第四章、闭合电路
一、选择题(共16题)
1.电源的电动势E=6V,内阻r=1Ω,外电阻R=5Ω,那么电路中的电流是多少( )
A.1A B.2A C.4A D.6A
2.如图所示,电源的电动势为,内阻为r,四盏灯亮度相同,若R触头P向左滑动,则各灯的亮度变化情况是( )
A.L1,L4变暗 B.L2,L3变暗
C.L1,L2,L3变亮 D.L4亮度不变
3.电路如图所示,所有电表都是理想电表,灯泡L1、L2和L3的电阻都不会变化。开关S闭合,3只灯泡都发光,在滑动变阻器滑片滑动的过程中,电流表A1和A2中电流变化量的绝对值分别为|ΔI1|和|ΔI2|,电压表V1和V2中电压变化量的绝对值分别为|ΔU1|和|ΔU2|,已知3只灯泡都完好无损,下列判断正确的是( )
A.|ΔI1|<|ΔI2| B.|ΔI1|>|ΔI2| C.|ΔU1|<|ΔU2| D.|ΔU1|>|ΔU2|
4.如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,L1、L2两灯均正常发光,R1为定值电阻,R为一滑动变阻器,P为滑动变阻器的滑片,若将滑片P向下滑动,则( )
A.L1灯变亮 B.L2灯变暗
C.R1上消耗的功率变小 D.总电流变小
5.如图,电路中,A、B两灯均正常发光,R为一滑动变阻器,P为滑动片,若将滑动变阻器向下滑动,则( )
A.R1上消耗功率变小 B.B灯变暗 C.A灯变亮 D.总电流变小
6.如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω,电容器电容C=2μF,开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,则( )
A.S断开时电容器的电压为2V
B.S断开时电容器a极板带负电
C.S合上电路稳定后电容器b极板带负电
D.S合上流过安培表A的电量为9.610-6C
7.在如图所示的电路中,已知电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值.闭合电键S,在滑动变阻器的滑片P由最左端向右滑动的过程中,下列说法中正确的是
A.电压表V1的示数先变大后变小,电流表A1的示数不变
B.电压表V1的示数先变小后变大,电流表A1的示数变小
C.电压表V2的示数先变小后变大,电流表A2的示数先变小后变大
D.电压表V2的示数先变大后变小,电流表A2的示数先变大后变小
8.在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E。内电阻为r,、为定值电阻,为滑动变阻器,C为电容器,A﹑V分别为理想安培表和伏特表。在滑动变阻器滑动触头P自b端向a端滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A.a点的电势降低 B.伏特表示数变小
C.安培表示数变大 D.电容器C所带电荷量减小
9.如图所示的图像中,直线为某电源的路端电压与电流的关系,直线Ⅱ为某一电阻的伏安特性曲线,用该电源直接与电阻连接成闭合电路,由图像可知( )
A.的阻值为 B.电源内阻为
C.电阻功率为 D.电源内阻消耗功率为
10.如图所示,灯泡L1、L2原来都正常发光,由于故障两灯突然熄灭,(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是
A.将多用表的电压档并联在ac两端,示数0,说明ac间断路
B.将多用表的电压档并联在cd两端,有示数,说明cd间完好
C.将多用表的电压档并联在ad两端,有示数;并联在ac两端,示数0,说明cd间断路
D.断开S,将L1拆下,使用多用电表欧姆档,调零后将红黑表笔连接在L1两端,如果指针不偏转,说明L1完好.
