济南历城四中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 单元测试题（含解析）

闭合电路欧姆定律和逻辑电路
1．超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它由超导部件和限流电阻并联组成，原理图如图所示．当通过超导部件的电流大子其临界电流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=7.5Ω，临界电流Ic=0.6A，限流电阻R2 =15Ω，灯泡L上标有“6V 3W”，电源电动势E=7V，内阻r=2Ω，电路正常工作．若灯泡L突然发生短路，则下列说法正确的是（ ）
A．灯泡L短路前通过R1的电流为1/3A
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2/3A
D．灯泡L短路后通过R1的电流为1A
2．实验小组要测量一节干电池的电动势和内电阻．根据实验中记录下的数据做出图象如图所示，可知电池的电动势和内电阻是（ ）
A．，
B．，
C．，
D．，
3．如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，在滑动变阻器R1的滑动触片P从图示位置向下滑动的过程中（ ）
A．电路中的总电流变小
B．路端电压变大
C．通过电阻R2的电流小
D．通过滑动变阻器R1的电流小
4．如图所示，在滑动变阻器的触头由a点向b点移动的过程中，灯泡L将（　　）
A．一直变暗 B．一直变亮 C．先亮后暗 D．先暗后亮
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是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法不正确的是(　　)
A．电源1与电源2的内阻之比是11∶7
B．电源1与电源2的电动势之比是1∶1
C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2
D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2
6．如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡．光照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R，小灯泡L发光．则该逻辑门是（ ）
A．与门 B．或门 C．非门 D．与非门
7．如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表。当电阻箱的示数R1＝2.0Ω时，电压表的示数U1＝4.0V；当电阻箱的示数R2＝5.0Ω时，电压表的示数U2＝5.0V。则此电源的电动势，内阻分别是（ ）
A．E＝6V B．E＝3V C．r＝1Ω D．r＝2Ω
8．所示的电路中，电源电动势为ε、内电阻为r（小于外电路的总电阻），当变阻器R的滑片位于中点时，A、B、C三个小灯泡均正常发光，且亮度相同，则（　　）
A．三个小灯泡中，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，电源效率减小
9．如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r一定，A、B为平行板电容器的两块正对金属板，R1为光敏电阻。当R2的滑动触头P在a端时，闭合开关S，此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U。以下说法正确的是( )
A．若仅将R2的滑动触头P向b端移动，则I不变，U增大
B．若仅增大A、B板间距离，则电容器所带电荷量减少
C．若仅用更强的光照射R1，则I增大，U增大，电容器所带电荷量增加
D．若仅用更强的光照射R1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变
10．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关k，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电流表、电压表V2示数变化量的绝对值分别为ΔI、ΔU2，下列说法正确的是
A．I减小 B．U1、U2均减小
C．变小，变大 D．
11．某品牌电动自行车的铭牌如下；
车型：20吋 车轮直径：508 mm 电池规格：36 V 12 A?h（安?时）
整车质量：40 kg 额定转速：210 r/min（转/分）
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36 V/5 A
根据此铭牌中的有关数据，可知该车电机的额定功率为_________ W；如果以额定功率在平直公路上行驶，一次充满电最长可以行驶的时间为_________ h。
12．黑箱中有一个理想二极管(正向电阻为零，反向电阻无穷大)，还有两个阻值均为1kΩ的电阻，它们与黑箱的接线柱1、2、3接成电路。再用多用电表的欧姆挡对三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如表格所示。那么黑箱中的线路应该是如图所示电路中的哪一个______
黑笔触点 1 1 2
红笔触点 2 3 1
表头读数 0 0.5 kΩ 2 kΩ
13．一学生使用多用电表测电阻,他在实验中有违反使用规则之处,他的主要实验步骤如下:
（1）.把选择开关扳到“×1k”的欧姆挡上.
（2）.把表笔插入测试笔插孔中,先把两根表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上.
（3）.把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接,发现这时指针偏转较大.
（4）.换用"×100"的欧姆挡,发现这时指针偏转适中.随即记下欧姆数值.
（5）.把表笔从测试笔插孔中拔出后,就把多用电表放回桌上原处,实验完毕.
这个学生在测量时已注意到:待测电阻与其他元件和电源断开,不用手碰表笔的金属杆.这个学生在实验中违反了哪一或哪些重要的使用规则?
答:_____________________________________________________________________.
14．如下图所示的是两个电池外壳的说明文字．图中所述进口电池的电动势是________V；所述国产电池最多可放出________mAh的电荷量，若电池平均工作电流为0.03 A，则最多可使用________h. 图中还提供了哪些信息：________________________________________________.
