山东省济南中学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 单元测试题（含解析）

闭合电路欧姆定律和逻辑电路
1．汽车蓄电池供电的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，启动系统的电动机工作，车灯亮度会有明显变化；当汽车启动之后，开关S断开，启动系统的电动机停止工作，车灯亮度恢复正常。则汽车启动时
A．电源的效率减小
B．车灯一定变亮
C．电动机的输出功率等于电源输出功率减去两灯的功率
D．若灯L1不亮灯L2亮，可能是由于L1灯短路所致
2．在如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R1和R2 是两个固定的电阻，C为电容器．当可变电阻的滑片向b端移动时：
A．I1变大，I2变小，电容器带电量增加
B．I1变大，I2变大，电容器带电量增加
C．I1变小，I2变大，电容器带电量减少
D．I1变小，I2变小，电容器带电量减少
3．如图，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是（ ）
A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小
B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变
C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变
D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小
4．如图所示的U-I图象中，直线I为某电源的路端电压与电流的关系，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连接成闭合电路，由图象可知( )
A．电源的输出功率为3.0W
B．电源电动势为3V，内阻为0.5Ω
C．电源内部消耗功率为1.0W
D．R的阻值为1.5Ω
5．如图，电源的电动势为E，内阻为。R1为定值电阻，R2为滑动变阻器、B为水平放置的平行金属板，L为小灯泡，电表均为理想电表。开关S闭合后，A、B板间有一带电油滴恰好处于静止状态。则在滑动变阻器的触头P向下滑动的过程中
A．电压表的示数增大 B．油滴向上加速运动
C．板上的电荷量减少 D．两表示数变化量的比值变大
6．电动势为E，内阻为r的电池与固定电阻、可变电阻R串联，如图所示，设，，当变阻器的滑动片自a端向b端滑动时，下列物理量中随之增加的是
A．电池的输出功率 B．变阻器消耗的功率
C．固定电阻上的消耗功率 D．电池内电阻上的消耗功率
7．如图所示是根据某次测量电源电动势和内电阻的实验数据画出的U-I图象．关于这个图象，下列说法中正确的是（　　）
A．纵轴截距表示待测电源的电动势E=6.0V
B．横轴截距表示短路电流,即I1?=0.5A
C．根据,计算出待测电源内电阻r=2.0
D．电流为0.3A时的外电阻R=9
8．如图所示的电路中，所有电阻都不受温度影响，滑片位于滑动变阻器R2的中点，电键S闭合时，水平放置的平行板电容器中带电尘埃恰好处于静止状态，现将滑片由中点移动到b端的过程中，设△U1、△U2、△U3分别为三块电压表示数变化量的绝对值，△I为流经电源电流变化量的绝对值，则下列说法正确的是（ ）
A．不断增大
B．
C．通过R3的电流由c经R3至d
D．尘埃带负电，向上做加速度越来越大的加速运动
9．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件，下列说法正确的是
A．增大R1的阻值，油滴向上运动 B．增大R2的阻值，油滴向上运动
C．增大两板间的距离，油滴静止 D．断开开关S，油滴向下运动
10．如图所示为电源甲和电源乙的U-I图像。下列说法正确的是
A．甲乙两电源的内阻r甲B．甲乙两电源的短路电流I甲C．甲乙两电源的电动势E甲> E乙
D．若两电源的工作电流变化量相同时，电源乙的路端电压变化较大
11．电源的电动势为4.5V，内电阻为1.5Ω，外电路接一个3.0Ω的电阻，这时流过电源的电流为____________A， 路端的电压为 ___________________ V。
12．用伏安法测电池的电动势和内电阻，依照数据画出了图线，如图，则测得电动势E=__________伏，内阻r=________欧．
13．（4分）为确定某电子元件的电气特性，做如下测量．用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡（填“×10”或“×1k”），并欧姆表调零再进行测量，多用表的示数如图所示，测量结果为________Ω.
14．如图所示，这个装置实际上是一个化学电源，闭合所有开关，并改变滑动变阻器阻值，观察电压表V1、V2示数的变化，得到如下所示的数据：某一次的测量值为电压表U1=1.4V,U2=0.1V.改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离．发现电流表读数变为0.50A，电压表U1读数变化了0.4V，由上面数据可
求：①电源电动势E=_________V；②电源的内阻为r=__________Ω，（不考虑到电流表和电压表内阻的影响）
15．如图所示，电阻的阻值R1 = 4.0Ω、R2 = 6.0Ω，R3 = 10.0Ω，电容器的电容C = 30μF，电源电动势e = 10V，电源内阻可忽略．先闭合开关K，待电路稳定后再将开关断开．试求：
（1）闭合开关K，电路稳定后，通过R1的电流强度；
（2）再断开开关K后流过R1的电量为多少？
16．如图所示的电路中，电容C1=4.7×10-3F，C2=9.4×10-3F，电阻R1=5kΩ，R2=1kΩ，电源电动势E=6V，内阻不计，最初电键S1、S2断开，电容器不带电．求：
（1）先闭合电键S1，稳定后电容器C1右板带什么电，C2左板带什么电，两电荷量的大小关系？
（2）再闭合电键S2，通过电流表等效电流的方向和在此过程中通过电流表的电量？
17．某同学设计了一种测定风力的装置，其原理如图所示。E是内阻不计、电动势为6V的电源。是一个阻值为400Ω的限流电阻。G是由理想电流表改装成的指针式测力显示器。R是一个压敏电阻，其阻值可随压力大小变化而改变，其关系如下表所示。C是一个用来保护显示器的电容器。迎风板的重力忽略不计。试分析：
（1）利用表中的数据归纳出电阻R随风力F变化的函数式；
（2）若电容器的耐压值为5V，该装置能测得的最大风力为多少牛顿？
（3）若风（运动的空气）与迎风板作用后速度变为零，已知迎风板面积S=0.5m2，装置所在处的空气密度ρ=1.3kg/m3。试通过寻求风速与电流表中电流的关系，且说明该装置作为风速显示器时刻度是否均匀？
18．如图所示电路中，R1=5Ω，R2=7Ω，R3=8Ω，R4=10Ω，C=20μF，AB两端电压U=15V，电表为理想电表．求：
（1）电流表、电压表的示数；
（2）电容器极板所带的电荷量．
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
A．汽车启动时，电键S闭合时，电路中总电流变大，等效于外电阻减小，根据
可知，电源的效率减小，选项A正确；
B．汽车启动时，电路中总电流变大，则电源内阻上的电压变大，则路端电压减小，则车灯一定变暗，选项B错误；
C．由能量关系可知，电动机的输入功率等于电源输出功率减去两灯的功率，选项C错误；
D．若L1灯短路，则L2灯也会不亮，选项D错误；
故选A.
2．A
【解析】
【分析】
在闭合电路中，R与R2串联，再与R1并联，电容器并联在R的两端，电容器两端的电压等于R两端间的电压．当可变电阻R的滑片向上端移动时，电阻R的阻值减小，抓住电源的电动势和内阻不变，根据闭合电路欧姆定律，判断通过R1和R2的电流以及R两端的电压．
【详解】
当可变电阻R的滑片向b端移动时，R的阻值增大，整个电路的总电阻增大，电动势不变，根据闭合电路欧姆定律，总电流减小，内电压减小，外电压增大，所以I1增大．总电流减小，则I2减小，R2两端的电压减小，则R两端的电压增大，根据Q=CU，可知电容器带电量增加．故A正确，BCD错误．
故选A．
3．D
【解析】
由并联电路总电阻小于任意支路电阻可知，并联的路段越多电阻越小，总电阻越小，电流增大，内电阻分压增大，路端电压减小，D对；
4．D
【解析】
【分析】
由电源的路端电压与电流的关系图象与纵轴的交点读出电源的电动势，其斜率大小等于电源的内阻．电阻R的伏安特性曲线的斜率等于电阻．两图线的交点读出电流与电压，求出电源的输出功率．
【详解】
电源的输出功率为：；故A错误；由图I可知，电源的电动势为，内阻；故B错误；电源内部消耗的功率为：；故C错误；由图II可知，；故D正确；故选D．
5．B
【解析】
【详解】
滑动变阻器的触头P向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻增大，根据“串反并同”，由于定值电阻R1与滑动变阻器串联，所以电压表示数变小，电容器与滑动变阻器并联，所以电容器两端电压变大，由公式可知，板间电场强度变大，电场力变大，所以油滴向上加速运动，由公式可知，板上的电荷量变大，电压表测的是电阻R1两端的电压，电流表测的是流过R1的电流，所以两表示数变化量的比值即为R1的阻值即不变，故B正确。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
A．当外电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大，滑动片自a端向b端滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，由于R0=r，Rab=2r，则得知，电池的输出功率减小，故A错误；
B．将R0看成电源的内阻，则有
R0+r=2r
而Rab=2r，利用推论可知，变阻器消耗的功率增加，故B正确；
CD．电路中电流减小，固定电阻R0上和电源的内阻上消耗功率减小，故CD均错误。
【点睛】
本题中，对于定值电阻，根据电流的变化，即可判断其功率变化．对于电源的输出功率和变阻器消耗的功率，要充分利用推论进行分析。
7．AC
【解析】
【详解】
A. 根据图像可知纵轴截距表示待测电源的电动势E=6.0V，故A正确；
B. 由于纵坐标不是从零开始的，所以横轴截距不表示短路电流,故B错误；
C. 根据 ,计算出待测电源内电阻，故C正确；
D. 电流为0.3A时路端电压为5.4V，所以外电阻，故D错误。
8．CD
【解析】
【详解】
根据闭合电路的欧姆定律U3＝E?I(R1+r)，所以 ，保持不变，故A错误；R1为定值电阻，；电压表V1测量路端电压，U1＝E?Ir，所以，故B错误；滑片由中点移动到b端的过程中，变阻器的电阻变大，电路总电阻变大，总电流变小，滑动变阻器两端的电压变大，滑动变阻器两端的电压等于电容器两端的电压，电容器电压增加，电量增加，电容器充电，电流由负极板流向正极板，即通过R3的电流由c经R3至d，故C正确；电容器上极板带正电，电场方向向下，尘埃原来静止，则重力和电场力平衡，电场力向上，所以尘埃带负电，因为电容器两端的电压不断增加，电场强度不断增加，电场力不断增加，根据牛顿第二定律Eq-mg=ma，加速度不断增大，所以向上做加速度越来越大的加速运动，故D正确；故选CD.
