济南济北中学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．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内，如图所示，根据图线可知：
A．反映Pr变化的图线是b
B．电源电动势为8V
C．电源内阻为4Ω
D．当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω
2．下列关于多用电表的说法，正确的是
A．用多用电表测量直流电流时，红、黑两表笔中黑表笔电势较高
B．用多用电表测量直流电压时，红、黑两表笔中黑表笔电势较低
C．用多用电表测量电阻时，红、黑两表笔中黑表笔电势较低
D．用多用电表测量电阻时，红、黑两表笔电势相等
3．在如图所示电路当中，当滑片向上移动时，则
A．A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗
B．A灯变暗、B灯变亮、C灯变亮
C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮
D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗
4．如图所示电路中，已知电源的内阻为r，电阻R1的阻值接近滑动变阻器R0的最大阻值．闭合电键S，将滑动变阻器的滑片P由变阻器的中点向左滑动一小段距离，下列说法中正确的有
A．V1的示数增大，V2的示数变小
B．V1的示数增大，V2的示数增大
C．A1的示数增大，A2的示数变小
D．A1的示数增大，A2的示数增大
5．某同学将一闭合电路电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是（　　）
A．直线a表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线
B．曲线b表示电源的总功率随电流I变化的图线
C．曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线
D．电源的电动势E=3V，内电阻r=1.5Ω
6．如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，当变阻器R的滑片位于中点时，额定功率相同的A、B、C三个小灯泡均正常发光，则下列说法正确的是
A．三个灯泡中，C灯电阻最大，B灯电阻最小
B．当滑片P向左移动时，A、C两灯变亮，B灯变暗
C．当滑片P向左移动时，B、C两灯变亮，A灯变暗
D．当滑片P向左移动时，电源的总功率减小
7．某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的a、b、c所示，根据图线可知
A．反映电源内部的发热功率Pr变化的图线是a
B．电源电动势是4 V
C．电源内阻是2Ω
D．当电流为0.5A时，外电阻一定为6Ω
8．关于某一闭合电路的性质，下列说法正确的是
A．外电路断路时，路端电压最高
B．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大
C．由U内＝Ir可知，电源内压随I的增大而增大
D．由P＝IU可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大
9．如图所示，当电路里滑动变阻器R2的滑动触头P向下滑动时（ ）
A．电容器C两极板间的电场强度增大
B．电压表的读数减小
C．R1消耗的功率减小
D．R2消耗的功率增大
10．在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为、内电阻为，、为定值电阻，为滑动变阻器，，为电容器，?、?为理想电流表和理想电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，下列说法中正确的是
A．电压表示数变大
B．电流表示数变小
C．电源的输出功率增大
D．电容器C所带电荷量增多
11．在测定电源电动势和内阻的实验中，待测电池为一节干电池，内阻约为3 Ω，备有下列器材供选择：电流表A1(0—0.6 A)，电流表A2(0—3 A)；电压表V1(0—3 V，10 kΩ)，电压表V2(0—3 V，8 kΩ)，电压表V3(0—15 V，30 kΩ)；滑动变阻器R1(0—10 Ω,0.1 A)，滑动变阻器R2(0—10 Ω,2 A)，滑动变阻器R3(0—1 000 Ω,2 A).为了得到较准确的测量结果，滑动变阻器应选__________，电压表应选__________，电流表应选__________.
