第二章 6　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律--2026教科版高中物理必修第三册同步练习（有解析）

2026教科版高中物理必修第三册
6　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律
基础过关练
题组一　　对电源的理解
1.下列关于电源和电动势的说法正确的是(　　)
A.电路中有电源一定有持续的电流
B.在电源内部,电流由电源正极流向电源负极
C.电源电动势与外电路的组成有关
D.外电路中电场力对电荷做正功,内电路中非静电力对电荷做正功
2.下列有关电压与电动势的说法正确的是(　　)
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大小的物理量
3.(2025四川成都十二中期中)一节干电池的电动势为1.5 V,表示该电池(　　)
A.一定有1.5 J的化学能转变成电能
B.在工作时两极间的电压恒为1.5 V
C.比电动势为1.2 V的电池存储的电能多
D.将电荷量1 C的正电荷由负极输送到正极过程中,有1.5 J的化学能转化为电能
题组二　　闭合电路欧姆定律的应用
4.(2024湖南永州一中月考)将两个相同的电阻R,串联起来接在电动势为E的电源上,电路中的电流为I;将它们并联起来接在同一电源上,此时流过电源的电流为,则电源的内阻为(　　)
A.R　　　　B.　　　　C.4R　　　　D.
5.如图所示电路中,电源电动势恒定,内阻不计,电阻R1=10 Ω,R2=20 Ω,R的阻值未
知但不为零,开关S断开时,理想电流表示数为0.20 A,则当开关S闭合后,理想电流表的示数可能是(　　)
A.0.25 A　　　　B.0.30 A　　　　
C.0.35 A　　　　D.0.40 A
6.(多选题)(2025四川绵阳盐亭中学期中)如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“5 V 2.5 W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A,这时电阻R两端的电压为4 V。则下列说法正确的是(　　)
A.电阻R的阻值为4 Ω
B.电源的电动势为5 V
C.电源的电动势为6 V
D.电源的内阻为2 Ω
7.(多选题)(2024四川眉山二模)如图所示,电源与三个电阻连接,电路中R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,理想电流表A的示数为I0;当S1闭合、S2断开时,理想电流表示数为0.5I0。下列判断正确的有(　　)
A.电源的内阻为0
B.电源的内阻为2R
C.当S1、S2都闭合时,流过R1、R2和R3的电流不相等
D.当S1、S2都闭合时,流过R1、R2和R3的电流可能相等
8.如图所示的电路中,电源的电动势为E=20 V,G为一满偏电流为Ig=100 mA的小量程电流表,R为一电阻箱(0~9 999.9 Ω),当调节其阻值为20 Ω时,电阻箱R两端的电压为5 V,电流表G的示数为I1=50 mA,R1=80 Ω,R2=48 Ω,求:
(1)电流表G的内阻Rg;
(2)电源的内阻r。
题组三　　电源的U-I图像
9.如图所示为某电源的路端电压与电流的关系图像,则下列结论正确的是(　　)
A.电源的电动势为2.0 V
B.电源的内阻为4 Ω
C.电源的短路电流为0.5 A
D.将该电源与一阻值为1 Ω的电阻串联,路端电压为0.4 V
10.(2024四川绵阳南山中学实验学校期中)如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法中正确的是(　　)
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E1D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较小
11.(2025广东潮州松昌中学期中)如图甲所示的电路中,使滑动变阻器的滑片从最右端滑动到最左端,测得电压表V示数随电流表A示数变化的图像如图乙所示,不计电表内阻的影响。求:
