高中物理教科版选修3-1自我检测：2.4　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 Word版含解析

高中物理教科版选修3-1自我检测：2.4　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律
1．关于电源电动势，以下说法正确的是(　　)
A．1号干电池比5号干电池大，所以1号干电池的电动势大
B．由电动势E＝可知E跟W成正比，电源做的功越多，电动势越大
C．由电动势E＝可知E跟q成反比，电路中移送的电荷越多，电动势越小
D．电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关
解析：选D.1号干电池比5号干电池大，但是电动势相等，内电阻不相同，故A错误；电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关，与做功以及电量也无关，所以B、C错误，D正确．
2.电路中路端电压随干路电流变化的图像如图所示，则电源的电动势和内电阻应是(　　)
A．E＝0.3 V，r＝0.5 Ω
B．E＝1.5 V，r＝3.0 Ω
C．E＝1.5 V，r＝0.5 Ω
D．E＝1.5 V，r＝0.6 Ω
解析：选D.在电源U－I图像中，由截距可知E＝1.5 V，内阻r＝＝ Ω＝0.6 Ω，D选项正确．
3．(多选)在如图所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时(　　)
A．电压表示数变小　　　 B．电压表示数变大
C．电流表示数变小 D．电流表示数变大
解析：选BC.当滑片向下移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大，则由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流减小，故内压减小，因此路端电压增大，并联部分电压也增大，流过R2的电流增大，故R2两端电压增大，电压表示数变大，因总电流减小，故电流表示数减小，故B、C正确，A、D错误．
4．电路图如图甲所示，若电阻R阻值未知，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，求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)电源的路端电压．
解析：(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电路时对应路端电压U＝3 V.
答案：(1)4 V　1 Ω　(2)3 V

一、单项选择题
1．下列关于闭合电路的说法中，错误的是(　　)
A．外电路短路时，电源的内电压等于电动势
B．外电路短路时，路端电压为零
C．外电路断路时，路端电压最大
D．电路的外电阻增加时，路端电压减小
解析：选D.根据闭合电路欧姆定律E＝IR＋Ir，当外电路短路时，R＝0，E＝Ir，U＝0，A、B正确．当外电路断路时，I＝0，Ir＝0，E＝U外，C正确．电路的外电阻增加时，路端电压应增大，D错误．
2.如图所示，电源的内阻不可忽略．已知定值电阻R1＝10 Ω，R2＝8 Ω.当开关S接位置1时，电流表的示数为0.20 A．那么当开关S接位置2时，电流表的示数可能是(　　)
A．0.28 A B．0.25 A
C．0.22 A D．0.19 A
解析：选C.开关接位置2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19 A．电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2 V，所以开关接位置2后路端电压低于2 V，因此电流一定小于0.25 A，所以只能选C.
3.如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合电键S，小球静止时受到悬线的拉力为F，调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是(　　)
A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大
B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小
C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大
D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小
解析：选B.分析电路可知R1的作用相当于导线，R2增大时，R0两端的电压变小，所以两板间的电压变小，场强变小，电场力变小，绳子上的拉力F等于重力与电场力的合力，而重力不变，电场力变小，其合力变小，绳上的拉力F变小，B正确．
4.如图所示电路，开关S闭合后，四个灯泡都正常发光，某时刻t，L4因灯丝烧断而突然熄灭，假设其他三灯丝都没烧断，则(　　)
A．L1、L3更亮，L2变暗
B．L1更亮，L2、L3变暗
C．L1、L2、L3都更亮
D．L2变暗，L3更亮，L1不变
解析：选A.L4突然熄灭后，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知：电路中总电流I减小，L1两端电压U1＝E－I(R＋r)，I减小，其他量不变，则U1增大，L1更亮．L2中电流I2＝I－I1，I减小，I1增大，则I2减小，L2变暗．L3电压U3＝U1－U2，U1增大，U2减小，则U3增大，L3更亮．所以L1、L3更亮，L2变暗，故选A.
