4.1闭合电路欧姆定律 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）必修第三册 4.1 闭合电路欧姆定律
一、单选题
1．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
2．两平行板竖直放置，板长为L，板间距也为L，接在如图所示的电路中，闭合开关S，电路稳定后，将一质量为m、带电量为q的带电小球，在A板的上边缘以一定的初速度v0垂直于板水平抛出，小球恰好擦着B板的下边缘竖直向下飞出（与B板没有相撞）。（小球电荷不影响板间电场的分布，不计两板的边缘效应）。则以下判定正确的有（　　）
A．小球在板间运动时的轨迹是一段圆弧
B．小球在板间运动时的最小速度为v=
C．若保持S闭合，将B板向A板靠近一段距离，小球仍以同样的方式抛出，则小球一定会与B板发生碰撞
D．若断开S，将B板向A板靠近一段距离，小球仍以同样的方式抛出，则小球可能不会与B板发生碰撞
3．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
4．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
5．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
6．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
7．在如图所示的电路中，电源电动势恒定、内阻为r，R1为定值电阻。闭合开关S，理想电流表A、理想电压表V1、V2、V1的示数分别用I、U1、U2和U3表示。当滑动变阻器R2的滑动触头P向上滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表示数变化量的绝对值分别用△I、△U1、△U2和△U3表示，下列说法正确的是（　　）
A．不变，变大 B．变大，变小
C． D．
8．如图所示，电路中R1、R2为滑动变阻器，它们的滑动片分别为P1、P2，R3为定值电阻，滑动某一滑片时，理想电压表V的示数增大，理想电流表A的示数减小，电源内阻不能忽略，则下列说法正确的是（　　）
A．一定是向左滑动滑片P1 B．一定是向右滑动滑片P1
C．一定是向上滑动滑片P2 D．一定是向下滑动滑片P2
9．酒精测试仪常用于现场检测机动车驾驶人员是否饮酒，其核心元件是半导体型酒精气体传感器，这种传感器的电阻会随着酒精气体的浓度增大而减小。某同学将一个酒精气体传感器连接在如图所示的电路中，则（　　）
A．电压表V1示数越大，表示酒精气体浓度越高
B．电压表V2示数越大，表示酒精气体浓度越高
C．酒精气体浓度越高，电压表V1示数的改变量△U1与电流表示数的改变量△I之比越大
D．酒精气体浓度越高，电压表V2示数的改变量△U2与电流表示数的改变量△I之比越大
10．在如图所示的电路中，、为定值电阻，但阻值未知，R为电阻箱，当电阻箱电阻为10Ω时，通过它的电流为1 A；当电阻箱电阻为18 Ω时，通过它的电流为0.6 A；当通过电阻箱的电流为0.1 A时，电阻箱的电阻为（ ）
A．118 Ω B．116 Ω C．132 Ω D．164 Ω
11．如图所示，电路中E、r为电源的电动势和内电阻，R1、R2、R3为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。开关闭合时，水平放置的平行金属板中间带电小液滴P处于静止状态。当滑动变阻器R4的滑片向a端滑动时，则（　　）
A．电源的效率一定会减小
B．电源的输出功率一定会增大
C．小液滴一定会向下运动
D．若电流表、电压表的示数变化量分别为和，则
12．如图所示的电路中，左侧电容器的电容大于右侧电容器的电容，图中滑动变阻器和的滑片都置于中间位置，若要两只电容器所带的电荷量相等，正确的做法是（　　）
A．滑动变阻器滑片向左移动 B．滑动变阻器滑片向右移动
C．滑动变阻器滑片向左移动 D．滑动变阻器滑片向右移动
13．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合后，灯泡L能正常发光；当滑动变阻器的滑片向右移动一小段距离后，下列说法中正确的是（　　）
A．电容器C的带电量将增大
B．R0两端的电压增大
C．灯泡L变亮
D．电源的总功率变小，但电源的输出功率一定变大
14．如图电路中，A、B两灯原来正常发光，忽然A灯比原来亮了，设这是因为电路中某一处发生了故障造成的，那么发生这种故障的可能是（　　）
A．R1短路 B．R2断路 C．R3断路 D．电源断路
15．如图所示，已知电源的内阻为r，外电路的固定电阻R0＝r，可变电阻Rx的总电阻为2r，在Rx的滑动触头从A端向B端滑动的过程中（　　）
A．Rx消耗的功率不变
B．电源输出的功率变小
C．电源内阻消耗的功率变小
D．R0消耗的功率变大
二、填空题
16．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作_______。用电器和导线组成_______，电源内部是_______。
17．闭合电路欧姆定律：
（1）内容：闭合电路的电流跟电源的_______成正比，跟_______成反比。
（2）表达式：_______。
（3）适用条件：外电路为_______。
18．如图所示的电路中，电源电动势为12V，内阻为3Ω，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S，路端电压为______V；a、b间用导线连接，电路中的总电流为________A。
19．如图，已知电源内阻r=1Ω，定值电阻R1=2Ω，R2=12Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为10Ω。闭合电键S，当变阻器的滑片P由a向b端滑动的过程中，电流表A的示数_________________（填“增大”、“减小”、“先增大后减小”或者“先减小后增大”）。在电流表A的示数减小0.2A的过程中，伏特表V的示数变化了_________________V。
三、解答题
20．利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势，电源内阻，电动机内阻，电阻，重物质量。当电动机以稳定的速度匀速提升重物时，理想电压表的示数为。不计空气阻力和摩擦，取。求：
（1）电源的总功率；
（2）电动机的输入功率；
（3）重物匀速上升时的速度。
21．甲图所示电路中，电源的路端电压随电流的变化图像如图乙。闭合开关，调节滑动变阻器R的阻值改变电路中的电流，已知R的最大值为12Ω，定值电阻R0为6Ω，电容器的电容C为1.0×10-5F。
（1）根据图乙求出电源的电动势E和内阻r；
（2）求定值电阻R0的最大功率Pm；
（3）求R从12Ω减小到0的过程中通过R1的电荷量ΔQ。
22．电动势刻画了电源把其它形式的能量转化成电能的本领大小。对于闭合电路，请从能量的角度论述说明“电源的电动势等于外电压与内电压之和”。
23．如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k=1300N/m，电阻R=1.0Ω，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0=0.5m，电压传感器的示数U1=3.0V。若不计摩擦和迎风板的电阻，求：
(1)金属杆单位长度的电阻R0；
(2)当电压传感器的示数为U2=2.0V时，作用在迎风板上的风力F。
24．如图所示，已知电源电动势E=6V，内阻r=1Ω，保护电阻R0=0.5Ω，
求：(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值？
(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值？
(3)若电阻箱R的最大值为3Ω，R0=5Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值？
(4)电源的最大输出功率。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．B
【详解】
A．小球在板间运动时只受重力和电场力两个恒力作用，做匀变速曲线运动，故A错误；
B．小球在板间运动时，水平方向上
竖直方向
（vy为小球离开板间时的速度）
可知
而
，
故
即有
因此由电场和重力场构成的等效重力场的方向为左下方与竖直方向的夹角为45°，小球在板间运动时的最小速度在等效重力场的等效最高点，此时小球只有等效水平方向的速度，其大小为
故B正确；
C．开始时，小球在水平方向上有
当保持S闭合，若将B板向A板靠近一段距离d，此时在水平方向上
小球在水平方向上的最大距离满足
解得
故C错误；
D．若断开S，将B板向A板靠近一段距离，此时板间的电场强度不变，小球在水平方向上的加速度不变，因而小球的运动轨迹不变，故小球一定会与B板发生碰撞，故D错误。
故选B。
3．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。
4．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。
5．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。
6．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。
7．D
【详解】
AB．滑动变阻器触头P向上滑动时，变小，是定值电阻，根据欧姆定律
得知不变，，变小，故AB错误；
C．因为
则
故C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律
则
故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．如果向左滑动滑片P1，滑动变阻器接入电路电阻减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，电压表的示数减小，A错误；
B．如果向右滑动滑片P1，滑动变阻器接入电路电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，电压表的示数增大，R2和R3并联部分电压减小，电流表的示数减小，B正确；
C．如果向上滑动滑片P2，滑动变阻器接入电路电阻减小，外电路总电阻减小，路端电压减小，电压表的示数减小，C错误；
D．如果向下滑动滑片P2，滑动变阻器接入电路电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，电压表的示数增大，电源内阻和R1的电压减小，R2和R3并联部分电压增大，电流表的示数增大，D错误。
故选B。
9．A
【详解】
AB．若酒精气体浓度变高，则传感器的电阻减小，电路总电阻减小，干路电流增大，则电压表V1示数变大，则和r分得的电压增大，则电压表V2示数减小，故A正确，B错误；
CD．根据闭合电路欧姆定律
故
由此发现，酒精气体浓度越高，R越小，电压表V1示数的改变量△U1与电流表示数的改变量△I之比越小，电压表V2示数的改变量△U2与电流表示数的改变量△I之比不变，故CD错误。
故选A。
10．A
【详解】
把电阻箱之外的电路设为一个电源，设整体的电动势为E，内阻为r，则有
联立解得
当，根据
可得
故A正确，BCD错误。
故选A。
11．D
【详解】
A．设电路外电阻为R，则电源的效率为
当滑动变阻器R4的滑片向a端滑动时，R4接入电路的阻值增大，R增大，则增大，故A错误；
B．电源的输出功率为