15．如图所示，电源的两端电压是10V，内阻不计，其中R1=10Ω，R2=8Ω，R3=R4=4Ω.求： 合上开关后流过开关的电流是多大？
16．如图所示，电源电动势E=10 V，内电阻r=1.0 Ω，电阻R1=5.0 Ω、R2=8.0 Ω、R3=2.0 Ω、R4=6.0 Ω，R5=4.0 Ω，水平放置的平行金属板相距d=2.4 cm，原来单刀双掷开关S接b，在两板中心的带电微粒P处于静止状态；现将单刀双掷开关S迅速接到c，带电微粒与金属板相碰后即吸附在金属板上，取g=10 m/s2，不计平行板电容器充放电时间，求?
?
(1) 开关S接b时，金属板上下板间的电势差为多大？
(2) 开关S接c时，金属板上下板间的电势差为多大？
(3) 带电微粒在金属板中的运动时间．
17．如图所示电路中，R3=4Ω，电流表读数为0.75A，电压表读数为2V，由于某一电阻断路，使电流表读数为0.8A，而电压表读数为3.2V，问:
(1)哪一只电阻断路?
(2)电源电动势和内电阻各多大?
18．如图所示，电源电动势，内阻，电流表内阻不计． 为一可变电阻箱， 为一电动机．调节电阻箱的阻值为时，电动机恰好不转动，此时电流表读数．
（1）求电动机的内阻．
（2）调节电阻箱的阻值为时，电流表读数，求此时电动机输出的机械功率．
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
电路正常工作时，超导部件处于超导态，电阻为零，根据欧姆定律求出通过R1的电流．L发生短路后，超导部件转为正常态，与限流电阻并联，由欧姆定律和串并联电路的特点求出通过R1的电流．
【详解】
A、由题，灯泡的电阻RL=Ω=12Ω．根据高温超导限流器的功能分析得知，电路正常工作时，超导部件处于超导态，电阻为零，根据欧姆定律得到通过R1的电流I1==0.5A．故A错误．
B、当L发生短路后，超导部件转为正常态，与限流电阻并联，起到限流作用．故B错误．
C、L发生短路后，外电路总电阻为R==5Ω，干路电流为I==1A，通过R1的电流为I1=I=2/3A．故C正确，D错误．
故选C
2．D
【解析】
【详解】
根据闭合电路欧姆定律有：，由图示电源图象可以知道，图象与纵轴交点坐标值是1.45，则电源电动势：，电源内阻，D正确，ABC错误．故选D．
3．C
【解析】
【分析】
在滑动变阻器R1的滑动触片P向下滑动的过程中，R1变小，外电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律分析电路中的总电流和路端电压的变化，分析通过电阻R2的电流变化，再判断通过滑动变阻器R1的电流的变化．
【详解】
A、在滑动变阻器R1的滑动触片P向下滑动的过程中，R1变小，外电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律分析电路中的总电流变大．故A错误．
B、路端电压U=E﹣Ir，I变大，E、r不变，则U变小．故B错误．
C、路端电压U变小，通过电阻R2的电流变小．故C正确．
D、总电流变大，通过电阻R2的电流变小，所以通过滑动变阻器R1的电流必定变大．故D错误．
故选C
【点睛】
本题也可以利用结论进行判断：变阻器电阻变小，路端电压必定变小，其所在电路电流必定增大，所并联的电路电压变小．
4．D
【解析】
【详解】
在滑动变阻器的触头由a点向b点移动的过程中，变阻器上下两部分并联电阻先增加后减小（触头在中点时电阻最大），根据闭合电路欧姆定律分析得知，电路中电流先减小后增大，则灯泡L先变暗后变亮。
A．一直变暗，与结论不相符，选项A错误；
B．一直变亮，与结论不相符，选项B错误；
C．先亮后暗，与结论不相符，选项C错误；
D．先暗后亮，与结论相符，选项D正确；
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A．根据电源U-I图线，，，则
r1：r2=11：7
故A正确，不符合题意。
B．由图可知E1=E2=10V，故B正确，不符合题意；
CD．灯泡伏安特性曲线与电源外特性曲线的交点即为灯泡与电源连接时的工作状态则
I1=5A，U1=3V
则
P1=I1U1=15W
I2=6A，U2=5V
则
P2=I2U2=30W
则在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2，选项C正确，不符合题意；
在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是18∶25，选项D错误，符合题意。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
光照射电阻R′时，其阻值将变得远小于R，门电路输入端处于低电势，小灯泡L发光．说明则该逻辑门是非门，选项C正确。
7．AC
【解析】
【详解】
根据闭合电路欧姆定律，当电阻箱读数为R1=2.0Ω时
①
当电阻箱读数为R2=5.0Ω时
②
联立上两式得
代入数据解得
代入①式得
故选AC。
8．AB
【解析】
【详解】
画出等效电路如图：
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P向左移动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，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，C错误。
D．电源的效率，当滑片P向左移动时，外电阻增大，路端电压U增大，电源效率η增大。故D错误。
故选AB。
9．BD
【解析】
【详解】
A．滑动变阻器处于含电容支路中，相当于导线，所以移动滑动触头，I不变，U不变，故A错误；
B．若仅增大A、B板间距离，因板间电压不变，由知电容减小，再由电容的定义式可知电容器所带电荷量减少，故B正确；
C．若仅用更强的光线照射R1，R1的阻值变小，总电阻减小，I增大，内电压和R3的电压均增大，则电容器板间电压减小，电容不变，由知电容器所带电荷量减少，故C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律得，因电压表测量为电源的路端电压，电流表测量流过电源的电流，则可得
保持不变，故D正确。
故选BD。
10．AD
【解析】
【详解】
AB．P下滑，R2增加则总电阻增加，则I变小，内电压变小，路端电压变大，则U3变大，根据欧姆定律可知，定值电阻R1两端的电压U1变小，滑动变阻器R2两端的电压U2变大，故A正确，B错误；
C．根据闭合电路欧姆定律可知
解得
恒定不变，故C错误；
D．根据伏安特性曲线可知
恒定不变，根据闭合电路欧姆定律得
则
故D正确．
11． 180 2.4
【解析】由表格可知额定工作电压为36V，额定工作电流为5A；额定功率为，根据容量得。
12．C
【解析】由题意可知，黑笔触点接1，红笔触点接2，表头读数为0，则说明之间没有电阻，若有二极管，则也处于导通状态，由于多用电表测量电阻时，电流从红表笔流入，黑表笔流出，因此1接二极管的正极，又由于黑笔触点接1，红笔触点接3时，表头读数为0.5kΩ，而每个电阻的阻值为1kΩ，因此可能是两电阻并联，加之当黑笔触点接2，红笔触点接1时，表头读数为2kΩ，而每个电阻的阻值为1kΩ，因此可能是两电阻串联，综上所述，则C正确，ABD错误；故选C．
点睛：此题是黑盒子问题，考查多用电表的使用及二极管的特性，要知道黑笔触点接内部电源的正极，同时掌握二极管的单向导电性及电阻的串并联阻值计算．
13．换到合适的量程后，要重新调整调零旋钮；使用后不能把选择开关置于欧姆档．
【解析】步骤4中，换用"×100"的欧姆挡后，要重新调整调零旋钮；步骤5中，使用后不能把选择开关置于欧姆档，要放到交流电压的最高档．
14． 1. 2　　　 600 20 充电时间及充电电流等
【解析】进口电池的电动势是1.2 V，国产电池最多可放出600 mAh的电荷量．由t＝＝20 h，即最多可使用20 h．图中还提供了充电时间和充电电流等．
15．2A
【解析】
【详解】
根据R3与R4并联，再与R2串联，最后再与电阻R1并联，则等效电路图；
由电路图可知，R3与R4并联，其并联电阻为：；
再与R2串联，最后再与电阻R1并联，因此外电路的对应的外电阻为：
R外=Ω=5Ω；
根据闭合电路欧姆定律，则有：；
16．（1）6V（2）3V（3）0.04s
【解析】
【分析】
由闭合电路欧姆定律求出电路的电流及R1、R3、R4的电压，(1)当开关S接b时，金属板两板间的电压为R1和R3的电压和；(2)开关S接c时，金属板两板间的电压为R4两端的电压；(3)根据S接b时微粒P处于静止状态，重力等于电场力列式，设S接c时微粒P的加速度为a，在金属板中运动时间为t，根据位移时间公式、牛顿第二定律列式即可求解。
【详解】
(1) 由闭合电路欧姆定律有：


由以上两式解得：I=1A；
则U1=IR1=5V， ，
当开关S接b时，金属板两板间的电压为R1和R3的电压和，则金属板两板间的电压为6V；
(2) 开关S接c时，金属板两板间的电压为R4两端的电压，则金属板两板间的电压为3V；
(3) 设微粒的质量为m，带电量为q，S接b时微粒P处于静止状态，微粒应带负电，且有

设S接c时微粒P的加速度为a，在金属板中运动时间为t，则有


由以上各式代入数据解得：t=0.04s。
17．（1）R1断路 （2）4V 1Ω
【解析】（1）若R2断路，电流表读数将变为零，与题设条件不符．若R3断路，电压表读数将变为零，与题设条件不符．故R1发生了断路．
（2）断路时：
??根据闭合电路欧姆定律得U′=E-I′r
??即3.2=E-0.8r???①
??未断路时：
?总电流：I0=I23+I=1.0A????????????
则有IR2=E-I0r
即???3=E-r???????②
联立①②解得??E=4V????r=1Ω
18．（1） （2）
【解析】(1)依据欧姆定律： ，代入数可得．
(2)依据电压的关系，
根据欧姆定律 ， ，
解得： ．
依据功率关系： ．
【点睛】对于电动机电路是不是非纯电阻电路不能一概而论，要具体情况具体分析，当电动机不转动时，其电路是纯电阻电路，而转动时是非纯电阻电路．