5.如图电路中，当滑动变阻器的滑片P向a端滑动过程中，两表的示数变化情况为(　　)
A．电压表示数增大，电流表示数减小
B．电压表示数减小，电流表示数增大
C．两电表示数都增大
D．两电表示数都减小
解析：选A.滑片P向a端滑动时滑动变阻器连入电路的阻值增大，电路的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律知电路总电流减小，内电压减小，路端电压增大，电压表示数增大，R2与滑动变阻器并联部分的电压U1＝E－I总(R1＋r)增大，故流过电阻R2的电流增大，流过滑动变阻器的电流IP＝I总－IR2减小，所以电流表示数减小，故选项A正确．
6．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是(　　)
A．L变暗，Q增大　　　　 B．L变暗，Q减小
C．L变亮，Q增大 D．L变亮，Q减小
解析：选B.滑动变阻器的滑片向下移动时，R2变小，R总减小，I总变大，UL变小，L变暗，因UR1增大，故UC＝UR2变小，再由Q＝CUC可知Q减小，故只有B正确．
二、多项选择题
7．ZTE锂离子电池充电电压为4.2 V，充电电流为500 mA，关于锂电池在充电过程中以下说法正确的是(　　)
A．1 s通过电池某一横截面的电量为500 C
B．1 s通过电池某一横截面的电量为0.5 C
C．1 s内消耗2.1 J的电能
D．1 s内有2.1 J的其他形式的能转化为电能
解析：选BC.由I＝得，q＝It＝0.5×1 C＝0.5 C，故A错、B对；1 s内消耗的电能：E电＝UIt＝4.2×0.5×1 J＝2.1 J．充电过程是电能转化为其他形式的能，故C对、D错．
8．如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表的内阻对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，则(　　)
A．电压表读数减小 B．电流表读数减小
C．质点P将向下运动 D．R3消耗的功率逐渐增大
解析：选BD.由题图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后，再与R1串联接在电源两端；电容器与R3并联；当滑片向a移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流减小；路端电压增大，同时R1两端的电压也减小；故并联部分的电压增大；由欧姆定律可知流过R3的电流增大，则流过并联部分的电流减小，故电流表示数减小；因并联部分电压增大，而R2中电压减小，故电压表示数增大，因电容器两端电压增大，故质点受到向上的电场力增大，则重力小于电场力，合力向上，质点向上运动，故A、C错误，B正确；因R3两端的电压增大，由P＝可知，R3上消耗的功率增大，故D正确．
9.如图所示的电路中，电源电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，如果L1的灯丝烧断了，则用电压表测得各部分的电压是(　　)
A．Uab＝0
B．Ubc＝6 V
C．Ucd＝0
D．Uad＝6 V
解析：选CD.L1的灯丝断了，则Ucd＝0，Ubc＝0；ab间和ad间的电压都等于电动势6 V，故C、D正确，A、B错误．
10.如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴向下运动的是(　　)
A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值
C．增大两板间的距离 D．断开电键S
解析：选CD.增大R1的阻值，稳定后电容器两板间的电压升高，带电油滴所受电场力增大，将向上运动，A错误．电路稳定后，电容器相当于断路，无电流通过电阻R2，故R2两端无电压，所以，增大R2的阻值，电容器两板间的电压不变，带电油滴仍处于静止状态，B错误．增大两板间的距离，两板间的电压不变，电场强度减小，带电油滴所受电场力减小，将向下运动，C正确．断开电键S后，两板间的电势差为零，带电油滴只受重力作用，将向下运动，D正确．
三、非选择题
11．在如图所示的电路中，R1＝1 Ω，R2＝5 Ω，当电键S接通时，R1消耗的电功率为P1＝4 W，当电键S断开时，理想电压表示数为U2＝4.5 V，试求：
(1)电键S接通时，通过电源的电流I1和电源两端的电压U1；
(2)电源的电动势E和内电阻r.
解析：(1)电键S接通时，R2短路
P1＝，U1＝2 V，I1＝
解得I1＝2 A.
(2)电键S接通时，E＝U1＋I1r，代入数据
E＝2 V＋2 A×r
电键S断开时：E＝U2＋I2r，I2＝，代入数据I2＝ A＝0.75 A
联立解得E＝6 V，r＝2 Ω.
答案：(1)2 A　2 V　(2)6 V　2 Ω
12.如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝30 Ω，S闭合时，电压表V的示数为11.4 V，电流表A的示数为0.2 A，S断开时，电流表A的示数为0.3 A，求：
(1)电阻R3的值；
(2)电源电动势E和内阻r.
解析：(1)S闭合时，R2两端的电压
U2＝I2R2＝0.2×30 V＝6 V
R1两端的电压
U1＝U－U2＝11.4 V－6 V＝5.4 V
通过R1的电流I1＝＝ A＝0.6 A
通过R3的电流I3＝I1－I2＝0.6 A－0.2 A＝0.4 A
所以R3＝＝ Ω＝15 Ω.
(2)由闭合电路欧姆定律，S闭合时E＝U＋I1r
S断开时，E＝I′(R1＋R2＋r)．
解得E＝12 V，r＝1 Ω.
答案：(1)15 Ω　(2)12 V　1 Ω