2.6 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 同步练习（Word版含答案）

2.6、电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律
一、选择题（共17题）
1．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，、、为定值电阻（阻值均大于电源内阻r），电压表和电流表可视为理想电表。开关S闭合时，一带电油滴P恰好能静止在平行金属板之间，若将滑动变阻器的滑片向b端移动，下列说法正确的是（　　）
A．油滴将向上运动
B．电压表的示数变小、电流表的示数变大
C．电源的输出功率逐渐增大、电源的效率逐渐增大
D．、电阻上消耗的功率都变大
2．下列说法正确的是（　　）
A．用电源对平行板电容器充电后，两极板一定带有不等量异种电荷
B．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器
C．某一电容器带电量越多，它的电容就越大；两极板间的电压越高，它的电容也越大
D．电动势的单位跟电压一样，都是伏特，所以电动势就是电压
3．有四个电源，电动势均为6v，内阻分别为r1=1Ω，r2=2Ω，r3=r4=4Ω，今欲向R=2Ω的负载供电，选用哪种电源能使R上得到的功率最大( )
A．内阻1Ω的 B．内阻2Ω的 C．内阻4Ω的 D．两个4Ω的并联
4．如图所示，电源电动势E，内电阻恒为r，R是定值电阻，热敏电阻RT的阻值随温度降低而增大，C是平行板电容器。静电计上金属球与平行板电容器上板相连，外壳接地。闭合开关S，带电液滴刚好静止在C内。在温度降低的过程中，分别用△I、△U1和△U2表示电流表、电压表1和电压表2示数变化量的绝对值。关于该电路工作状态的变化，下列说法正确的是（　　）
A．一定不变，一定变大
B．和一定不变
C．带电液滴一定向下加速运动且它的电势能不断减少
D．静电计的指针偏角增大
5．如图所示，闭合S1断开S2调整滑动触头P使灯泡L正常发光，此时滑动变阻器的PB部分的电阻大于电源内阻r．如果再闭合S2则（ ）
A．电压表的读数变大 B．电流表的读数变大
C．灯泡的亮度变暗 D．电源输出的功率变小
6．在图示电路中E为电源电动势，r为电源内阻，R1为可变电阻，其阻值随着温度的升高而减小，R2、R3为定值电阻,C为电容器，L为小灯泡．当R1的阻值变大时，下列判断正确的是( )
A．电流表的示数增大
B．R2两端的电压增大
C．小灯泡变亮
D．电容器C所带的电荷量减小
7．如图甲所示，一个简单的闭合电路由内、外两部分电路构成。已知内电路的电源是一个化学电池，电池的正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个地方，电势会沿电流方向“跃升”，这样整个闭合电路的电势高低变化情况如图乙所示，图乙中各点位置的高低表示电路中相应各点电势的高低，D点的高度略低于C点，若减小外电路电阻R，则下列说法正确的是（ ）
A．C、D两点之间的高度差将变小
B．A、D两点之间的高度差和C、B两点之间的高度差之和将变小
C．A、B两点之间的高度差不变
D．在电子从A点经D、C移动至B点的过程中，非静电力做功将不变
8．如图电路中，若滑动变阻器的滑片从a向b移动过程中，三只理想电压表的示数变化的绝对值依次为、、，下列各组数据可能出现的是
A．，，
B．，，
C．，，
D．，，
9．如图所示，将小灯泡L和滑动变阻器R并联接在一电源两端。已知电源电动势为E，内阻为r（E、r为定值）。闭合开关S，当R的滑片P向右滑动的过程中（电表均看做理想电表），下列说法正确的是（　　）
A．电压表V的示数变小
B．小灯泡L的亮度变暗
C．电压表V与电流表A的读数乘积保持不变
D．电压表V示数变化绝对值与电流表A示数变化绝对值的比值保持不变
10．在图示的电路中，若电压表的示数也是12V，则故障可能是以下的　　
A．灯泡L断路 B．灯泡L和电阻都发生了断路
C．电阻、中有短路发生 D．电阻、中有断路发生
11．如图所示电路中，电源电动势E恒定，内阻，两电表均为理想电表，定值电阻，当开关断开与闭合时，段电路消耗的电功率相等，则下列说法正确的是（ ）
A．开关断开时电源的效率比闭合时高
B．电阻、可能分别为、
C．开关S断开时电压表的示数一定小于S闭合的示数
D．开关S断开与闭合时，电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于
12．小梦在做“调节灯泡亮度”的电学实验时，连接的实物电路如图所示，电源电压恒为4.5V，电压表量程“0 ~ 3V”，滑动变阻器规格“20Ω，1A”，灯泡L标有“2.5V，1.25W”字样（忽略灯丝电阻变化），在不损坏电路元件的情况下，下列判断正确的是（　）
A．电路中电流变化的范围是0.18A ~ 0.5A
B．该电路的最小功率是2.25W
C．灯泡的最小功率是0.45W
D．滑动变阻器阻值变化的范围是2.5Ω~ 10Ω