11.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,三个灯泡A、B、C原来都是正常发光的,电路突然发生了故障,结果灯泡C比原来暗了些,灯泡A和B比原来亮了些,假设三个灯泡灯丝的电阻恒定不变,则电路中出现的故障可能是( )
A.短路 B.断路 C.断路 D.短路
12.在如图所示的电路中,电路两端电压恒定,R0为定值电阻,当变阻器的滑片P由最左端a滑到最右端b的过程中( )
A.A1表示数一直变小,A2表示数先变大后变小
B.A1表示数一直变小,A2表示数一直变大
C.A1表示数先变小后变大,A2表示数先变大后变小
D.A1表示数先变小后变大,A2表示数一直变大
13.在如图所示电路中,已知电表均为理想电表,电流表A、电压表V1、V2的读数分别为I、U1和U2,C为电容器。在滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离的过程中,电流表A、电压表V1、V2读数变化量大小分别是ΔI、ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的有( )
A.电源的内阻消耗的电功率变大 B.灯泡变亮、电容器所带电量增加
C.等于外电路总电阻,变小 D.滑片移动过程中 的比值大小始终不变
14.如图所示的电路中,电表均为理想电表,滑动变阻器的最大阻值为,闭合开关S,当的阻值为时,电压表的示数为;当的阻值为时,电流表的示数为,已知定值电阻,下列说法正确的是( )
A.电源的内阻为
B.电源的电动势为
C.滑动变阻器消耗的最大功率为
D.为滑动变阻器消耗的功率最大时,电源的输出功率为
15.关于直流电路中电源电动势和路端电压的概念,以下说法正确的是( )
A.电源电动势是表示电源本身特性的物理量,它不随外电路的电阻变化而变化
B.在一个闭合电路中,路端电压不可能大于电源电动势
C.在闭合电路中,路端电压随外电路的电阻增大而增大
D.在闭合电路中,路端电压随外电路的电阻增大而减小
16.如图所示,在竖直放置的平行板电容器的金属板内侧表面系一绝缘细线,细线下端系一带电小球,带电小球静止时绝缘细线与金属板的夹角为。为定值电阻,、为滑动变阻器。闭合开关S,电流表和电压表的示数分别为I和U。已知电源电动势E和内阻r一定,电表均为理想电表。下列说法正确的有( )
A.小球带正电
B.将滑片向右移动,角变大
C.将滑片向右移动,U与I的比值变大
D.将滑片向右移动,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变
二、填空题
17.如图所示,已知电源内阻为r,四个电表均为理想电表,闭合电键,将变阻器滑片向右移动。若、两电流表示数之和固定不变,则定值电阻的阻值为________;若、V示数的变化量分别为、,则的变化情况是________。
18.如图为某一电源的外特性曲线,由图可知,该电源的电动势为_________V,内阻为_____Ω,外电路短路时通过电源的电流强度为________A.
19.如图所示,滑动变阻器的滑片P在图示位置时三灯恰好正常发光。电源电压不变,现将滑片P向下滑动时A灯将_________,B灯将_________,C灯将_________(均选填“变暗”“不变”或“变亮”)。
20.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为,电动机启动时电流表读数为,若电源电动势为,内阻为,电流表内阻不计,则车灯的电阻为______,因电动机启动,车灯的电功率的减少量为______W。(不考虑灯丝电阻的变化,计算结果保留3位有效数字)
综合题
21.如图,电源电动势,内阻,电阻,。平行金属板水平放置,两板间距,当可变电阻的滑动头移到的中点时,电源的路端电压是,一个质量的带电油滴正好平衡于两板之间,g取。求:
(1)的总阻值;
(2)油滴的带电量;
(3)油滴向下的加速度为时, 接入电路的阻值。
22.如图所示,电源电动势、内阻,,,,,。
(1)当S闭合电路稳定时,求通过干路的电流和、分别所带的电荷量。
(2)在(1)的情况下,求S断开后流过和的电荷量。
23.如图所示,内壁附有粒子接收器的两足够大平行金属板A、B接在如图所示的电路中,位于B板中心的粒子源能在纸面内向两板间沿各个方向发射质量均为m、带电荷量均为q的正粒子,粒子的初速度均相等。闭合开关,当滑动变阻器的滑片自最左端缓慢向右滑到中间位置时,A板内壁的接收器恰好接收不到任何粒子,此后保持滑片位置不变。已知电源电动势为E,内阻为r,滑动变阻器的总阻值为R,A、B两板间的距离为d,不计粒子重力及粒子接收器的厚度,忽略粒子间的相互作用,求:
(1)粒子源发射粒子的初速度的大小;
(2)初速度方向与B板间夹角等于多大时?粒子落到B板上的位置距粒子源最远,最远距离又为多少?
