学业分层测评(十五)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．下列关于电动势的说法中正确的是 ( )
A．发电机作为电源时，没有电动势只有电压
B．电源电动势的大小等于非静电力在电源内部把正电荷从负极送到正极所做的功的大小
C．电动势是矢量
D．电动势的大小不随外电路的改变而改变
【解析】 发电机作为电源时，同样具有电动势，A错误；根据电动势的定义，电源电动势的大小等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极送到正极所做的功的大小，B错误；电动势虽然有方向，但它是标量，C错误；电动势取决于电源本身的性质，其大小不随外电路的改变而改变，D正确．
【答案】 D
2．在已接电源的闭合电路中，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )
A．如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大
B．如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小
C．如内电压减小，则外电压不变，电源电动势随内电压减小
D．如外电压增大，则内电压减小，电源电动势始终为二者之和，保持不变
【解析】 在闭合电路中，电源电动势和内电压、外电压的关系为：E＝U外＋U内，E由其自身性质决定，一般不变，所以U外增大，U内减小；U外减小，U内增大．二者之和始终不变．
【答案】 D
3．如图4-1-7所示的电路中，电源的电动势和内阻分别为E和r，当闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片时，下列说法正确的是( )
图4-1-7
A．电流表的示数变大，电压表的示数变大
B．电流表的示数变大，电压表的示数变小
C．电流表的示数变小，电压表的示数变小
D．电流表的示数变小，电压表的示数变大
【解析】 向左移动滑动变阻器的滑动触头，R增大，由I＝，U＝知，电压表示数变大，电流表示数变小，D选项正确．
【答案】 D
4．如图4-1-8所示电路中，定值电阻R2＝r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1，且R1?R2＋r，在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是( )
图4-1-8
A．电源的输出功率变小
B．R2消耗的功率先变大后变小
C．滑动变阻器消耗的功率先变大后变小
D．以上说法都不对
【解析】 滑片向右移动，滑动变阻器接入电路部分电阻变小，电路中的电流变大，通过电源的电流和通过电阻R2的电流都变大，这两个电阻是定值电阻，消耗的功率变大，在滑动的过程中内阻始终小于外电阻，所以电源的输出功率一直增大．考虑滑动变阻器上的功率消耗时，可以把R2看成电源内阻的一部分．当滑动变阻器的阻值等于2r时，消耗的功率最大．故选C.
【答案】 C
5．(多选)如图4-1-9所示的是两个闭合电路中两个电源的U-I图象，下列说法中正确的是( )
图4-1-9
A．电动势E1＝E2，内阻r1＜r2
B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2
C．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞I2
D．当两电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大
【解析】 电源的电动势和内阻的判定可以通过U-I图象来完成，由图象可知，E1＝E2，两电源的短路电流I1＞I2(图象的横截距)，故内阻r＝E/I，r1＜r2，选项A、C正确，因图象1的斜率的绝对值小于图象2的斜率的绝对值，由图象可以得到ΔU＝kΔI，可知ΔU2＞ΔU1，选项D正确．
【答案】 ACD
6．如图4-1-10所示，Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图线，Ⅱ是某电阻的伏安特性曲线，当该电源向该电阻供电时，电阻上消耗的功率和电源的效率分别是( )
图4-1-10
A．4 W和33% B．2 W和67%
C．2 W和33% D．4 W和67%
【解析】 将R连入电路后，路端电压U＝2 V，电流I＝2 A，所以PR＝UI＝2×2 W＝4 W，η＝＝＝＝67%，故D对．
【答案】 D
7．如图4-1-11所示，电源的内阻r为2 Ω，R1＝10 Ω，R2＝8 Ω，当S连接1时，电流表的示数为0.2 A，则将S切换到2时，电流表的示数变为( )
图4-1-11
A．0.18 A B．0.20 A
C．0.24 A D．0.26 A
【解析】 根据闭合电路欧姆定律
S连1时 I1＝
S连2时 I2＝
两式联立得I2＝0.24 A.
【答案】 C
8．如图4-1-12所示，电动势为2 V的电源跟一个阻值R＝9 Ω的电阻连接成闭合电路，测得电源两端电压为1.8 V，求电源的内阻．
图4-1-12
【解析】 通过电阻R的电流为
I＝＝ A＝0.2 A
由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，
得电源内阻r＝＝ Ω＝1 Ω.
【答案】 1 Ω
[能力提升]
图4-1-13
9．如图4-1-13所示，当开关S闭合时，电流表和电压表的读数变化为( )
A. 的读数减小， 的读数增大
B. 的读数增大， 的读数减小
C. 、 的读数均减小
D. 、 的读数均增大
【解析】 S闭合后，R总减小，根据I总＝知I总增大，又U＝E－I总r，所以U减小，即 读数减小，而UR1＝I总R1，UR1增大，而UR3＝U－UR1，UR3减小，由I＝知I减小，即 读数减小，所以C项正确．
【答案】 C
10．(多选)在如图4-1-14所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．开关闭合后，灯泡L能正常发光．当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是( )
图4-1-14
A．灯泡L将变暗
B．灯泡L将变亮
C．电容器C的电量将减小
D．电容器C的电量将增大
【解析】 由题意可知R增大，电流I＝减小，灯泡L将变暗，故A正确，B错误．路端电压U＝E－Ir增大，则电容器电量Q＝CU增大，故C错误，D正确．
【答案】 AD
11．人造地球卫星常常利用太阳能电池作电源，太阳能电池由许多片电池板组成．设某太阳能电池板的内电阻为r＝20 Ω，它不接外电路时两极间的电压为8×10－4 V.
(1)该太阳能电池板的电动势为多大？
(2)该太阳能电池板的短路电流为多大？
(3)若在该太阳能电池板的两极间连接一只定值电阻R，R＝5 Ω，则电阻R两端的电压为多大？
【解析】 (1)电池板的电动势E等于不接外电路时两极间的电压U，即E＝8×10－4 V.
(2)外电路短路时，R＝0，I短＝＝4×10－5 A.
(3)由I＝及UR＝IR得UR＝＝1.6×10－4 V.
【答案】 (1)8×10－4 V (2)4×10－5 A (3)1.6×10－4 V
12．如图4-1-15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：
图4-1-15
(1)电源的电动势E和内阻r；
(2)当电阻箱R的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？
【解析】 (1)由闭合电路欧姆定律有
E＝U1＋r①
E＝U2＋r②
联立①②并代入数据解得E＝6 V，r＝1 Ω.
(2)电功率表达式P＝R③
将③式变形为P＝④
由④式可知，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
课时分层作业(十三) 闭合电路欧姆定律
[基础达标练]
(15分钟 50分)
一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)
1．下列说法正确的是( )
A．电源电动势等于路端电压
B．外电阻越大，内电压越大
C．当外电压增大时，内电压一定减小
D．无论外电路如何变化，只要电源的内阻不变则内电压一定不变
C [由E＝U外＋U内可知，A错误，C正确；由I＝和U内＝Ir得U内＝，显然外电阻越大，内电压越小，B、D错误．]
2．以下说法中正确的是( )
A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断定向移动形成电流
B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少
C．在电源内部正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加
D [无论电源内部还是电源外部都存在着电场，在外电路中只有电场力做功，电能转化为其他形式的能，而在电源内部，同时存在静电力和非静电力，移动正电荷从负极到正极时，非静电力克服静电力做功，使电荷的电势能增加．由此可知选项D正确．]
3．(多选)关于电源的电动势，下面说法正确的是( )
A．电源的电动势就是电源两极间的电压
B．电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大
C．电动势的数值等于内、外电路电压之和
D．电动势只由电源性质决定，与外电路无关
BCD [电动势等于电源没有接入外电路时两极间的电压．当电源接入外电路时，电源有内电压，电源两极间的电压小于电动势，故A错误；电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电动势越大，将其他形式的能转化为电能的本领越大，故B正确；根据闭合电路欧姆定律知，电动势的数值等于内、外电路电压之和，故C正确；电动势由电源性质决定，与外电路无关，故D正确．]
4．(多选)铅蓄电池的电动势为2 V，这表示( )
A．电路中每通过1 C电量，电源把2 J的化学能转变为电能
B．铅蓄电池断开时两极间的电压为2 V
C．铅蓄电池能在1 s内将2 J的化学能转化成电能
D．铅蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
ABD [根据电动势的定义和表达式E＝，非静电力移动1 C电荷量所做的功W＝qE＝1×2 J＝2 J，由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能，A正确，C错误．电源两极的电势差(电压)U＝，而Ep＝W，即Uq＝Eq，所以U＝E＝2 V，B正确．电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，因E蓄电池＝2 V＞E干电池＝1.5 V，故D正确．]
5．(多选)如图4-1-6所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图象，则下列说法中正确的是( )
图4-1-6
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的路端电压变化较大
AD [由题图可知两电源的U-I图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同；交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流，则A项正确．又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源1的内阻，则可知B、C项错误. 由图象可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量，可知D项正确．]
6．一太阳能电池板，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的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )
A．0.10 V B．0.20 V
C．0.30 V D．0.40 V
D [电池板没有接入外电路时，路端电压等于电动势，所以电动势E＝800 mV，由闭合电路欧姆定律得短路电流I短＝，所以电池板内阻r＝＝ Ω＝20 Ω.该电池板与20 Ω的电阻器连成闭合电路时，电路中电流I＝＝ mA＝20 mA，所以路端电压U＝IR＝400 mV＝0.40 V．]
二、非选择题(14分)
7．如图4-1-7所示，电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R3阻值变化范围为0～10 Ω，求电路中的总电流变化范围．
图4-1-7
[解析] 当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电流最大．R外＝R1＝5 Ω，I＝＝ A＝1 A.
当R3阻值为10 Ω时，外电阻最大，电流最小．R并＝＝5 Ω，
R外′＝R1＋R并＝10 Ω
I′＝＝ A≈0.55 A.
[答案] 0.55～1 A
[能力提升练]
(25分钟 50分)
一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)
1．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )
A．如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大
B．如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小
C．如外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小
D．如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量
D [已接电源的闭合电路中，电源电动势和内电压、外电压的关系为：E＝U外＋U内，E由其自身性质决定，一般不变，所以U外增大，U内减小；U外减小，U内增大，二者的和始终不变．]
2．如图4-1-8所示，电源的内阻r为2 Ω，R1＝10 Ω，R2＝8 Ω，当S连接1时，电流表的示数为0.2 A，则将S切换到2时，电流表的示数变为( )
图4-1-8
A．0.18 A B．0.20 A
C．0.24 A D．0.26 A
C [根据闭合电路欧姆定律
S连1时有I1＝
S连2时有I2＝
两式联立得I2＝0.24 A．]
3．在如图4-1-9所示电路中，电源的电动势E＝9.0 V，内阻可忽略不计；AB为滑动变阻器，其最大电阻R＝30 Ω；L为一小灯泡，其额定电压U＝6.0 V，额定功率P＝1.8 W；S为开关，开始时滑动变阻器的触头位于B端，现在接通开关S，然后将触头缓慢地向A端滑动，当到达某一位置C时，小灯泡恰好正常发光．则C、B之间的电阻应为( )
图4-1-9
A．10 Ω B．20 Ω
C．15 Ω D．5 Ω
B [本题中小灯泡恰好正常发光，说明此时通过小灯泡的电流达到额定电流I额＝＝ A＝0.3 A，两端电压达到额定电压U额＝6.0 V，而小灯泡和电源、滑动变阻器的AC部分串联，则通过电阻AC的电流与通过小灯泡的电流相等，故RAC＝＝ Ω＝10 Ω，所以RCB＝R－RAC＝20 Ω.]
4．超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它由超导部件R1和限流电阻R2并联组成，原理图如图4-1-10所示，当通过超导部件的电流大于其临界电流IC时，超导部件由超导态(可认为电阻为零)转变为正常态(可认为是一个纯电阻)，以此来限制电力系统的故障电流．超导部件正常态电阻R1＝7.5 Ω，临界电流IC＝0.6 A，限流电阻R2＝15 Ω，灯泡L上标有“5.5 V 2.75 W”，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，原来灯泡正常工作，若灯泡L突然发生短路，则( )
图4-1-10
A．灯泡L短路前通过R1的电流为 A
B．灯泡L短路后超导部件电阻为零
C．灯泡L短路后通过R1的电流为 A
D．灯泡L短路后通过R1的电流为1 A
C [灯泡正常工作时，通过灯泡的电流I＝＝ A＝0.5 A＜IC，超导部件处于超导状态，电阻为零，R2被短路，R2中电流为零，灯泡L短路后，电路中电流变为I＝＝6 A＞IC，超导部件由超导态转变为正常态，超导限流器的电阻为R＝＝5 Ω，电路中总电流为I总＝
＝1 A，通过R1的电流I1＝I总＝ A，只有选项C正确．]
二、非选择题(本题共2小题，共26分)
5．(10分)如图4-1-11所示，电动势为2 V的电源跟一个阻值R＝9 Ω的电阻连接成闭合电路，测得电源两端电压为1.8 V，求电源的内阻．
图4-1-11
[解析] 通过电阻R的电流为
I＝＝ A＝0.2 A
由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，
得电源内阻r＝＝ Ω＝1 Ω.
[答案] 1 Ω
6．(16分)在图4-1-12甲所示电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2的阻值未知，R3是滑动变阻器，在滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图4-1-12乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的．求：
图4-1-12
(1)电源的电动势和内电阻；
(2)定值电阻R2的阻值；
(3)滑动变阻器R3的最大值.
[解析] (1)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir
将题图乙中A、B两点对应的电压和电流代入得
E＝16＋0.2r，E＝4＋0.8r，解得E＝20 V，r＝20 Ω.
(2)当R3的滑片自左向右滑动时，R3的有效阻值变小，使电路的总电阻变小，总电流变大，由此可知，图线上的A、B两点是滑片分别位于最左端和最右端时得到的．当滑片位于最右端时，R3＝0，R1被短路，外电路电阻即为R2，故由B点的U、I值得R2＝＝ Ω＝5 Ω.
(3)当滑片在最左端时，R3的有效阻值最大，并对应着图线上的A点，故由A点的U、I值可求出此时外电路的电阻，再根据串、并联电路的规律可求出R3的最大值．
R外＝＝ Ω＝80 Ω，又R外＝＋R2
代入数据解得滑动变阻器的最大值R3＝300 Ω.
[答案] (1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω
