人教版高二物理选修3-1课时作业第二章　恒定电流2.7闭合电路的欧姆定律 word版含解析答案

人教版选修3-1课时作业第二章　恒定电流　闭合电路的欧姆定律
一、选择题
1.如图所示的电路中,把R由2
Ω改变为6
Ω时,电流减小为原来的一半,则电源的内电阻应为(　　)
　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　
A.4
Ω
B.8
Ω
C.6
Ω
D.2
Ω
2.在如图所示的电路中,当开关S1断开、开关S2闭合时,电压表的读数为3
V;当开关S1、S2均闭合时,电压表的读数为1.8
V,已知电压表为理想电表,外接电阻为R、电源内阻为r。由以上数据可知为(　　)
A.
B.
C.
D.
3.(多选)如图所示电路中,电源电动势E=9
V、内阻r=3
Ω,R=15
Ω,下列说法中正确的是(　　)
A.当S断开时,UAC=9
V
B.当S闭合时,UAC=9
V
C.当S闭合时,UAB=7.5
V,UBC=0
D.当S断开时,UAB=0,UBC=0
4.(多选)如图所示,闭合开关S并调节滑动变阻器滑片P的位置,使A、B、C三灯亮度相同。若继续将P向下移动,则三灯亮度变化情况为(　　)
A.A灯变亮
B.B灯变亮
C.B灯变暗
D.C灯变亮
5.如图所示,内阻不能忽略的电池的电动势为E,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
6.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,其阻值大小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.电压表的示数变大
B.小灯泡消耗的功率变小
C.通过R2的电流变小
D.电源内阻消耗的电压变大
7.(多选)如图所示为某一电源的U-I图线,由图可知(　　)
A.电源电动势为2
V
B.电源内电阻为
Ω
C.电源短路时电流为6
A
D.电路路端电压为1
V时,电路中电流为5
A
8.
(多选)如图所示为闭合电路中两个不同电源的U-I图象,则下列说法中正确的是(　　)
A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电动势E1>E2,内阻r1>r2
D.当工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大
9.(多选)如图所示,直线A为电源的U-I图线,直线B为电阻R的U-I图线,用该电源与R组成闭合电路时,则(　　)
A.电源的内阻为6
Ω
B.电源的输出功率为4
W
C.电阻R的阻值为2
Ω
D.电源发生短路时的电流为6
A
10.(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
11.
(多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为r,C为电容器,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。开关闭合后,灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是(　　)
A.灯泡L将变暗
B.灯泡L将变亮
C.电容器C所带的电荷量将减小
D.电容器C所带的电荷量将增大
二、非选择题
12.如图所示,E=8
V,r=2
Ω,R1=8
Ω,R2为滑动变阻器接入电路中的有效阻值,问:
(1)要使变阻器获得的电功率最大,则R2的取值应是多大?这时滑动变阻器的功率是多大?
(2)要使R1得到的电功率最大,则R2的取值应是多大?R1的最大功率是多少?这时电源的效率是多大?
(3)调节滑动变阻器的滑片,能否使电源以最大的功率输出?为什么?
　　　　　　
　　　　　　
　　　　　　
人教版选修3-1第二章　恒定电流　闭合电路的欧姆定律巩固作业
一、选择题
1.(多选)电阻不变的三个电灯A、B、C连接在如图所示的电路上,闭合开关S后三灯电功率相同,此后向上移动滑动变阻器R的滑片。则可判断(　　)
A.三灯的电阻大小是RB>RC>RA
B.三灯的电阻大小是RA>RB>RC
C.A、C两灯变亮,B灯变暗
D.A、B两灯变亮,C灯变暗
2.(多选)如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电流表、电压表V2示数变化量的绝对值分别为ΔI、ΔU2,下列说法正确的是(　　)
A.I减小
B.U1、U2均减小
C.变小,变大
D.=r+R1
3.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点,如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常数),图线b是某电阻R的U-I图象,在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.8.0
Ω
B.10
Ω
C.12
Ω
D.12.5
Ω
4.
(多选)如图所示,甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线,下列说法中正确的是(　　)
A.路端电压都为U0时,它们的外电阻相等
B.电流都是I0时,两电源的内电压相等
C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势
D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻
5.
(多选)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
6.如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势及S1、S2都断开时电源的总功率分别为(　　)
A.3,
B.2,P0
C.3,P0
D.,P0
7.(多选)如图所示,直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr随路端电压U变化的图象,但具体对应关系未知,根据图象可判断(　　)
A.PE-U图象对应图线a,由图知电动势为9
V,内阻为3
Ω
B.Pr-U图象对应图线b,由图知电动势为3
V,内阻为1
Ω
C.PR-U图象对应图线c,图象中任意电压值对应的功率关系为PE=PR+Pr
D.外电路电阻为1.5
Ω时,输出功率最大,为2.25
W
8.(多选)在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0
V,内阻不计,L1、L2为相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,R为定值电阻,阻值为7.5
Ω。当开关S闭合后(　　)
A.L1的电阻为
Ω
B.L1消耗的电功率为7.5
W
C.L2的电阻为7.5
Ω
D.L2消耗的电功率为0.3
W
9.
(多选)如图所示电路中,R1=5
Ω,R2=7
Ω,R3=8
Ω,R4=10
Ω,C=20
μF,电源电动势E=18
V,内阻r=1
Ω,电表为理想电表。开始开关S是闭合的,则下列判断正确的是　(　　)
A.电压表的示数为5.8
V
B.电流表的示数为1
A
C.电容器所带的电荷量为1.74×10-4
C
D.当开关S断开后,通过电阻R1的电荷量为1.74×10-4
C
二、非选择题
10.如图所示,甲图中变阻器的滑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乙图中的AC、BC两直线所示。不考虑电表对电路的影响。
(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图象应分别为U-I图象中哪一条直线?
(2)定值电阻R0、变阻器的总电阻R分别为多少?
(3)求出电源的电动势和内阻。
11.如图所示,电容器C1=6
μF,C2=3
μF,电阻R1=6
Ω,R2=3
Ω,C、D为两端点,当开关S断开时,A、B两点间的电压UAB为多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?(已知电压U=18
V)
答案
一、选择题
1.D　根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r),当R=2
Ω时,E=I(2
Ω+r);当R=6
Ω时,E=(6
Ω+r),解得r=2
Ω,故选D。
2.D　当开关S1断开、开关S2闭合时,电压表的示数等于电源的电动势,即E=3
V。当开关S1、S2均闭合时,U外=1.8
V,所以U内=E-U外=1.2
V,因U外=IR,U内=Ir,所以R∶r=U外∶U内=1.8
V∶1.2
V=3∶2,故选D。
3.AC　当S断开时,UAC与UBC都等于电源电动势,A正确,D错误;当S闭合时,UAC=UAB=R=7.5
V,UBC=0,B错误,C正确。
4.ACD　将变阻器滑片P向下移动时,接入电路的电阻减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流IA增大,则A灯变亮。并联部分的电压U并=E-IA(RA+r),E、RA、r不变,IA增大,U并减小,B灯变暗。通过C灯的电流IC=IA-IB,IA增大,IB减小,则IC增大,C灯变亮,故A、C、D正确。
