+Ir=U+r=15+r ①
滑到b端时，外电路总电阻：
根据闭合电路欧姆定律，有：
E=I′R′+I′r=4×4+4r ②
联立①②解得：
E=20V
r=1Ω
8．(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
9．(1)R1 (2)4 V 1 Ω
【解析】
【详解】
试题分析：根据电流表和电压表读数不为零，应用排除法分析故障；在断路时和未断路时分别列闭合电路欧姆定律，联立即可求解．
(1)若断路,电流表读数将变为零,与题设条件不符.若断路,电压表读数将变为零,与题设条件不符．故发生了断路．
(2)断路时根据欧姆定律：
根据闭合电路欧姆定律得：
即：
在没有断路时：
电路中总电流为：
则有：
即：
联立以上解得：
点睛：本题主要考查了闭合电路欧姆定律的应用，属于基础题．
10．（1）R1=1 Ω ，R2=3 Ω P=16 W ；（2）
【解析】
【详解】
（1）当S1闭合S2断开时，由题可得
根据闭合电路欧姆定律得
可得
电源的输出功率
P=I2（R1+R2）=22×（1+3）W=16W
（2）S1．S2均闭合后，外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律得，流过R1的电流
11．(1) 0.5A；(2) 2 Ω
【解析】
【详解】
(1)当开关S闭合时，根据欧姆定律得
(2)当开关S断开时，电源的电动势等于路端电压，即
E=6V
根据闭合电路欧姆定律得
电源的内电阻为
12．9V 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．
13．（1） ；（2），与水平方向夹角；（3）
【解析】
【详解】
（1）根据欧姆定律有
从A到B加速
解得
（2）电容器的电压为
粒子做类平抛运动，竖直方向
水平方向
解得
与水平方向夹角
（3）设调整R2后，R1、R2上的电压分别为与，有
速度偏转角
解得
由类平抛运动规律：速度反向延长线交于水平位移中点
而
联立解得
14．（1）1584kJ； （2）；（3），
【解析】
【分析】
【详解】
（1）路灯在这段时间内消耗的电能为
（2）时间内与发电机叶片发生作用的空气质量为
发电机获得的风能为
风能转化为电能，有
联立可得
（3）根据电动势的定义可得
W即为内部电场力所做的功，内建电场力F 随位移的变化图象如图所示，W为该图线
与坐标轴所围的面积
则有
联立可得
电源短路时所有通过N区的电子经外电路回到P区，电流为
该太阳能电池的内阻为
联立解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页