《学霸笔记 同步精讲》第12章 电能 能量守恒定律 2.闭合电路的欧姆定律 练习（教师版）物理人教版必修3

2.闭合电路的欧姆定律
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列说法正确的是 (　　)
A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B.电源的电动势在数值上等于两极间的电压
C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别
D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高
答案:C
解析:电动势与电压有本质的区别,二者单位相同。只有电源与外电路断开时,两极间的电压在数值上才与电动势相等。
2.一台发电机用0.5 A的电流向外输电,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:1 min内流出的电荷量为q,由q=It得q=0.5×60 C=30 C,根据E=得E= V=6 V,所以A正确。
3.一个闭合电路,是由电池供电的,外电路是纯电阻时,下列说法正确的是(　　)
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。
4.如图所示,当开关S断开时,电压表示数为3 V,当开关S闭合时,电压表示数为1.8 V,则外电阻R与电源内阻r之比为(　　)
A.5∶3 B.3∶5
C.2∶3 D.3∶2
答案:D
解析:S断开时,电压表的示数等于电源的电动势,即E=3 V。S闭合时,U外=1.8 V,所以U内=E-U外=1.2 V。因为U外=IR,U内=Ir,所以R∶r=U外∶U内=3∶2。
5.在如图所示的电路中,开关S闭合后和闭合前相比,三个电表示数的变化情况是(　　 )
A.V示数变大,A1示数变大,A2示数变小
B.V示数变大,A1示数变小,A2示数变大
C.V示数变小,A1示数变大,A2示数变小
D.V示数变小,A1示数变小,A2示数变大
答案:C
解析:本题通过考查闭合电路的动态分析,培养科学思维。由题中电路图可知,开关S闭合前,电阻R、R2串联,两电流表测电路电流,电压表测路端电压。开关S闭合后,电阻R1与R2并联,然后与R串联,电流表A1测干路电流,电流表A2测R2支路电流,开关闭合后,外电阻R总减小,由I=可知,电路电流I增大,电流表A1示数增大,由U=E-Ir可知,路端电压U减小,电压表示数减小,并联电路电压U并=E-I(r+R)减小,I2=减小,电流表A2示数减小,故选项C正确。
6.电路图如图甲所示,若电阻未知,电源电动势和内阻也未知,电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的U-I图线分别如图乙所示。
(1)求电源的电动势和内阻。
(2)求电源的路端电压。
(3)求电源的输出功率。
答案:(1)4 V　1 Ω　(2)3 V　(3)3 W
解析:本题考查路端电压与负载的关系,培养科学思维。
(1)由题图乙所示U-I图线知,电源电动势E=4 V,短路电流I短=4 A,故内阻r==1 Ω。
(2)由题图乙知,电源与电阻构成闭合回路时对应路端电压U=3 V。
(3)由题图乙知,R=3 Ω,故P出==3 W。
能力提升
1.一电池具有一定的电阻,经测量其断路时的电压为1 V,如果用导线将其短路,经测量电流为0.05 A。如果将该电池与一定值电阻R串联在一起,已知R=20 Ω,则电池的内阻所分得的电压为(　　)
A.0.4 V B.0.5 V
C.1 V D.0.8 V
答案:B
解析:由已知条件得E=1 V,又I短=,所以r= Ω=20 Ω,
所以U内=Ir=r=×20 V=0.5 V,B正确。
2.如图所示,电阻R1=20 Ω,电动机的内阻R2=10 Ω。当开关断开时,电流表的示数为I0=0.5 A,开关闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,则电流表的示数I和电路消耗的电功率P的值正确的是(　　)
A.I=1.5 A B.I>1.5 A
C.P=15 W D.P<15 W
答案:D
解析:当开关S断开时,电动机没有通电,欧姆定律成立,所以电路两端的电压U=I0R1=0.5×20 V=10 V;开关闭合后,电动机转动,电路两端电压U=10 V,功率满足U(I-I0)>(I-I0)2R2,所以I<+I0= A+0.5 A=1.5 A,所以电流表的示数I<1.5 A,选项A、B错误;电路消耗的电功率P=UI<10×1.5 W=15 W,选项C错误,D正确。
3.右图为电阻表的原理示意图。其中,电流表的满偏电流为300 μA,内阻rg=100 Ω,调零电阻最大值R=50 kΩ,串联的定值电阻R0=50 Ω,电池电动势E=1.5 V。用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是(　　)
A.30~80 kΩ B.3~8 kΩ
C.300~800 Ω D.30~80 Ω
答案:B
解析:用电阻表测量电阻,指针指在表盘中央附近时测量结果比较准确。当电流最大时,Ig=,其中R内为电阻表的内阻,得R内= Ω=5 000 Ω,用它测量电阻Rx,当指针指在表盘中央时Ig=,得Rx=-R内=5 000 Ω,故能准确测量的阻值范围是5 kΩ附近,选项B正确。
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。
(1)求电阻R3的值。
(2)求电源电动势E和内阻r的值。
答案:(1)15 Ω　(2)12 V　1 Ω
解析:(1)S闭合时,R2两端电压U2=I2R2=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= Ω=15 Ω。
(2)由闭合电路欧姆定律,
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.如图所示,电灯L的规格为“4 V 1 W”,滑动变阻器R的总电阻为50 Ω。当滑片P滑至某位置时,L恰好正常发光,此时电流表示数为0.45 A。由于外电路发生故障,电灯L突然熄灭,此时电流表示数变为0.5 A,电压表示数为10 V。若导线连接完好,电路中各处接触良好。试问:
(1)发生的故障是短路还是断路 发生在何处
(2)发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为多大
(3)电源的电动势和内阻为多大
答案:见解析
解析:(1)电路发生故障后,电流表读数增大,路端电压U端=U2=I2R2也增大,因此外电路总电阻增大,在外电路某处一定发生了断路。由于电流表有读数,R2不可能断路,电压表也有读数,滑动变阻器R也不可能断路,因此,只可能是电灯L发生断路。
(2)L断路后,外电路只有R2,因此无电流流过R,电压表示数即为路端电压,U2=U端=10 V,R2= Ω=20 Ω。L未断路时恰好正常发光,UL=4 V,IL==0.25 A,U端'=U2'=I2'R2=0.45×20 V=9 V,R= Ω=20 Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,故障前E=9 V+(0.45 A+0.25 A)r,故障后E=10 V+0.5 A·r,解得r=5 Ω,E=12.5 V。
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