高中物理教科版选修3-1检测：第二章　4.电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 Word版含解析

4.电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律
基础巩固
1.(多选)如图所示,一块手机电池的背面印有的一些符号,下列说法正确的是 (　　)
A.用电压表来测这块电池,电压表的读数一定等于3.6 V
B.该电池的电动势为3.6 V
C.该电池的容量为500 mA·h
D.该电池在工作1小时后达到的电流为500 mA
解析:用电压表测的是路端电压,读数应小于电动势,选项A错误,选项B正确;电池的容量是500 mA·h,选项C正确,选项D错误.
答案:BC
2.电源电动势的大小反映的是(　　)
A.电源把电势能转化为其他形式能的本领大小
B.电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小
C.电源单位时间内移送电荷量的多少
D.电流做功的快慢
解析:由电动势的物理意义,描述电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小,故选项A错误,选项B正确;单位时间内移送电荷量的多少为电流,选项C错误;电流做功的快慢是电功率,选项D错误.
答案:B
3.一太阳能电池板,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60 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.0.40 V D.0.60 V
解析:由题中条件可知E=800 mV,r=EI短=20 Ω,根据闭合电路欧姆定律知I=ER+r=10 mA,则路端电压U=IR=0.60 V.
答案:D
4.电源电动势为E,内阻为r,向可变电阻R供电.关于路端电压,下列说法正确的是(　　)
A.因为电源电动势不变,所以路端电压也不变
B.因为U=IR,所以当R增大时,路端电压也增大
C.因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大
D.因为U=E-Ir,所以当I增大时,路端电压减小
解析:路端电压与外电路的电阻有关,虽然电动势不变,路端电压也会变化,选项A错误;当R增大时,I会减小,由U=IR无法确定路端电压的变化,选项B错误;同理选项C错误;由U=E-Ir,当I增大时,U会减小,选项D正确.
答案:D
5.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:在电源U-I图像中,由截距可知E=1.5 V,内阻r=|ΔU|ΔI=0.30.5 Ω=0.6 Ω,选项D正确.
答案:D
6.如图所示的电路中,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(　　)
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片,R增大,由I=ER+r,U=RER+r知,电压表示数变大,电流表示数变小,选项D正确.
答案:D
7.(多选)如图所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为2 Ω,四个电阻的阻值已在图中标出.闭合开关S,下列说法正确的有(　　)
A.路端电压为10 V
B.通过电源的总电流为1.2 A
C.a、b间电压的大小为5 V
D.a、b间用导线连接后,电路的总电流为1 A
解析:已知电路中的总电阻R总=2 Ω+(5+15)×(15+5)5+15+15+5 Ω=12 Ω,干路电流I总=1 A,各支路电流为0.5 A,路端电压U=E-I总r=12 V-1 A×2 Ω=10 V,选项A正确,选项B错误;设电源负极电势为0,a点电势为φa=0+0.5 A×5 Ω=2.5 V,b点电势为φb=0+0.5 A×15 Ω=7.5 V,所以|Uab|=7.5 V-2.5 V=5 V,选项C正确;用导线将a、b连接,总电阻为R总'=2 Ω+5×155+15 Ω+5×155+15 Ω=9.5 Ω,据I=ER+r知电路总电流不等于1 A,选项D错误.
答案:AC
能力提升
1.(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的电荷量,电源把2 J的化学能转变为电能
B.蓄电池两极间的电压为2 V
C.蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能
D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
解析:蓄电池中电动势2 V表示每通过1 C的电荷量,电源把2 J的化学能转变为电能,故选项A正确,选项C错误.当电路闭合,蓄电池两极间的电压小于2 V,故选项B错误.由于蓄电池的电动势大于1节干电池的电动势,故其化学能转变为电能的本领比干电池大,所以选项D正确.
答案:AD
2.有关电压与电动势的说法正确的是(　　)
A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B.电动势就是电源两极间的电压
C.电动势公式E=Wq中的W与电压公式U=Wq中的W是一样的,都是静电力所做的功
D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量
解析:电压与电动势的单位都是伏特,电动势公式E=Wq,电压公式U=Wq,两公式也非常相似,但意义不同.电动势反映的是电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的本领,电压表示的是电场中电场力做功将电势能转化为其他形式的能的本领.故A、B、C错误,D正确.
