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 章末复习题（含解析）

闭合电路欧姆定律和逻辑电路
1．如图所示，电源内阻为r，定值电阻，可变电阻R的最大阻值为2r，当可变电阻的滑动触头从最左端向右端滑动过程中（ ）
A．电源的输出功率一直变大
B．电源的输出功率一直变小
C．当可变电阻滑到时电源的输出功率最大
D．当可变电阻滑到R=r时电源的输出功率最大
2．如图所示，A、B两个灯泡均正常发光，当滑动变阻器R2的滑片P向d端滑动时．则（　　）
A．A灯变亮，B灯变暗 B．A灯变暗，B灯变亮
C．A、B灯均变亮 D．A、B灯均变暗
3．如图所示，两平行金属板间带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则
A．电压表读数减小
B．电流表读数减小
C．质点P将向上运动
D．R3上消耗的功率逐渐增大
4．图示电路中，电源内阻为r，电容器的两块极板A、B间有一带电油滴恰能静止．把的滑动片向右滑动时，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表读数减小，油滴向下运动
B．电流表读数减小，油滴向上运动
C．电流表读数增大，油滴向下运动
D．电流表读数增大，油滴向上运动
5．如图所示电路中，当变阻器的滑动片向下移动时：（ ）
A．电压表示数变小，电流表示数变大
B．电压表示数变大，电流表示数变小
C．电压表示数变小，电流表示数变小
D．电压表示数变大，电流表示数变大
6．如图，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡L1的U－I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是(　　)
A．此电源的内电阻为Ω
B．灯泡L1的额定电压为3 V，额定功率为6 W
C．把灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻，电源的输出功率将变小
D．由于小灯泡L1的U－I图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用
7．在如图所示的电路，电源的内阻为r，现闭合电键S，将滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是
A．灯泡L变亮 B．电压表读数变小
C．电流表读数变小 D．电容器C上的电荷量增大
8．如图，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，下列说法正确的是（　　）
A．电压表读数减小
B．质点P将向上运动
C．电流表的示数减小
D．电源的效率变高
9．如图所示电路中，已知电源的内阻r＜R2，电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值。闭合电键S，当滑动变阻器的滑臂P由变阻器的中点向左滑动的过程中，下列说法中正确的有：（）
A．R2上消耗的功率先变小后变大
B．V1的示数先变大后变小，V2的示数先变小后变大
C．电源内部的热功率一直不变
D．电源的输出功率先变小后变大
10．如图所示，图中的三个电表均为理想电表，闭合电键后，电流表A和电压表V1、V2示数分别用I、U1、U2表示，当滑动变阻器滑片P向右端滑动时，电流表A和电压表V1、V2示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2表示，下面说法正确的是（ ）
A．I增大、U1减小、U2增大
B．ΔU1>ΔU2
C．减小，不变
D．电源的效率降低
11．下图是两个电池外壳上的说明文字
某型号进口电池 某型号国产电池
RECHARGEABLE 1.2V500mAh
STANDARD
CHARGE
15h at 50mA GNY0.6(KR-AA)
1.2V 600mAh
RECHARGEABLE
STANDARD CHARGE
15h at 60mA
上述进口电池的电动势是____V.上述国产电池最多可放出____mAh的电荷量；若该电池平均工作电流为0.03 A，则最多可使用_____h.
12．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变化，某同学为研究这一现象，绘制出小灯泡的伏安特性曲线如下，该同学将该小灯泡与电源电动势，内阻的电源组成串联电路，用作图法，求出此时小灯泡的电阻__________电源的效率__________．（保留2位有效数字，要求作图留痕）
13．如图所示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，国产电池最多可放出_____mAh的电荷量，若电池平均工作电流为0.03A，则最多可使用_____h．
14．(1)在图4(甲)所示的照明电路中，闭合开关后，电灯L不亮，观察发现，灯泡完好，保险丝没有熔断．用测电笔分别测试电路中的A、B、C、D四点，其测试结果如下表所示，据此可以推断电路故障为________.