9．AD
【解析】
【详解】
A．电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻的电压，当增大的阻值，导致总电流减小，则外电压增大，因此电容器的电压增大，板间场强增强，油滴将向上运动，故A正确；
B．电路稳定时，当增大的阻值，不改变电路中的电流，因此电容器的电压不变，板间场强不变，油滴将不运动，故B错误；
C．增大两板间的距离，因电容器的电压不变，则电场强度减小，导致油滴向下运动，故C错误；
D．断开开关S，电容器放电，板间场强逐渐减小，油滴将向下运动，故D正确；
故选AD。
10．BC
【解析】
【详解】
A．由电源的U-I图像其斜率表示内阻，内阻r甲＞r乙；故A错误。
B．当外电路短路时对应的电流为短路电流，此时路端电压为零；将图中横坐标下移至U=0时，图象的交点即为短路电流，则可知I甲＜I乙。故B正确。
C．U-I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，故电动势E甲＞E乙；故C正确。
D．根据U=E-Ir可知，
△U=-r?△I
内阻r甲＞r乙，故当电源的工作电流变化相同时，电源甲的路端电压变化较大；故D错误。
故选BC。
11． 1A 3V
【解析】根据闭合电路欧姆定律得，路端的电压为。
12． 1.6 0.6
【解析】根据闭合电路欧姆定律，可得： ，由此可知当时的纵轴截距大小等于电源的电动势大小，图象的斜率大小等于电源的内阻，由此可知， , 。
点睛：由闭合电路欧姆定律可得出表达式，再结合图象和数学知识可得出图象的截距及斜率的含义，则可求得电动势和内电阻。
13．×10；300
【解析】
试题分析：多用表指针偏转过大，说明倍率档选择过大，因此需选择更小的倍率当即×10档；测量结果为30×10Ω=300Ω。
考点：万用表的使用。
14．⑵E=1.5V（3分）、r=1Ω
【解析】
试题分析：电压表U1测量的是路端电压，电压表U2测量的是内电压
滑动头向右滑动一段距离,外电阻减少，干路电流增加，路端电压增加
第二次的路端电压为分
由闭合电路欧姆定律得解得r=1Ω
考点：考查了闭合回路欧姆定律的应用
15．（1）1A（2）1.2×10-4C
【解析】
【详解】
（1）K闭合，电路稳定后电路为串联的电路；
所以流过的电流为，
此时电容器C与并联，两极板间的电压，且上板带正电
（2）断开K后，由于，所以继续对电容器充电至极板间的电压，仍是上极板带正电；
流过的电量等于继续给电容器充电的电量，
所以．
16．（1）右板带正电，左板带负电，两电荷量的大小相等（2）向上；1.41×10-2C
【解析】
【详解】
（1）先闭合电键S1，电容器C1右板带正电，C2左板带负电，两电荷量的大小相等．
（2）再闭合电键S2，C1两极板间的电势差
C1右板带正电Q1 = C1UC1 = 2.35×10-2 C ，C2两极板间的电势差
C2左板带负电Q2 = C2UC2 = 9.4×10-3 C ，通过电流表等效电流的方向上；
此过程中通过电流表的电量q = Q1－Q2 = 1.41×10-2 C．
【点睛】
本题主要考查了串并联电路的特点及闭合电路欧姆定律的直接应用，要求同学们能理清电路的结构，明确电键开合时电路结构的变化，知道电容器两端的电压如何变化．
17．（1）（2）550N（3）；刻度不均匀
【解析】
【详解】
⑴通过表中数据可得：， 故R与F成线性变化关系
设它们的关系式为：R = kF+b 代入数据得：R = 300—0.4F
⑵由题意，R0上的电压UR0=5V，通过R0的电流为I=
R =
R =
R = 300—0.4F
当电容器两端电压UR为5V时，测得的风力最大， Fm = 550N
（3）根据闭合电路欧姆定律可知：

以及定量定理：
代入数据可得：
，所以刻度不均匀
故本题答案是： （1）（2）550N（3）；刻度不均匀
【点睛】
本题考查了学生对欧姆定律和串联电流特点的掌握并结合函数知识对实际问题作出正确的判断。
18．（1）I=3.6A，U=6V （2）Q=1.8×10-4C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)作出等效电路，可以看出，R2、R3、R4串联后与R1并联，R5上无电流通过，
R2、R3、R4串联后与R1并联的等效电阻
由欧姆定律，可得电流表的示数
电压表的示数等于R4两端电压，R4中电流
U4= I4R4=6V
(2)电容器两极板之间的电压UC=I4(R2+R3)=9V
电容器极板所带的电荷量Q=CUC=1.8×10-4C
【点睛】
本题考查串并联电路的结构及电容器的电量计算，此类问题解题的关键在于电路的简化.