根据数学知识可知当R=r时，P最大；当R＜r时，P随R的增大而增大；当R＞r时，P随R的增大而减小。所以当R增大时，P不一定增大，故B错误；
C．根据前面分析可知电路总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，则路端电压增大，且R1两端电压减小，所以电容器两端电压增大，极板间电场强度增大，小液滴所受电场力增大，会向上运动，故C错误；
D．设通过R3的电流为I′，根据闭合电路欧姆定律有
所以
根据前面分析可知R3两端电压增大，则I′增大，而电路总电流（I+ I′）减小，则
所以
故D正确。
故选D。
12．A
【详解】
AB．滑动变阻器滑片在中间位置时，两只电容器两端的电压相等，根据
Q＝CU
此时左侧电容器上的电荷量大于右侧电容器上的电荷量，若要使两电容器所带的电荷量相等，滑动变阻器滑片要向左移动，A正确，B错误；
CD．滑动变阻器滑片移动不会改变两只电容器两端的电压比值，由
Q＝CU
知，不会改变两电容器所带的电荷量，故CD错误．
故选A。
13．A
【详解】
当滑动变阻器的滑片向右移动一小段距离后，则R阻值变大，总电阻变大，总电流变小，路端电压变大，即电容器两端电压变大，根据
Q=CU
可知，电容器带电量变大，R0两端的电压为零，不变；通过灯泡的电流减小，灯泡变暗；根据
P=IE
可知电源总功率减小，但是由于电源外电阻与内电阻的关系不确定，无法判断电源输出功率的变化情况。
故选A。
14．B
【详解】
A．R1短路，则电源被短路了，灯泡都不亮，此选项不符合题意，A错误；
B．电阻R2与灯泡A是并联的，如果R2断路，此处只有灯泡A一个电阻，根据并联电路总电阻与分电阻的关系，此处电阻相当于增大，所以灯泡A两端电压增大，由
知，功率变大，灯泡A变亮，故B正确；
C．电阻R3与灯泡B是并联的，如果R3断路，此处只有灯泡B一个电阻，根据并联电路总电阻与分电阻的关系，此处电阻相当于增大，所以灯泡B两端电压增大，则灯泡A两端电压减小，则A的功率变小，灯泡A变暗，C错误；
D．电源断路，电路没有电流，灯泡都不亮，此选项不符合题意，D 错误；
故选B。
15．D
【详解】
A．当外电阻与电源内阻相等时电源的输出功率最大，将R0等效为电源的内阻，则电源的等效内阻为2r，当Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，电阻Rx从2r减小到零，则Rx消耗的功率变小，选项A错误；
B．Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，外电路电阻从3r减小到r，则电源输出功率逐渐变大，选项B错误；
CD．Rx的滑动触头从A端滑向B端的过程中，总电阻逐渐减小，则电流逐渐变大，则根据P＝I2R可知，电源内阻消耗的功率以及R0消耗的功率均变大，选项C错误，D正确。
故选D。
16． 闭合电路 外电路 内电路
【详解】
[1][2][3]闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。
17． 电动势 内、外电路的电阻之和 纯电阻电路
【详解】
（1）[1][2]内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
（2）[3]表达式
（3）[4]适用条件：外电路为纯电阻电路。
18． 9 1.1
【详解】
[1]外电路电阻为
则总电流
路端电压
U=IR=9V
[2]a、b间用导线连接，外电路电阻为
则总电流
19． 减小 0.6
【详解】
[1]由图知
与串联，再与并联，根据串并联电路的特点得
因为，根据数学知识知当与最接近时，并联电阻最大，故变阻器的滑片P由a向b端滑动的过程中，与相差越来越小，即并联电阻阻值逐渐增大，故电流表的示数减小。
[2]根据闭合电路欧姆定律得
整理得
故
则
20．（1）3W；（2）2W；（3）1.5m/s
【详解】
（1）流经电源的电流为
电源的总功率为
（2）电动机两端的电压为
电动机的输入功率为
（3）电动机的热功率为
电动机的输出功率为
重物匀速上升时有
解得
21．（1）12V，6Ω；（2）6W；（3）3×10-5C
【详解】
（1）电源U-I图像的纵截距表示E，斜率的绝对值表示r，即
（2）当R=0时，电路中电流最大，定值电阻R0的功率最大，即
（3）当R=12Ω时，电容器两端电压为
R从12Ω减小到0的过程中通过R1的电荷量为
22．见解析
【详解】
由能量守恒可知，电源提供的电能转化为电路中用电器产生的热量，即
得
即为
23．(1)1Ω/m；(2)260N
【详解】
(1)无风时，电路中的电流为
则此时金属杆的电阻为
则金属杆单位长度的电阻为
(2)当传感器的示数为时，根据闭合电路欧姆定律
解得此时金属杆电阻为
则此时弹簧长度为
所以弹簧压缩量为
根据平衡条件，此时风力为
24．(1)0，8W；(2)1.5Ω，6W；(3)3Ω，W；(4)9W
【详解】
(1)保护电阻消耗的电功率为
P0=
因R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，P0最大，即R=0时
P0max=＝W＝8W
(2)这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R=R0＋r，即
R=1Ω＋0.5Ω=1.5Ω
时，电阻箱R消耗的功率最大
PRmax==W=6W
(3)把R0=5Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6Ω，而电阻箱R的最大值为3Ω，小于6Ω，由
P=R=
可知不能满足R=r等，所以当电阻箱R的电阻取3Ω时，R消耗功率最大，最大值为
P=
(4)由电功率公式
当R外=r时，P出最大，即
R=r－R0=0.5Ω
时有
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