第二章 闭合电路的欧姆定律 能力提升测试卷 Word版含解析

　闭合电路的欧姆定律

1.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,定值电阻R的阻值也为r,滑动变阻器的最大阻值是2r.当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中,下列说法中正确的是(　C　)
A.电压表的示数变大
B.电流表的示数变小
C.滑动变阻器消耗的功率变小
D.定值电阻R消耗的功率先变大后变小
解析:等效电路图如图所示.滑片从a端滑向b端,其接入电路的阻值RPb减小,电路中电流变大,电压表示数减小,电流表示数增大,电阻R消耗的功率增大,选项A,B,D错误;把电阻R当做电源内电阻(等效电源),则R内=2r,RPb减小,且RPb<2r,等效电源的输出功率减小,即滑动变阻器的功率减小,选项C正确.
2.(2018·上海静安区质检)定值电阻R1与滑动变阻器R2采用如图方式接在电动势为E、内阻为r的电源上,利用电压传感器和电流传感器研究R2上的电压与电流变化关系.当自下向上滑动R2上的滑片时,通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后,在屏幕上得到的UI图像应为下图中的(　C　)
解析:根据闭合电路欧姆定律得U=E-I(r+R1),E,r,R1均不变,由数学知识得知,UI图像是向下倾斜的直线,选项C正确.
3.已知磁敏电阻在无磁场时电阻很小,有磁场时电阻变大,并且磁场越强阻值越大.为探测磁场的有无,利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示电路.电源的电动势E和内阻r不变,在无磁场时调节变阻器R使小灯泡L正常发光,若探测装置从无磁场区进入磁场区,则(　C　)
A.电压表的示数变小
B.磁敏电阻两端电压变小
C.小灯泡L变亮甚至烧毁
D.通过滑动变阻器的电流变大
解析:探测装置从无磁场区进入强磁场区时,磁敏电阻变大,电路的总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知总电流变小,根据U=E-Ir,因为I减少,所以路端电压U增大,电压表测量路端电压,故电压表示数变大,灯泡两端电压增大,即灯泡变亮,如果磁场足够大,有可能烧坏灯泡,选项C正确,A错误;小灯泡的电流增大,而总电流是减小的,故通过磁敏电阻和滑动变阻器的电流减小,由于滑动变阻器的电阻不变,故滑动变阻器两端的电压减小,而路端电压是增大的,故磁敏电阻两端的电压增大,选项B,D错误.
4.(2018·湖北部分中学模拟)如图所示,电源电动势为4 V,内阻为 1 Ω,电阻R1=3 Ω,R2=R3=4 Ω,R4=8 Ω,电容器的电容C=6.0 μF,闭合S电路达稳定状态后,电容器极板所带电荷量为(　A　)
A.1.5×10-5 C B.3.0×10-5 C
C.2.0×10-5 C D.2.1×10-5 C
解析:由电路结构可知,电路中的总电阻为R总=R1+r+=8 Ω,电路中的电流为I== A=0.5 A,电容器两极板间的电势差为UC=UR1+ UR2=3×0.5 V+4×0.25 V=2.5 V,由Q=CUC=6.0×10-6×2.5 C=1.5×10-5 C,故A正确,B,C,D错误.
5.在如图所示的电路中,闭合开关S后,L1,L2两灯泡都正常发光,后来由于某种故障使L2突然变亮,电压表读数减小,由此推断,该故障可能是(　D　)
A.L1灯丝烧断
B.电阻R2断路
C.电阻R2短路
D.电容器被击穿短路
解析:若电阻R2短路,则通过L2的电流为零,L2不亮,选项C错误;若L1灯丝烧断,则总电阻增大,总电流减小,L2两端电压减小,L2变暗,选项A错误;若R2断路,则总电阻增大,总电流减小,电压表读数增大,L1与R1并联部分两端的电压减小,故L2两端的电压增大,L2变亮,选项B错误;若电容器被击穿短路,则电路总电阻减小,路端电压减小,总电流增大,L2变亮,D正确.
6.(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:电源的输出电压和电流的关系为U=E-Ir,显然直线①的斜率的绝对值等于r,纵轴的截距为电源的电动势,从题图中看出纵轴截距为50 V,斜率的绝对值等于 r= Ω=5 Ω,选项A正确,选项B错误;当电流I1=2.5 A时,由回路中电流I1=,解得外电路的电阻R外= 15 Ω,C正确;当输出功率为120 W时,由题图中PI关系图线中看出对应干路电流为4 A,再从UI图线中读取对应的输出电压为30 V,D正确.
7.(多选)某种小灯泡的伏安特性曲线如图(甲)所示,三个完全相同的这种小灯泡连接成如图(乙)所示的电路,电源的内阻为1.0 Ω.现闭合开关S,理想电压表V的示数为4.0 V,则(　ABD　)
A.三个灯泡的总电阻为8.3 Ω
B.电源的电动势为5.6 V
C.电源消耗的热功率为3.0 W
D.电源的效率为89.3%
解析:理想电压表V的示数为4.0 V,可知串联的灯泡电流为0.6 A,此时小灯泡电阻为 Ω= Ω;每个并联灯泡的电流为0.3 A,电压为1.0 V,此时小灯泡电阻RL= Ω= Ω,所以灯泡总电阻为R总= Ω+× Ω≈8.3 Ω,选项A正确;电动势等于E=4 V+1 V+0.6×1.0 V =5.6 V,选项B正确;电源消耗的热功率为P热=0.62×1.0 W=0.36 W,选项C错误;电源效率η=×100%=×100%=89.3%,选项D正确.
8.(2018·江西新余二模)(多选)如图所示的电路中,电源内阻忽略不计,R1=R2=R3,闭合开关S,电压表V的示数为U,电流表A的示数为I.在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中,电压表V的示数变化大小为ΔU,电流表A的示数变化大小为ΔI,下列说法正确的是(　AD　)
A.ΔU与ΔI的比值保持不变
B.I先变大后变小
C.U先变小后变大
D.U与I乘积先变小后变大
解析:将R3等效为电源的内阻,由图可知电压表测量的是等效电源的路端电压,滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中,电阻先增大后减小,根据欧姆定律电流先减小后增大,R3两端的电压先减小后增大,电压表的读数先变大后变小,故C错误;由图可知,在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中,滑动变阻器R1的电阻先增大后减小,由于电压不变,根据闭合电路欧姆定律可知电流表示数先减小后增大,故B错误;由于电压表示数没有变化,所以U变化量与I变化量比值等于等效电源的内阻即R3,故A正确;U与I的乘积等于等效电源的输出功率,当电源的等效内阻等于外电阻时输出功率最大,因为在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中,外电阻从R变大,再减小到R,则输出功率先减小后增大,即U与I乘积先变小后变大,故D正确.
9.(多选)在图(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是一滑动变阻器,在其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随干路电流I的变化图线如图(乙)所示,其中图线上的A,B两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分别得到的,则下列说法正确的是(　ABD　)
A.电源的电动势为20 V、内电阻为20 Ω
B.定值电阻R2的阻值为5 Ω
C.定值电阻R2消耗的最大功率为16 W
D.滑动变阻器R3的最大阻值为300 Ω
解析:取UA=16 V,IA=0.2 A,UB=4 V,IB=0.8 A,利用E=U+Ir,解得E= 20 V,r=20 Ω,选项A正确;当滑片滑到最右端时,R3,R1均被短路,此时外电阻为R2且对应图中B点,则R2== Ω=5 Ω,此时R2上功率最大,P2=UBIB=3.2 W,选项B正确,C错误;当滑片位于R3最左端时,R3最大,此时外电阻为R== Ω=80 Ω.又因为R=+R2,解得R3=300 Ω,选项D正确.
10.如图所示,E为内阻不计的电源,MN为同种材料制成的粗细均匀的长电阻丝,C为电容器.当滑动触头P以恒定速率从左向右匀速滑动时,关于电流计A的读数情况及通过A的电流方向,下列说法正确的是(　C　)
A.读数逐渐变小,通过A的电流方向向左
B.读数逐渐变大,通过A的电流方向向右
C.读数稳定,通过A的电流方向向右
D.读数稳定,通过A的电流方向向左
解析:设在Δt时间内,触头P移动的距离为ΔL,则ΔL=vΔt,电源内阻不计,电阻丝单位长度上的电压值为,因此在Δt时间内电容器两板间电压改变为ΔU=ΔL=vΔt,而I====Cv,电流值恒定,即电流表读数稳定,选项A,B错误;电容器两端的电压等于右半部分电阻两端的电压,当滑动触头P以恒定速率从左向右匀速滑动时,电容器两端的电压减小,放电,放电电流方向由正极板流向负极板,右极板带正电,所以通过A的电流方向向右,选项C正确,D错误.
