人教版物理选修3-1 同步练习：第2章 习题课5 闭合电路欧姆定律的应用

习题课五　闭合电路欧姆定律的应用
1.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线,曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率Pr随电流I变化的图线.若A,B点的横坐标均为1
A,那么AB线段表示的功率为(　C　)
A.1
W
B.6
W
C.2
W
D.2.5
W
解析:由题图不难看出,在C点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源的电动势为E=3
V,短路电流为I=3
A,所以电源的内阻为r==1
Ω.题图上AB线段表示的功率为PAB=P总-I2r=(1×3-12×1)W=2
W,故选项C正确.
2.如图所示,已知R1=R2=R3=1
Ω.当开关S闭合后,电压表的读数为1
V;当开关S断开后,电压表的读数为0.8
V,则电源的电动势等于(　C　)
A.1
V
B.1.2
V
C.2
V
D.4
V
解析:当S闭合时,I==
A=1
A,故有E=I(1.5+r);
当S断开时,I′==0.8
A,故有E=I′(2+r),解得E=2
V,故选项C
正确.
3.(2016玉溪一中期中)如图所示的电路中,当变阻器R3的滑动头P向b端移动时,下列说法正确的是(　B　)
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小
解析:当变阻器R3的滑动头P向b端移动时,滑动变阻器连入电路的电阻减小,所以电路总电阻减小,故电路总电流增大,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,可得路端电压减小,即电压表示数减小;电阻R1在干路上,所以通过R1的电流增大,则R1两端的电压增大,而路端电压是减小的,所以并联电路两端的电压减小,即通过R2的电流减小,而通过R2的电流与通过R3的电流之和等于总电流,总电流增大,所以通过R3的电流增大,即电流表示数增大,故选项B正确.
4.竖直放置的一对平行金属板的左极板上,用绝缘线悬挂了一个带负电的小球,将平行金属板按如图所示的电路连接,开关闭合后绝缘线与左极板间的夹角为θ.当滑动变阻器R的滑片在a位置时,电流表的读数为I1,夹角为θ1;当滑片在b位置时,电流表的读数为I2,夹角为θ2,则下列关系正确的是(　A　)
A.θ1<θ2,I1B.θ1>θ2,I1>I2
C.θ1=θ2,I1=I2
D.θ1<θ2,I1=I2
解析:在滑动变阻器的滑片由a位置滑到b位置的过程中,平行金属板两端的电压增大,小球受到的静电力增大,因此夹角θ增大,即θ1<θ2;另外,电路中的总电阻减小,因此总电流增大,即I15.(2016荆州中学月考)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,C为电容器,电流表A和电压表V均可视为理想电表.闭合开关S后,在将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列说法正确的是(　C　)
A.电流表A的示数变小,电压表V的示数变大
B.小灯泡L变暗
C.电源的总功率变大,效率变小
D.通过定值电阻R1的电流方向自右向左
解析:电压表测量R2两端的电压或者电容器两端的电压,当滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,滑动变阻器连入电路的电阻减小,电路总电阻减小,故电路总电流增大,所以通过灯泡L的电流增大,即小灯泡变亮,电流表示数增大;由于总电阻减小,所以根据闭合电路欧姆定律可得路端电压减小,而小灯泡两端的电压增大,所以滑动变阻器两端的电压减小,即电压表示数减小,故选项A,B错误;根据公式P=EI可得电源的总功率增大,根据公式η==可得电源的效率减小,故选项C正确;由于电容器两端的电压减小,所以根据公式C=,可得电容器上的电荷量减小,故通过定值电阻R1的电流方向自左向右,故选项D错误.
6.(2016正定中学联考)(多选)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中.现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图所示,充电器电源的输出电压为U,输出电流为I,手机电池的内阻为r,下列说法正确的是(　AC　)
A.电能转化为化学能的功率为UI-I2r
B.充电器输出的电功率为UI+I2r
C.电池产生的热功率为I2r
D.充电器的充电效率为×100%
解析:电能转化为化学能和热能,根据能量守恒定律有UI=I2r+P,故P=UI-I2r,选项A正确;充电器输出的电功率为UI,故选项B错误;电池产生的热功率为I2r,故选项C正确;充电器的充电效率为×100%,故选项D错误.
