人教版物理选修3-1 同步练习：第2章 第7节 闭合电路的欧姆定律

第7节　闭合电路的欧姆定律
欧姆定律的理解
1.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(　D　)
A.5∶3
B.3∶5
C.2∶3
D.3∶2
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U外=IR,U内=Ir,所以R∶r=U外∶
U内=1.8
V∶1.2
V=3∶2,选项D正确.
2.一太阳能电池板,测得它的开路电压为800
mV,短路电流为40
mA.若将该电池板与一阻值为20
Ω的电阻连成一闭合电路,则它的路端电压是(　D　)
A.0.10
V
B.0.20
V
C.0.30
V
D.0.40
V
解析:由已知条件得E=800
mV,
又因I短=,所以r==
Ω=20
Ω.
所以U=IR=R=×20
V=0.40
V,选项D正确.
3.有两个阻值相同都为R的电阻,串联起来接在电动势为E的电源上,通过每个电阻的电流为I,若将这两个电阻并联起来,仍接在该电源上,此时通过一个电阻的电流为2I/3,则该电源的内阻是(　C　)
A.R
B.R/2
C.4R
D.R/8
解析:由闭合电路欧姆定律得,两电阻串联时I=,两电阻并联时I=·,解得r=4R,故选C正确.
4.(多选)如图所示电路中,电源电动势E=9
V,内阻r=3
Ω,R=15
Ω,下列说法中正确的是(　AC　)
A.当S断开时,UAC=9
V
B.当S闭合时,UAC=9
V
C.当S闭合时,UAB=7.5
V,UBC=0
D.当S断开时,UAB=0,UBC=0
解析:当S断开时,UAC与UBC为路端电压,等于电源电动势,选项A正确,选项D错误;当S闭合时,UAC=UAB=R=7.5
V,UBC=0,选项B错误,选项C正确.
路端电压与电流的关系
5.
如图所示,直线A为某电源的UI图线,曲线B为某小灯泡的UI图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是(　C　)
A.4
W,8
W
B.2
W,4
W
C.4
W,6
W
D.2
W,3
W
解析:A图线是电源的UI图线,图线纵轴截距等于电源电动势,斜率大小等于内阻,则得电源的电动势E=3
V,内阻为r=0.5
Ω.两图线的交点表示该灯泡与该电源连接时的工作状态,由交点读出工作电压U=2
V,电流I=2
A,则电源的输出功率P出=UI=2×2
W=4
W,电源的总功率P总=EI=3×2
W=6
W.选项C正确.
6.
(多选)如图所示为两个独立电路A和B的路端电压与其电流I的关系图线,则(　ACD　)
A.路端电压都为U1时,它们的外电阻相等
B.电流都是I1时,两电源内电压相等
C.电路A的电源电动势大于电路B的电源电动势
D.A中电源的内阻大于B中电源的内阻
解析:
在路端电压与总电流的关系图线(UI)中,图线在U轴上的截距表示电动势E,图线斜率的绝对值表示电源的内阻,可见EA>EB,rA>rB.图中两直线的交点坐标为(I1,U1),由R=可知,路端电压都为U1时,它们的外电阻相等.由U内=Ir可知,电流都是I1时,因r不相等,故两电源内电压不相等.所以选项A,C,D正确.
7.
如图为测某电源电动势和内阻时得到的UI图线,用此电源与三个阻值均为3
Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8
V.则该电路可能为(　B　)
解析:由图可知,E=Um=6
V,U=4
V时,I=4
A,因此有6=4+4r,解得r=
0.5
Ω,当路端电压为4.8
V时,U内=E-U=(6-4.8)V=1.2
V,由=,所以R=r=×0.5
Ω=2
Ω,由电阻的串、并联知识可知,选项B正确.
8.
(2016吉林一中检测)(多选)如图所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图像,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图像,则下列说法正确的是(　ACD　)
A.电源的电动势为50
V
B.电源的内阻为
Ω
C.电流为2.5
A时,外电路的电阻为15
Ω
D.输出功率为120
W时,输出电压是30
V
解析:由闭合电路的欧姆定律U=E-Ir,根据图像①,当I=0时,即处于断路时,路端电压等于电源电动势,故U=E=50
V,故A正确;图像①的斜率的绝对值表示内电阻,所以有r==
Ω=5
Ω,故B错误;根据图像①,当电流为2.5
A时,路端电压为37.5
V,故外电路电阻R==
=15
Ω,故C正确;输出功率为120
W时,根据图像②,电流为4
A,再对照UI图像,输出电压为30
V,故D正确.
路端电压与负载的关系
9.
电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路的(　C　)
A.电流表A示数增大,电压表V示数增大
B.电流表A示数增大,电压表V示数减小
C.电流表A示数减小,电压表V示数增大
D.电流表A示数减小,电压表V示数减小
解析:滑片P向右移动,滑动变阻器的阻值增大,总电流减小,则外电压增大,故选项C正确.
10.
(多选)如图所示的电路,电源内阻不能忽略,电阻R1=8
Ω,R2=
10
Ω,当开关S接a端时,电压表读数为2.0
V,若开关S接到b端时,电压表读数可能为(　BC　)
A.1.8
V
B.2.2
V
C.2.4
V
D.2.7
V
解析:当开关S从a端改接b端时,由于外电阻R2>R1,故电压表读数必增大,即U>2.0
V;若电源的内阻r R外时,可视电源为恒流电源,则
U外最大为Umax=U1=2.5
V,故U<2.5
V,故选项B,C正确.
11.
(2016荆州中学月考)某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系上,如图中的a,b,c所示,根据图线可知(　D　)
A.反映Pr变化的图线是b
B.电源电动势为8
V
C.电源内阻为1
Ω
D.当电流为0.5
A时,外电路的电阻为6
Ω
解析:电源发热功率Pr=I2r,故图像是关于I的二次函数,并且是递增的函数,所以反映Pr变化的图线是c,A错误;根据公式PE=IE可得PE是关于电流的一次函数,所以图线a是描述电源总功率随电流变化的图像,图像的斜率k==E=4
V,B错误;从c图像中可得r=
Ω=2
Ω,故C错误;当电流为0.5
A时,根据闭合电路欧姆定律得I=,代入解得R=6
Ω,故D正确.
12.
(2016邢台一中月考)在如图所示电路中,电源电动势E=15
V、内阻r=1.0
Ω,定值电阻R1=29
Ω,R2=30
Ω,R3=60
Ω.当开关闭合后,电阻R3上消耗的电功率是多大
解析:闭合电路的外电阻为R=R1+=(29+)Ω=49
Ω,根据闭合电路的欧姆定律,干路电流为
I==
A=0.30
A,R3两端的电压为
U3=E-I(R1+r)=[15-0.30×(29+1.0)]V=6.0
V
(或U3=I=0.30×
V=6.0
V)
R3消耗的电功率为P3==
W=0.60
W.
答案:0.60
W
(教师备用)
【补偿题组】
1.(针对第8题)如图(a)所示的电路中,调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动,根据电路中电压表和电流表的数据描绘了如图(b)所示的两条UI图线,则(　C　)
A.图线甲是根据电压表V2和电流表A的示数描绘的
B.图线乙是根据电压表V1和电流表A的示数描绘的
C.由图线可知,电阻R0=2
Ω
D.由图线可知,电源内阻r=2
Ω
解析:由题意可知图线甲表示电源的路端电压随电流的变化关系,是根据电压表V1和电流表A的示数描绘的,故选项A错误;图线乙表示电阻两端的电压随电流的变化关系,是根据电压表V2和电流表A的示数描绘的,故选项B错误;由图线乙可知定值电阻R0=2
Ω,故选项C正确;图线甲斜率的绝对值表示电源的内阻,所以内阻r=1
Ω,故选项D错误.
2.(针对第11题)
如图所示,曲线C1,C2分别是纯电阻直流电路中内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线.由该图可知下列说法中错误的是(　C　)
A.电源的电动势为4
V
B.电源的内电阻为1
Ω
C.电源输出功率最大值为8
W
D.电源被短路时,电源消耗的最大功率可达16
W
解析:由P内=I2r可知,C1为内电路消耗的电功率随电流变化的图线,C2为外电路消耗的电功率随电流变化的图线.交点表示内、外电阻相等,由P内=I2r得电源内阻为1
Ω,电动势E=2Ir=4
V,选项A,B正确;电源输出功率最大值为4
W,选项C错误;P短==16
W,选项D正确.
3.
(针对第12题)如图所示,电阻R1=8
Ω,电动机绕组电阻R0=2
Ω,当开关S断开时,电阻R1消耗的电功率是2.88
W;当开关S闭合时,电阻R1消耗的电功率是2
W.若电源的电动势为6
V,求开关S闭合时
(1)干路中的总电流;
(2)电动机输出的机械功率;
(3)若此电动机输出的机械功率不变,用它从静止开始竖直提升
0.5
kg物体时,物体匀速上升时的速度为多大 (g取10
m/s2)
解析:(1)当开关S断开时,
由P1=R1,得I1=0.6
A,
又U1=I1R1=4.8
V,E=U1+I1r,解得r=2
Ω.
当开关S闭合时,由P2=R1,得I2=0.5
A,
R1两端的电压U2=I2R1=4
V,
设干路中电流为I,则I==1
A.
(2)电动机的电流IM=I-I2=0.5
A,
故机械功率为P=U2IM-R0=1.5
W.
(3)由力做功的功率P=Fv得v==0.3
m/s.
答案:(1)0.6
A　(2)1.5
W　(3)0.3
m/s