《学霸笔记 同步精讲》第2章 6.电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 练习（教师版）物理教科版必修3

6.电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律
课后训练巩固提升
基础巩固
1.一台发电机用0.5 A电流向外输电,在1 min内将180 J的机械能转化为电能,则发电机的电动势为(　　)
A.6 V B.360 V
C.120 V D.12 V
答案:A
解析:q=It,E= V=6 V。
2.一个闭合电路,是由电池供电的,外电路是纯电阻时,以下说法正确的是(　　)
A.当外电阻增大时,路端电压增大
B.当外电阻减小时,路端电压增大
C.当外电阻减小时,电路中的电流减小
D.电池的内阻越小,外电阻变化时,路端电压的变化越大
答案:A
解析:根据U=E-Ir,当外电阻增大时,I减小,U增大,A正确,B错误。根据I=,C错误。再根据U=E-Ir,ΔU=ΔIr,故D错误。
3.有两个相同的电阻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.
答案:C
解析:由串联电路和并联电路的特点及闭合电路的欧姆定律得E=I(2R+r),E=,由以上两式可得r=4R。
4. 下图的电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中(　　)
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大,电流表的示数减小
D.电压表的示数减小,电流表的示数增大
答案:A
解析:由变阻器R0的滑片向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小,则R外减小,由I=可知I增大,由U内=Ir可知U内增大,由E=U内+U外可知U外减小,故电压表示数减小。由U1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2减小,由I2=可知电流表示数变小,故A正确。
5.有一铅蓄电池,在其内部将2×10-5 C的电子从正极移到负极需要3×10-2 s的时间,此过程中非静电力做功为4×10-5 J,则该铅蓄电池的电动势是多少 给一小灯泡供电,供电电流是0.2 A,供电10 min,非静电力做功是多少
答案:2 V　240 J
解析:电动势E= V=2 V
非静电力做的功W=Eq=EIt=2×0.2×60×10 J=240 J。
能力提升
1.(多选)下图为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r1>r2
D.当工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大
答案:AD
解析:由闭合电路欧姆定律知E=U+Ir。当I=0时U=E,即U-I图线和U轴的交点就是电源电动势,两电源的电动势相等。当U=0时I=,由题图知,U-I图线和I轴的交点就是短路电流,则I1>I2,A正确。而r=,即图线的斜率的绝对值表示电源的内阻,由题图知r12.(多选) 下图的电路中,电源的电动势为3.2 V,电阻R的阻值为30 Ω,小灯泡L的额定电压为3.0 V,额定功率为4.5 W。当开关S接位置1时,电压表的示数为3 V,下列说法正确的是(　　)
A.电源的内电阻为4 Ω
B.小灯泡的电阻为2 Ω
C.当开关S接到位置2时,小灯泡很暗
D.当开关S接到位置2时,小灯泡两端的电压为3 V
答案:BC
解析:灯泡的额定电流IL= A=1.5 A,电阻RL= Ω=2 Ω,当开关接1时,通过电阻R的电流I= A=0.1 A,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,代入得3.2 V=3 V+0.1 A×r,可得r=2 Ω,故A错误,B正确;当开关接2时,灯泡电流IL'= A=0.8 A,小于灯泡的额定电流,实际功率小于其额定功率,则灯泡L不能正常发光,会很暗,此时灯泡两端的电压为UL'=IL'RL=0.8×2 V=1.6 V,故C正确,D错误。
3.(2024·四川甘孜模拟)在下图的电路中,定值电阻R1=R4=3 kΩ,R2=2 kΩ,R3=R5=12 kΩ,电容器的电容C=6 μF,电源的电动势E=10 V,内阻不计,当开关S1闭合电流达到稳定时,处在电容器中间电荷量q=2×10-3 C的油滴恰好保持静止,当开关S2闭合后,则以下判断正确的是(　　)
A.电容器上极板电势高
B.带电油滴加速向上运动
C.a、b两点的电势差Uab=8 V
D.通过R3的电荷量Q=4.8×10-5 C
答案:D
解析:设电源负极电势为零。开关S2闭合前,电阻R5中没有电流,电容器的电压等于电阻R2两端的电压,可知U2=,解得U2=4 V,此时电容器上极板电势高,处在电容器中的油滴保持静止,所受的电场力方向竖直向上,则油滴带负电,且a端电势高,电容器内部的油滴带负电,当开关S2闭合后,a端电势φa=,解得φa=4 V,b端电势φb=,解得φb=8 V,可知电容器下极板电势高,上极板电势低,由于液滴带负电,所受的电场力方向竖直向下,则油滴将加速向下运动,故A、B错误;开关S2闭合后,a、b两点间的电势差Uab=φa-φb=4 V-8 V=-4 V,故C错误;开关S2闭合前,电容器的电荷量q1=CU2=6×10-6×4 C=2.4×10-5 C,开关S2闭合后,电容器的电荷量q2=C|Uab|=6×10-6×4 C=2.4×10-5 C,由于开关S2闭合前上极板电势高,开关S2闭合后,下极板电势高,因此通过R3的电荷量Q=q1+q2=2.4×10-5 C+2.4×10-5 C=4.8×10-5 C,故D正确。
4. 下图的电路中,电源的电动势E=12 V,内阻未知,R1=8 Ω,R2=1.5 Ω,L是规格为“3 V　3 W”的灯泡,开关S断开时,灯泡恰好正常发光。不考虑温度对灯泡电阻的影响。试求:
(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻;
(2)电源的内阻;
(3)开关S闭合时,灯泡实际消耗的功率。
答案:(1)1 A　3 Ω　(2)1 Ω　(3)0.48 W
解析:(1)I==1 A
RL==3 Ω
(2)S断开时,E=Ir+IR1+IRL
将E=12 V,I=1 A,R1=8 Ω,RL=3 Ω代入求解得r=1 Ω。
(3)开关S闭合时,E=I'r+I'R1+U2
I'=
代入数据联立求解得U2=1.2 V
灯泡实际消耗的功率P'==0.48 W。
5.在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω。当开关S接a时,R2上消耗的电功率为4 W;当开关S接b时,电压表示数为4.5 V。试求:
(1)开关S接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)开关S接c时,通过R2的电流。
答案:(1)1 A　4 V　(2)6 V　2 Ω　(3)0.5 A
解析: (1)开关S接a时,R1被短路,由P2=I2R2得
通过电源的电流I=1 A
电源两端的电压等于R2两端的电压,即U=IR2=1×4 V=4 V。
(2)由闭合电路欧姆定律得
当开关S接a时,有E=U+Ir
代入得E=4 V+1 A×r。
当开关S接b时,电压表示数为4.5 V,有E=U'+r联立解得E=6 V,r=2 Ω。
(3)当开关S接c时,通过R2的电流
I'==0.5 A。
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