12．如图所示为一可供使用的多用电表，S为选择开关，Q为电阻挡调零旋钮。现在要用它检测两个电阻的阻值(图中未画电阻)。已知阻值分别为R1＝60Ω，R2＝470kΩ，下面提出了在测量过程中一系列可能的操作，请你选出能尽可能准确地测定各阻值和符合多用电表安全使用规则的各项操作，并且将它们按合理顺序填写在后面的横线上。
A．旋动S使其尖端对准电阻挡×1k
B．旋动S使其尖端对准电阻挡×100
C．旋动S使其尖端对准电阻挡×10
D．旋动S使其尖端对准电阻挡×1
E．旋动S使其尖端对准×1000
F．将两表笔分别接到R1的两端，读出R1的阻值，随后即断开
G．将两表笔分别接到R2的两端，读出R2的阻值，随后即断开
H．两表笔短接，调节Q使表针对准电阻挡刻度盘上的0，随后即断开所选操作及其顺序为(用字母代号填写)：________。(操作：步骤可以重复选用)
13．2014年埃博拉疫情在世界部分地区爆发，为了做好防范，需要购买大量的体温表，某同学想自己制作一个金属温度计，为此该同学从实验室找到一个热敏电阻，并通过查资料获得该热敏电阻的阻值R随温度t变化的图线如图甲所示。该同学进行了如下设计：将一电动势E＝1.5V(内阻不计)的电源、量程5mA内阻Rg＝100Ω的电流表、电阻箱R′及用该电阻作测温探头的电阻R，串联成如图乙所示的电路，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计”。
(1)电流刻度较小处对应的温度刻度________；(填“较高”或“较低”)
(2)若电阻箱阻值R′＝70Ω，图丙中5mA刻度处对应的温度数值是多少？
14． 如图所示，电源电压不变，当开关S闭合与断开时，R1两端电压之比是4:3，则当S断开时，R1与R2的功率之比是________．
15．如图所示的电路中，理想电流表的读数为0.75A，理想电压表的读数为2.0V，R3=4.0Ω.通电某一段时间后，因某一电阻烧断，使电流表的读数为0.80A，电压表的读数为3.2V，则：
（1）电路中哪一个电阻发生故障？
（2）此电路中R1和R2的阻值各为多大？
（3）电源的电动势和内阻各为多大？
16．在如图所示的电路中，电源的电动势 E=6.0V，内电阻不计，外电路的电阻 R=12.0Ω．闭合开关 S．求：
（1）通过电阻 R 的电流Ⅰ；
（2）通电 1分钟电阻 R 产生的热量 Q；
（3）电阻 R 消耗的热功率 P
17．如图所示，电路中的电源的电动势为E、内电阻为r，灯泡L1、L2、L3、L4的电阻均为R，开关S闭合后，求：
（1）电源的路端电压
（2）通过导线AB的电流
18．如图所示电路中，电源电动势为、内阻，定值电阻、滑动变阻器总电。闭合电键S，当滑动触头P从最高端向下滑动过程中，电压表读数的最大值为2.7 V，此时电流表读数为。电压表和电流表均可看成是理想电表。
求：（1）电源的电动势；
（2）电流表的读数。
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
A．由电源消耗功率和电源内部消耗功率表达式
可知，a是直线，表示的是电源消耗的总电功率，c是抛物线，表示的是电源内电阻上消耗的功率，b表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR，故A错误；
B．由图可知，当短路时，电流为2A，总功率P=8W；则由P=EI可知，
故B错误；
C．内阻
故C错误；
D．当电流的大小为0.5A时，由闭合电路欧姆定律得，则有
故D正确。
故选D。
2．B
【解析】
【详解】
AB．用多用电表测直流电流，电压时，多用表内部不连接电池，电流由红表笔流入，由黒表笔流出，红表笔电势高，黑表笔电势较低，故A错误，B正确；
CD．用多用电表测电阻时，多用电表有内置电源，黒表笔与电源的正极相连，则黑表笔的电势高，故CD错误。
故选B。
3．A
【解析】
【分析】
【详解】
当滑片向上移动时,滑动变阻器阻值变大，则电路总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，则A灯变暗；并联支路的电压变大，则B灯变亮；通过B灯电流变大，而总电流减小，可知通过C灯的电流减小，则C灯变暗；
A．A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗，与结论相符，选项A正确；
B．A灯变暗、B灯变亮、C灯变亮，与结论不相符，选项B错误；