5.B　将S断开,则电路的总电阻变大,总电流变小,由U=E-Ir知,路端电压变大,故电压表的示数变大;R1两端的电压IR1变小,则R3两端的电压变大,流过R3的电流变大,电流表的示数变大。选项B正确。
6.B　将照射R3的光的强度减弱,其阻值增大,电路中的总电阻增大;由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流减小,故R1两端的电压减小,电压表的示数变小,故A错误;因电路中电流减小,电源的内电压减小,则路端电压增大,同时R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,流过R2的电流增大,由并联电路的电流规律可知,流过灯泡的电流一定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率变小,故B正确,C、D错误。
7.AD　在本题的U-I图线中,纵轴截距表示电源电动势,A正确;横轴截距表示短路电流,C错误;图线斜率的绝对值表示电源的内电阻,则r=
Ω=0.2
Ω,B错误;当路端电压为1
V时,内电阻分得的电压U内=E-U外=2
V-1
V=1
V,则电路中的电流I==
A=5
A,D正确。
8.AD　由闭合电路欧姆定律知E=U+Ir。当I=0时U=E,即U-I图线的纵轴截距表示电源电动势,两电源的电动势相等。当U=0时I=,由题图知,U-I图线的横轴截距表示短路电流,则I1>I2,A正确。而r=,即图线的斜率的绝对值表示电源的内阻,由题图知r19.CD　由图线A,根据闭合电路欧姆定律得:U=E-Ir,当I=0时,U=E,即图线与纵轴的交点坐标表示电源的电动势,读出电源的电动势E=6
V,图线A斜率的绝对值表示电源的内阻r,由数学知识求出r===1
Ω,故A错误,D正确;两图线的交点表示该电阻接在该电源上时的工作状态,读出路端电压为U=4
V,电流I=2
A,则电源的输出功率为P=UI=8
W,故B错误;由图线B的斜率表示电阻R的阻值,则有R===2
Ω,故C正确。
10.ABC　滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器连入电路部分的阻值变大,因而电流减小,由P总=IE可知电源的总功率减小,选项A正确。滑动变阻器连入电路部分阻值变大,路端电压变大,由η=可知电源的效率增大,选项B正确。内部损耗功率为P内=I2r,电流减小,因而内部损耗功率减小,选项C正确。电源输出功率为外电阻消耗功率,但外电阻与内电阻的大小关系未知,因而不能判断输出功率的变化情况,选项D错误。
11.AD　由题意,可知滑动变阻器连入电路阻值增大,电流I=减小,灯泡L将变暗,故A正确,B错误。路端电压U=E-Ir增大,则电容器所带电荷量Q=CU增大,故C错误,D正确。
二、非选择题
12.答案　(1)10
Ω　1.6
W　(2)0　5.12
W　80%　(3)不能　理由见解析
解析　(1)将R1和电源等效为一新电源,则新电源的电动势E'=E=8
V,内阻r'=r+R1=10
Ω,且为定值。利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知,当R2=r'=10
Ω时,滑动变阻器有最大功率,即P2max==
W=1.6
W。
(2)因R1是定值电阻,所以流过R1的电流越大,R1的功率就越大。当R2=0时,电路中有最大电流,即Imax==0.8
A,R1的最大功率P1max=R1=5.12
W
这时电源的效率η=×100%=80%。
(3)不能使电源以最大的功率输出,因为即使R2=0,外电阻R1也大于r,不可能有的输出功率。
答案
一、选择题
1.BD　闭合开关S后,A灯两端的电压大于C灯、B灯两端的电压,而两灯的实际功率相等,由P=可知:RA>RC,RA>RB,通过C灯的电流大于通过B灯的电流,两灯的实际功率相等,由P=I2R可得:RCRB>RC,故A错误,B正确;当滑动变阻器R的滑片向上滑动时,变阻器连入电路的电阻增大,总电流减小,电源的内电压减小,路端电压增大,通过A灯的电流增大,则A灯变亮;由于总电流减小,而通过A灯的电流增大,则通过C灯的电流减小,C灯变暗。C灯两端的电压减小,而路端电压增大,则B灯两端的电压增大,B灯变亮。即A、B两灯变亮,C灯变暗,故C错误,D正确。
