2025粤教版高中物理必修第三册同步练习题--第二节闭合电路的欧姆定律

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2025粤教版高中物理必修第三册
第二节　闭合电路的欧姆定律
基础过关练
题组一　电动势
1.(2022山东聊城月考)(多选)关于电动势,下列说法正确的是(　　)
A.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大
B.干电池电动势1.5 V表示该电池单位时间内可以把1.5 J的其他形式的能转化为电能
C.电源电动势等于电源两极间的电压
D.电动势在数值上等于闭合电路内、外电压之和
2.(2021陕西黄陵中学期中)在炎热的夏天,我们经常可以看到,有的小朋友的太阳帽前有一小风扇(如图所示),该小风扇与一小型的太阳能电池板相接,对其供电。经测量该电池板的电动势为E=0.6 V,则关于该电池板的描述正确的是(　　)
A.把该电池板接入闭合电路后,电动势减小
B.该电池板比电动势为1.5 V的干电池做功少
C.该电池板单位时间内可把0.6 J的太阳能转化为电能
D.电路中通过1 C电荷量时,该电池板能把0.6 J的太阳能转化为电能
题组二　闭合电路的欧姆定律
3.(2021辽宁渤海大学附中期中)(多选)如图所示的U-I图像中,Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图像,Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图像。下列说法正确的是(　　)
A.电源电动势为3 V
B.电源内阻为0.5 Ω
C.该电阻为定值电阻,阻值为1 Ω
D.该电阻接在该电源两端时,流过的电流为1.5 A
4.如图所示的电路中,R1=9 Ω,R2=30 Ω,S闭合时,理想电压表V的示数为11.4 V,理想电流表A的示数为0.2 A,S断开时,理想电流表A的示数为0.3 A,求:
(1)电阻R3的值;
(2)电源电动势E和内阻r的值。
5.(2021安徽肇庆实验中学期中)在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2两端的电压为4 V,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V,试求:
(1)开关K接a时,通过电源的电流;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)开关K接c时,通过R2的电流。
题组三　路端电压与负载的关系
6.(2021湖南长郡中学期中)(多选)将三个不同电源的U-I图线画在同一坐标系中,如图所示,其中1和2平行,以下说法正确的是(　　)
A.电动势:E1>E2=E3
B.电动势:E1>E2>E3
C.电源内阻:r1D.短路电流:I1>I2>I3
7.(2021山东聊城期中)(多选)如图所示为某一电源的U-I图线,由图可知(　　)
A.电源电动势为2 V
B.电源内电阻为 Ω
C.电源短路时电流为6 A
D.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A
8.(2021山东莒县月考)如图所示,甲图中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。
(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U-I图像中的哪一条直线
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少
(3)求出电源的电动势和内阻。
能力提升练
题组一　闭合电路的动态分析
1.(2021福建莆田第二十五中学期中)在如图所示的电路中,R1、R2和R3皆为定值电阻,R4为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表的读数为I,电压表的读数为U,当R4的滑动触头向图中b端移动时(　　)
A.I变大,U变小　　　　　　B.I变大,U变大
C.I变小,U变大　　　　　　D.I变小,U变小
2.(2021江西临川一中月考)某种热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小,可以利用这种特性来测量环境温度。在下面的四个电路中,电源电动势一定,内阻不计,Rt表示热敏电阻,R0表示定值电阻。若希望在温度升高时,电路中的电压表或电流表示数减小,则下列电路中符合要求的是(　　)
3.(2022吉林白城期中)(多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,各电表都可看成理想电表,闭合开关,滑动变阻器滑片P向右移动,若以ΔU1、ΔU2、ΔU3、ΔI分别表示电压表V1、V2、V3和电流表A的示数变化的大小,则下述结论正确的是(　　)
A.电压表V1、V2、V3和电流表A的示数分别变小、变大、变小、变大
B.电压表V1、V2、V3和电流表A的示数分别变大、变小、变大、变小
C.、、分别变小、不变、变小
D.、、都不变
4.(2020河北张家口期中)(多选)在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r,灯泡L的电阻大于电源的内阻r。闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,下列各物理量的变化情况正确的是(　　)
A.电流表的读数一直减小
B.灯泡L变亮
C.电源输出功率先增大后减小
D.电压表的读数先增大后减小
5.(2020河南信阳期中)如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。闭合开关,电路稳定后,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ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,下列说法错误的是(　　)
A.A的示数增大
B.V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU1大于ΔU2
题组二　含容电路的分析与计算
