2025鲁教版高中物理选必修第三册同步练习题（有解析）--第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电复习提升

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2025鲁教版高中物理选必修第三册
第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电
本章复习提升
易混易错练
易错点1　混淆、出错
1.(多选)在如图所示的电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生了变化。若电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示,下列说法正确的是 (　　)
A.不变,不变　　　　B.变小,变小
C.变小,不变　　　　D.变小,不变
易错点2　对闭合电路输出功率最大的条件适
用对象不明确
2.(2022山东临沂二十四中期中)如图所示,定值电阻R0=2 Ω,滑动变阻器R1的最大阻值为10 Ω,E为电源电动势,电源内阻r=5 Ω,以下说法中正确的是 (　　)
A.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,R0的功率先增大后减小
B.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,R1的功率先增大后减小
C.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,r的功率先增大后减小
D.滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,电源的输出功率一直增大
易错点3　不能正确理解U-I图像
3.(2024山东德州统考)如图所示,直线a表示某电源路端电压与电流的U-I图像,直线b为某一电阻R的U-I图像,将该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图像可知 (　　)
A.该电源的输出功率为4 W
B.该电源电动势为6.0 V,内阻为3 Ω
C.该电源的效率为60%
D.若将两个相同电阻R串联接入该电源,则电流变为原来的一半
易错点4　不顾及电表量程出错
4.测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5 V,r约为1.5 Ω)的实验中,提供的器材有:量程0~3 V的理想电压表V,量程0~0.5 A的电流表A(具有一定内阻),定值电阻R=4 Ω,滑动变阻器R',开关K,导线若干。
(1)画出实验电路原理图。图中各元件要用题目中给出的符号或字母标出。
(2)实验中,当电流表示数为I1时,电压表示数为U1;当电流表示数为I2时,电压表示数为U2。则可以求出E=　　　　,r=　　　　。(用I1、I2、U1、U2及R表示)
思想方法练
一、“安阻法”测电动势E和内阻r
1.(2024山东烟台阶段练习)某物理兴趣小组的同学从一款电子产品中拆下一个特殊电池,通过查阅说明书了解到该电池的电动势约为1 V左右,内阻约为300 Ω左右。他们欲通过实验尽量准确地测出该电池的电动势和内阻。除了待测电池,实验室可提供的器材还有:
A.电流表A1(量程为0~300 μA,内阻为900 Ω)
B.电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻为1 Ω)
C.定值电阻R1(阻值为100 Ω)
D.定值电阻R2(阻值为1 100 Ω)
E.电阻箱R(0~9 999 Ω)
F.导线和开关。
(1)小组同学设计了如图甲所示的电路图,为了顺利完成测量,电流表应选　　　,定值电阻应选　　　。(填所选仪器前的字母序号)
　　
(2)该小组同学按设计的电路图连接好电路,测得几组所选电流表的读数I,以及相应的电阻箱的读数R,作出-R图线如图乙所示。通过计算可以求得该电池电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。(结果保留2位有效数字)
二、“伏阻法” 测电动势E和内阻r
2.(2024重庆西南大学附中期中)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响。实验原理图和实验器材如图甲、图乙所示。
　　
(1)测量E和r的实验方案为:调节电阻箱阻值R,改变电源两端的电压U,计算出电流I,利用数据作出U-I图像,依据公式　　　　　,得出E和r。
(2)请在图乙中用笔画线代替导线连接电路。
(3)实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图像如图丙中(a)、(b)、(c)所示。
由此可知,在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),电源内阻　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)图线(b)对应的电源电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω(以上两空均保留三位有效数字)。若考虑电压表对测量结果的影响,所测得的电动势与真实值相比　　　　(填“偏大”“偏小”或“相同”)。
答案与分层梯度式解析
第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电
本章复习提升
易混易错练
1.ACD 2.B 3.B
1.ACD　根据欧姆定律可得==R1,为定值,选项A正确;P向下滑动,R2接入电路的阻值变小,且=R2,又因为==R1+r不变,选项B错误,C正确;因为=R1+R2且R2减小,所以变小,而=r不变,选项D正确。
错解分析　滑动变阻器的滑片P向下滑动时,R2接入电路的阻值减小,误认为R2==而错选B。对于定值电阻来说,其两端的电压变化量ΔU与电流变化量ΔI的比值为定值,等于其电阻的大小,即R==;对于变化的电阻,它两端的电压变化量与电流变化量的比值不等于其阻值,即R=≠。
2.B　根据闭合电路的欧姆定律有E=I(r+R0+R1),当滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,R1减小,则I增大,根据纯电阻的功率公式有=I2R0,Pr=I2r,则、Pr均一直增大,A、C错误;将R0看成电源的内阻,则电源的内阻r'=7 Ω,当滑动变阻器的阻值等于7 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,则当滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,滑动变阻器R1消耗的电功率先增大后减小,B正确;由题知电源内阻为5 Ω,当滑动变阻器的滑片从最左端滑到最右端的过程中,外电阻就由12 Ω变到2 Ω,由于电源外电阻等于内阻时电源输出功率最大,则整个过程中,电源的输出功率先增大后减小,D错误。故选B。
错解分析　不分析电路而机械地认为在任何情况下只要R=r,则电源的输出功率就最大。解题时要抓住电路的特征,弄清输出功率的计算方法,结合数学知识得出答案,而不是一味地套用结论。
3.B　电源的输出功率为P=UI=3 W,故A错误;由图像可知电源电动势为6.0 V,内阻为r==3 Ω,故B正确;电源的总功率为P总=IE=6 W,电源的效率为η=×100%=50%,故C错误;根据图像信息,有R= Ω=3 Ω,若将两个相同电阻R串联接入该电源,则电流为I== A,故D错误。故选B。
错解分析　当出现电源的U-I图像与某电阻的U-I图像画在一起,且它们组成闭合电路时,关键是理解此时流过电源的电流和流过电阻的电流相等,且电源的路端电压即为电阻两端的电压。若理解不了这个条件,则题目找不到切入点,无法解决。
4.答案　(1)见解析图　(2)　-R
解析　(1)根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中的电流越大时,路端电压越小,当电路中的电流达到电流表的最大测量值0.5 A时,路端电压约为U=E-Ir=3.75 V>3 V,超出了电压表的量程,显然不能直接把电压表接在电源两端测路端电压,因此需要利用定值电阻R来分压,电路如图所示,把电源与R看做一个等效电源,电流达到0.5 A时,等效电源的路端电压约为U=E-I(R+r)=1.75 V<3 V,方案合理。
(2)设等效电源的内阻为r',则r'=R+r,根据闭合电路欧姆定律可知:U1=E-I1r',U2=E-I2r'
联立解得:E=,r'=,故电源内阻r=r'-R=-R。
错解分析　解答此题时,有些同学未能注意到电表的量程而盲目地画出如图所示电路而致错。由于电源电动势较大而内阻较小,故电路中应接入保护电阻,在计算时可以将保护电阻等效为电源内阻。
思想方法练
1.答案　(1)A　C　(2)0.83　3.3×102
解析　(1)根据题意,由公式I=可知,电路中的电流最大值约为I= A≈3.3 mA,可知电流表A2量程太大,故选电流表A1;而电流表A1的量程太小,需并联一个比电流表内阻小的电阻扩大量程,则定值电阻选择R1。
(2)电流表A1与R1并联之后的电阻为R'==90 Ω,设电流表中的电流为I,干路电流为I总,则有I总=I+=10I,由电路图,根据闭合电路欧姆定律有10I=,整理得=·R+,结合-R图像可得= V-1,=5 000 A-1,解得E=0.83 V,r=3.3×102 Ω。
方法点津　安阻法
　　(1)由E=I(R+r)可得
①=R+,可作-R图像(如图甲)
-R图像的斜率k=,纵轴截距为。
②R=E·-r,可作R-图像(如图乙)
R-图像的斜率k=E,纵轴截距为-r。
　　
(2)误差分析
①误差来源:电流表有电阻,导致电源内阻测量不准确;
②结论:E测=E真,r测>r真(r测=r真+rA)。
2.答案　(1)U=E-Ir　(2)见解析　(3)不变　增大　(4)0.770　5.67×103　偏小
解析　(1)电路图中有电压表、电阻箱,故采用伏阻法测电动势及内阻,根据闭合电路的欧姆定律有U=E-Ir,据此式结合U-I图像即可得出E和r。
(2)根据电路图连接实物图如图所示
(3)图线与纵轴的交点的纵坐标表示电动势,各图线与纵轴交点坐标相同,即电动势不变,为0.770 V,图线斜率的绝对值表示内阻,斜率的绝对值变大,内阻增大。
(4)图线(b)对应的电源电动势、内阻分别为E=0.770 V,r= Ω=5.67×103 Ω
由于电压表的分流作用,使所测电源电动势小于电源电动势真实值。
方法点津　 伏阻法
　　(1)由E=U+r得:=+·。故-图像的斜率k=,纵轴截距为,如图所示。
(2)误差分析
①误差来源:电压表分流,干路电流表达式不准确;
②结论:E测21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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