4.1闭合电路欧姆定律（Word版含答案）

鲁科版 （2019）必修第三册 4.1 闭合电路欧姆定律
一、单选题
1．在如图所示的电路中，当开关S闭合后，若将滑动变阻器的滑片P向下调节，下列说法正确的是（　　）
A．灯L1变暗，电压表的示数减小 B．灯L2变暗，电流表的示数减小
C．电压表和电流表的示数都增大 D．灯L1变亮，电容器的带电荷量减少
2．如图所示的电路中，电源内阻不计，滑动变阻器R的滑片向右端缓慢滑动，理想电压表示数为U，理想电流表示数为I，电压表示数变化量为，电流表示数变化量为，下列说法正确的是（　　）
A．电容器的带电荷量增加 B．电容器的带电荷量减小
C．增加 D．增加
3．如图所示电路中，电源的电动势E=9V，内阻r=3Ω，R=15Ω。下列说法中正确的是（　　）
A．当S闭合时，UAC=9V
B．当S断开时，UAC=9V
C．当S闭合时，UAB=7.5V，UBC=9V
D．当S断开时，UAB=0，UBC=0
4．下列说法正确的是（　　）
A．电动势就是电源两极间的电压
B．闭合电路中外电阻越大，路端电压越大
C．电源的电动势与外电路相关
D．电源的输出功率越大，电源的效率越高
5．如图所示的电路中，电源内阻一定，电压表和电流表均为理想电表。现使滑动变阻器R滑片向左滑动一小段距离，使其电阻发生变化，测得电压表V1的示数变化大小为ΔU1，电压表V2的示数变化大小为ΔU2，电流表A的示数变化大小为ΔI，对于此过程下列说法正确的是（　　）
A．通过电阻R1的电流变化量大小等于
B．电源的输出功率一定增大，电源的效率也一定增大
C．电源的输出功率变化量大小等于ΔI·ΔU1
D．比值的大小为恒定不变
6．如图甲所示电路中，不计电表对电路的影响，移动滑动变阻器的滑片，图乙中图线a、b表示电压表V1和V2随电流表A的示数变化规律，下列判断不正确的是（　　）
A．图线a的延长线与纵轴交点的坐标值等于电源电动势
B．图线b斜率的绝对值等于电源的内阻
C．图线a、b交点的横、纵坐标之积等于此状态下电源的输出功率
D．图线a、b交点的横、纵坐标之积等于此状态下电阻R0消耗的功率
7．心脏除颤器多数采用RLC阻尼放电的方法，其充、放电基本原理如图所示。直流低压经高压直流发生器后向储能电容器C充电，使电容器获得一定的储能。除颤治疗时，通过开关控制由储能电容器C、线圈L及人体组成的串联电路接通，储能电容器C通过人体放电。已知储能电容器电容为20F，某次使用时，充电后电容器的电压为4.0kV，放电后电容器两极板电压为0，则这次放电通过人体的电荷量为（　　）
A．0.5C B．0.08C C．0.8C D．0.2C
8．如图所示，电路中电源内阻，定值电阻，电流表为理想电流表。团合开关S，滑片P由M滑向N的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数变小 B．灯泡L亮度变亮
C．电源的效率变大 D．电源的输出功率变大
9．如图所示的电路，R1为定值电阻，R2为热敏电阻（温度升高，电阻减小），电源的电动势为E，内阻为r。闭合开关，当环境温度升高时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表示数增大
B．电流表示数减小
C．有电流向上流过A点
D．电压表和电流表示数变化量之比保持不变
10．如图所示，某同学设计了一个加速度计：较重的滑块可以在光滑的框架中平移，滑块两侧用两劲度系数相同的轻弹簧与框架连接；R为滑动变阻器，其滑动片与滑块固定联接；两个电池的电动势均恒为E，内阻不计。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，此时两弹簧均为原长，滑动片恰好在变阻器的中间位置。已知滑动片与变阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，当a端的电势高于b端时电压表的指针向零点右侧偏转。将此加速度计固定在运动的物体上，物体沿弹簧方向运动。下列说法正确的是（　　）
A．当物体向右加速时，电压表的指针将向右偏 B．电压表的示数不变，说明物体做匀速直线运动
C．电压表的示数增大，说明物体的速度一定增大 D．电压表表盘上各刻度对应加速度的值是均匀的
11．某同学按如图电路进行实验，电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由于某一用电器引起的，则可能的故障是（　　）
A．RP断路 B．R2断路
C．R1短路 D．R3短路