答案:D
3.(多选)闭合电路中两个不同电源的U-I图像如图所示,则下列说法正确的是(　　)
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
解析:由闭合电路的欧姆定律得E=U+Ir.当I=0时电动势E等于路端电压U,即U-I图线和U轴的交点就是电动势,由题图知,两电源的电动势相等.当U=0时,I=Er,U?I图线和I轴的交点就是短路电流,由题图知I1>I2,选项A正确;而r=EI,即图线的斜率表示电源的内阻,由题图知r1答案:AD
4.如图所示的电路中,R1是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小.R2、R3、R4是定值电阻,当开关S闭合且没有光照射时,电容器C不带电.当用强光照射R1且电路稳定时,与无光照射时比较,下列说法正确的是(　　)
A.电容器C的下极板带负电
B.R2两端电压减小
C.R4两端电压减小
D.通过电源的总电流减小
解析:强光照射R1,则R1电阻减小,那么电路总电阻减小,故总电流增大,所以路端电压U=E-Ir减小,故通过R3、R4的电流减小,所以通过R1、R2的电流增大,故R4两端电压减小,R2两端电压增大,故B、D错误,C正确;R1电阻减小,那么R1、R2上电压降的比值减小,而R3、R4上电压降的比值不变,故电容器C上极板电压比下极板电压低,所以电容器C的下极板带正电,故A错误.
答案:C
5.(多选)某电源的U-I图线如图所示,则下列结论正确的是(　　)
A.电源的电动势为6.0 V
B.电源的短路电流为0.5 A
C.电流为0.2 A时的外电阻是28.4 Ω
D.电源的内阻为12 Ω
解析:图线在U轴的截距为电源的电动势,故选项A正确;图线斜率的绝对值为电源的内阻,r=6.0-5.20.5 Ω=1.6 Ω,故选项D错误;电流为0.2 A时的外电阻是R=EI?r=28.4 Ω,故选项C正确;电流为0.5 A时的路端电压为5.2 V,此时并非是短路电流,故选项B错误.
答案:AC
6.如图所示,当R1的滑片向右移动时,电压表V1和电压表V2的示数的变化为ΔU1和ΔU2(均取绝对值),则ΔU1和ΔU2的大小关系为(　　)
A.ΔU1>ΔU2
B.ΔU1=ΔU2
C.ΔU1<ΔU2
D.条件不足,无法确定ΔU1和ΔU2的大小关系
解析:当滑片向右滑动时,R1减小,总电阻减小,总电流增大,造成路端电压减小.设电压的变化量为ΔU,ΔU<0,由电压关系ΔU=ΔU1+ΔU2,知U1减小的幅度要大于U2增加的幅度,所以有ΔU1>ΔU2.
答案:A
7.(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计.闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中(　　)
A.U先变大后变小
B.I先变小后变大
C.U与I比值先变大后变小
D.U变化量与I变化量比值等于R3
解析:不计电源内阻,电路的路端电压等于电源电动势,A选项错误;滑动变阻器的上半部分和下半部分并联,在滑片由a端滑到b端的过程中,该并联值先变大再变小,电压表示数U和电流表示数I的比值为该并联值和电阻R2之和,C选项正确;根据电阻的变化可判断电路中电流先变小再变大,B选项正确;U的变化量与I变化量比值等于R2支路总电阻,D选项错误.
答案:BC
8.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,当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两点是滑片在滑动变阻器上的两个不同端点时分别得到的.求:
(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
将图像中A、B两点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的滑片滑到最右端时,R3、R1均被短路,此时外电路电阻等于R2,且对应于图线上B点,故由B点的U、I值可求出R2的阻值为
R2=UBIB=40.8 Ω=5 Ω.
(3)滑动变阻器的滑片置于最左端时,R3阻值最大.设此时外电路总电阻为R,由图像中A点坐标求出
R=UAIA=160.2 Ω=80 Ω.
又R=R1R3R1+R3+R2,代入数值解得滑动变阻器的最大阻值R3=300 Ω.
答案:(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω