宁阳第四中学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 单元测评（含解析）

闭合电路欧姆定律和逻辑电路
1．如图所示的电路中，已知电源的电动势E=1.5V，内电阻r=1.0Ω，电阻R=2.0Ω，闭合开关S后，电路中的电流I等于
A．4.5A B．3.0A C．1.5A D．0.5A
2．如图所示，电源电动势E=3V，内阻为r=1Ω，R1=0.5Ω，R2=1Ω，滑动变阻器R最大阻值为5Ω，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m，电荷量大小为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计。则下列说法正确的是（）
A．若电阻R2断路，油滴向上加速运动，G中有从a到b的电流
B．在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴向 下加速运动，G中有从a到b的电流
C．当滑动变阻器阻值为1Ω时，电源的效率最大
D．当滑动变阻器阻值为0时，R1的功率最大
3．在如图所示的电路中，、、和皆为定值电阻，为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表的读数为，电流表的读数为，电压表V1的示数为，电压表的读数为，当的滑动触点向a端移动过程中，电流表的读数变化量大小为，电流表的读数变化量大小，电压表的读数变化量大小为，电压表的读数变化量大小为，则（ ）
A．变大，，不变
B．变大、，不变
C．变小，变小，变小
D．变小，变小，变大
4．如图所示，为定值电阻，为可变电阻，E为电源电动势，r为电源的内电阻，以下说法中不正确的是?
A．当时，上获得最大功率
B．当时，上获得最大功率
C．当时，上获得功率一定最大
D．当时，电源的输出功率可能最大
5．在如图所示的 U—I 图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻 R 的伏安特性曲线．用该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路．由图象可知不正确的是：
A．电源的电动势为 3V，内阻为 0.5Ω B．电阻 R 的阻值为 1Ω
C．电源的输出功率为 2W D．电源的效率为 66.7%
6．如图是一火警报警电路的示意图，R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小.值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器.当传感器R3所在处出现火情时，电流表显示的电流I、报警器两端的电压U的变化情况
A．I变大，U变小
B．I变小，U变小
C．I变小，U变大
D．I变大，U变大
7．如图所示，直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线， 曲线b为小灯泡R两端的电压随电流强度的变化图线，用该电源和该小灯泡R组成的闭合电路，电源的输出功率和电源的内电阻分别是(　　)
A．0.6 W，5 Ω B．0.6 W，Ω
C．0.8 W，5 Ω D．0.8 W，Ω
8．如图所示的电路中，灯泡A、灯泡B原来都是正常发光的．现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是(　　)
A．R1短路 B．R2断路 C．R3断路 D．R1、R2同时短路
9．在纯电阻电路中，当用一个固定的电源(设E、r是定值)向变化的外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示。下列判断中正确的是（ ）
A．电源内阻消耗的功率随外电阻R的增大而增大
B．当R＝r时，电源有最大的输出功率
C．电源的功率P总随外电阻R的增大而增大
D．电源的效率η随外电阻R的增大而增大
10．如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线，设两个电源的内阻分别为ra和rb。若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia和Ib，则（ ）
A．ra > rb
B．Ia > Ib
C．R0接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源的效率较低
D．R0接到b电源上，电源的输出功率较小，电源的效率较低
11．多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1Ω、×10Ω、×100Ω．用×10Ω挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，为了较准确地进行测量，应换到______________挡．如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是______________．若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是______________．
12．如图所示电路中，电流表和电压表均为理想电表， R3=4Ω，开始闭合电键时，电流表读数为0.75A，电压表读数为2V．后来由于某一电阻断路，使电流表读数变为0.8A，电压表读数变为3.2V．则断路的电阻是__________（选填R1、R2或R3），电源电动势是__________V．
13．太阳能是绿色能源，太阳能发电已被广泛应用，某型号太阳能电池组的电动势为20V，内阻为1Ω，给一个阻值为9Ω的电阻供电，则通过该电阻的电流为_____A，该电阻两端的电压为_____V．
14．下图是热水器系统的恒温器集成电路，当温度低时，热敏电阻的阻值很大，温度高时热敏电阻的阻值就很小，只有当热水器中有水或水的温度低时，发热器才会开启并加热；反之，便会关掉发热器．如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于 路，这个逻辑电路是 门电路．
15．如图所示，电源电动势为6伏，内阻为5欧，灯A标有“2V，0.1 W”, 灯B标有“1.5V,0.075W”,灯C标有“1.5V,0.15 W”为使三灯都能正常发光，变阻器R0的阻值应为多大?滑动触头P应放在何位置?
16．如图所示为一玩具起重机的电路示意图．电源电动势为6 V，内阻为0.5 Ω，电阻R＝2.5 Ω，当电动机以0.5 m/s的速度匀速提升一质量为0.32kg的物体时(不计一切摩擦阻力，取g＝10 m/s2)，标有“3V；0.6W”的灯泡恰好正常发光，求电动机的内阻．
17．如图所示，R1＝5 Ω，R2＝9 Ω.当开关S断开时，电流表的示数为I1＝0.2 A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2＝0.3 A．(电流表内阻不计)求：电源的电动势和内阻．
18．将一电阻箱与一内阻不可忽略的电源通过开关连接在一起，理想电压表用来测量路端电压，电路如图所示．当电阻箱的阻值调为R1＝2 Ω时，电压表的示数为U1＝4 V；当电阻箱的阻值调为R2＝5 Ω时，电压表的示数为U2＝5 V．则：
(1)该电源的电动势以及内阻分别为多少？
(2)当电阻箱消耗的功率最大时，其阻值为多少？最大的输出功率为多少？
参考答案
1．D
【解析】
【详解】
根据闭合电路欧姆定律得：，D正确．
2．D
【解析】
【详解】
A．若电阻R2短路，电容器放电，板间场强逐渐减小，油滴受到的电场力减小，则油滴将向下加速运动，G中有从a到b的电流。故A错误。
B．在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，R增大，总电阻增大，电源的电动势和内阻不变，可知总电流减小，内电压和R1上的电压均减小，则R2与R的并联电压增大，电容器板间场强增大，油滴受到的电场力增大，则油滴向上加速运动。电容器充电，G中有从b到a的电流。故B错误。
C．外电阻越大，电源的效率越大，故C错误；
D．R1为定值电阻，电流越大，消耗功率越大，当滑动变阻器阻值为0时，消耗功率最大，故D正确。
3．A
【解析】
【详解】
C．当R5的滑动触点向图中a端移动时，R5变小，外电路总电阻变小，由闭合电路欧姆定律知，总电流I1变大，路端电压变小，U1变小。根据闭合电路欧姆定律知：U2=E-I1（r+R1+R3），I1增大，则U2变小，因此I2变小。故C错误。
AB．U1的变化量等于U2的变化量与R1，R3的电压变化量之和，U1变小，U2变小，而R1，R3的电压变化量之和增加，则知：△U1＜△U2。由闭合电路欧姆定律知：U1=E-I1r，则，不变。故A正确，B错误。
D．由于，则可知不变；故D错误。
故选A。
4．B
【解析】
【详解】
A．将R1等效到电源的内部，R2上的功率等于等效电源的输出功率，当等效电源的外电阻等于内阻时，即R2=R1+r时，输出功率最大，即R2上的功率最大。故A正确，不符合题意。
BC．根据P=I2R，电流最大时，R1上的功率最大。当外电阻最小时，即R2=0时，电流最大。故B错误，符合题意；C正确，不符合题意。
D．当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，则当R2=0且R1=r时，电源的输出功率最大，故D正确，不符合题意；
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律得
U=E-Ir，
当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则
，
故A正确，A不合题意；
B．电阻
，
故B正确；B不合题意；
C．两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为
P出=UI=4W，
故C错误；C项符合题意；
D．电源的效率
；
故D正确；D项不合题意。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
当传感器R3所在处出现火情时，R3的阻值减小，则电路总电阻减小，干路电流I总增大，内电压增大，外电压减小，报警器两端的电压U减小；R2两端电压
干路电流I总增大，则R2两端电压减小，流过R2的电流变小，电流表显示的电流I变小；故B项正确，ACD三项正确。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
电源的U-I图象表达式为：U=E-Ir，则图象的斜率表示内阻，根据图象可知，电动势E=4V，内电阻为，两个图象的交点坐标表示路端电压和对应的电流，即路段电压为3V，电流为0.2A，故电源的输出功率为：P出=UI=3×0.2=0.6W，故选A．
【点睛】
本题关键是推导出电源的U-I图象的表达式，明确横轴截距表示短路电流，纵轴截距表示电动势，斜率绝对值表示内电阻；同时明确两个图象交点的含义．
8．C
【解析】
【详解】
A．若R1短路，则两个灯泡都被短路，都不亮，故A错误；
B．若R2断路，则两个灯泡都被断路，都不亮，故B错误；
C．若R3断路，外电阻增大，外电阻增大，路端电压U增大，干路电流I减小，R1电流I1增大，则通过A的电流
IA=I-I1
减小，A灯变暗。B灯电压
UB=U-IA（RA+R2）
增大，B灯变亮，符合题意。故C正确；
D．R1、R2同时短路，AB灯都不亮，不符合题意，故D错误。
故选C。
9．BD
【解析】
【详解】
A．电源内阻消耗的功率，所以外电阻R的增大，电源内阻消耗的功率减小，故A错误；
B．该图象反映了电源的输出功率P随外电阻R变化的规律，由图看出，电源的输出功率随着外电阻的增大先增大后减小，当R=r时，电源有最大的输出功率，故B正确；
C．电源的功率，则当外电阻R的增大时，. 电源的功率减小，故C错误；
D．电源的效率，则知R增大时，电源的效率增大，故D正确；
10．ABC
【解析】
【详解】
A．由图象可知，图象A斜率的绝对值大于图象B斜率的绝对值，因此ra＞rb，故A正确；
B．在同一坐标系内作出电阻R0的U-I图象，如图1所示，由图象可知Ia＞Ib，故B正确；
CD．R0接到电源上，如图1所示，Ia＞Ib，Ua＞Ub，由P=UI可知，Pa＞Pb，电源的效率
由于ra＞rb，所以ηa＜ηb，故C正确，D错误；
11．×1Ω 欧姆调零 18
【解析】
【详解】
选欧姆挡测电阻时指针偏转角度很大，说明所选倍率太大，应选用更低倍率挡×1Ω，使指针尽可能偏转到表盘的中间位置附近，该位置附近有较高的精度．
欧姆挡每换一次倍率，需重新进行调零．
该电阻的阻值R=18Ω
12．R1 4
【解析】
【分析】
【详解】
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．故只能是R1发生了断路．
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=I13+I=1.0A
则有IR2=E-I0r
即 3=E-r ②
联立①②解得 E=4V ；r=1Ω
13．2 18
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据闭合电路欧姆定律得：通过该电阻的电流为：
=2A
[2]该电阻两端的电压为：
U=IR=2×9V=18V
【点睛】
闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律是电路部分重点知识，要能熟练运用．
14．断，与
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]. 根据题意，当温度低且有水时，继电器吸住簧片接通发热器，即门电路的输入1、1时，输出为1（继电器工作）；当热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开簧片，发热器短路，即门电路的输入0、0；0、1；1、0时，输出为0（继电器不工作）故该逻辑关系为与逻辑关系，为与门电路；如果热水器中没有水，电路BC部分就处于断路，输入为0．
15．30Ω P应在距左端R0/3处
【解析】
【分析】
灯泡正常发光时，其电压为额定电压，功率达到额定功率，由P=UI可求出各灯泡的电流，根据串并联关系，由欧姆定律求出变阻器R0的阻值；
【详解】
灯C的电流为：
灯B的电流为：
灯A的电流为：
变阻器右边部分的电阻为：
代入以上数据解得：
变阻器左边部分的电阻为：
故：
所以滑动触头P应在据左端处。
【点睛】
本题关键要知道正常发光时灯泡的电压和功率都是额定值，而且要了解各灯泡之间的连接关系，分析电压与电流关系进行求解。
16．1.25Ω
【解析】
【分析】
由灯泡的性质及串并联电路的规律可得出电动机两端的电压及电流，再由功率公式可求得电动机内阻；
【详解】
电动机输出功率，
灯泡中电流，
干路电流，
电动机中电流，
电动机的功率，计算得。
【点睛】
本题考查功率公式的应用及闭合电路欧姆定律，要注意正确分析电路，明确各种功率公式的正确应用，通过并联电路求通过电动机的电流是本题的关键。
17．3V；1Ω
【解析】
【分析】
由开关的通断可得出两种电路结构，由闭合电路欧姆定律可得出两种情况的表达式，联立即可求解电动势和内电阻；
【详解】
当开关断开时，由闭合电路的欧姆定律得：
当开关闭合时，由闭合电路的欧姆定律得：
代入数据解得：，。
【点睛】
本题考查闭合电路欧姆定律的应用，要注意根据两种情况进行分析列出方程，再联立求解电动势和内电阻。
18．（1）6V, (2) ,9W
【解析】
【详解】
(1)由闭合电路的欧姆定律得：
E＝U1＋r，
E＝U2＋r
联立以上两式并代入数据解得：
E＝6 V，r＝1 Ω
(2)电功率表达式：
P＝R
将上式变形：
P＝
由上式可知当R＝r＝1 Ω时，P有最大值，
Pm＝＝9 W.
【点睛】
本题是测量电源电动势和内阻的方法：伏阻法．电压表和定值电阻组合，相当于电压表和电流表双重作用．