怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-1：闭合电路欧姆定律和逻辑电路 单元测试（含解析）

闭合电路欧姆定律和逻辑电路
1．如图所示，小灯泡的规格为“6V?3W"”，R3=4Ω，电源内阻r =1Ω，.闭合开关S，灯泡L正常发光，电压表示数为零，电流表示数为1A，电表均为理想电表，则电源电动势E和电源输出功率P分别为
A．E=8V，P=6W
B．E=8V，P=7W
C．E=9V，P=8W
D．E=9V，P=9W
2．用电压表检查如图电路中的故障，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是( )
A．L断路 B．R断路
C．R′断路 D．S断路
3．在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1和R3均为定值电阻，且R3=r，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动一小段距离，电路稳定之后，下列说法正确的是
A．I1减小、I2不变、U减小
B．电表A1的示数变化量小于电表A2的示数变化量
C．电源的输出功率变小，电源的效率变大
D．电容器C中的场强变小
4．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，电流表的内阻不计，闭合S，电路达到稳定状态后，电容器两极间电压为(　　)．
A．0 B．2.3 V
C．3 V D．3.2 V
5．如图，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一小灯泡的U－I图线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是
A．电源1比电源2的内阻小
B．电源1比电源2的电动势大
C．小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率小
D．电源1与小灯泡连接时比电源2与小灯泡连接时电源的效率高
6．检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器．某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小，某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路，R为变阻器，a、b间接报警装置．当a、b间电压高于某临界值时，装置将发出警报．则
A．煤气浓度越高，a、b间电压越高
B．煤气浓度越高，流过R1的电流越小
C．煤气浓度越低，电源的功率越大
D．调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度
7．自动控制电路中常用到半导体材料，光敏电阻便是其中的一种。光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。现将一只光敏电阻连入电路，与定值电阻、小灯泡（灯丝电阻视为不变）组成如图所示的电路，，无光照时。若将照射的光照强度减弱，则
A．小灯泡变暗
B．光敏电阻消耗的功率先增大后减小
C．电源输出功率一直减小
D．当时，小灯泡与电阻消耗的总功率最大
8．如图所示的电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，闭合开关S，待电流达到稳定后，电流表示数为I，电压表示数为U，电容器C所带电荷量为Q. 现将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些，待电流达到稳定后，则与P移动前相比（ ）
A．U变小 B．I变小 C．Q减小 D．Q增大
9．如图所示，直线A为电源的UI图线，直线B和C分别为电阻R1、R2的UI图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为η1、η2，则(　　)
A．P1>P2 B．P1＝P2
C．η1>η2 D．η1<η2
10．如图所示，闭合电键S，电压表的示数为U，电流表的示数为I，现向左调节滑动变阻器R的触头P，下列说法正确的是（ ）
A．I变大
B．U变大
C．电阻R1的功率变大
D．电源的总功率变大
11．一太阳能电池板不接负载时的电压是0.8 V，短路时的电流是0.04 A，则该电池板的电动势为________ V，内电阻为________ Ω
12．一逻辑电路图如下图所示，其真值表见下表，此逻辑电路为________门电路，在真值表中X处的逻辑值为________．
13．如图所示，A灯的额定功率为15W，A灯与B灯额定电压相同，在外加电压改变时设两盏灯的电阻保持不变，当K1与K2都断开时，电压表读数U=12V；当K1闭合，K2断开时，电压表读数U1=11V；当K1、K2都闭合时，电压表读数U2=9V时，则B灯的额定功率为________W。
14．图中R为已知电阻，Rx为待测电阻，K1为单刀单掷开关，K2为单刀双掷开关，V为电压表（内阻极大），E为电源（内阻不可忽略）.现用图中电路测量电源电动势E及电阻Rx.
（1）写出操作步骤________.
（2）由R及测得的量，可得E=___________，Rx=___________.
