人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
2.7
闭合电路的欧姆定律（解析版）
链接高考
在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时( )
A.RM变大,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.RM变小,且R越小,U增大越明显
【答案】C
【解析】当传感器接触药液时,其阻值发生变化,导致S两端电压U增大,则M两端电压减小,可知RM应变小;R与RM构成并联电路,其并联总电阻为R并==,可知当R越大,RM减小相同值时,R并减小得越多,因此S两端电压增大越明显,选项C正确。
如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,与分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则( )
A.的读数变大,的读数变小
B.的读数变大,的读数变大
C.的读数变小,的读数变小
D.的读数变小,的读数变大
【答案】B
【解析】
故B正确。
(多选)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的( )
A.总功率一定减小
B.效率一定增大
C.内部损耗功率一定减小
D.输出功率一定先增大后减小
【答案】ABC
【解析】滑片P向右移动时外电路电阻R外增大,由闭合电路的欧姆定律知总电流减小,由P总=EI可得P总减小,故选项A正确。根据η==可知选项B正确。由P损=I2r可知,选项C正确。由P输-R外图象,
因不知道R外的初始值与r的关系,所以无法判断P输的变化情况,选项D错误。
基础过关
在已接电源的闭合电路中,关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )
A.如果外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大
B.如果外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势也随内电压减小
C.如果外电压不变,则内电压减小,电源电动势也随内电压减小
D.如果外电压增大,则内电压减小,电源电动势始终为二者之和,保持恒定
【答案】D
【解析】在任何情形下都有:E=U外+U内,电动势恒定不变,所以A、B、C均错,D对。
(多选)如图所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线,则( )
A.路端电压都为U1时,它们的外电阻相等
B.电流都是I1时,两电源内电压相等
C.电路A中电源的电动势大于电路B中电源的电动势
D.电路A中电源的内阻大于电路B中电源的内阻
【答案】ACD
【解析】在路端电压与总电流的关系图象中,图线在U轴上的截距表示电源电动势E,故EA>EB,C正确;图线斜率的绝对值表示电源的内阻,故rA>rB,D正确;当电流都为I1时,U内=I1r,因内阻r的不同而不同,故B错误;当路端电压为U1时
U1=I1R,I1相等,外电阻R必相等,故A正确。
某电池当外电路断开时的路端电压为3
V,接上8
Ω的负载电阻后其路端电压降为2.4
V,则可以断定该电池的电动势E和内阻r为( )
A.E=2.4
V r=1
Ω
B.E=3
V r=2
Ω
C.E=2.4
V r=2
Ω
D.E=3
V r=1
Ω
【答案】B
【解析】由题知,电池电动势为3
V,接入外电阻,外电压为2.4
V,I=U/R=0.3
A,由I=E/(R+r)解得r=2
Ω。
电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的滑动触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表读数都增大
B.电压表和电流表读数都减小
C.电压表读数增大,电流表读数减小
D.电压表读数减小,电流表读数增大
【答案】A
【解析】当滑动变阻器的滑动触头滑向b端时,阻值R增大,回路的总电阻增大,所以回路的总电流减小,路端电压U增大,所以电压表的示数增大;由于回路总电流减小,故R1的电压减小,结合路端电压增大得知电阻R2的电压增大,故R2的电流增大,电流表示数增大,故应选A。
(多选)如图所示,已知电源电动势E=2
V,电源内阻r=0.5
Ω,小灯泡电阻R0=2
Ω,滑动变阻器R最大阻值为
10
Ω。当开关闭合后,调节滑动变阻器,设灯泡电阻不随温度变化而变化,则 ( )
A.当滑动变阻器阻值调至0.5
Ω时,电源输出功率最大
B.当滑动变阻器阻值调至1.5
Ω时,灯泡最亮
C.当滑动变阻器阻值逐渐减小时,电源输出功率逐渐增大
D.当滑动变阻器阻值调至2.5
Ω时,滑动变阻器的电功率最大
【答案】CD
【解析】灯泡为定值电阻,其功率P=I2R0=()2R0,因此当R=0时,I有最大值,灯泡功率最大,最亮,选项B错误;由P-R图象可知因R0>r,故当R逐渐减小时,电源输出功率逐渐增大,选项A错误,C正确;将R0等效为内阻,则r'=R0+r=2.5
Ω,因此当R=r'=2.5
Ω
时,滑动变阻器消耗的电功率最大,选项D正确。
如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线,曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1
A,那么AB线段表示的功率为 ( )
A.1
W
B.6
W
C.2
W
D.2.5
W
【答案】C
【解析】由题图知,在C点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源的电动势为E=3
V,短路电流为I=3
A,所以电源的内阻为r==1
Ω。图象上AB段所表示的功率为PAB=P总-I2r=(1×3-12×1)
W=2
W。
(多选)如图所示,当电路中滑动变阻器R2的滑片P向下滑动时( )
A.电容器C两端的电压增大
B.电容器C两极板间的电场强度增大
C.电压表的读数减小
D.R1消耗的功率增大
【答案】AB
【解析】P下滑时R2接入电路的电阻增大,总电阻增大,总电流减小,R1消耗的功率减小,D错误;内电压减小,外电压增大,电压表的读数增大,C错误;电容器两端的电压增大,两极板间的电场强度增大,A、B选项正确。
如图所示,电源由两个电动势E=1.5
V,内阻r=0.5
Ω的相同电池串联而成,外电路总电阻R=0.5
Ω。当开关S闭合后,电源的总功率P总= W,电源的输出功率P出= W,外电路消耗的功率P外= W,内电路消耗的功率P内= W,电源的供电效率η= 。?
【答案】6 2 2 4 33.3%
【解析】E=2×1.5
V=3
V,r=2×0.5
Ω=1
Ω,
I==
A=2
A
P总=EI=3×2
W=6
W,P出=P外=I2R=2
W,
P内=I2r=4
W
η==×100%=33.3%。
如图所示,R为电阻箱,为理想电压表,当电阻箱读数为R1=2
Ω
时,电压表读数为U1=4
V;当电阻箱读数为R2=5
Ω时,电压表读数为U2=5
V。求:
(1)电源的电动势E和内阻r;
(2)当电阻箱R的读数为多少时,电源的输出功率最大?最大输出功率为多少?
【答案】 (1)6
V 1
Ω (2)1
Ω 9
W
【解析】(1)由闭合电路欧姆定律有
E=U1+r①
E=U2+r②
联立①②并代入数据解得E=6
V,r=1
Ω。
(2)电功率表达式P=R③
将③式变形为P=④
由④式可知,当R=r=1
Ω时P有最大值
Pm==9
W。
高考模拟
有两个阻值相同都为R的电阻,串联起来接在电动势为E的电源上,通过每个电阻的电流为I,若将这两个电阻并联起来,仍接在该电源上,此时通过一个电阻的电流为,则该电源的内阻是( )
A.R
B.
C.4R
D.
【答案】C
【解析】由闭合电路欧姆定律得,两电阻串联时I=,两电阻并联时2×I=,解得r=4R,故选C。
在如图所示的电路中,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表。若将照射R3的光的强度减弱,则( )
A.电压表的示数增大
B.小灯泡消耗的功率减小
C.通过R2的电流减小
D.电源内阻的电压增大
【答案】B
【解析】若将照射R3的光的强度减弱,则R3的电阻将增大,电路中的总电阻将增大,总电流减小,故电压表的示数减小,内电压也减小,A、D错误;电阻R2两端的电压将增大,通过R2的电流增大,而总电流减小,所以通过小灯泡的电流减小,小灯泡消耗的功率减小,B正确,C错误。
(多选)如图所示,R1、R2、R3、R4均为可变电阻,C1、C2均为电容器,电源的电动势为E,内阻r≠0。若改变四个电阻中的一个阻值,则( )
A.减小R1,C1、C2所带的电荷量都增加
B.增大R2,C1、C2所带的电荷量都增加
C.增大R3,C1、C2所带的电荷量都增加
D.减小R4,C1、C2所带的电荷量都增加
【答案】BD
【解析】减小R1,C1两端电压不变,C2两端电压不变,C1、C2所带的电荷量都不变,选项A错误;增大R2,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电荷量都增加,选项B正确;增大R3,C1两端电压减小,C2两端电压增大,C1所带的电荷量减小,C2所带的电荷量增加,选项C错误;减小R4,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电荷量都增加,选项D正确。
电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比,如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线,直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线。直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线,将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么( )
A.R接到电源a上,电源的效率较低
B.R接到电源b上,电源的输出功率较大
C.R接到电源a上,电源的输出功率较大,电源效率较高
D.R接到电源b上,电源的输出功率较小,电源效率较高
【答案】C
【解析】电源的效率η==,由题中图象可知A与C交点处电压大于B与C交点处电压,则R接在电源a上效率较高;电源的输出功率P=UI,由题中图象易得R接在电源a上输出功率较大,A、B、D错误,C正确。
(多选)在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然变亮,若电路中仅有一处故障,则出现这种现象的原因可能是( )
A.电阻R1短路
B.电阻R2断路
C.电阻R2短路
D.电容器C断路
【答案】AB
【解析】若R1短路,则R总变小,I总变大,通过灯泡L的电流变大,灯泡变亮,A正确;若R2断路,R总变大,I总变小,U内=I总r变小,U外变大,U1=I总R1变小,因UL=U外-U1,所以UL变大,灯泡变亮,故B正确;若R2短路,电流不经过灯泡,灯泡不亮,C错误;若电容器断路,总电阻不受影响,故灯泡亮度不变,D错误。
如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100
Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求:
(1)电源的电动势和内阻;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)滑动变阻器的最大阻值。
【答案】(1)20
V 20
Ω (2)5
Ω (3)300
Ω
【解析】(1)题图乙中AB延长线交纵轴于20
V处,交横轴于1.0
A处,
所以电源的电动势为E=20
V,内阻r==20
Ω。
(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应图乙中的B点,即U2=4
V、I2=0.8
A,得R2==5
Ω。
(3)当P滑到R3的左端时,由图乙知此时U外=16
V,I总=0.2
A,
所以R外==80
Ω,
因为R外=+R2,
所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300
Ω。
在如图所示的电路中,R1=2
Ω,R2=R3=4
Ω,当开关K接a时,R2消耗的电功率为4
W,当开关K接b时,电压表示数为4.5
V,试求:
(1)开关K接a时,通过电源的电流和电源两端电压;
(2)电源的电动势和内阻;
(3)当开关K接c时,通过R2的电流。
【答案】(1)1
A 4
V (2)6
V 2
Ω (3)0.5
A
【解析】(1)K接a时,R1被短路,外电阻为R2,根据电功率公式P=I2R可得通过电源的电流
I1==1
A
再根据P=
则电源两端电压U1==4
V
(2)K接a时,有E=U1+I1r
K接b时,R1和R2串联,R外=R1+R2=6
Ω
通过电源的电流I2==0.75
A
这时有:E=U2+I2r
解得:E=6
V,r=2
Ω
(3)当K接c时,R2、R3并联,
R23==2
Ω
R总=R1+r+R23=6
Ω
总电流I3=E/R总=1
A
通过R2的电流I'=I3=0.5
A人教版高二物理选修3-1课堂同步精选练习
2.7
闭合电路的欧姆定律（原卷版）
链接高考
在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时( )
A.RM变大,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.RM变小,且R越小,U增大越明显
如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,与分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则( )
A.的读数变大,的读数变小
B.的读数变大,的读数变大
C.的读数变小,的读数变小
D.的读数变小,的读数变大
(多选)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的( )
A.总功率一定减小
B.效率一定增大
C.内部损耗功率一定减小
D.输出功率一定先增大后减小
基础过关
在已接电源的闭合电路中,关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是( )
A.如果外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大
B.如果外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势也随内电压减小
C.如果外电压不变,则内电压减小,电源电动势也随内电压减小
D.如果外电压增大,则内电压减小,电源电动势始终为二者之和,保持恒定
(多选)如图所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线,则( )
A.路端电压都为U1时,它们的外电阻相等
B.电流都是I1时,两电源内电压相等
C.电路A中电源的电动势大于电路B中电源的电动势
D.电路A中电源的内阻大于电路B中电源的内阻
