鲁科版选修3-1：闭合电路欧姆定律和逻辑电路 单元复习题（含解析）

闭合电路欧姆定律和逻辑电路
1．如图所示的电路,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,L是小灯泡,C是电容器,电源内阻为r，开关S闭合后,在滑动变阻器触头向上移动过程中
A．小灯泡变亮 B．电容器所带电荷量增大
C．电压表示数变小 D．电源的总功率变大
2．如图所示，直线OAC的某一直线电源的总功率随总电流变化的曲线，抛物线OBC为同一电源内部消耗的功率随总电流的变化曲线，若A、B对应的横坐标为1.5，则下面判断正确的是（　　）
A．线段AB表示的功率为2.25 W
B．电源的电动势为3 V，内阻为1.5 Ω
C．电流为2 A时，电源的输出功率最大
D．电流为1 A时，路端电压为1 V
3．在如图所示的U-I图中，直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图可知
A．该电阻的阻值为2.0
B．该电源的电动势为6.0V，内阻为0.5
C．该电源的路端电压为V，输出功率为4.0W
D．用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率可能增大
4．用E表示电源电动势, U表示路端电压, Ur表示内电压,R表示外电路总电阻,r表示电源内阻,I表示干路电流,则下列各式中正确的是(　 　)
A．Ur=IR B．Ur=E-U C．U=E+Ir D．U= E
5．如图所示的U一I图像中，直线a表示某电源路端电压与电流的关系，直线b为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知（ ）
A．R的阻值为0.5Ω
B．电源电动势为4.0V，内阻为0.5Ω
C．2s内电阻R上消耗的电能为4J
D．若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流变为之前的
6．电动势为E、内阻为r的电源与电阻箱Rx、阻值为2r的定值电阻R连接成如图所示的电路，闭合开关S，调节电阻箱Rx，下列说法正确的是（ ）
A．当Rx=r时，电源的输出功率最大，最大值为
B．当Rx=0时，电源内阻消耗的电功率最大，最大值为
C．随电阻箱Rx阻值的增大，电源的效率先增大后减小
D．当Rx=2r时，电阻箱消耗的功率最大，最大值为
7．如图所示，用1表示有信号输出，用0表示无信号输出，则当A、B、C的输入分别为0、1、0时，在输出端Y的结果是（　　）
A．0 B．1 C．0或1 D．无法确定
8．如图所示电路，当滑片放在滑动变阻器的正中时，三盏灯的亮度相同， 则在滑动变阻器的滑片下移过程中
A．A灯变亮 B．B灯变亮
C．C灯变亮 D．C灯亮度不变
9．如图所示，闭合开关，当滑动变阻器的滑片向左移动时　 　
A．小灯泡变亮
B．电源的总功率变小
C．电流表读数变小，电压表读数变大
D．电容器两板间的电场强度变小
10．在如图所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片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．电流表读数变小，电压表读数变大
C．电源的输出功率变小 D．电容器C上电荷量减少
11．在如图所示的电路中，已知电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值．闭合电键S，在滑动变阻器的滑片P由最左端向最右端滑动的过程中，电流表A2的示数_____________（填变化趋势），电压表V1的示数变化量ΔU1与电流表A2的示数变化量ΔI2比值_____________．
12．如图所示，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，定值电阻R1=3Ω．电键S断开时，定值电阻R2的功率为4W，电源的输出功率为4.75W，则电流表的读数为______A；电键S接通后，电流表的读数为2A，则定值电阻R3=_____Ω．
13．在如图所示电路中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，电阻R1＝5Ω，R2＝6Ω，滑动变阻器的阻值0～30Ω．闭合电键K，当滑动变阻器的滑动触头P由a端向b端滑动时，理想电流表和理想电压表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU表示．则电流表示数的变化情况是 ____；＝ _______Ω；电源的最大输出功率为 _______W．
14．如图所示，三个定值电阻R1、R2和R3按图示方式接在电源两端，在电键S处于闭合状态下，若将电键S1由位置1切换到位置2，电压表示数将________，电阻R2消耗的电功率将________（均选填“变大”、“变小”或“不变”）．
15．如图，电源电动势，内阻，电阻，，求：
电键K断开时，A、B、D三点的电势；
电键K闭合时，流过电键K的电流方向．
16．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为若将该电池板与一阻值为的电阻器连成一闭合电路，求此时的路端电压？
17．如图所示，电阻为，电源内阻r为，当合上电键S且滑动变阻器为时，电源的总功率为16W，电源的输出功率为12W，灯泡正常发光。
求：
电源的电动势；?