测试步骤 测试点 氖管是否发光
1 A 是
2 B 是
3 C 是
4 D 否

(2)如图(乙)所示，将开关S移至C、D之间，这种电路设计是否合理？请简要说明理由_______
15．如图所示，电源电压U＝10 V，r＝1 Ω，R1＝R3＝5 Ω，R2＝4 Ω，C＝100 μF，当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态，求：
(1)请判断该粒子带什么电性。
(2)S闭合后，带电粒子加速度的大小；
(3)S闭合后流过R3的总电荷量.
16．如图(a)所示电路，当变阻器的滑动片从一端滑到另一端的过程中两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图(b)中的AC，BC两直线所示，不考虑电表对电路的影响．
(1)判断电压表V1的示数随电流表示数的变化图象应为U-I图象中的哪一条直线？
(2)定值电阻R0的阻值为多大？
(3)电源的电动势是多大？
(4)变阻器滑动片从一端滑到另一端的过程中，变阻器消耗的最大电功率为多少？
17．如图所示，电源的电动势E＝4 V，内阻r＝0.2 Ω，R2＝R3＝R4＝2 Ω，R1＝1.8 Ω，电容器的电容C＝1×10－8 F，电容器两个极板间距d＝2cm。求：
(1)电容器的带电量Q；
(2)电容器两个极板间的电场强度。
18．如图所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电路中，电源的内阻r=1.0Ω，电炉的电阻R1=19.0Ω，电动机线圈的电阻R2=2.0Ω．当开关S断开时，电源内电路消耗的功率P=25.0W；当S闭合时，干路中的电流I=12.6A．
（1）求电源的电动势E．
（2）求S闭合后电动机的机械功率？
（3）若S闭合后，正常转动的电动机的转子突然被卡住而停止转动，则电源的总功率为多大？（结果保留两位有效数字）
参考答案
1．C
【解析】
【分析】
对于电源，当电源的内外电阻越接近，电源的输出功率越大，相等时，电源的输出功率最大．
【详解】
由题意知，电源的内阻为r，当可变电阻的滑动触头从最左端向右端滑动过程中，外电阻从到变化，根据上述结论可知，电源的输出功率先增大后减小，当时电源的输出功率最大，C正确，ABD错误。
故选C。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
当变阻器的滑片P向下端滑动时，滑动变阻器变小，滑动变阻器和灯泡B组成的并联电路电阻变小，与定值电阻R组成的串联电阻变小，与灯泡A组成的并联电阻即外电阻变小，电路总电阻变小，电路总电流变大，路端电压即灯泡A的两端电压变小，灯泡A变暗，选项AC错．通过灯泡A的电流，流过定值电路的电流变大，定值电阻的电压变大，滑动变阻器和灯泡B构成并联的电压减小，即灯泡B的端电压变小，灯泡B变暗，选项B错D对．
3．A
【解析】
【分析】
R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联，再由R1串连接在电源两端，电容器与R3并联；当滑动变阻器R4的滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流增大，路端电压减小，由于干路电流增大，R1两端的电压增大，故并联部分的电压减小，由欧姆定律可知流过R3的电流减小，则流过R4的电流增大，电流表示数增大；因并联部分电压减小，而R2两端电压增大，R4两端电压减小，则电压表示数减小；R3两端电压减小，电容器两端电压减小，电容器中的场强减小，由此可判断P的运动；R3上消耗的功率由P=可知．
【详解】
A、由图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联，再由R1串连接在电源两端，电容器与R3并联；当滑动变阻器R4的滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流增大，路端电压减小，由于干路电流增大，R1两端的电压增大，故并联部分的电压减小，由欧姆定律可知流过R3的电流减小，则流过R4的电流增大，故电流表示数增大,故B错误；因并联部分电压减小，而R2两端电压增大，R4两端电压减小，则电压表示数减小，故A正确．
C、电容器与R3并联，流过R3的电流减小，R3两端电压减小，电容器两端电压减小，电容器中的场强减小，故电荷受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，电荷将向下运动，故C错误；
D、因R3两端的电压减小，由功率P=可知，R3上消耗的功率减小；故D错误．
故选A
4．B
【解析】
【分析】
【详解】
的滑动片向右滑动时，增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流减小，则知电流表读数减小．干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，则电容器板间电压增大，板间电场强度增大，油滴所受的电场力增大，则油滴向上运动，B正确，ACD错误。
故选B．
5．B
【解析】
【详解】
当变阻器R3的滑动片向下移动时，R3阻值变大，总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，即电压表读数变大；R1两端电压变小，则并联支路的电压变大，R2的电流变大，则R3电流减小，即安培表读数减小；
A．电压表示数变小，电流表示数变大，与结论不相符，选项A错误；
B．电压表示数变大，电流表示数变小，与结论相符，选项B正确；
C．电压表示数变小，电流表示数变小，与结论不相符，选项C错误；
D．电压表示数变大，电流表示数变大，与结论不相符，选项D错误；
故选B.
6．B
【解析】
【详解】
由图读出：电源的电动势 E=4V，内阻，故A错误；两图线的交点表示小灯泡D1与电源连接时的工作状态，由于灯泡正常发光，则知灯泡的额定电压 U=3V，额定电流 I=2A，则额定功率为 P=UI=3×2=6W，故B正确．灯泡D1的电阻，换成一个1Ω，可知其电阻更接近电源的内阻，根据推论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，知把灯泡D1换成1Ω，电源的输出功率将变大，故C错误；灯泡是纯电阻元件，欧姆定律适用，U-I图象为曲线的原因是灯泡电阻随温度的变化而变化，故D错误．故选B．
7．CD
【解析】
【分析】
【详解】
滑片P向左移动一段距离后电阻变大，故电路的电流减小，电流表读数变小，灯泡L变暗；路端电压变大，故电压表读数变大；滑动变阻器两端电压变大，根据Q=CU可知，电容器C上的电荷量增大，选项CD正确，AB错误.
8．BCD
【解析】
【详解】
AC．由图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后，再与R1串联接在电源两端；电容器与R3并联；当滑片向a移动时，滑动变阻器接入电阻增大，则电路中总电阻增大；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流减小；路端电压增大，同时R1两端的电压也减小；故并联部分的电压增大；由欧姆定律可知流过R3的电流增大，则流过串联部分的电流减小，即电流表示数减小，因而R2中电压减小，故电压表示数增大，故A错误，C正确；
B．因电容器两端电压等于联部分的电压，增大，故电荷受到的向上电场力增大，则重力小于电场力，合力向上，电荷向上运动，故B正确；
D．电源的效率为
当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，外电路中的电阻变大，所以电源的效率变高，故D正确。
故选BCD。
9．ABD
【解析】
【详解】
A. 由题，电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值，当滑动变阻器的滑片P由变阻器的中点向左滑动的过程中，变阻器左侧电阻与R1串联后与变阻器右侧并联的总电阻先变大后变小，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中电流先变小后变大，R2上消耗的功率先变小后变大，故A正确；
B. 由于电路中电流先变小后变大，电源的内电压也先变小后变大，则路端电压先变大后变小，所以V1的示数先变大后变小，V2测量R2两端的电压，R2不变，则V2的示数先变小后变大。故B正确；
C. 电源内部的热功率P=I2r，因为电流I先变小后变大，所以电源内部的热功率，先变小后变大，故C错误；
D. 因为r故选：ABD
10．ABD
【解析】
【详解】
A．滑片P向右滑动，电阻减小，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律：
可知干路电流增大，电流表示数增大，定值电阻分压增大，根据：
可知路端电压减小，则滑动变阻器上的分压减小，A正确；
B．根据闭合电路欧姆定律：
结合数学知识可知：
所以，B正确；
C．对B选项中的变化量表达式分析：
根据欧姆定律可知：
则：
所以和均不变，C错误；
D．电源的效率：
路端电压减小，电动势不变，电源效率减小，D正确。
故选ABD。
11． 1.2、 600、 20
【解析】由铭牌可知，上述进口电池的电动势是1.2V；上述国产电池最多可放出600mAh的电荷量；若该电池平均工作电流为0.03 A，则最多可使用.
12．，
【解析】
在坐标系中画出电源的U-I图像如图；
由图可知，灯泡的电压U=1.35V，电流I=0.195A，则电阻
电源的效率.
13． 1.2V 60 20
【解析】从图中可以得出，两种电池的电动势均为1.2V，进口电池的容量为600mAh，国产电池的容量为60mAh；当国产电池平均工作电流为0.03安时，有
14． （1）C、D两点间出现断路故障 （2）不合理，因为应该把开关接在火线上而不能接在零线上，如不这样连接，在维修灯时，容易造成触电事故．
【解析】(1)用测电笔测试A、B、C三测试点时，氖管发光，说明这三点与火线的连接部分完好，而测试D时氖管不发光，说明D与火线连接断开，由此推断C、D两点间出现断路故障．
(2)这种电路的设计不合理，因为应该把开关接在火线上而不能接在零线上，如不这样连接，在维修灯时，容易造成触电事故．
15．(1)带负电 (2) a=g (3)
【解析】
【详解】
（1）电容器上极板带正电，电场力向上，则粒子带负电；
（2）S断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有：
，
S闭合后有：?
设带电粒子加速度为a，则根据牛顿第二定律，有：
解得：a=g
S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以
，
即
【点睛】
本题是力电综合问题，关键是通过电路分析得到电压变化情况，然后对微粒运用牛顿第二定律列式求解；分析电容器带电量的变化，主要是看两端电压的变化.
16．(1)图象应为BC (2)3Ω (3) E=8V (4)4W
【解析】
【分析】
当变阻器的滑动片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，来判断两个电压表的示数对应的图线；定值电阻R0等于图线AC的斜率大小．由数学知识求出图线的斜率求解R0．当滑动变阻器取最大值时，电流最小，由图读出电流的最小值，由欧姆定律求出变阻器的总电阻R；图线BC反映路端电压与电流的关系，其斜率大小等于电源的内阻，由数学知识求出电源的内阻．再闭合电路欧姆定律求出电源的电动势；将定值电阻和电源当作一个等效电源，当等效电源的内电阻和变阻器电阻相等时，等效电源输出功率最大．
【详解】
（1）电压表V1的示数随电流表示数的变化图象应为BC；电压表V2的示数随电流表示数的变化图象应为AC．
（2）定值电阻
（3）根据闭合回路欧姆定律可得：E=7.5+0.5r E=6+2r
可得：E=8V，r=1Ω
（4）当R=R0+r=4Ω时，变阻器消耗的电功率最大．，
【点睛】
本题考查对物理图象的理解能力，可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示对应的图线.
17．(1) Q= 2.4×10-8 C (2) E = 120V/m
【解析】
【分析】
本题解题的关键是要确定电容器两端的电压的大小。
【详解】
（1）设电容器两极板间的电压为U，则根据闭合电路欧姆定律可得：
根据得：
（2）根据电场强度和电势差的关系得：。
故本题正确答案为：（1）2.4V ；（2）120V/m
【点睛】
根据闭合电路欧姆定律计算电容器两端的电压U，再利用电容的定义式可求得电量Q；由电场强度和电势差的公式可计算电场强度的大小。
18．（1）100V（2）571.2W(3)
【解析】
(1)S断开时，电路中电流记为Ⅰ，则P=I2r
解得：，
电源电动势为E=I(R1+r)=100V；
(2)S闭合后路端电压记为U，
则U=E-Ir=87.4V
通过电动机的电流记为I'，
则
电动机的输出功率记为P′，
则P′=UI′-I2?R2=571.2W
（3）当转子被卡住时，
电流
故电源功率P=EI=100×36=3.6×103 W；
【点睛】本题考查处理非纯电阻电路问题的能力．对于电动机正常时，其电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立．