13．如图所示电路，当滑动变阻器R3的触头向右移动一小段距离后，电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为△U1和△U2（均取绝对值），电容器C的带电量变化量为△Q，则下列说法中正确的是
A．电压表V1的示数变大，电压表V2的示数变小，且有△U1＞△U2
B．电压表V1的示数变小，电压表V2的示数增大，且有△U1＜△U2
C．电容器的左极板带正电，且有△Q＞0
D．电容器的左极板带正电，且有△Q＜0
14．如图所示，闭合开关，灯泡可以发光。现将滑动变阻器的滑片自左端缓慢向右移动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡变亮
B．电流表的示数减小
C．电压表的示数增大
D．电容器所带的电荷量增加
15．如图所示电路中，电源的电动势为E，内电阻为r，且灯L3电阻与电源内阻r相同。当滑动变阻器的滑片P位于中间位置时，三个小灯泡都正常发光，且亮度（功率）相同，则（　　）
A．当滑片向左滑动时，电路输出功率一定增大
B．三个灯泡的额定电压相同
C．三个灯泡的电阻从大到小的排列是、、
D．当滑片向左滑动时，灯变亮，灯与变暗
16．如图所示，电源电动势，内阻，闭合电键S后，标有“，”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻，下列正确的是（　　）
A．流过灯泡的电流为 B．流过电动机的电流为
C．电动机消耗的电功率为 D．电动机输出的机械功率为
17．如图所示，直线A是某电源的路端电压和电流的关系图线，直线B、C分别是定值电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线，若将这两个电阻分别与该电源连接成闭合电路，下列说法中正确的是（　　）
A．R1的电阻为
B．当R2接在电源上时，路端电压较小
C．当R1接在电源上时，电源的输出功率较小
D．电源的输出功率一样大
二、填空题
18．如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表。当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=3V；当电阻箱读数为R2=6Ω时，电压表读数为U2=4.5V。则电源的电动势E=______V，和内阻r=______Ω；若继续增大电阻箱的阻值，则图中电压表的读数将______（填“增大”或“减小”)
19．在如图所示的电路中，电源的内阻不能忽略．闭合开关S后，向左移动滑动变阻器的滑片P，电路的总电阻将_______，电流表的示数将______，电压表的示数将_____，电源的电动势将______．（以上空格都选填“变大”或“变小”或“不变”）
20．如下图所示是电子拉力计的示意图，金属弹簧右端和滑动触头P固定在一起（弹簧的电阻不计，P与R1之间的摩擦不计）．定值电阻R0；电阻R1是用均匀电阻丝密绕在瓷管上做成的（类似于滑动变阻器），其长度为10cm，阻值R1=300Ω，电源电动势E=3V，内阻不计．理想电流表的量程为0~100mA．当拉环不受拉力时，触头P刚好不与电阻R1接触（即电路断开）．弹簧的劲度系数为10000N/m．
（1）电路中连入的R0阻值至少应为______Ω．
（2）设计中需要将电流表上的电流数值改为拉力的数值，那么在原电流表的40mA处应改为_______N．分析可知，拉力计的刻度是否均匀_______．（填写“均匀”或“不均匀”）
（3）为了使拉力计的量程增大应采用的措施是（只填写一条）_______________．
21．如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻r=1.0 Ω；电阻R1=10 Ω，R2=10Ω，R3=30 Ω，R4=35 Ω；电容器的电容C=10 μF，电容器原来不带电，求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量为__________C．
综合题
22．如图所示的电路中，电源电动势为E=12V，内阻为r=1Ω，R1=5Ω，R2=6Ω，电容C=30μF．求：
（1）闭合开关S，稳定后，电容器的电压UC
（2）将开关S断开，再次稳定后，电容器上的电荷量
23．如图的电路中，电池组的电动势E=30V，电阻 ，两个水平放置的带电金属板间的距离d=1.5cm．在金属板间的匀强电场中，有一质量为m=7×10-8kg，带电量C的油滴，当把可变电阻器R3的阻值调到35Ω接入电路时，带电油滴恰好静止悬浮在电场中，此时安培表示数I=1.5A，安培表为理想电表，取g＝10m/s2，试求：
（1）两金属板间的电场强度；
（2）电源的内阻和电阻R1的阻值；
24．利用图像分析问题是物理学中常用的方法，其中的斜率、面积通常具有明确的物理意义。
a.小明以6m/s的初速度将足球水平踢出，足球在草坪上滚动直到停下来的全过程中的速度-时间图像如图1所示。图1中图线与坐标轴所围的面积等于12个小方格的面积。
（1）请你判断∶足球在滚动过程中受到的阻力大小是变大、变小还是不变？
（2）求足球滚动了多远才停下来？
b.用如图2所示的电路研究电容器的放电过程，其中电压传感器相当于一个理想电压表，可以显示电阻箱两端电压随时间的变化关系。实验时将电阻箱R的阻值调至2000Ω，将开关S拨到a端，电源向电容器充电，待电路稳定后，将电压传感器打开，再将开关S拨到b端，电容器通过电阻箱放电。以S拨到b端时为t=0时刻，电压传感器测得的电压U随时间t变化图像如图3所示。忽略导线及开关的电阻，且不考虑电路的辐射问题。
（1）求电容器所带电荷量的最大值。
（2）在图4上定量画出放电过程中电容器两端电压U随电荷量Q变化的关系图像，并据此求出在电容器充电过程中电源内部产生的热量。
25．如图1所示，用电动势为E、内阻为r的电源，向滑动变阻器R供电。改变变阻器R的阻值，路端电压U与电流I均随之变化。
（1）以U为纵坐标，I为横坐标，在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图，并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。
（2）请在图2画好的U-I关系图线上任取一点，画出带网格的图形，以其面积表示此时电源的输出功率。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．滑动变阻器的滑片向b端移动，则滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻减小，则干路电流增大，由
可知电容器两端电压减小，电场力减小，故油滴将向下运动，故A错误；
B．由于干路电流增大，而减小，故减小，则流过的电流增大，两端电压增大，则滑动变阻器两端电压减小，即电压表示数减小，电流表示数变大，故B正确；
C．由于，且总电阻减小，故电源的输出功率增大，而电源效率
减小，故C错误；
D．由干路电流增大，故消耗功率增大，而减小，则消耗功率减小，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．用电源对平行板电容器充电后，两极板一定带有等量异种电荷，故A错误；
B．任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体都可以看成是一个电容器，故B正确；
C．电容器的电容由电容器本身性质决定，与带电量和两极板间的电压无关，故C错误；
D．电动势是反应电源非静电力做功本领强弱的物理量，而电压（或电势差）是衡量单位电荷在静电场中由于所在位置电势不同而产生电势能差值的物理量，所以电动势和电压是两个完全不同的物理量，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】
外电路电阻一定，由P=I2R可知，电路电流I越大，电阻功率越大，由闭合电路的欧姆定律可知，在电源电动势一定时，电源内阻越小，电路电流越大，因此当电源内阻最小为1Ω时，电路中电流最大，电阻R的功率最大．故选A.
4．B
【详解】
AB．根据电路知识知，V1测路端电压，V2测热敏电阻RT的电压，静电计测定值电阻R的电压，由
U1=E-Ir
可得
可知不变，根据
U2=E-I（R+r）
可得
可知不变，故A错误，B正确；
CD．带电液滴在平行板中受到向上的电场力和向下的重力处于平衡状态，在温度降低的过程，热敏电阻RT阻值变大，回路中电流变小，路端电压增大，由于流过定值电阻R的电流变小，所以分的电压也就变小，电容两端电压变小，静电计的张角将变小，则平行板间的电场强度也减小，导致带电液滴向下运动，电场力做负功，电势能增大，故CD错误。
故选B。
5．C
【详解】
闭合S2相当于在灯泡两端并联一个电阻，则电路总电阻减小，电路总电流增大，路端电压减小．电路总电流增大，所以PB两端电压增大，又因为路端电压减小，所以灯泡两端电压减小，即电压表示数减小，通过电灯泡的电流减小，即电流表示数减小，所以灯泡变暗，AB错误，C正确．因为电路总电流增大，根据公式P=EI，所以电源的输出功率增大，D错误．
6．C
【详解】
试题分析：当增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析总电流的变化和路端电压的变化．电容器的电压等于路端电压，由欧姆定律分析其电压的变化，判断电容器电量的变化．
增大，外电路总电阻增大时，根据闭合电路欧姆定律分析得到，总电流I减小，即电流表的示数减小；路端电压，E、r不变，则U增大，所以电容器的电压增大，由知，电容器C所带的电荷量增大；由欧姆定律知，I减小，两端的电压减小．根据串联电路分压规律知，灯泡两端的电压增大，灯泡消耗的功率增大，则小灯泡变亮，C正确．
7．D
【详解】
AC．因电动势不变，减小外电路电阻R，电路中的电流增大，内电压变大，外电压减小，A、B两点的高度差类似于外电压，会减小，C、D两点高度差类似于内电压，会变大，故AC错误；
B．A与D、C与B高度差之和类似于电动势，保持不变，故B错误；
D．电子从A处经D、C至B处，非静电力做功
电动势不变，因此非静电力做功不变，故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