电灯的电阻和灯的额定功率；
当电键S断开时，为使灯泡正常发光，滑动变阻器的阻值应调到多少？
18．如图所示电路，电动机的线圈电阻是1Ω，电动机工作时电压表的示数是12V，电池组的电动势是22V，内电阻是0.5Ω，电阻上消耗的电功率是18W．求：
（1）电阻R的大小
（2）电动机输出的功率
参考答案
1．B
【解析】
【详解】
AC．闭合开关S后，当滑动变阻器触头P向上移动时，R2增大，外电路总电阻增大，干路中电流减小，则小灯泡亮度变暗。电源的内电压减小，路端电压增大，则电压表的示数变大。故AC错误。
B．电路稳定时电容器的电压等于R2的电压，根据串联电路电压分配规律可知，R2增大，电容器的电压增大，则电容器所带电荷量增大，故B正确。
D．电源的总功率为P=EI，干路电流I减小，则电源的总功率变小，故D错误。
故选B。
2．A
【解析】
【分析】
根据电源的总功率P=EI，由C点的坐标求出电源的电动势和内阻；AB段表示外电路的功率，再求解AB段表示的功率．
【详解】
B项：电源的总功率P=EI，C点表示I=3A，P=9W，则电源的电动势：,由图看出，C点表示外电路短路，电源内部热功率等于电源的总功率，则有：P=I2r，
代入解得：r=1Ω，故B错误；
A项：AB段表示的功率为：PAB=EI′-I′2r=3×1.5-1.52×1（W）=2.25W，故A正确；
C项：电源的输出功率：P=EI-I2r=2I-I2=-（I-1）2+1，故当I=1A时输出功率最大，为1W，故C错误；
D项：根据U=E-Ir=3-I，当I=1A时，U最大，为2V，故D错误．
故应选：A．
【点睛】
解决本题的关键在于：（1）理解电源的总功率P总随电流I变化的图象与电源内部热功率Pr随电流I变化的图象的涵义；（2）分清三种功率及其关系：电源的总功率P总=EI，电源内部发热功率P热=I2r，外电路消耗功率P外=UI=I2R，且根据能量关系得P总=P外+P热．
3．C
【解析】
【详解】
A．由图象b可知，外电阻
故A错误。
B．由图象a可知，电源电动势E=6.0V，短路电流I短=3.0A，电源内阻

故B错误。
C．由两图象的交点坐标，路端电压为4.0V，干路电流为1.0A，电源的输出功率为
P出=UI=4.0×1.0W=4.0W
故C正确。
D．电源的内阻为r=2Ω，电阻R=4Ω，因当外电阻R与内阻r相等时，电源输出功率最大，可知用比R电阻大的电阻与该电源组成闭合回路，电源的输出功率一定减小，选项D错误；
故选C.
4．B
【解析】
【详解】
A．已知电源的内电阻为，干路电流为，则据部分电路欧姆定律得：
故A错误；
B．根据闭合电路欧姆定律得：
则有：
故B正确；
C．将上两式联立得：
则得：
故C错误；
D．根据闭合电路欧姆定律得：
若外电路是纯电阻电路，由欧姆定律得：
故D错误；
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
A．R的U-I图线的斜率大小等于R的阻值，则:
故A错误。
B．根据闭合电路欧姆定：U=E-Ir，当I=0时，U=E，可读出电源的电动势E=4V，内阻等于图线的斜率大小，则
故B错误；
C．2s内电阻R上消耗的电能为
则C正确。
D．若将两个相同电阻R串联接入该电源，则电流变为
选项D错误。
6．B
【解析】
【详解】
A．当电源的外电阻与内电阻相等时，电源的输出功率最大，则当Rx=2r时，外电阻为r，此时电源输出功率最大，选项A错误；
B．当电源中电流最大时，内阻消耗的功率最大，即当Rx=0时，电路中总电阻最小，总电流最大，电源内阻消耗的电功率最大，最大值为
选项B正确；
C．电源的效率
则随着Rx增大，则R外增大，电源的效率变大，选项C错误；
D．将电阻R等效为电源的内阻，则，则当电阻箱的电阻等于电源的等效内阻时，电阻箱消耗的功率最大，选项D错误。
7．B
【解析】
【分析】
与门的特点：事件的所有条件满足，事件才能发生．或门的特点：只要有一个条件满足，事件就能发生．非门的特点：输入状态和输出状态完全相反．
【详解】
当或门的A、B输入分别为0、1时，输出1；当非门的C输入为0时，输出为1；故与门的输入端为1、1，故输出为1；故选B.
【点睛】
本题是与、或、非门的复合门，关键掌握三种门电路的特点.
8．B
【解析】
【详解】
由图知，变阻器与灯串联后与灯并联，最后与灯串联；当滑片向下滑动时，变阻器在路电阻增大，外电阻增大，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流减小，则灯变暗，路端电压增大，而灯两端电压减小，所以灯两端电压增大，则变亮。通过电流，由于减小，增大，则减小，所以灯变暗；
A.与分析不符，故A错误；
B.与分析相符，故B正确；
C.与分析不符，故C错误；
D.与分析不符，故D错误。
9．BC
【解析】
【详解】
A．当滑动变阻器的滑片向左移动时，R的阻值变大，总电阻变大，总电流减小，则小灯泡变暗，选项A错误；
B．根据P=IE可知，电源总功率减小，选项B正确；
C．因总电流减小，则安培表读数减小；电源内阻上电压减小，则路端电压变大，即电压表读数变大，选项C正确；
D．因路端电压变大，而灯泡两端电压减小，则R两端电压变大，即电容器两端电压变大，两板间场强变大，选项D错误；
故选BC.
10．BC
【解析】
【分析】
【详解】
将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，灯泡L中电流减小，电流表读数变小，电压表读数变大，灯泡L变暗，选项A错误B正确；由于灯泡L的电阻大于电源的内阻r，电源的输出功率变小，选项C正确；将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后，电容器C上电压增大，电容器C上电荷量增多，选项D错误
11．先变小后变大 保持不变（r电源内阻）
【解析】
【详解】
[1]．滑片P由滑动变阻器的左端向右端滑动的过程中，电阻R0的左半部分与R1串联然后与R0的右半部分并联，根据并联电路的电阻的特点，以及电阻R1的阻值小于滑动变阻器R0的最大阻值可知，并联电阻先变大后变小，所以电路总电阻R先变大后变小，电源电动势不变，电路电流（的示数）先变小后变大；
[2]．电压表的示数变化量与电流表A2的示数变化量ΔI2比值表示电源内阻，故保持不变.
12．0.5；
【解析】
电键S断开时功率关系为：，代入数据可得电路中电流：
则．接通电键S后，设电路中电流为，根据欧姆定律：代入数据解得：．
13．先变小再变大 6 5
【解析】
【详解】
[1]滑动变阻器的滑动触头P由a端向b端滑动时，当时，并联电路的电阻最大，即时总电阻最大，即滑动触头P由a端向b端滑动时，总电阻先变大后变小，由闭合电路的欧姆定律知总电流先变小后变大；
[2]将看成电源的内阻，等于等效电源的内阻，
[3]电源的外电阻和内电阻相差越小，电源的输出功率最大，所以滑片滑到最左端时，外电阻最小，和电源内阻相差最小，电源输出功率最大，电路电流，电源最大输出功率。
【点睛】
本题中并不等于变阻器与电阻R2并联的电阻，要根据闭合电路欧姆定律研究，也可以运用等效的方法，将R1看成电源的内阻，即可得到=R1+r．当外电路电阻等于内阻时电源的输出功率最大，若外电阻不能等于内阻，则越接近内阻值输出功率越大.
14．变小 变小
【解析】
【详解】
将电键S1由位置1切换到位置2，外电阻变小，电动势和内阻不变，电路中的总电流变大，内电压变大，外电压变小，电压表测的是外电压，所以电压表示数变小；
设电路中的电阻R1、R2和R3的阻值均为R，当电建打在1时，R2两端的电压 ，当电键打在2时R2两端的电压 可知．U2′＜U2．故电阻R2两端的电压变小，根据 可知，电阻R2消耗的电功率将减小．
15．(1)φA=9V，φB=-1.8V，φD=7.2V． (2)通过开关的电流方向由D流向C．
【解析】
【分析】
（1）开关K断开时，R1与R2串联，R3与R4串联后，两条支路并联．求出外电路总电阻，由闭合电路欧姆求解干路电流，再求出R1、R2、R3的电压，最后求解A、B、D三点的电势．
（2）开关K闭合后，判断C、D两点的电势高低，从而判断电流的流向．
【详解】
（1）电键K断开时，
由题意，干路电流，
所以，
因为，所以，
，所以，
所以，则．
（2）因为，，故K闭合时，有电流通过电键K，电流方向为．
【点睛】
电路中求某点的电势，往往先出该点与零势点的电势差，再求电势．而且会用到：在外电路，顺着电流方向，电势降低．
16．400mV．
【解析】
【详解】
（1）设电池板的内阻为r，其开路电压等于它的电动势，依题意有：?
?
解得电源内阻：
电池板连上阻值后，流过电阻的电流大小为：?
此时的路端电压为：
【点睛】
对于电动势的概念要理解：电动势等于外电压和内电压之和，当外电路开路时，内电压为零，开路电路等于电源的电动势．
17．（1） （2） （3）
【解析】
【分析】
当S合上时，电阻与灯泡串联后电阻R1并联，根据电源的总功率为16W，电源的输出功率为12W，求出通过电源的电流；由电源的总功率求得电源的电动势；
根据电源的输出功率，求出外电阻总电阻，得到灯泡的电阻；
断开时，电阻与灯泡串联，根据欧姆定律求出的阻值。
【详解】
电键S合上，由，代入解得
由，得
（2）根据闭合电路欧姆定律可知：
流过的电流
则流过灯的电流?
灯的电压
灯的电阻?
灯的功率
电键S断开，变阻器的电压为?
滑动变阻器的阻值?
故本题答案是：（1） （2） （3）
【点睛】
对于电路问题，首先要搞清电路的连接方式，其次要弄清电源的三种功率：电源的总功率、内电路功率和输出功率的关系。
18．20W
【解析】
试题分析：由E＝22V，电动机两端电压U1＝12 V可得
R和电源内阻上分担电压为U2＝Ｅ－U1＝10 V，
通过电动机的电流为I＝U2/(R+r)="2" A
电动机输入功率P＝U1I＝12 V×2 A＝24 W，
由P热＝I2RM＝4×1 W＝4 W，
由P输出＝P－P热＝24 W－4 W＝20W
考点：本题考查了非纯电阻电阻的电功率问题
点评：对于非纯电阻电路中，电能一部分转化为电热，一部分电能转化为机械能，所以不能用计算电功率，应该使用计算