C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮，与结论不相符，选项C错误；
D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗，与结论不相符，选项D错误；
故选A。
4．A
【解析】
【详解】
AB．据电路图可知变阻器左侧电阻与R1串联后再与变阻器右侧电阻并联，由数学知识可知两并联部分的阻值相等时，并联的总电阻最大；但电阻R1的阻值接近滑动变阻器R0的最大阻值和滑片P由变阻器的中点向左滑动一小段距离，可知并联的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流变小，电源的内电压也变小，则路端电压先变大，所以V1的示数变大；V2测量R2两端的电压，R2不变，则V2的示数变小，故A正确，B错误；
CD．并联的电压
U并=E-U2-Ur，
可知U并逐渐变大，电阻R1所在支路的总电阻逐渐减小，所以该之路电流I1增大，即电流表A2示数增大；
由
I2=I-I1，
可知总电流I减小，则I2减小，即电流表A1示数变小，故CD错误。
故选A。
5．CD
【解析】
【详解】
A．电源的总功率P=IE，则直线a表示电源的总功率随电流I变化的图线，选项A错误；
B．电源内部的发热功率P热=I2r，可知曲线b表示电源内部的发热功率随电流I变化的图线，选项B错误；
C．由P出=P-P热=IE-I2r可知，曲线c表示电源的输出功率随电流I变化的图线，选项C正确；
D．当I=2A时P=P热，则PR=0．说明外电路短路，根据P=EI，得到
故D正确；
故选CD。
6．ABD
【解析】
【详解】
将电路改画如图
A．对于灯A、B：通过A的电流小于B的电流，当两灯泡的功率相同时，由公式P=I2R分析可知，A的电阻大于B的电阻。灯C的电压大于A的电压，当两个灯泡的功率相同时，C的电阻大于A的电阻。可见C灯电阻最大，B灯电阻最小。故A正确。
BC．当滑片向左移动时，滑动变阻器电阻增大，则总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，C灯变亮。流过B灯的电流IB=I-IC，I减小，IC增大，则IB减小，则B灯变暗。A灯的电压UA=U-UB，U增大，UB减小，则UA增大，A灯变亮。故B正确，故C错误；
D．当滑片向左移动时，总电流减小，根据P=IE，知电源总功率减小，故D正确。
故选ABD。
7．BCD
【解析】
【详解】
A．根据直流电源的总功率PE=EI，内部的发热功率Pr=I2r，输出功率PR=EI-I2r，可知反映Pr变化的图线是c，反映PE变化的是图线a，反映PR变化的是图线b，故A错误；
B．图线a的斜率等于电源的电动势，由得到
，
故B正确；
C．由图，当I=2A时，Pr=8W，由公式Pr=I2r得，r=2Ω，故C正确；
D．当电流为0.5A时，由图读出电源的功率PE=2W；由
代入得到R=6Ω，故D正确。
故选BCD。
8．AC
【解析】
【详解】
A．外电路断路时，外电路，有，所以有：
则路端电压最高，故A正确；
B．根据闭合电路的欧姆定律得：
，
可知外电压随I的增大而减小，而U外＝IR中，I的增大伴随R的减小，故B错误；
C．针对某一电源来说，内阻r一定，故由U内＝Ir可知电源的U内随I的增大而增大；故C正确；
D．外功率P＝IU，随着I的增大路端电压U会减小，不能得到外功率与电流的关系；而由外功率:
根据数学知识分析可得，当电源的内电阻等于外电阻时，输出功率最大，当电流增大时，电源的输出功率可能变大，也可能变小，故D错误。
故选AC。
9．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，通过电源的电流减小，路端电压增大，由欧姆定律知两端电压减小，电容器两极间电压增大，两板间的电场强度增大；选项A正确；
B．以上分析知，滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，路端电压增大，电压表的读数增大；选项B错误；
C．以上分析知，滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，通过的电流减小，消耗的功率减小；选项C正确；
D．通过的电流减小，而接入电路的电阻增大，故消耗的功率变化无法确定；D选项错误。
故选AC.