24.如图,黑箱面板上有三个接线柱1、2和3,黑箱内有一个由四个阻值相同的电阻构成的电路。用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为,2、3接线柱之间的电阻为,1、3接线柱之间的电阻为。在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】
依题意,根据闭合电路欧姆定律
可得电路中的电流大小为
故选A。
2.A
【详解】
R的滑片向左滑动时,变阻器R接入电路的电阻变小,外电路总电阻变小,根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流I增大,则电源内电压增大,路端电压减小,则两端电流和电压减小,故灯变暗;由于干路电流I增大,所以流过两端电流和电压增大,故灯变亮;由于路端电压减小,两端电压增大,则并联部分电压减小,变暗;通过灯的电流,增大,减小,则增大,灯变亮,故选A。
3.D
【详解】
若滑片向左滑动,总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知电流I1增大,电压表V2示数
U2=E-I1(r+RL1)
减小。根据欧姆定律可知I2减小,根据通过L3的电流
I3=I1-I2
可知I3增大,由L3两端电压
U3=I3RL3
可知,U3增大,滑动变阻器两端电压
U1=U2-U3
减小。滑动滑片前有
I1前=I2前+I3前
和
U2前=U1前+U3前
滑动滑片后有
I1后=I2后+I3后
和
U2后=U1后+U3后
电流表示数变化
I1后-I1前=(I2后-I2前)+(I3后-I3前)
即
ΔI1=ΔI2+ΔI3
根据I1增大、I2减小和I3增大可知
|ΔI1|=-|ΔI2|+|ΔI3|
无法比较|ΔI1|与|ΔI2|的大小关系。电压表示数变化
U2后-U2前=(U1后-U1前)+(U3后-U3前)
即
ΔU2=ΔU1+ΔU3
根据U3增大、U2减小和U1减小可知
-|ΔU2|=|ΔU3|-|ΔU1|
同理可知滑片向右滑动的情况。故无法比较|ΔI1|与|ΔI2|的大小关系
|ΔU1|-|ΔU2|=|ΔU3|
则ABC错误,D项正确。
故选D。
4.B
【详解】
由闭合电路欧姆定律可得,滑片P向下滑动,电路总电阻减小,总电流增大,路端电压减小,R1两端电压变大,所以L1、L2变暗,R1上消耗的功率变大。
故选B。
5.B
【详解】
将滑动片向下滑动时,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律得知,总电流I增大,路端电压
U=E-Ir
I增大,U减小,则A灯变暗,则R1上的电流增大,消耗功率变大。B灯与变阻器并联的电压
U并=E-I(R1+r)
I增大,则U并减小,所以B灯变暗,故B正确,ACD错误。
故选B。
6.D
【详解】
A.S断开时,电容器相当于断路,R3中无电流,电容器两端电压即为R2两端电压,电路相当于R1和R2串联,故有
A错误;
B.S断开时电容器a极板接电源正极,带正电,B错误;
CD.S合上电路稳定后,R1和R2串联后再与R3并联,电容器两端电压即为R1两端电压,由电路分析,外电路的电阻为
电容器电压为
电容器的带电量
且a极板带负电,b极板带正电,据此通过电流表的电量
C错误,D正确;
故选D。
7.C
【详解】
滑片P由滑动变阻器的左端向右端滑动的过程中,电阻R0的左半部分与R1串联然后与R0的右半部分并联,根据并联电路的电阻的特点,以及电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值可知,并联电阻先变大后变小,所以电路总电阻R先变大后变小,电源电动势不变,电路电流(A2的示数)I2=先变小后变大;电阻R2不变,电压表V2的示数U2=I2R2,先变小后变大;电流I2先变小后变大,电阻R2不变,U2=I2R2,先变小后变大,并联电压U并=U-I2r-U2,先变大后变小;电流A1所在支路电阻R1支路逐渐减小,所以当U并增大时,A1一定增大;当U并减小时,由于另一个支路的电阻值增大,所以流过R1的电流值减小;而当U并减小时电路中的总电流增大,所以A1也一定增大.电流I1=电流增大,电流表A2示数增大,电阻R1的功率P1=I1R1功率变大;I2=I-I1,电流表A1示数变小.总电流I2先变小后变大,内电阻r不变,内电阻r消耗的电压U内=Ir,先变小后变大,因此电压表V1的示数U1=E-U3,先变大后变小;由以上的分析可知,选项C正确,ABD错误;故选C.
