2.闭合电路的欧姆定律
合格考达标练
1.如图所示为某手机电池的铭牌,第一行标有“3.8 V 3 000 mA·h(11.4 W·h)”。对该铭牌参数的分析,下列说法中正确的是( )
A.铭牌中的W·h是能量的单位
B.铭牌中的mA·h是功率的单位
C.该电池放电时输出的总能量约为11.4 J
D.该电池放电时输出的总电荷量约为1.08×105 C
答案A
解析功率乘以时间得到功,功和能量单位相同,故功率的单位乘以时间的单位是能量的单位,故A正确;电流乘以时间得到电荷量,故电流的单位乘以时间的单位是电荷量的单位,故铭牌中的 mA·h是电荷量的单位,故B错误;该电池放电时输出的总能量约为11.4 W·h=11.4×3 600 J=4.104×104 J,C错误;该电池放电时输出的总电荷量约为3 000 mA·h=3 000×10-3×3 600 C=1.08×104 C,故D错误。
2.如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法正确的是( )
A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电动势E1>E2,内阻r1D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源1的路端电压变化较大
答案A
解析由题图可知两电源的U-I图线交纵轴于一点,则说明两电源的电动势相同;交横轴于两不同的点,可判断出电源1的短路电流大于电源2的短路电流,则A项正确,C项错误。又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值,即电源2的内阻大于电源1的内阻,则可知B项错误。由图像可判断当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量,可知D项错误。
3.关于电源电动势,下列说法正确的是( )
A.电动势就是电源供给电路的能量
B.电源与外电路断开时,电动势等于其两端电压
C.电源接入电路时,其两端的电压就是电源电动势
D.电动势的大小一定等于电路中的电流与全电路电阻的乘积
答案B
解析由电动势的定义知A错误;电源与外电路断开时,电源电动势在数值上才等于其两端电压,故B正确,C错误;当外电路有非纯电阻时,电动势的大小不等于电路中的电流与全电路电阻的乘积,故D错误。
4.(2021山东济宁鱼台一中高二月考)有关电压与电动势的说法中正确的是( )
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电压与电动势是同一物理量的不同叫法
B.电动势是电源两极间的电压
C.电动势公式E=中的W与电压公式U=中的W是一样的,都是电场力做的功
D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量
答案D
解析电压与电动势是两个不同的概念,电动势公式E=中的W是非静电力做的功,电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量;而电压公式U=中的W则是电场力做的功,电动势的大小也不一定等于电压的大小,故A、B、C错误,D正确。
5.(2021湖北黄冈模拟)为了充分利用旧电池,小明使用一节新电池搭配一节旧电池共同为手电筒供电。已知新旧电池的电动势均为1.5 V,新电池内阻为1 Ω,旧电池内阻为8 Ω,手电筒采用的灯泡参数为“3 V,1.5 W”。
(1)新旧电池的输出功率分别为多少
(2)结合计算结果思考,新旧电池能否搭配使用呢
答案(1)0.26 W -0.02 W (2)不能
解析(1)由题意可知,灯泡内阻为:R==6 Ω;
由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流为:I==0.2 A;
新电池的输出功率:P1=EI-I2r1=0.26 W;
旧电池的输出功率:P2=EI-I2r2=-0.02 W。
(2)新旧电池搭配使用时,旧电池的输出功率为负值,不向外输出反而消耗能量,充当用电器,故新旧电池不能搭配使用。
6.如图所示,电源的电动势E=10 V,内电阻r=1 Ω,定值电阻R1=5 Ω,R2=10 Ω,电动机的线圈电阻R3=0.5 Ω。当开关S闭合,电动机转动稳定后,电压表示数U1=2 V,不计电动机除线圈电阻外其他损耗,求:
(1)R2两端的电压U2。
(2)电动机的机械效率η。
答案(1)8 V (2)70%
解析(1)根据闭合电路欧姆定律可知:E=U2+(I1+I2)r
根据欧姆定律可得通过R2电流为:I2=
通过R1的电流为:I1=
联立并代入数据解得:U2=8 V,I1=1.2 A;
(2)电动机的输入功率为:P=U1I1=2×1.2 W=2.4 W
电动机的发热功率为:P热=R3=1.22×0.5 W=0.72 W
电动机的输出功率为:P出=P-P热=2.4 W-0.72 W=1.68 W
电动机的效率为:η=×100%=×100%=70%
等级考提升练
7.(多选)如图所示电路,电源电动势为E,内阻为r。当开关S闭合后,小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为R0,额定电流为I,电动机M的线圈电阻为R,则下列说法中正确的是( )
A.电动机的额定电压为IR
B.电动机的输出功率为IE-I2(R0+R+r)
C.电源的输出功率为IE-I2r
D.整个电路的热功率为I2(R0+R)
答案BC
解析电动机不是纯电阻,不能满足欧姆定律,IR不是电动机的额定电压,故A错误;根据能量守恒定律可知,电动机总功率为IE-I2(R0+r),内部消耗功率为I2R,故输出功率为IE-I2(R0+R+r),故B正确;电源的总功率为IE,内部消耗功率为I2r,则电源的输出功率为IE-I2r,故C正确;整个电路的热功率为I2(R0+R+r),故D错误。
8.有两个阻值相同都为R的电阻,串联起来接在电动势为E的电源上,通过每个电阻的电流为I,若将这两个电阻并联起来,仍接在该电源上,此时通过一个电阻的电流为,则该电源的内阻是( )
A.R B. C.4R D.
答案C
解析由闭合电路欧姆定律得,两电阻串联时I=,两电阻并联时I=,解得r=4R,故选C。
9.(多选)如图所示的U-I图像中,直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系,直线Ⅱ为某一电阻R的U-I曲线,用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图像可知( )
A.R的阻值为1.5 Ω
B.电源电动势为3 V,内阻为0.5 Ω
C.电源的输出功率为3 W
D.电源内部消耗功率为1.5 W
答案AD
10.(多选)如图所示,甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流 I 的关系图线,下列说法正确的是( )
A.电源甲的电动势大于电源乙的电动势
B.电源甲的内阻小于电源乙的内阻
C.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等
D.电流都是I0时,两电源的内电压相等
答案AC
解析图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小,由图线可知,甲与U轴交点的坐标值比乙的大,表明甲的电动势大于乙的电动势,故A正确;图线的斜率的绝对值表示电源内阻的大小(电动势与短路电流的比值),图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值,表明甲的内阻大于乙的内阻,故B错误;甲、乙两图线的交点坐标为(I0,U0),外电路是纯电阻电路说明两电源的外电阻相等,故C正确;电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内=Ir,因为甲的内阻比乙的内阻大,所以当电流都为I0时,甲电源的内电
压较大,故D错误。故选A、C。
11.(2021广东广州一中模考)截至2020年11月17日凌晨,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器已在轨飞行116天,飞行里程突破3亿千米。卫星在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量。有一太阳能电池板,测得它的开路电压为800 mV,短路电流为40 mA。若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路,则它的路端电压是多少
答案0.4 V
解析电池板没有接入外电路时,开路电压等于电池板电动势,所以电动势E=800 mV。由闭合电路欧姆定律得短路电流I短=,所以电池板内阻r= Ω=20 Ω,该电池板与20 Ω的电阻连成闭合电路时,电路中电流I= mA=20 mA,所以路端电压U=IR=400 mV=0.4 V。
12.
(2021山东德州月考)如图所示电路中,电源电动势E=12 V,内阻r=2 Ω,R1=4 Ω,R2=6 Ω,R3=3 Ω。
(1)若在C、D间连一个理想电压表,其读数是多少
(2)若在C、D间连一个理想电流表,其读数是多少
答案(1)6 V (2)1 A
解析(1)若在C、D间连一个理想电压表,根据闭合电路欧姆定律,有I1= A=1 A。
理想电压表读数为UV=I1R2=6 V。
(2)若在C、D间连一个理想电流表,这时电阻R2与R3并联,并联电阻大小R23= Ω=2 Ω
根据闭合电路欧姆定律,有
I2= A=1.5 A
U3=E-I2(r+R1)=3 V
理想电流表读数为I==1 A。2.闭合电路的欧姆定律
合格考达标练
1.如图所示为某手机电池的铭牌,第一行标有“3.8 V 3 000 mA·h(11.4 W·h)”。对该铭牌参数的分析,下列说法中正确的是( )
A.铭牌中的W·h是能量的单位
B.铭牌中的mA·h是功率的单位
C.该电池放电时输出的总能量约为11.4 J
D.该电池放电时输出的总电荷量约为1.08×105 C
2.如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法正确的是( )
A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电动势E1>E2,内阻r1D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源1的路端电压变化较大
3.关于电源电动势,下列说法正确的是( )
A.电动势就是电源供给电路的能量
B.电源与外电路断开时,电动势等于其两端电压
C.电源接入电路时,其两端的电压就是电源电动势
D.电动势的大小一定等于电路中的电流与全电路电阻的乘积
4.(2021山东济宁鱼台一中高二月考)有关电压与电动势的说法中正确的是( )
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电压与电动势是同一物理量的不同叫法
B.电动势是电源两极间的电压
C.电动势公式E=中的W与电压公式U=中的W是一样的,都是电场力做的功
D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量
5.(2021湖北黄冈模拟)为了充分利用旧电池,小明使用一节新电池搭配一节旧电池共同为手电筒供电。已知新旧电池的电动势均为1.5 V,新电池内阻为1 Ω,旧电池内阻为8 Ω,手电筒采用的灯泡参数为“3 V,1.5 W”。
(1)新旧电池的输出功率分别为多少
(2)结合计算结果思考,新旧电池能否搭配使用呢
6.如图所示,电源的电动势E=10 V,内电阻r=1 Ω,定值电阻R1=5 Ω,R2=10 Ω,电动机的线圈电阻R3=0.5 Ω。当开关S闭合,电动机转动稳定后,电压表示数U1=2 V,不计电动机除线圈电阻外其他损耗,求:
(1)R2两端的电压U2。
(2)电动机的机械效率η。
等级考提升练
7.(多选)如图所示电路,电源电动势为E,内阻为r。当开关S闭合后,小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知指示灯L的电阻为R0,额定电流为I,电动机M的线圈电阻为R,则下列说法中正确的是( )
A.电动机的额定电压为IR
B.电动机的输出功率为IE-I2(R0+R+r)
C.电源的输出功率为IE-I2r
D.整个电路的热功率为I2(R0+R)
8.有两个阻值相同都为R的电阻,串联起来接在电动势为E的电源上,通过每个电阻的电流为I,若将这两个电阻并联起来,仍接在该电源上,此时通过一个电阻的电流为,则该电源的内阻是( )
A.R B. C.4R D.
9.(多选)如图所示的U-I图像中,直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系,直线Ⅱ为某一电阻R的U-I曲线,用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图像可知( )
A.R的阻值为1.5 Ω
B.电源电动势为3 V,内阻为0.5 Ω
C.电源的输出功率为3 W
D.电源内部消耗功率为1.5 W
10.(多选)如图所示,甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流 I 的关系图线,下列说法正确的是( )
A.电源甲的电动势大于电源乙的电动势
B.电源甲的内阻小于电源乙的内阻
C.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等
D.电流都是I0时,两电源的内电压相等
11.(2021广东广州一中模考)截至2020年11月17日凌晨,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器已在轨飞行116天,飞行里程突破3亿千米。卫星在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量。有一太阳能电池板,测得它的开路电压为800 mV,短路电流为40 mA。若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路,则它的路端电压是多少
12.
(2021山东德州月考)如图所示电路中,电源电动势E=12 V,内阻r=2 Ω,R1=4 Ω,R2=6 Ω,R3=3 Ω。
(1)若在C、D间连一个理想电压表,其读数是多少
(2)若在C、D间连一个理想电流表,其读数是多少