试题分析：滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，电灯两端的电压增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，则变阻器两端电压减小．由于，减小，则知，，由于E=3V，＜3V，所以=0．2V、=1V、=0．8V是可能的，=3V、=2V、△U3=1V；=1V、=3V、=2V；=0．5V、=1V、=1．5V不可能，D正确
9．D
【详解】
A．当R的滑片P向右滑动的过程中，电阻增大，则外电阻增大，总电阻增大，则电流减小，内电压减小，外电压增大，故电压表V的示数变大，A错误；
B．由于外电压增大，根据功率公式
可知，小灯泡L的亮度变亮，B错误；
C．根据
由于电流发生了变化，故可得电压表V与电流表A的读数乘积保持变大，C错误；
D．根据
可得
保持不变，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
电压表示数为12V，则说明电路中一定发生了断路故障； 但电压表能和电源直接相连，则可知灯泡L应是完好的，但电阻R1、R2中有断路发生；而C项中如果灯泡L和电阻R1都发生了短路，示数为0，故D正确，A、B、C错误.故选D.
11．A
【详解】
由可知，开关断开时，电路的外电阻比闭合时大，所以开关断开时电源的效率比闭合时高，A正确；开关断开和闭合时，段消耗的电功率相等，有，将、代入式子不成立，故B错误；开关断开时，外电路总电阻大，分压大，电压表示数大于开关闭合时娥示数，故C错误；由闭合电路欧姆定律可知，，故D错误．
12．C
【详解】
AB．灯泡L标有“2.5V，1.5W”，可知灯泡的额定电流为
故电路中的最大电流为0.5A；灯泡的阻值为
当电压表的示数为3V时，由
知灯泡两端的电压为
串联电路中，电阻两端的电压之比等于电阻之比，故此时滑动变阻器可调的最大阻值为
此时回路中的电流最小，为
电源的电动势一定，电流最小时，回路的电功率最小，为
故AB错误；
C．电流最小时，灯泡的功率最小，为
故C正确；
D．当灯泡两端的电压达到2.5V时，滑动变阻器的阻值最小，此时滑动变阻器两端电压为
由串联电路特点可知此时滑动变阻器的阻值由
得
故D错误。
故选C。
13．C
【详解】
AB、因为滑片右移，R3变小，总电阻变小，干路电流增大，内电压增大，路端电压变小，由得R2两端的电压增大，即V2的示数变大，由串联分压得R1两端的电压减小，即V1的示数变小，所以V1变小的部分应该等于V2增大的部分加上内阻的电压增大的值，即，故AB错误；
CD、由电路图可知电容器的左极板带正电，由于V2的示数变大，即电容器两端电压增大，故电荷量增加，故C正确，D错误；
故选C．
14．A
【详解】
将滑动变阻器的滑片自左端缓慢向右移动的过程中，变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，灯泡变亮，电流表的示数增大，电源内电压增大，路端电压减小，电压表的示数减小，与变阻器串联的其他元件分压增大，所以变阻器两端电压减小，则电容器两端电压减小，电容器所带的电荷量减少，故A正确，BCD错误。
故选A。
15．AC
【详解】
A．由题图可知，滑动变阻器R与并联后与串联，再与并联，然后与电源、开关相连，如图所示
由于灯L3电阻与电源内阻r相同，可知外电阻总阻值始终小于r，当滑片向左滑动时，其阻值增大，导致电路外电阻增大，据输出功率随外电阻的变化图线可知，电路输出功率一定增大，A正确；
B．由A解析电路图可知，的额定电压显然大于或的额定电压，B错误；
C．三个小灯泡的功率相同，由于流过的电流小于流过的电流，由
可知，的电阻大于的电阻，由于两端电压大于或两端电压，由
可知，的电阻最大，即三个灯泡的电阻从大到小的排列是、、，C正确；
D．当滑片向左滑动时，其阻值变大，由“串反并同”规律可知，灯与变亮，灯变暗，D错误。
故选AC。
16．AD
【详解】
A．标有“，”的灯泡恰能正常发光，则有
所以A正确；
B．根据闭合电路欧姆定律有
解得总电流为
则流过电动机的电流为
所以B错误；
C．电动机消耗的电功率为
热功率
所以C错误；
D．电动机输出的机械功率为
所以D正确；
故选AD。
17．ABC
【详解】
A．图象的斜率表示两定值电阻的阻值，则
故A正确；
B．由图可知，当R2接在电源上时，路端电压较小。故B正确；
CD．由两图线的交点读出，R1接在电源上时电压
通过R1的电流
则电源的输出功率
R2接在电源上时
电源的输出功率
则R2接在电源上时，电源的输出功率较大，故C正确，D错误。
故选ABC。
18． 6 2 增大
【详解】
当电压U1=3V时
当电压U2=4.5V时
由闭合电路欧姆定律
E=U+Ir
代入数据解得
E=6V
r=2Ω
[3]电阻增加路端电压增加，故电压表的读数将增大。
19． 变大 变小 变大 不变
【详解】
闭合开关S后，向左移动滑动变阻器的滑片P，滑动变阻器电阻变大，则电路的总电阻将变大，电流表的示数将减小，根据U=E-Ir可知电压表的示数将变大，电源的电动势不变.