某电池当外电路断开时的路端电压为3
V,接上8
Ω的负载电阻后其路端电压降为2.4
V,则可以断定该电池的电动势E和内阻r为( )
A.E=2.4
V r=1
Ω
B.E=3
V r=2
Ω
C.E=2.4
V r=2
Ω
D.E=3
V r=1
Ω
电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的滑动触头由中点滑向b端时,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表读数都增大
B.电压表和电流表读数都减小
C.电压表读数增大,电流表读数减小
D.电压表读数减小,电流表读数增大
(多选)如图所示,已知电源电动势E=2
V,电源内阻r=0.5
Ω,小灯泡电阻R0=2
Ω,滑动变阻器R最大阻值为
10
Ω。当开关闭合后,调节滑动变阻器,设灯泡电阻不随温度变化而变化,则 ( )
A.当滑动变阻器阻值调至0.5
Ω时,电源输出功率最大
B.当滑动变阻器阻值调至1.5
Ω时,灯泡最亮
C.当滑动变阻器阻值逐渐减小时,电源输出功率逐渐增大
D.当滑动变阻器阻值调至2.5
Ω时,滑动变阻器的电功率最大
如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线,曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1
A,那么AB线段表示的功率为 ( )
A.1
W
B.6
W
C.2
W
D.2.5
W
(多选)如图所示,当电路中滑动变阻器R2的滑片P向下滑动时( )
A.电容器C两端的电压增大
B.电容器C两极板间的电场强度增大
C.电压表的读数减小
D.R1消耗的功率增大
如图所示,电源由两个电动势E=1.5
V,内阻r=0.5
Ω的相同电池串联而成,外电路总电阻R=0.5
Ω。当开关S闭合后,电源的总功率P总= W,电源的输出功率P出= W,外电路消耗的功率P外= W,内电路消耗的功率P内= W,电源的供电效率η= 。?
如图所示,R为电阻箱,为理想电压表,当电阻箱读数为R1=2
Ω
时,电压表读数为U1=4
V;当电阻箱读数为R2=5
Ω时,电压表读数为U2=5
V。求:
(1)电源的电动势E和内阻r;
(2)当电阻箱R的读数为多少时,电源的输出功率最大?最大输出功率为多少?
高考模拟
有两个阻值相同都为R的电阻,串联起来接在电动势为E的电源上,通过每个电阻的电流为I,若将这两个电阻并联起来,仍接在该电源上,此时通过一个电阻的电流为,则该电源的内阻是( )
A.R
B.
C.4R
D.
在如图所示的电路中,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表。若将照射R3的光的强度减弱,则( )
A.电压表的示数增大
B.小灯泡消耗的功率减小
C.通过R2的电流减小
D.电源内阻的电压增大
(多选)如图所示,R1、R2、R3、R4均为可变电阻,C1、C2均为电容器,电源的电动势为E,内阻r≠0。若改变四个电阻中的一个阻值,则( )
A.减小R1,C1、C2所带的电荷量都增加
B.增大R2,C1、C2所带的电荷量都增加
C.增大R3,C1、C2所带的电荷量都增加
D.减小R4,C1、C2所带的电荷量都增加
电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比,如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线,直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线。直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线,将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么( )
A.R接到电源a上,电源的效率较低
B.R接到电源b上,电源的输出功率较大
C.R接到电源a上,电源的输出功率较大,电源效率较高
D.R接到电源b上,电源的输出功率较小,电源效率较高
(多选)在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然变亮,若电路中仅有一处故障,则出现这种现象的原因可能是( )
A.电阻R1短路
B.电阻R2断路
C.电阻R2短路
D.电容器C断路
如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100
Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。求:
(1)电源的电动势和内阻;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)滑动变阻器的最大阻值。
在如图所示的电路中,R1=2
Ω,R2=R3=4
Ω,当开关K接a时,R2消耗的电功率为4
W,当开关K接b时,电压表示数为4.5
V,试求:
(1)开关K接a时,通过电源的电流和电源两端电压;
(2)电源的电动势和内阻;
(3)当开关K接c时,通过R2的电流。