8.B
【详解】
B.在滑动变阻器滑动头P自b端向a端滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,干路电流I减小,电阻R1两端电压减小,则电压表示数减小,选项B正确;
A.根据外电路中顺着电流方向,电势降低,可知a的电势大于零,且a点的电势等于R2两端的电压。电阻R2两端的电压
I减小,则U2变大,则a点的电势升高,选项A错误;
C.U2变大,通过R2的电流I2增大。通过电流表的电流
I减小,I2增大,则IA减小,即电流表示数减小,选项C错误;
D.电容器C的电压等于电阻R2两端的电压,则电容器板间电压变大,由Q=CU知电容器 C 所带电荷量增多,选项D错误。
故选B。
9.C
【详解】
A.由图象Ⅱ可知,外电阻
故A错误;
B.根据,由图象I可知,电源电动势
短路电流
电源内阻
故B错误;
C.由两图象的交点坐标,可得电源的路端电压为,干路电流为,电阻功率
故C正确;
D.由两图象的交点坐标,流过电阻的电流为,电源内部消耗的功率为
故D错误。
故选C。
10.C
【详解】
若ac间断路,则将多用表的电压档并联在ac两端,示数应该等于电源的电动势E,选项A错误;将多用表的电压档并联在cd两端,有示数,说明cd间断路,选项B错误;将多用表的电压档并联在ad两端,有示数,则可能是L1或L2其中之一断路;并联在ac两端,示数0,说明cd间的L2断路,选项C正确;断开S,将L1拆下,使用多用电表欧姆档,调零后将红黑表笔连接在L1两端,如果指针不偏转,说明L1断路,选项D错误;故选C.
11.A
【详解】
A.若短路,外电阻减小,路端电压减小,干路电流增大,灯泡C中的电流减小,则通过灯泡A和B的电流增大,灯泡A、B变亮,故A正确;
B.若断路,灯泡A、B不会亮,故B错误;
C.若断路,外电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,灯泡C中的电流增大,则通过灯泡A的电流减小,灯泡A变暗,灯泡A和两端电压减小。故灯泡B两端电压增大,灯泡B变亮,不符合题意,故C错误;
D.若短路,灯泡B不亮,不符合题意,故D错误。
故选A。
12.D
【详解】
①根据电路图可知,当滑片在a端时,R0被短路,电路为的基本电路,电流表A1和A2都测量电路电流,电路的阻值为的阻值;
②当滑片向b端滑动时,R0与RaP并联,再与RPb串联,电流表A2测量干路电流,电流表A1测量RaP电阻中的电流;R0与RaP并联,因此R0与RaP并联的总电阻小于RaP的阻值,故电路中的总电阻小于的阻值,由欧姆定律可知,电流表A2的示数变大,由并联电路电流规律可知,通过A1的电流变小;
③当滑片在b端时,R0与并联,电流表A1测量的电流,电流表A2测量干路电流,电路中的总电阻最小;由欧姆定律可知,滑片在b端时与滑片在a端时,电流表A1的示数相等,则可知整个过程中A1表示数先变小后变大;且滑片在b端时电流表A2的示数最大;
结合选项可知,ABC错误,D正确。
故选D。
13.D
【详解】
A.滑动变阻器的滑片向右滑动一小段距离接入电路的R2的电阻变大,则总电阻变大,总电流变小,根据公式
可知电源内阻消耗的电功率变小,故A错误;
B.由于总电阻变大,总电流变小,则内电压变小,则路端电压增大,故灯泡变亮,即灯泡的电流变大,则通过电阻R1的电流变小,即电阻R1两端电压减小,则电容器两端电压减小,根据公式
可知电容器所带电量减小,故B错误;
C.电压表V2测量路端电压,根据部分电路欧姆定律可知
则
通过上面的分析可知总电阻变大,即等于外电路总电阻,变大,故C错误;
D.根据闭合电路欧姆定律可知
则
不变,故D正确。
故选D。
14.ABC
【详解】
AB.当的阻值为时,电压表的示数为;当的阻值为时,电流表的示数为,根据
解得
AB正确;
CD.当
滑动变阻器消耗的功率最大时,电源的输出功率为等于滑动变阻器消耗的最大
D错误C正确。
故选ABC。
15.ABC
【详解】
A.电源的动势是表示电源本身特性的物理量,它是由电源本身决定的,不随外电路的电阻变化而变化.故A正确;
B.由闭合电路的欧姆定律:可知,一个闭合电路中,路端电压不可能大于电源电动势,故B正确;
CD.由闭合电路的欧姆定律得,又,联立解得:,即路端电压随外电路的电阻增大而增大,故C正确,D错误。
故选ABC。
16.AD
【详解】
A.由平衡条件可知,小球受到的电场力方向向左,闭合开关S后,电容器左板带负电,右板带正电,板间场强方向向左,而小球所受的电场力方向向左,因此小球带正电,故A正确;
B.将滑片向右移动,则变大,根据“串反并同”规律可知与串联关系得电容器两端的电压减小,则电容器内部的电场强度减小,小球所受电场力变小,则角变小,故B错误;
C.电路稳定后,电容器相当于断路,所以滑片向右移动,不改变电路的结构,所以U与I的比值不变,故C错误;
D.根据闭合电路欧姆定律得
得
所以将滑片向右移动,即增大,电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值不变,故D正确。
故选AD。
17. r 不变
【详解】
根据电路图可知,电流表A1测干路电流,电流表A2测通过定值电阻R电流,则
因为A1、A2两电流表示数之和固定不变,即不随着 U的变化而变化,则R=r;
电压表测量路端电压,根据闭合电路欧姆定律
U=E-I1r
可知
因为R=r,所以
则有:
整理得
所以
不变。
18. 2.0V 0.4Ω 5A
【详解】
电源的外特性曲线与纵轴的交点即表示了电源电动势的大小e=2.0V,图线的斜率表示电源内阻的大小,当外电路短路时电流.
19. 变亮 变亮 变暗
【详解】
滑片P向下滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻减小
可知电路总电流增大,故A灯变亮;
由以上分析知,A灯两端电压增大,总电压不变故C灯两端电压减小,C灯变暗;
流经C的电流减小,总电流增大,故流经B的电流增大B灯变亮。
20. 2.45 30.3
【详解】
由题意,电动机未启动时,通过车灯的电流为
I1=4.8A
设车灯电阻为RL,根据闭合电路欧姆定律有
E=I1(RL+r)
代入数据解得
RL=2.45Ω
由题意,电动机启动时,通过电源的电流为
I2=80A
根据闭合电路欧姆定律可得,电源的外电压为
U=E-I2r=8V
电动机未启动时车灯的电功率为
电动机启动时车灯的电功率为
故因电动机启动,车灯的电功率的减少量为
21.(1);(2);(3)
【详解】
(1)电路中的总电流为
两端的电压为
、并联部分的电压为
通过的电流为
则通过的电流为
则接入电路部分的电阻为
则可变电阻的总阻值为
(2)电容器并联在两端,则电容器两端的电压为
根据平衡条件得
由于油滴受静电力方向向上,与静电场方向相反,油滴带负电。油滴的带电量为。
(3)根据牛顿第二定律得
解得
则流经的电流为
两端的电压为
流经的电流为
接入电路电阻为
22.(1),1.2×10-5C,1.0×10-5C;(2) 2.2×10-5C,1.0×10-5C
【详解】
(1)当S闭合电路稳定后,设通过干路的电流为I,则
其中
代入数据解得
C1两端的电压即为R1两端的电压为
C1所带电荷量
Q1=C1U1
代入数据解得
Q1=1.2×10-5C
C2两端电压即为路端电压
C2所带电荷量
Q2=C2U
代入数据解得
Q2=1.0×10-5C
(2)S断开后两电容器均通过R1放电,所以流过R1的电荷量
Q=Q1+Q2=2.2×10-5C
C2通过R2放电,所以流过R2的电荷量
Q2′=Q2=1.0×10-5C
23.(1);(2);2d
【详解】
(1)对刚好不能到达A板的粒子,由动能定理可知
由闭合电路欧姆定律及欧姆定律可知
解得
(2)设初速度方向与B板成角的粒子落到B板上的位置距粒子源最远,轨迹如图所示,
设粒子在垂直B板方向上减速到零的时间为t,则:
垂直B板方向
由对称性可知,粒子自射出至击中B板的过程中,沿B板方向运动的距离为最大长度L的一半,故沿B板方向
L=v0cosα×2t
又
解得
且
L=2dsin2α
当时,粒子落点距粒子源最远。最远距离
Lm=2d
24.
【详解】
因为1、2接线柱之间的电阻与2、3接线柱之间的电阻之和等于1、3接线柱之间的电阻,所以2为中间的结点,又因为2、3接线柱之间的电阻与1、2接线柱之间的电阻的差等于1、2接线柱之间的电阻的一半,故2、3之间有两个电阻井联,后再与第三个电阻串联,每个电阻均为1Ω,连接方式如图所示
答案第1页,共2页