(1)定值电阻R0的阻值和滑动变阻器的最大阻值Rm;
(2)电源的电动势E和内阻r。
　
能力提升练
题组一　　闭合电路的动态分析
1.(多选题)(2024江苏南京月考)如图所示电路,闭合开关S,不考虑灯泡电阻的变化,电流表和电压表均为理想电表。若将滑动变阻器的滑片P向上移动,则(　　)
A.灯泡L1变暗　　　　B.灯泡L2亮度不变
C.电压表的示数变大　　　　D.电流表的示数变大
2.(2025四川期中)如图所示的电路中,光敏电阻R2的阻值随光照强度增大而减小,电表均为理想电表。闭合开关S,电路达到稳定状态后,若增大光照强度,电流表的示数变化为ΔI,电压表的示数变化为ΔU,下列说法正确的是(　　)
A.电流表示数减小　　　　
B.电压表示数减小
C.电容器所带电荷量增加　　　　
D.保持不变
3.(多选题)(2025四川绵阳盐亭中学期中)某学校为创建绿色校园,新装了一批如图甲所示的节能路灯,该路灯通过光控开关实现自动控制,路灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变,图乙为其内部电路的简化原理图,电源电动势为E,内阻为r,Rt为光敏电阻(光照强度增加时,其阻值减小),R0为定值电阻,现增加光照强度,则下列判断正确的是(　　)
　
A.R0两端电压增大　　　　
B.干路电流减小
C.B灯变暗,A灯变暗　　　　
D.A灯变亮,B灯变暗
4.(2025四川遂宁月考)如图所示,电源电动势E及内阻r恒定不变,R、R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电压表V及电流表A1、A2均为理想电表。下列说法正确的是(　　)
A.若S闭合,当R2的滑片向下滑动时,两电流表A1、A2的示数变化量满足ΔI1>ΔI2
B.若S闭合,当R2的滑片向下滑动时,电压表V和电流表A1的示数变化量的绝对值之比不断改变
C.若S闭合,当R2的滑片向下滑动时,电压表V和电流表A1的示数变化量的绝对值之比不变
D.若R2接入电路的电阻保持某一不为零的值不变,将开关S由断开转为闭合,则电流表A1的示数变小,电压表V、电流表A2的示数均变大
题组二　　闭合电路中的故障问题
5.(2023江西吉安一中期末)如图所示电路,闭合开关S,两个灯泡都不亮,电流表指针几乎不动,而电压表指针有明显偏转,该电路的故障可能是(　　)
A.电流表坏了或未接好
B.从点a经过灯L1到点b的电路中有断路
C.灯L2的灯丝断了或灯座未接通
D.电流表和灯L1、L2都坏了
6.(2024浙江台州书生中学开学考试)如图所示的电路中,闭合开关S后,灯L1和L2都正常发光,后来由于某种
故障使灯L2突然变亮,电压表读数增大,由此推断,这种故障可能是(　　)
A.灯L1灯丝烧断　　　　B.电阻R2断路
C.电阻R2短路　　　　D.电容器被击穿短路
题组三　　含容电路的分析与计算
7.(多选题)(2025江苏盐城响水中学学情分析)如图所示,电源的电动势E=1.5 V,内阻r=2 Ω,R1、R2为两个定值电阻,阻值均为8 Ω,平行板电容器的电容C=3×10-6 F,则(　　)
A.开关断开时两极板间的电压为 V
B.开关断开时电容器带的电荷量为4×10-6 C
C.开关接通时两极板间的电压为1 V
D.开关接通时电容器带的电荷量为3×10-6 C
8.(多选题)(2024四川遂宁蓬溪中学月考)在报警电路中常用到蜂鸣器,其原理为当电流从蜂鸣器正极流入负极流出时,蜂鸣器会发出报警声。
如图所示是一个断路报警电路,平行板电容器电容为C,电源电动势为E、内阻r≠0,D可视为理想二极管,R1、R2为定值电阻。当电路中的开关S在电路工作过程中断开时,蜂鸣器会发出报警声。对于该电路下列说法正确的是(　　)
A.a端为蜂鸣器的正极
B.S闭合电路稳定后,电容器电荷量为CE
C.S闭合电路稳定后,增加平行板间距离有可能会使蜂鸣器发出报警声
D.S断开后,流过蜂鸣器的电荷量小于流过R2的电荷量