15．有一个n=1000匝的线圈，在t=0.4s内穿过它的磁通量从Φ1=0.02Wb均匀增加到Φ2=0.06Wb。求：
（1）线圈中的感应电动势E；
（2）如果线圈的总电阻r=10Ω，把它跟一个电阻R=90Ω的电热器串联组成闭合电路时，通过电热器的电流I。
16．如图所示，电源电动势为E=6V，内阻不计，电容C1=1μF，电容器C2=2μF，电阻R1=4Ω，电阻R2=2Ω。求：
(1)当电键S断开时，A、B两点的电压UAB；
(2)电键S从断开到闭合后稳定电容器C1的电量的变化值。
17．如图所示的电路中，电阻R2=15Ω，R3=30Ω，电源的电动势，内电阻，安培表的读数I = 0.4A．求：
（1）通过电阻R3的电流
（2）电阻R1的阻值
（3）电源的输出功率．
18．如图所示的电路中，R1=2Ω，R2=3Ω，R3=6Ω，电压表为理想电表，当开关S断开时，电压表示数为5.0V；当开关S闭合时，电压表示数为2.4V，求电源的电动势E和内电阻r．
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，根据P=I2R表示出R2消耗的电功率得出R2的表达式根据并联电路的特点和欧姆定律表示出干路电流即可得出RL的方程．
【详解】
由题意可知，路端电压：
由公式：
电源的输出功率为：，故C正确．
故选C．
【点睛】
本题考查了串联电路和并联电路的特点以及欧姆定律的应用，关键是换出三种情况的等效电路图，难点是得出三电阻之间的关系．
2．B
【解析】
【详解】
ABCD.由Ucd＝0 V，Ubc＝0 V可知电路为断路故障(电路中无电流)，由测得Uad＝5.0 V和Uab＝5.0 V可知，b、d两点等电势，电键S、灯泡L、电阻R′均为通路，所以故障可能是R断路，故B正确ACD错误。
故选B。
3．B
【解析】
【详解】
AB．R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数U减小，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，即A1示数减小，而总电流I增大，则流过R2的电流I2增大，即A2示数增大。因I=I1+I2，则?I1C．因为R3=r，则当R2减小时，外电路总电阻越来越接近电源内阻，则电源输出功率变大；电源的效率
则当外电路电阻减小时，电源的效率减小，选项C错误；
D．因R3电压增大，则电容器两端电压变大，电容器C中的场强变大，选项D错误。
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
此电路相当于只有R1连入电路，电容器两端电压等于路端电压，选C
5．C
【解析】
【详解】
A．在电源的U－I图像中，图像的斜率的绝对值表示电源的内电阻，根据电源U－I图线，可知，电源1比电源2的内阻大，故A错误；
B．U－I图像的纵轴截距表示电动势，所以电源1与电源2的电动势相等，故B错误；
C．灯泡伏安特性曲线与电源外特性曲线的交点即为灯泡与这电源连接时的工作状态，由图可知，小灯泡与电源1连接时的电流和电压都比小灯泡与电源2连接时的小，所以小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率小，故C正确；
D．电源的效率为
由图可知，电源1与小灯泡连接时，灯泡电阻较小，电源1的内阻较大，所以电源1与小灯泡连接时比电源2与小灯泡连接时电源的效率低，故D错误。
故选C。
6．AD
【解析】
【详解】
煤气浓度越高气敏电阻R1阻值越小，电路总电阻越小，由闭合电路欧姆定律可知，电路电流I越大，电阻两端电压U＝IR变大，即a、b间电压越高，故A正确，B错误；煤气浓度越大，气敏电阻R1越大，电路总电阻越大，电路电流I越小，电源功率P＝EI越小，故C错误；调整变阻器R的阻值会改变煤气浓度一定时a、b间的电压，回影响报警器的灵敏度，故D正确．
7．AC
【解析】
【详解】
A．光照减弱，光敏电阻阻值增大，通过灯泡的电流变小，灯泡功率减小，变暗，A正确；
B．由
令，则
当且仅当时取等号，但光照减弱光敏电阻阻值R增大，故消耗的功率在最大值右边一直减小，故B错误；
C．由电源的输出功率为：
因，则输出功率不能取最大值，在最高点右侧随R的增大而逐渐减小，C正确；
D．由可知，（ R1+RL）为定值电阻，当R取最小时电路的电流最大，此时最大，选项D错误；
故选AC。
8．BD
【解析】
【详解】
B.滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路中的总电阻变大，干路电流变小，即电流表示数I减小，选项B正确；