11.(2018·四川成都经开区实验中学高三月考)(多选)如图为一电源电动势为E、内阻为r的恒定电路,电压表V的内阻为 10 kΩ,B为静电计,C1,C2分别是两个电容器,将开关闭合一段时间,下列说法正确的是(　CD　)
A.若C1>C2,则电压表两端的电势差大于静电计两端的电势差
B.若将变阻器滑动触头P向右滑动,则电容器C2上带电量增大
C.C1上带电量为零
D.再将开关S打开,然后使电容器C2两极板间距离增大,则静电计张角也增大
解析:由于静电计的两个电极是彼此绝缘的,电压表是由电流表改装成的,电路稳定后,电路中没有电流,电压表两端没有电压,而电容器C2充电,两端存在电压.所以电压表两端的电势差小于静电计两端的电势差,故A错误;电路稳定后,电容器C2的电压等于电源的电动势,保持不变,将变阻器滑动触头P向右滑动,电容器C2的电压不变,电量不变,故B错误;由于电压表两端没有电压,电容器C1没有被充电,电量为零,故C正确;将开关S打开,电容器的电量Q不变,板间距离增大,电容C减小,由公式C=分析可知,板间电压增大,静电计张角增大,故D正确.
12.(多选)在如图所示的电路中,闭合开关S,电路达到稳定后,平行金属板中带电质点P恰好处于静止状态.不考虑电流表和电压表对电路的影响,二极管视为理想二极管,R1,R2,R3三个电阻的阻值相等且与电源的内阻r的阻值也相等.当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则(　BC　)
A.带电质点P将向下运动
B.电源的输出功率将变大
C.电压表V2与电流表A的读数变化量的绝对值之比一定不变
D.电压表V读数变化量的绝对值等于电压表V2的读数变化量的绝 对值
解析:当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,R4接入电路的阻值减小,则电路总电流变大,R1两端电压变大,则R3及其并联支路的电压减小,电容器两端电压减小,电容器本该放电,但是由于二极管的单向导电性,使得电容器两端的电荷量不变,电场强度不变,则带电质点P仍静止,选项A错误;因当电源外电路电阻等于内阻时电源输出功率最大,因R1,R2,R3三个电阻的阻值相等且与电源的内阻r的阻值也相等,可知外电路电阻大于内阻,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,外电路电阻减小,向内电阻接近,故电源的输出功率变大,选项B正确;若只将ab部分等效为电源的外电路,而将ab左侧的部分等效为内电路,其等效内阻为r′,则根据闭合电路的欧姆定律可知,电压表V2与电流表A的读数变化量的绝对值之比为=r′,可知为定值,不变,选项C正确;由电路图可知U=U1+UR2+U2,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,U减小,U2减小,U1增大,UR2增大,则电压表V读数变化量的绝对值小于电压表V2的读数变化量的绝对值,选项D错误.
13.如图(甲)所示为某元件R的UI特性曲线,把它连成图(乙)所示电路.已知电源电动势E=5 V,内阻r=1.0 Ω,定值电阻R0=4 Ω.闭合开关S后,求:
(1)该元件的电功率;
(2)电源的输出功率.
解析:(1)把电源和R0看成等效电源,该电源的UI图像如图Ⅱ所示,元件R与电源组成闭合电路时,R中电流IR=0.4 A,电压UR=3.0 V,则PR=URIR=3.0×0.4 W=1.2 W.
(2)由于P出=R0+PR,
则P出=(0.42×4+1.2) W=1.84 W.
答案:(1)1.2 W　(2)1.84 W
14.(2018·四川乐山模拟)如图所示,已知蓄电池的电动势为E=6 V,内阻r=2 Ω,R1=2 Ω,R2为一可变电阻,则R2为何值时,R2上消耗的功率最大?并求此时的最大功率值.
解析:用题图中虚线框所围的部分替代电源时,其电动势也相应替换.等效电动势E′等于其负载电阻R2断开时A,B两点间的电压,故E′=E=×6 V=3 V,等效内电阻为r′==1 Ω,
当外电路电阻等于等效电源内阻时,电源输出功率最大,
故R2=1 Ω时,R2上消耗的功率最大.
这样,R2上消耗的最大功率
P2max== W=2.25 W.
答案:1 Ω　2.25 W