高中物理鲁科版选修3-1课时作业 第4章 第1节 合电路欧姆定律 Word版含解析

第4章 合电路欧姆定律和逻辑电路
第1节 合电路欧姆定律

一、选择题
1．以下说法中正确的是(　　)
A．在外电路中和电源内部，正电荷都受到静电力的作用，所以不能定向移动形成电流
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
解析：电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加，引出了电动势的概念，来描述非静电力的做功本领．静电力移动电荷做正功的过程使电势能减少，D项对．
答案：D
2．关于电源的电动势，下面叙述正确的是(　　)
A．电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压
B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化
C．电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理
量
D．在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大
解析：接在电源两极间的电压表测得的电压为路端电压而不是电源电动势．同一电源接入不同的电路中电动势不会发生变化，所以A、B项均不正确；在闭合电路中，当外电阻增大时，I总减小，据U＝E－I总r有，路端电压增大，但电动势不变，故D不正确．
答案：C
3．单位电荷绕闭合电路一周，如外电路是纯电阻电路，外电路中产生的热量仅决定于(　　)
A．电流的大小，且与电流的平方成正比
B．电源电动势的大小，且与电动势的大小成正比
C．路端电压的大小，且与路端电压的大小成正比
D．各部分电阻值的大小，且与电阻值成反比
解析：由Q＝W＝IUt＝qU知，C正确．
答案：C
4．(多选)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图中虚线内所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为0～3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是
(　　)
A．该电子秤能测量的最大体重是1 400 N
B．该电子秤能测量的最大体重是1 300 N
C．该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375
A处
D．该电子秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400
A处
解析：由E＝I(r＋R)结合理想电流表的量程可得R最小值为2 Ω.代入函数式R＝30－0.02F可得F最大值为1 400 N，选项A正确，B错误；该电子秤示数为零时F＝0，R＝30 Ω，对应电流I＝＝0.375 A，选项C正确，D错误．
答案：AC
5．一太阳能电池板，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，则它的路端电压为
(　　)
A．0.10 V　　　　　　　　 B．0.20 V
C．0.30 V D．0.40 V
解析：由题意知它的开路电压为800 mV，可知电源电动势为800 mV，由题意短路电流为40 mA，而短路电流I短＝，可得电源内阻为r＝20 Ω，该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，内外电阻相等，即路端电压为400 mV＝0.40 V，所以D对．
答案：D
6．如图所示，直线A为电源的U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是(　　)
A．4 W、8 W B．2 W、4 W
C．4 W、6 W D．2 W、3 W
解析：如图两直线交点为此电源与R相连时的状态，由图知：E＝3 V，U＝2 V，I＝2 A，则P出＝IU＝2×2 W＝4 W，P总＝IE＝2×3 W＝6 W，C正确。
答案：C
7. 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，原理如图所示，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“6 V，3 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(　　)
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
解析：灯泡正常工作时，通过灯泡的电流I＝＝ A＝0.5 AIC，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>IC，只有选项C正确．
答案：C
8．如图所示，电源电动势E、内阻r，当改变电阻R2的阻值时，电压表V1的读数减小，则电压表V2的读数将(　　)
A．减小　　　　　　　 B．增大
C．不变 D．不能肯定
解析：为R1两端的电压，为路端电压，由U1＝IR1知，当R1不变和U1变小，即得I变小，而U2＝E－Ir，则U2变大，B正确．
答案：B
二、非选择题
9．如图所示：R2＝9 Ω，R3＝18 Ω，电源内电阻r＝1 Ω，S断开并且R1为2 Ω时，V表读数为4.5 V，当S合上时，为使V表读数仍为4.5 V，R1应调到多大？
解析：S断开时，I2＝＝ A＝0.5 A，由E＝U2＋I2(R1＋r)＝(4.5＋0.5×3)V＝6 V．S闭合时，R23＝＝ Ω＝6 Ω.总电流I′＝＝ A＝0.75 A
I′＝，即0.75(R1′＋1)＝1.5，R1′＝1 Ω.
答案：1 Ω
10.如图所示的电路中，直流发电机的电动势E＝250 V，内阻r＝3 Ω，R1＝R2＝1 Ω，电热器组中装有50个完全相同的电热器，每个电热器的额定电压为200 V，额定功率为1 000 W，其他电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化．问：
(1)当接通几个电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？
(2)当接通几个电热器时，发电机输出功率最大？
(3)当接通几个电热器时，电热器组加热物体最快？
(4)当接通几个电热器时，电阻R1、R2上消耗的功率最大？
(5)当接通几个电热器时，实际使用的每个电热器中电流最大？
解析：不计电热器电阻随温度的变化，则每个电热器的电阻R0＝ Ω＝40 Ω，每个电热器的额定电流
I0＝ A＝5 A.
(1)要使电热器正常工作，必须使电热器两端的实际电压等于额定电压200 V，因此干路电流
I＝＝ A＝10 A.
而每个电热器额定电流为5 A，则电热器的个数
n1＝＝2.
(2)要使发电机输出功率最大，必须使外电阻等于内阻，由此可得电热器总电阻为R＝r－(R1＋R2)＝[3－(1＋1)] Ω＝1 Ω，因为R＝，故有n2＝＝＝40.
(3)要使电热器组加热物体最快，就必须使电热器组得到的电功率最大．这里，要注意到A、B两点间得到最大功率的条件，相当于把R1、R2视为等效(电源)内阻，要使电热器的总功率最大，必须使其总电阻为R′＝R1＋R2＋r＝(1＋1＋3)Ω＝5 Ω.所以n3＝＝＝8.
(4)要使R1、R2上消耗功率最大，必须使其通过的电流为最大，因此电路中总电阻必须最小，即当50个电热器全接通时，可满足要求，所以n4＝50.
(5)要使实际使用的每个电热器中电流最大，则在保证UAB不超过200 V的前提下使其值尽量地大，由第(1)问的讨论可知n1＝2个时UAB＝200 V，若n5取1个，看似通过它的电流达到最大，但实际情况是电热器被烧坏而无法工作，因此仍要取n5＝2.
答案：见解析