9.(2025四川攀枝花七中期中)如图所示,平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点,不考虑电流表和电压表对电路的影响,选地面的电势为零,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,下列说法正确的是(　　)
A.油滴带负电,将向上运动
B.P点的电势升高
C.电源的效率变低
D.电压表、电流表的示数均变小
10.(2025安徽期中)如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=1 Ω,定值电阻的阻值分别为R1=8 Ω,R2=10 Ω,R3=2 Ω,R4=6 Ω,电容器电容C=1.0×10-10F,求:
(1)闭合开关S,待电路稳定后的路端电压;
(2)闭合开关S,待电路稳定后电容器带的电荷量;
(3)断开开关S后,通过R2的电荷量。
答案与分层梯度式解析
6　电源的电动势和内阻
闭合电路欧姆定律
基础过关练
1.D 2.D 3.D 4.C 5.A 6.ACD
7.BC 9.A 10.C
1.D　电路中有持续电流的条件是有电源且电路是闭合回路,有电源不一定有持续的电流,故A错误。在电源内部,电流由电源负极流向电源正极,故B错误。电源电动势反映电源的特性,与外电路的组成无关,故C错误。外电路中,电荷在导线中电场的作用下运动,此过程电场力对电荷做正功;根据稳定电流的闭合性可知,在内电路中,电荷运动方向与电场力的方向相反,电场力对电荷做负功,非静电力对电荷做正功,故D正确。
2.D　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大小的物理量;而电压公式U=中的W则是电场力做的功,故A、B、C错误,D正确。
3.D　电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领,电动势在数值上等于将电荷量1 C的正电荷从电源的负极移到正极过程中非静电力做的功,即一节干电池的电动势为1.5 V,表示该电池将电荷量1 C的正电荷由负极移到正极的过程中,非静电力做了1.5 J的功,有1.5 J的化学能转化为电能,故D正确,A错误;在工作时电池两极间的电压为路端电压,小于电源的电动势,故B错误;电动势大说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大,但电动势大存储的电能不一定多,故C错误。故选D。
4.C　由串、并联电路的特点可知,串联时外电阻为2R,并联时外电阻为,由闭合电路的欧姆定律可得E=I(2R+r),E=I,联立解得r=4R,C正确。
5.A　根据闭合电路的欧姆定律可知,当S断开时E=I1×(R1+R2+R)=0.2×(30+R),当S闭合时,R1被短路,有E=I2(R2+R)=I2×(20+R),联立解得I2==0.2+,R的阻值未知但不为0,所以0.2 A6.ACD　当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A,这时电阻R两端的电压为4 V,则电阻R==4 Ω,故A正确;当开关S接a点时,小灯泡L正常发光,故通过小灯泡的电流为I1== A=0.5 A,根据闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r,E=U2+I2r,联立解得E=6 V,r=2 Ω,故B错误,C、D正确。故选A、C、D。
7.BC　当开关S1断开、S2闭合时,电路由电源、电流表、电阻R1组成串联电路,根据闭合电路欧姆定律有I0=;当S1闭合、S2断开时,电路由电源、电流表、电阻R3组成串联电路,根据闭合电路欧姆定律有0.5I0=,联立解得r=2R,故A错误,B正确。当S1、S2都闭合时,外电路三个电阻并联,三个电阻两端电压相等,根据部分电路欧姆定律可知,由于三个电阻的阻值不相等,则流过R1、R2和R3的电流不相等,故C正确,D错误。故选B、C。
8.答案　(1)20 Ω　(2)2 Ω
解析　(1)电流表G和R1串联后再与电阻箱R并联,则有U1=I1(Rg+R1)
解得Rg=20 Ω。
(2)流过电阻箱R的电流I2==0.25 A
干路电流I=I1+I2
由闭合电路欧姆定律有E=U1+I(R2+r)
联立解得r=2 Ω。
9.A　根据U=E-Ir可知电源的U-I图像的纵轴截距等于电源电动势,图线斜率的绝对值等于电源内阻,则有E=2.0 V,r= Ω=1 Ω,故A正确,B错误;当外电阻为零时,电源被短路,此时的短路电流为I短== A=2.0 A,故C错误;将该电源与一阻值为1 Ω的电阻串联,则电路中的电流为I== A=1 A,路端电压为U=IR=1×1 V=1 V,故D错误。
易错分析　
10.C　U-I图线与U轴的交点表示电源电动势,与I轴的交点表示短路电流,则有E1I2,故A错误;根据闭合电路欧姆定律得U=E-rI,可知电源U-I图线斜率的绝对值表示电源内阻,即|k|=r,故内阻r1归纳总结　对于电源的U-I图像,由U=E-Ir 可知:(1)纵轴截距等于电源的电动势E,横轴截距等于外电路短路时的电流I短=;(2)U-I图线(直线)斜率的绝对值等于电源的内阻r==。
11.答案　(1)1 Ω　5 Ω　(2)3 V　4 Ω
解析　(1)当滑片滑到最左端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,此时回路中的电流最大,根据欧姆定律结合图乙可得R0===1 Ω
滑动变阻器的滑片在最右端时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,此时回路中的电流最小,根据欧姆定律结合图乙可得R0+Rm===6 Ω
解得Rm=5 Ω
(2)根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir
可知U-I图线斜率的绝对值等于电源内阻,则有r== Ω=4 Ω
将滑动变阻器滑片滑到最左端时,有E=I1(R0+r)=0.6×(1+4) V=3 V。
能力提升练
1.AC 2.D 3.AC 4.C 5.B 6.B
7.CD 8.AC 9.C
1.AC　滑动变阻器的滑片P向上移动,其接入电路的阻值变大,则电路中的总电阻变大,电路中的总电流变小,灯泡L1变暗,故A正确;电源的内电压变小,路端电压变大,故电压表的示数变大,C正确;由于电路中的总电流变小,不考虑灯泡电阻的变化,灯泡L1两端的电压变小,而路端电压变大,则灯泡L2两端的电压变大,灯泡L2变亮,故B错误;通过灯泡L2的电流变大,而电路中的总电流变小,则通过滑动变阻器的电流变小,即电流表的示数变小,D错误。
一题多解　滑动变阻器的滑片P向上移动,其接入电路的阻值变大,根据“串反并同”可知,通过滑动变阻器和L1的电流减小(“串反”),通过L2的电流增大(“并同”),故灯泡L1变暗,电流表的示数减小,灯泡L2变亮。
2.D　当增大光照强度时,光敏电阻R2减小,电路的总电阻减小,总电流I增大,电流表示数增大,电压表的示数增大,故A、B错误;由闭合电路欧姆定律可知,UC=E-I,由于I增大,则UC减小,电容器所带电荷量减少,故C错误;根据闭合电路欧姆定律得=R1+r,保持不变,故D正确。
3.AC　增加光照强度,则光敏电阻Rt阻值减小,电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流I总增大,路端电压U外减小,则A灯两端电压减小,A灯变暗,通过A灯的电流减小,根据I总=IA+I0,可知通过定值电阻R0的电流增大,R0两端电压增大,根据U外=U0+UB可知B灯两端电压减小,则通过B灯的电流减小,B灯变暗。故选A、C。
4.C　若S闭合,当R2的滑片向下滑动时,R2连入电路的阻值减小,故总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律I1=,可知干路电流I1增大,由U=E-I1,可知电压表示数减小,即并联部分电压减小,则流过R1的电流减小,根据I1=+I2,可知流过R2的电流变大,即A2的示数变大,而ΔI1=Δ+ΔI2,可得ΔI1<ΔI2,故A错误;若S闭合,当R2的滑片向下滑动时,由闭合电路欧姆定律有U=E-I1,可得电压表V和电流表A1的示数变化量的绝对值之比为=R+r,可知比值不变,故B错误,C正确;若R2接入电路的电阻保持某一不为零的值不变,将开关S由断开转为闭合,则干路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知电流表A1的示数变大,电源的内电压和R两端的电压增大,电压表V示数变小,电流表A2的示数也变小,故D错误。
5.B　电流表坏了或未接好、L2灯丝断了或灯座未接通都会使电路断路,电路中都没有电流,电压表指针不偏转,选项A、C、D不符合题意;若从点a经过灯L1到点b的电路中有断路,电压表与电流表、灯L2串联,电路中电阻很大,电流很小,电流表示数几乎为零,电压表示数近似等于电源电动势,选项B符合题意。
6.B　若灯L1灯丝烧断,即L1断路,电路总电阻增大,总电流减小,故L2分压减小,L2变暗,A不符合题意;若电阻R2断路,导致电路总电阻增大,总电流减小,L1两端电压减小,而路端电压增大,则电压表读数增大,L2两端电压增大,L2变亮,B正确;若R2短路,L2熄灭,C不符合题意;若电容器被击穿短路,外电路总电阻减小,总电流增大,内电压增大,路端电压减小,电压表读数减小,L2变亮,D不符合题意。故选B。
7.CD　开关断开时,R2与电容器并联在电路中,结合闭合电路的欧姆定律可知R2两端的电压为U==1.2 V,电容器与R2两端的电压相同,则电容器带的电荷量为Q=CU=3×10-6×1.2 C=3.6×10-6 C,A、B错误;开关接通时R1、R2和电容器并联,R1、R2并联的等效电阻为R==4 Ω,则电容器两极板间的电压为U'==1 V,电容器带的电荷量为Q'=CU'=3×10-6×1 C=3×10-6 C,C、D正确。
8.AC　开关S闭合时,电流从b端流过蜂鸣器,则电容器的右端为正极板,开关S断开时,电容器放电,电流从a端流过蜂鸣器,此时蜂鸣器发出报警声,则a端为蜂鸣器的正极,故A正确;S闭合电路稳定后,电容器两端电压为电阻R2两端电压,小于电源电动势E,故电容器电荷量小于CE,故B错误;S闭合电路稳定后,增加平行板间距离,根据C=,Q=CU,可知电容减小,带电荷量减少,电容器放电,电流从a端流过蜂鸣器,有可能会使蜂鸣器发出报警声,故C正确;S断开后,电容器放电,二极管具有单向导电性,没有电流通过二极管,则流过蜂鸣器的电荷量等于流过R2的电荷量,故D错误。
方法技巧　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。
9.C　油滴原来静止在电容器内,受向上的电场力与重力平衡,由图可知电容器两极板间电场方向向下,则油滴带负电,当滑片向b端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知,干路电流增大,即电流表的示数变大,路端电压减小,R1两端的电压增大,则电容器两端电压减小,电压表的示数减小,电容器两极板间场强减小,油滴所受电场力将小于重力,油滴将向下运动,故A错误,D错误;电容器下极板接地,电势为零,P点的电势在数值上等于P点与电容器下极板间的电势差,由U=φP-0=Ed可知,E减小,P与下极板间距不变,P点电势降低,故B错误;电源的效率为η=×100%=×100%,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,R4的阻值减小,外电阻R减小,电源的效率变低,故C正确。
10.答案　(1)11 V　(2)4×10-10 C　(3)1.6×10-10 C
解析　(1)闭合开关S,待电路稳定后,电容器可看作断路,R1与R3串联后与R2并联,再与R4串联,则外电路总电阻为R=R4+=11 Ω
根据闭合电路欧姆定律得干路电流为I==1 A
则路端电压为U=E-Ir=11 V
(2)根据题意可知,闭合开关S后,并联电路两端电压U2=E-I=5 V
电容器极板间电压UC=U2=4 V
电容器带的电荷量Q=CUC=4×10-10 C
(3)断开开关S,电容器通过R1与R2、R3放电,R2、R3串联后与R1并联,放电电流与电阻成反比,通过R2和R3的电荷量相同,因此通过R1的电荷量与通过R2、R3的电荷量跟电阻成反比即=,则通过R2的电荷量为QR2=Q=1.6×10-10 C。
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