A.由于电流变小，降在内电阻r和电阻R2两端的电压变小，而电源电动势不变，所以降在滑动变阻器上的电压变大，即电压表示数为U变大，选项A错误；
CD.电容器两端的电压即为滑动变阻器两端的电压，所以电容器两端的电压变大，根据知，Q变大，选项C错误，选项D正确。
故选BD。
9．BC
【解析】
【分析】
【详解】
电源的与电阻的的交点代表该电阻接入电源时的路端电压和电流，对照图像可得该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2：．，所以选项B对A错．电源的效率，外电阻越大效率越高，根据电阻的图像斜率代表电阻可判断所以选项C对D错．
10．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．向左调节滑动变阻器，则滑动变阻器连入电路的总电阻增大，所以电路总电阻增大，故电路总电流减小，即电流表示数减小，A错误；
B．电路路端电阻增大，则根据闭合回路欧姆定律可得，电路路端电压增大，即电压表示数增大，B正确；
C．电路总电阻增大，电路总电流减小，故路端电压增大，而通过的电流减小，所以两端的电压减小，故两端的电压增大，所以根据公式
可得的电功率变大，C正确，
D．电路总电流减小，根据公式
可得电源的总功率减小，D错误。
故选BC。
11． 0.8　 20
【解析】当电池板不接负载时的电压等于电源的电动势，所以电动势为 E=0.8V；根据闭合电路欧姆定律可得：电池板的内阻为： ．
点睛：本题的关键要知道电源开路和短路的特点，明确开路电压等于电源电动势，运用闭合电路欧姆定律研究电源的内电阻．
12． “与” 0
【解析】本题为“与”门电路，由图表中输入或输出的关系，得出X值应为0。
点睛：了解三种门电路的特点，在实际问题中要具体问题具体分析，难度不大。
13．40
【解析】当开关均断开时，电压表示数为电源的电动势，故E=12V；当S1闭合S2断开，只有B灯接入电路，由闭合电路欧姆定律可知：12=11+I1r；由欧姆定律可知：；当S1、S2都闭合，电压表读数U2=9V，则有：12=9+I2r；；联立以上四式可得：；
两灯的额定电压相等，则由可知两灯的功率之比：，故PB=×15=40W；
14．①K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1；②K2仍接到a端，闭合K1，记下电压表的读数U2；③K1仍闭合，K2接到b端，记下电压表的读数U3. U1 R
【解析】
（1）具体步骤为：先K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1；再将K2仍接到a端，闭合K1，记下电压表的读数U2；接下来K1仍闭合，K2接到b端，记下电压表的读数U3.
（2）先K1断开，K2接到a端，记下电压表的读数U1，故E=U1；由串联电路的规律可知：，解得：．
15．（1）100V（2）1A
【解析】
（1）由题可知：匝，，，则根据法拉第电磁感应定律得感应电动势为：；
（2）由闭合电路欧姆定律得通过电热器的电流为：
。
点睛：本题是电磁感应与电路知识的简单综合，当穿过线圈的磁通量均匀变化时，线圈中产生恒定电流，感应电流与感应电动势之间的关系遵守闭合电路欧姆定律。
16．(1)6V(2)
【解析】
【分析】
当电键S断开时，电路电流I＝0，B与电源负极等势，A与电源正极等势，当电键S断开时，电容器C1的电压等于R1两端电压，电容器C1的电量减少求出．
【详解】
(1)当电键S断开时，电路电流I＝0，B与电源负极等势，A与电源正极等势，则
(2)当电键S断开时，电容器C1的电压
当S闭合后稳定时

电压减小
电容器C1的电量减少
解得：
17．（1）0.2A（2）9Ω（3）6.84W
【解析】
（1）电阻R2的电压U2＝I2 R2＝0.4×15 V＝6 V
通过电阻的R3电流；
（2）干路的总电流I＝I2＋I3＝0.6A
R2与R3并联后的电阻R并＝＝Ω＝10Ω
依闭合电路欧姆定律有
代入相关数据可得R1＝9Ω；
（3）P＝I2(R并＋R1)＝(0.6A)2×(9Ω＋10Ω)＝6.84W
18．6.0V；1.0Ω
【解析】
【分析】
【详解】
根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，当S断开时R1、R2串联则有：
当S闭合时R2与R3并联后与R1串联：
联立以上并代入数据解得：
E=6.0V，r=1.0Ω