12．在如图所示的电路中，电流表A1、A2，电压表V均为理想电表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P向右移动时（　　）
A．电流表A1示数变大 B．电流表A2示数变大
C．电压表V示数变大 D．电源的输出功率变大
13．两个相同的电流表分别改装成两个电压表V1、V2，把它们接入如图所示的电路，其中V1与V2的量程之比为1：3，电容器C1、C2的电容之比为1：2。已知电源的电动势为6V，内阻不计。闭合开关，电路稳定后下列说法正确的是（ ）
A．两个电压表V1、V2的示数相等 B．指针偏转角度，V1表比V2表大
C．电容器C1、C2的电量之比为1：6 D．若V2断开，V1最终的示数为6V
14．如图，灯泡的电阻不变，闭合电键，变阻器滑片向左移动的过程中（　　）
A．灯泡功率一直变小 B．内阻损耗功率一直变小
C．电源总功率一直变大 D．电源输出功率一直变大
15．如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，闭合电键K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、、，理想电流表示数变化量的绝对值为，则下列结论正确的是（ ）
A．A的示数减小
B．V2的示数增大
C．与的比值等于r
D．与的比值大于与的比值
二、填空题
16．在如图（a）所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图（b）所示。则电源的最大输出功率为___________W，滑动变阻器R2的最大功率为___________W
17．判断对错
①无论是串联电路还是并联电路，只要其中一个电阻变大，总电阻就变大。( )
②用小量程电流表改装电压表时，串联的电阻越大，改装的电压表的量程越大。( )
③电源的电动势与外电路无关，由电源中非静电力的性质决定，但与电源的体积有关。( )
④闭合电路中外电阻越大，路端电压越大。( )
⑤外电阻越大，电源的输出功率越大。( )
⑥电源的输出功率越大，电源的效率越高。( )
18．如图所示电路中，R1＝12，R2＝6，滑动变阻器R3上标有“20，2A”字样，理想电压表的量程有0-3V和0-15V两档，理想电流表的量程有0-0.6A和0-3A两档。闭合电键S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A；继续向右移动滑片P到另一位置，电压表指针指在满偏的，电流表指针指在满偏的，则此时电流表示数为__________A，该电源的电动势为__________V。
19．如图甲所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端的过程中，R1、R2的I﹣U关系图象如图乙所示。则电源电压为_______V，R1的阻值是_______Ω。
三、解答题
20．一个会发光的电动玩具汽车，其简化电路如图所示。电源电动势，，电容器的电容，定值电阻，灯泡电阻，车轮电动机的额定电压，线圈电阻。开关S闭合，电路稳定后，电动机正常工作，则：
（1）电动机的输出功率是多少？
（2）若电动机被卡住，与电动机正常工作时相比，灯泡的实际功率变化了多少？灯泡变亮还是变暗？
（3）电动机被卡住后，需要断开开关检查故障。求开关S断开后，流过灯泡的电荷量是多少？（结果保留两位有效数字）
21．如图所示，一电荷量带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板中的O点。S合上后，小球静止时，细线与竖直方向的夹角。已知两板相距m，电源电动势V，内阻，电阻。g取10，，。求以下物理量的大小：
（1）流过电源的电流I。
（2）两板间的电场强度E。
（3）小球的质量m。
22．如图所示电路，电源总功率为，输出功率为，电阻，电阻，电源内阻，求：
（1）电源电动势E；
（2）的阻值大小。
23．如图所示的电路中，已知电源电动势V，内电阻，电阻、、，电容器的电容，闭合开关S。求：
（1）电路稳定后电源的效率；（结果保留3位有效数字）
（2）电容器的带电量Q。
24．在如图所示的电路中，电源的电动势E＝28 V、内阻r＝2 Ω，电阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0 pF，虚线到两极板的距离相等，极板长L＝0.20 m，两极板的间距d＝1.0×10－2 m，g取10 m/s2。
（1）若最初开关S处于断开状态，则将其闭合后，流过R4的电荷量为多少；
（2）若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则当开关S闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间后，能否从极板间射出？(要求写出计算和分析过程)
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】
ABC．将滑动变阻器的滑片P向下调节，变阻器接入电路的电阻减小，R与灯L2并联的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I增大，路端电压U减小，则电压表示数减小，灯L1变亮。R与灯L2并联电路的电压
U并＝U﹣U1
U减小，U1增大，U并减小，灯L2变暗。流过电流表的电流
IA＝I﹣I2
I增大，I2减小，IA增大，电流表的示数增大，故ABC错误；
D．电容器两端电压为并联部分的电压，并联部分电压减小，则电容器两端电压减小，电容器带电荷量减少，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
C．滑动变阻器滑片向右端滑动，接入电路的电阻增加，并联部分总电阻增加，并联部分两端电压增加，干路电流I减小，则增加，故C正确。
D．把看成电源内阻，由闭合电路欧姆定律有
所以不变，故D错误。
AB．两端的电压增加，总电动势不变，可知和两端的总电压减小，所以电容器带电荷量减小，带电荷量增加，故AB错误。
故选C。
3．B
【详解】
AC．当S闭合时，电路中的电流为
则路端电压为
UBC=0
故AC错误；
BD．当S断开时，A、C两点间和B、C电压都等于电源电动势，即
UAC= UBC=E= 9V
UAB=0
故B正确，D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．电动势是反应电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量，与电压有本质区别。并且电路闭合时电动势在数值上等于整个回路的总电压，即内、外电压之和，A错误；
B．电源的路端电压为
故外阻越大，路端电压越大，B正确；
C．电源的电动势由电源本身决定，与外电路无关，C错误；
D．由效率的表达式
可知，外阻越大，电源的效率越高。但当电源的输出功率最大时，外阻、内阻阻值相等，此时效率只有50%，D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．滑动变阻器R滑片向左滑动，可知其接入阻值增大，导致电路总电阻增大，干路电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，即R1两端电压增大，其电流增大，可知R0、R所在支路的电流减小，R0两端电压减小，则R两端电压增大，且R两端电压的增大量大于R1两端电压的增大量，故通过电阻R1的电流变化量大小为
A错误；
B．随着外电阻的增大，电源输出功率先增大后减小，题中没有说明外电阻与电源内阻的阻值关系，故无法确定电源的输出功率是否一定增大，电源的效率可表示为
可知随着外电阻的增大，效率一定增大，B错误；
C．电源的输出功率变化量大小为
C错误；
D．由闭合电路欧姆定律可得
即
故路端电压的变化量与干路电流变化量的比值等于电源内阻，即
故比值的大小为恒定不变，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
A．当滑动变阻器滑片向右移动时，电阻减小，电流增大，电流表A的示数增大，电压表V2的示数增大，V1的示数减小，所以图线b是电压表V2示数的变化情况，图线a是电压表V1示数的变化情况；当外电路电阻无限大时，电路中电流为0，故此时电压表V1的示数就是a的延长线与纵轴交点的坐标值，它等于电源的电动势，故A不符合题意；
B．由上分析知，图象a是电压表V1的示数与I的关系图象，由于V1测量路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知，图象a的斜率的绝对值等于电源内阻的阻值，故B符合题意；
CD．图象a反映电源的特性，图象b反映定值电阻的特性，两图象的交点表示定值电阻接在该电源上的工作状态，则交点的横、纵坐标值的乘积等于该状态下电阻R0消耗的瞬时功率，也即电源的输出功率，故CD不符合题意。
故选B。
7．B
【详解】
电容器电荷量
Q=CU=0.08C
电感线圈只影响放电电流变化，不影响放电电荷量，故B正确，ACD错误。
故选B。
【命题意图】
本题以心脏除颤器情境为载体，考查电容器、线圈对电路的影响，考查电容器的充、放电。考查物理观念和科学思维，突出对基础性、应用性的考查要求。
8．D
【详解】
滑片P由M滑向N的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路的总电阻减小
AB．根据“串反并同”规律可知，电流表示数变大，灯泡L亮度变暗，AB错误；
C．纯电阻电路电源的效率表示为
当外电路的总电阻减小时，电源的效率变小，C错误；
D．电源的输出功率表示为
当外电路的电阻大于电源内阻时，电源的输出功率随外电路电阻的减小而增大，因为
当外电路的总电阻减小时，电源的输出功率变大，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
AB．当环境温度升高时，则R2减小，总电阻减小，总电流变大，则电流表示数变大，内阻和R1两端电压变大，则R2电压减小，即电压表读数减小，AB错误；
C．由于电容器两端电压减小，可知电容器放电，则有电流向下流过A点，C错误；
D．由于
则
即电压表和电流表示数变化量之比保持不变，D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．因为两个电池的电动势均恒为E，内阻不计，所以滑动片在变阻器的中间位置时
当物体向右加速时，具有向右的加速度，则滑片向左移动，则此时滑片右侧电阻大于左侧电阻，则右侧分压多，故此时
由题意可知，此时电压表的指针将向左偏，故A错误；
B．电压表的示数不变，说明物体的加速度恒定，不一定是匀速直线运动，故B错误；
C．电压表的示数增大，说明加速度增大，但是有可能减速运动，故C错误；
D．因为加速度恒定时，滑片位置不变，又因为滑动片与变阻器任一端之间的电阻值都与其到这端的距离成正比，所以电压表示数线性变化，电压表表盘上各刻度对应加速度的值是均匀的，故D正确。
故选D。
11．B
【详解】
若短路则电压表示数为零，若断开则测两端电压，测滑动变阻器和串联总电压，两表示数不同；若Rp断路，则电压表示数为零，电压表示数不相同，R1短路，测滑动变阻器和串联总电压，测两端电压，R2断开，两电压表均测R3电压，电压表示数相同，ACD错误，B正确。
故选B。
12．C
【详解】
A．由图可知，R1与R2并联，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，R2接入电路阻值增大，则外电路中的总电阻R增大，根据闭合电路的欧姆定律
知，电路中电流I变小，即电流表A1示数变小，故A错误；
C．路端电压为
可知，路端电压U变大，即电压表示数变大，故C正确；
B．通过R1的电流
由于U变大，则I1变大，通过R2的电流为
由于I变小，I1变大，则I2变小，即电流表A2示数变小，故B错误；
D．由于不知道外阻与内阻的大小关系，当外阻变大时无法确定电源的输出功率如何变化，故D错误。
故选C。
13．C
【详解】
AB．因为电路稳定后，电容器相当于断路，故电路等效为两电压表串联。又因为电流表改装成电压表，是将电流表和电阻串联，故两电压表偏转角度相同，但是量程不同，所以示数不等，示数之比为电阻之比，又因为
所以电阻之比为量程之比，所以
故AB错误；
C．由 得
解得
故C正确；
D．若V2断开，则电路相当于断路，则电路中，没有电流，电压表V1最终的示数为0，故D错误。
故选C。
14．C
【详解】
ABC．变阻器滑片向左移动的过程中，变阻器接入电路的电阻一直减小，电路总电阻一直减小，总电流一直增大，灯泡功率一直增大，内阻损耗功率一直增大，电源总功率一直增大，故AB错误，C正确；
D．设电路的外电阻为R，电源电动势为E，内阻为r，则电源输出功率为
根据数学知识可知当R=r时，P最大；当R＜r时，P随R的减小而减小；当R＞r时，P随R的减小而增大。由于不知道开始时R与r的关系，所以无法判断电源输出功率的变化情况，故D错误。
故选C。
15．D
【详解】
A．根据理想电压表无穷大，相当于断路，理想电流表电阻为零，相当于短路，所以R与变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测R、路端电压、变阻器电压，当滑动变阻器向下滑动时，接入电路得电阻减小，电路电流增大，则A的示数增大，A错误；
B．电路中电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，所以V2的示数减小，B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律得
则得
则和的比值大于r，C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律得
则得
据题
则
故与的比值大于与的比值，D正确。
故选D。
16． 1.8W 0.9W
【详解】
[1]当R2的滑动头P滑到最左端时，电压表V2的示数为0，可知图线甲是V2示数随电流变化的图线。由两图线得
U1 + U2 = 5V≠U1′ + U2′ = 3V
可知电源有内阻
R1 = = 5Ω，R2m = = 20Ω
由闭合电路欧姆定律
I =
得
0.2 = ，0.6 =
解得
E = 6V，r = 5Ω
当R2 = 0时，因R1 = r电源有最大输出功率
Pm = = 1.8W
[2]把R1等效成电源内阻，则当R2 = R1 + r时，R2上有最大功率
P2m = = 0.9W
17． √ √ × √ × ×
【详解】
①[1]串联电路的总电阻等于各电阻之和，其中一个电阻变大，总电阻就变大，并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，则其中一个电阻变大，总电阻也变大，故说法正确；
②[2] 用小量程电流表改装电压表时，串联的电阻越大，分压效果越明显，改装的电压表量程越大，故说法正确；
③[3] 电源的电动势与外电路无关，由电源中非静电力的性质决定，与电源的体积也无关，故说法错误；
④[4]由
可得闭合电路中外电阻越大，路端电压越大，故说法正确；
⑤[5]当外电阻与内电阻相等时，电源输出功率最大,所以外电阻越大,电源的输出功率不一定越大，故说法错误；
⑥[6]外电阻与内电阻相等时，电源输出功率最大,所以外电阻功率越大，电源的效率不一定越高，故说法错误。
18． 0.15 7.5
【详解】
[1][2]由题意当“继续向右移动滑片P到另一位置”电压表示数一定大于2.5V，电流表示数一定小于0.3A，再结合电压表指针指在满偏的，电流表指针指在满偏的，可知电压表的量程为0-15V，电流表的量程为0-0.6A，因此当滑片滑到下一位置是电流表的实数为
电压表的示数为5V；由串并联电路规律得
得
由闭合电路欧姆定律得
同理
得
由闭合电路欧姆定律
以上各式联立解得
19． 18 20
【详解】
[1][2] 由电路图可知与串联，电压表测两端的电压，测两端的电压，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，
由图象可知，电路中的最小电流
两端的电压
两端的电压
因串联电路中总电压等于各分压之和，所以电源电压
由
可得定值电阻的阻值为
20．（1）；（2）3.84W，变暗；（3）
【详解】
（1）干路电流为
流过灯泡的电流
流过电动机的电流
则电动机的输出功率为
（2）电动机正常工作时，灯泡功率为
电动机卡住时
总电流
灯泡功率
灯泡的实际功率变小，所以灯泡变暗
（3）断开S前
电容器带电荷量
由可知
∴流过灯泡的电荷量为
21．（1）1A；（2）100V/m；（3）0.04kg
【详解】
（1）流过电源的电流
（2）路端电压
两板间的场
（3）设小球质量为，由共点力平衡条件有
解得
22．（1）；（2）
【详解】
（1）由题意可知，电源内阻的热功率为
解得干路电流为
电源总功率为
解得
（2）外电路总电阻为
根据闭合电路欧姆定律有
解得
23．（1）83.3%；（2） C
【详解】
（1）回路的外电阻为
由闭合电路欧姆定律得
电源的输出功率为
电源的效率为
解得
（2）电容器两极板间电压为
电容器的带电量为
解得
C
24．（1）6.0×10-12 C；（2）带电微粒不能从极板间射出
【详解】
（1）S断开时，电阻R3两端的电压为
U3＝＝16 V
S闭合后，外电路的总电阻为
R＝＝6 Ω
路端电压为
U＝＝21 V
电阻R3两端的电压为
U3′＝U＝14 V
闭合开关后流过R4的电荷量为
（2）设带电微粒的质量为m、带电荷量为q，当开关S断开时，有
q＝mg
当开关S闭合后，设带电微粒的加速度为a，则有
mg-q＝ma
假设带电微粒能从极板间射出，则水平方向有
t＝
竖直方向有
y＝at2
由以上各式得
y＝6.25×10-3 m>
故带电微粒不能从极板间射出。
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