7.(2016陕西师大附中期中)(多选)如图所示电路中,电源电动势为E、内阻为r,R0为定值电阻,电容器的电容为C.闭合开关S,增大可
变电阻R的阻值,电压表示数的变化量为ΔU,电流表示数的变化量为ΔI,则下列说法正确的是(　AD　)
A.变化过程中ΔU和ΔI的比值保持不变
B.电压表示数U和电流表示数I的比值不变
C.电阻R0两端电压减小,减小量为ΔU
D.电容器所带电荷量增大,增加量为CΔU
解析:由闭合电路欧姆定律可知,=R0+r+rA,所以选项A正确,B错误;根据串联电路关系,可知电阻R增大,则其两端的电压增大,即选项C错误;电容器两端的电压与R两端的电压相等,根据Q=C·U可知选项D正确.
8.(2016邢台一中月考)(多选)如图所示,直线A为电源的输出电压与电流的关系图线,直线B和C分别为电阻R1,R2的电压与电流图线.用该电源分别与R1,R2组成闭合电路时,电源的输出电功率分别为P1,P2,电源的效率分别为η1,η2,则下列关系正确的是(　BC　)
A.P1>P2
B.P1=P2
C.η1>η2
D.η1<η2
解析:由图线的交点可知,R1接在电源上时,电源的输出功率P1=U1I1=
8
W;R2接在电源上时,电源的输出功率P2=U2I2=8
W,故选项A错误,B正确;电源的效率η===,效率与路端电压成正比,R1接在电源上时路端电压大,效率高,η1>η2,故选项C正确,D错误.
9.(2016吉林一中检测)某电子元件的电压与电流的关系如图所示,将该电子元件与一个R=8
Ω的电阻串联,再接至电动势E=3
V、内阻r=
2
Ω的电源上,试求电路中电流及电源的效率.
解析:将电源和R视为一个新的电源,此电源的电动势E=3
V,内阻
r′=10
Ω,则此新电源的路端电压U′与电路中的总电流I的关系为U′=3-10I,此新电源的路端电压即为电子元件两端的电压.在题图中作出新电源的图像,可得交点坐标值即为电路中的实际电流值和电子元件两端的实际电压值,分别为I0=130
mA,U0=1.7
V,电源的效率η=,U=E-Ir.
联立解得η=1-,代入数据得η
≈91.3%.
答案:130
mA　91.3%
10.如图所示,R为电阻箱,为理想电压表,当电阻箱读数为R1=2
Ω时,电压表读数为U1=4
V;当电阻箱读数为R2=5
Ω时,电压表读数为U2=5
V.求:
(1)电源的电动势E和内阻r;
(2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大 最大值Pm为
多少
解析:(1)由闭合电路欧姆定律有E=U1+r
E=U2+r
联立并代入数据解得E=6
V,r=1
Ω.
(2)电功率P=R=
当R=r=1
Ω时,P有最大值Pm==9
W.
答案:(1)6
V　1
Ω　(2)1
Ω　9
W
11.如图所示,电路中电池的电动势E=5
V,内电阻r=10
Ω,固定电阻R=90
Ω,R0是可变电阻,在R0从零增加到400
Ω的过程中,求:
(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率;
(2)电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和;
(3)R0调到多少时R上消耗的功率最大,最大功率是多少
解析:(1)可变电阻R0上消耗的热功率
P0=I2R0=
当R0-100
Ω=0时,即R0=100
Ω,P0最大,其最大值
P大=
W=
W.
(2)当电流最小时,电阻r和R消耗的热功率最小,此时R0应调到最大400
Ω,内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为
P小=()2(R+r)=0.01
W.
(3)R0=0时,电路中的总电阻最小,电路中的电流最大,此时R上有最大功率
即PR=()2R=×90
W=0.225
W.
答案:(1)R0=100
Ω　
W　(2)0.01
W　(3)0　0.225
W