10．AC
【解析】
【详解】
A.在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器在路电阻减小，外电路总电阻减小，干路电流I增大，电阻R1两端电压增大，则电压表示数变大。故A正确；
B.电阻R2两端的电压：
U2=E?I(R1+r)，
I增大，则U2变小，流过R2的电流减小，则电流表示数变大，故B错误；
C. 据题：rD.由于U2变小，电容器板间电压变小，其带电量减小。故D错误。
故选：AC
11． R2 V1 A1
【解析】干电池电动势约为1.5V，电压表量程为15V，电压表量程太大，应选用量程为3V的电压表，电压表内阻越大越好，故选V1；测干电池电动势与内阻实验中，最大电流为：，则电流表应选A1；为方减小实验误差滑动变阻器应选R2。
12．AHGDHFE(或DHFAHGE)
【解析】多用电表测量电阻时，量程的选择以指针指中央附近时读数较准确，由表盘中值示数约为150可知，测R1＝60Ω的电阻时，只能选“×1”挡；测R2＝470kΩ时，应选择“×1k”挡，并且在每次选定量程后，都必须将两表笔短接，进行电阻挡调零，所以题目中所给操作H需重复选用。在测量过程中对R1与R2测量的先后没有什么限制，但测量完毕后，功能选择开关必须旋离电阻挡，拨至交流(?)高压挡或“OFF”处，所以合理的操作及顺序为AHGDHFE或DHFAHGE。
点睛：本题考查了用欧姆表测电阻的步骤，注意一些关键的实验步骤，例如：每次换挡都短接调零；读数乘倍率；使用完后将旋钮放在交流电压最大档等．
13．.(1)较高　(2)30℃
【解析】（1）由闭合电路欧姆定律，可见电流越小电阻越大，而电阻越大温度则越高，即电流刻度较小处对应的温度刻度应该较大；
（2）若电阻箱阻值时，代入，得热敏电阻的阻值为： ；
结合图甲可知热敏电阻阻值与温度关系式为： ，故此时对应的温度数值为。
点睛：本题关键是根据闭合电路欧姆定律列式得到电流与电阻关系式，然后再结合电阻与温度关系图象分析求解。
14．3：1
【解析】
当开关S闭合时，R2短路，R1两端的电压等于电源电压，即U1=U；当开关S断开时，R1与R2串联，根据开关S闭合与断开时，R1两端的电压比是4：3．又U=U1′+U2，由以上可得：，整理得：，当开关S断开时，R1与R2串联，电流相等，根据P=UI得：．
15．（1）R2（2）4.0Ω、8.0Ω（3）4.0V、1.0Ω
【解析】（1）若烧断，则电流表无示数，若烧断，则电压表无示数，故发生故障；
（2）烧断前，根据欧姆定律有： ①
烧断后，电压表读数为路端电压，故②
代入①解得
（3）烧断前， ；
烧断后， ，联立解得；
16．（1）0.5A（2）180J（2）3W
【解析】
【分析】
由闭合电路欧姆定律知，求电路中的电流，根据求出电阻R产生的热量；根据求出电阻R消耗的热功率；
【详解】
解:(1)由闭合电路欧姆定律知,电路中的电流
(2) 通电1分钟电阻 R 产生的热量
(3) 电阻 R 消耗的热功率
17．（1） （2）
【解析】
【详解】
（1）由电路图可知，灯L4与灯L1并联后与灯L2串联，再与灯L3并联，最后接在电源的两端．则外电路总电阻：，
总电流：
电源的路端电压
（2）通过导线AB的电流等于通过电灯L1和L3的电流之和，通过L3的电流： ；
通过L1的电流：
则通过导线AB的电流
18．（1）= 3 V；（2）=0.15 A
【解析】
【详解】
（1）根据题意当滑片在中间位置时，电压表的读数最大。根据欧姆定律
I总 = 且
则= 3 V ，I总 = 0.3 A
（2）电流表的读数为支路电流，则I = I总/2 = 0.15 A