6.(2020河北石家庄期末)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,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器,A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是(　　)
A.电压表示数变小
B.电流表示数变小
C.电容器C所带电荷量增多
D.a点的电势降低
7.(2021吉林第五十五中学期中)(多选)图示电路中,电容器与电阻R2并联后,经电阻R1与电源相连,电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R1=15 Ω,R2=8 Ω,电容器的电容C=2×10-9 F,闭合开关S,待电路稳定后,下列说法正确的是(　　)
A.电源两端的电压为24 V
B.电容器两端的电压为18 V
C.电容器所带电荷量为1.6×10-8 C
D.通过电阻R1的电流为1 A
8.(2020海南海口期中)(多选)如图所示,C1=6 μF,C2=3 μF,R1=3 Ω,R2=6 Ω,电源电动势E=18 V,内阻不计。下列说法正确的是(　　)
A.开关S断开时,a、b两点电势相等
B.开关S闭合、电路稳定后,流过a、b两点的电流是2 A
C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大
D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大
9.(2021山东德州月考)如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,电容器的电容C=40 μF,电阻R1=R2=4 Ω,R3=5 Ω。接通开关S,待电路稳定后,求:
(1)理想电压表V的读数;
(2)电容器所带的电荷量;
(3)S再断开后,通过R2的电荷量。
答案全解全析
基础过关练
1.AD　电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大,故A正确;干电池电动势1.5 V表示若有1 C的电荷量通过电路,就有1.5 J的化学能转化为电能,故B错误;电源没有接入电路时,两极间的电压等于电源电动势,在闭合电路中电源两极的电压是路端电压,小于电源电动势,故C错误;根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知,闭合电路中,电源电动势在数值上等于内、外电压之和,故D正确。
2.D　电池板的电动势大小跟是否接入电路无关,选项A错误;电动势表示电源中非静电力做功的能力的大小,不表示做功的多少,选项B错误;由于不知道单位时间内流过太阳能电池板的电荷量,所以不能求出单位时间内有多少太阳能转变为电能,选项C错误;根据电动势的定义式E=,解得W=qE=1×0.6 J=0.6 J,即电路中每通过1 C电荷量,太阳能电池板把0.6 J的太阳能转变为电能,选项D正确。
3.ABC　由U=E-Ir可知,图像Ⅰ与纵轴的交点表示电源的电动势,电动势E=3 V,故A正确;图像Ⅰ的斜率表示电源内阻,故内阻r== Ω=0.5 Ω,故B正确;该电阻的阻值等于图像Ⅱ的斜率大小,为R== Ω=1 Ω,故C正确;根据闭合电路欧姆定律可得,该电阻接在该电源两端时,流过的电流I== A=2 A,故D错误。
4.答案　(1)15 Ω　(2)12 V　1 Ω
解析　(1)S闭合时,R2两端电压U2=I2R2=0.2×30 V=6 V,所以R1两端电压为U1=U-U2=5.4 V,流过R1的电流I1==0.6 A,流过电阻R3的电流I3=I1-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A,所以电阻R3的阻值R3==15 Ω。
(2)由闭合电路欧姆定律得,当S闭合时,E=U+I1r,当S断开时,E=I(R1+R2+r),代入数据,联立解得E=12 V,r=1 Ω。
5.答案　(1)1 A　(2)6 V　2 Ω　(3)0.5 A
解析　(1)当K接a时,R1被短路,外电阻为R2,根据部分电路欧姆定律得,通过R2的电流I2== A=1 A,所以通过电源的电流为1 A。
(2)当K接a时,由闭合电路欧姆定律得E=U2+I2r①
当K接b时,外电路R1和R2串联,R外=R1+R2=6 Ω
通过电源的电流I==0.75 A
这时有E=U+Ir=4.5 V+0.75r②
联立①②解得E=6 V,r=2 Ω
(3)当K接c时,R2与R3并联,再与R1串联,并联电阻为R23==2 Ω
总电阻R总=R1+r+R23=6 Ω
总电流I3==1 A
通过R2电流I'=I3=0.5 A
6.AD　根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,由数学知识可知,电源的U-I图像的纵轴截距表示电源的电动势,斜率的绝对值等于电源的内阻r;对照图像知E1>E2=E3,r1=r2I2>I3,选项D正确。
7.AD　在本题的U-I图线中,纵轴截距表示电源电动势,A正确;横轴截距表示短路电流,C错误;图线斜率的绝对值表示电源的内电阻,则r= Ω=0.2 Ω,B错误;当路端电压为1 V时,电源内电阻分得的电压U内=E-U外=2 V-1 V=1 V,则电路中的电流I== A=5 A,D正确。
8.答案　(1)AC　BC　(2)3 Ω　12 Ω　(3)8 V　1 Ω
解析　(1)当变阻器的滑片向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,电路中电流增大,定值电阻R0两端的电压增大,路端电压减小,由题图乙分析可得V1对应AC,V2对应BC。
(2)由题意得R0== Ω=3 Ω,当滑动变阻器取最大值时,电流最小Imin=0.5 A,而UR=U2-U1=7.5 V-1.5 V=6 V,所以Rmax== Ω=12 Ω。
(3)因为U2=E-Ir,则内阻r== Ω=1 Ω,所以E=U2+Ir=7.5 V+0.5×1 V=8 V。
能力提升练
1.B　当R4的滑动触头向图中b端移动时,R4连入电路部分电阻增大,外电阻增大,总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知回路中总电流减小,则内电压减小,外电压增大,则电压表示数增大;总电流减小,R1和R3两端电压减小,可知加在R2两端电压增大,流过R2的电流增大,电流表的读数增大。选项A、C、D错误,B正确。
2.C　当环境温度升高时:A图中,外电路的总电阻减小,总电流增大,即流过电流表的电流增大,选项A错误;B图中,外电路的总电阻减小,总电流增大,内电压升高,路端电压降低,流过R0的电流减小,因此流过电流表的电流增大,选项B错误;C图中,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,Rt两端的电压降低,电压表测量的是热敏电阻Rt两端的电压,因此电压表的示数减小,选项C正确;D图中,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,电压表测量的是R0两端的电压,示数增大,选项D错误。
3.AD　当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器接入电路的电阻减小,总电阻减小,电路中的总电流增大,电流表A的示数变大;根据欧姆定律可知R2两端的电压增大,电压表V2示数变大;由闭合电路欧姆定律知内电压增大,则路端电压减小,电压表V3示数变小。R2两端的电压增大,路端电压减小,则R1两端的电压减小,电压表V1的示数变小,故A正确,B错误;由U1=E-I(R2+r)得=R2+r不变,=R2不变,由U3=E-Ir得=r不变,故C错误,D正确。
4.AD　滑动变阻器的右半部分与电流表A串联,再与左半部分并联,并联部分与灯泡串联后再与电压表并联,电压表测路端电压。滑片P向左滑动,当两支路电阻相等,即RA+Ra=Rb时,并联路段电阻最大,并联路段的电阻先增大后减小,外电路总电阻先增大后减小,由串联分压可知路端电压先增大后减小,选项D正确;电流表刚开始测干路电流,随着P由a向b移动,电流表示数逐渐变小,P滑到b端,电阻R和电流表被短路,电流表示数为零,A正确;外电路电阻增大时,流过灯泡的电流减小,灯泡分压减小,灯泡变暗,选项B错误;外电路电阻越接近电源内阻,电源输出功率越大,由于灯泡电阻大于电源内阻,因此外电路电阻总大于电源内阻,外电阻先增大后减小,所以电源的输出功率先减小后增大,选项C错误。
5.B　理想电压表V1、V2、V3分别测定值电阻两端的电压、路端电压、滑动变阻器两端的电压,理想电流表A测的是干路中的电流。滑动变阻器滑片向下滑动,其接入电路的电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知,干路中的电流增大,A示数增大,内电压增大,路端电压减小,即V2示数减小,故A正确,B错误;因为=R,=r,=r+R,故C正确;ΔU2=ΔI·r,ΔU1=ΔI·R,又因R>r,故ΔU2<ΔU1,故D正确。
6.D　在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大,A错误;电阻R2两端的电压U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,电容器两极板间电压变小,其所带电荷量减小,C错误;根据外电路中顺着电流方向,电势降低,可知a点的电势大于零,a点的电势等于R2两端的电压,U2变小,则a点的电势降低,通过R2的电流I2减小,D正确;电流表下端接地,电势为零,通过电流表的电流IA=I-I2,I增大,I2减小,则IA增大,即电流表示数变大,B错误。
技巧点拨
分析电容器所带电荷量的变化要注意以下两点
(1)把电容器当成断路简化电路图,按照电路动态分析的基本方法来分析各部分电路电压与电流的变化。
(2)电路稳定时,找到与电容器并联的电阻,而电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
7.CD　当开关闭合时,电源两端的电压是路端电压,小于电动势,选项A错误;电路中的电流为I==1 A,R2两端的电压为U2=IR2=8 V,电容器与R2并联,其两端电压也是8 V,选项B错误,D正确;电容器所带电荷量为Q=CU2=1.6×10-8 C,选项C正确。
方法技巧
含电容器电路的分析技巧
分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:
(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即电容器两端电压。
(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即电容器两端电压。
(3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压等于电源电动势。
8.BC　S断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,由图知a点电势与电源负极电势相等,而b点电势与电源正极电势相等,电容器两端电压都等于电源电动势,而C1>C2,由Q=CU知此时Q1>Q2,当S闭合后,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I==2 A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6 V、U2=IR2=12 V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1'=C1U1=3.6×10-5 C、Q2'=C2U2=3.6×10-5 C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故A错误,B、C正确,D错误。
9.答案　(1)5 V　(2)1.6×10-4 C　(3)1.6×10-4 C
解析　电路稳定后,电容器和电压表所在支路可认为是断路,可得R2上无电流通过,R2两端电势相等,其等效电路如图所示
(1)根据闭合电路欧姆定律,得电路中的电流为I==1 A
电压表的读数为U3=IR3=5 V
(2)电容器两端电压为UC=U1=IR1=4 V
电容器所带的电荷量Q=CU1=1.6×10-4 C
(3)S断开后,电容器将通过R1、R2和其构成的闭合电路放电,所以通过R2的电荷量为
=Q=1.6×10-4 C
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