20． 30 850 不均匀 更换劲度系数更大的弹簧
【详解】
(1)当P移动到R1的最右端时，电流表恰好满偏，根据欧姆定律，则有
(2)根据欧姆定律得：当I1=4mA=0.04A时，电路中的总电阻
电阻丝接入电路的电阻
R1′=R1-R0=75Ω-30Ω=45Ω
根据电阻定律，可知
即
解得
x=1.5cm
所以弹簧伸长的长度
△x=L1-x=10cm-1.5cm=8.5cm=8.5×10-2m
则弹簧弹力的大小为
F=k△x=10000×8.5×10-2=850N
由上可得弹力为
可知，F与I是非线性关系，电流表的刻度是均匀的，故拉力计的刻度是不均匀。
(3)由F的表达式
为了使拉力计的量程增大，可更换劲度系数更大的弹簧或增加电阻R1匝数（或长度）。
21．2.0×10-5 ##0.2×10-4
【详解】
由电阻的串并联公式得闭合电路的总电阻为
由欧姆定律得，通过电源的电流
电源的路端电压
电阻R3两端的电压
通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量
由以上各式并代入数据解得
22．（1）6V（2）3.6×10-4C
【详解】
（1）闭合S稳定后，对整个电路，有

对R2，有
即
（2）断开S后，电容两端电压U2=E=12V

23．（1）1400N/C（2）2Ω，30Ω
【详解】
（1）由油滴受力平衡有，mg=qE
代入数据解得，E=1400N/C
（2）电容器的电压U3=Ed=×1.5×10-2V=21V，
流过R3的电流
B点与零电势点间的电势差：U1=I（R2+R3）=27V，
根据闭合电路欧姆定律得，电源的内阻：
电阻R1的阻值：
24．a.（1）阻力变小；（2）12m； b.（1）；（2）图见详解，
【详解】
a．（1）足球在滚动过程中受到的合力为阻力，速度-时间图像中斜率代表加速度，由图1可知，斜率在逐渐减小，所以加速度在逐渐减小，根据牛顿第二定律知，阻力在逐渐减小。
（2）由图可知，每个小方格的面积为1，共12个小方格，所以位移为
故足球滚动12m停下。
b．（1）在电容器放电过程中的任意瞬时有
根据欧姆定律有
U-t图线与t轴所围面积除以电阻R即为电容器所带电荷量的最大值，由图可知该面积等于12个小方格的面积。因此电容器所带电荷量的最大值
（2）电容器所带电荷量Q与其两端电压U成正比，且由图3知电容器所带电荷量最大时，电容器两极板间电压Um=6V，电源电动势E=6V。放电过程中电容器两端电压U随电荷量Q变化的关系图像如图所示
电容器放电过程中任意瞬时释放的电势能
所以，U-Q图像中图线与坐标轴包围面积为电容器放电过程中释放的总电势能EC，也等于电容器充电时获得的总电势能，即
电容器充电过程中，非静电力做功提供的总能量
电容器充电过程中电源内部产生的热量
25．（1）U-I图像如图所示。图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流；（2）
【详解】
（1）由闭合电路欧姆定律可知
所以图像与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标值为短路电流，如图所示
（2）电源的输出功率等于路端电压与干路电流的乘积，即所要求的的面积为该点向坐标轴作垂线后与坐标轴围成的面积，如图所示。
答案第1页，共2页