2.AD　P下滑,R2连入电路的阻值增加,总电阻增加,则I变小,内电压变小,路端电压变大,则U3变大,根据欧姆定律可知,定值电阻R1两端的电压U1变小,滑动变阻器R2两端的电压U2变大,故A正确,B错误。根据欧姆定律可知,=R1,恒定不变,=R外,变大,故C错误。根据闭合电路欧姆定律得:U2=E-I(R1+r),则=R1+r,故D正确。
3.A　由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,当I=0时,E=U,由a与纵轴的交点读出电动势E=3.6
V。根据两图线交点处的状态可知,电阻的电压U1=2
V,电流I1=0.2
A,则内阻r==
Ω=8.0
Ω,A正确。
4.AC　甲、乙两图线的交点坐标为(I0,U0),外电路为纯电阻电路说明两电源的外电阻相等,故A正确;图线的斜率的绝对值表示电源的内阻(电动势与短路电流的比值),图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值,表明电源甲的内阻大于电源乙的内阻,故D错误;图线与U轴交点的纵坐标值表示电动势的大小,由图线可知,甲与U轴交点的纵坐标值比乙的大,表明电源甲的电动势大于电源乙的电动势,故C正确;电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积,即U内=Ir,因为电源甲的内阻较电源乙的内阻大,所以当电流都为I0时,电源甲的内电压较大,故B错误。
5.ABC　在电源路端电压与电流的关系图象中斜率的绝对值表示电源内阻,即ra>rb,A正确。如图所示,在图象中作出定值电阻R0的U-I图线,与电源的U-I图线交点表示电路工作点,Ia>Ib,B正确。由P=UI可知R0接到a电源上,电源的输出功率较大,由η===可知,R0接到a电源上,电源的效率较低,C正确,D错误。
6.C　当开关S1断开、S2闭合时,电路中电流I1=,P0=R=R。当S1闭合、S2断开时,电路中电流I2=,P0=×4R=×4R。联立解得:r=2R,E=3。当S1、S2都断开时,电源的总功率为P==P0,C项正确。
7.BC　由闭合电路欧姆定律可知,外电路断路时路端电压有最大值,此时路端电压等于电动势,所以电源电动势为3
V;当路端电压为零时,外电路短路,此时输出功率为零,所以图线c是PR-U图象;外电路短路时,PE=Pr=9
W=,解得电源的内阻r=1
Ω,PE=EI=E·=-·U,所以图线a是PE-U图象,图线b是Pr-U图象,A错误,B、C正确。当外电阻等于电源内阻时,即R=r=1
Ω时,电源的输出功率最大,D错误。
8.CD　S闭合后,L1两端的电压为3.0
V,由题图乙可知,I1=0.25
A,故P1=0.75
W,R1=12
Ω,A、B错误。L2与R及电源串联,把R和电源等效成电动势为3
V、内阻为7.5
Ω的新电源,在题图乙中作出新电源的I-U图线,如图,两图线的交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小,由图知U2=1.5
V,I2=0.2
A,所以R2==
Ω=7.5
Ω,P2=U2I2=1.5×0.2
W=0.3
W,C、D正确。
9.AC　分析电路图可知R2、R3、R4串联后与R1并联,等效电阻为R==
Ω,由闭合电路欧姆定律可得电流表的示数为I==3.5
A,B错误;电压表的示数等于R4两端电压,通过R4的电流为I4==0.58
A,电压表示数为U4=I4R4=5.8
V,A正确;电容器两极板间的电压UC=I4(R2+R3)=8.7
V,电容器所带的电荷量Q=CUC=1.74×10-4
C,C正确;当开关S断开后,电容器要通过电阻R1、R4和R2、R3两支路放电,两支路电阻相等,所以通过电阻R1的电荷量为0.87×10-4
C,D错误。
二、非选择题
10.答案　(1)见解析　(2)3
Ω　12
Ω　(3)8
V　1
Ω
解析　(1)电流增大,路端电压减小,定值电阻R0分压增大,V1测电阻R0两端电压,示数变化如AC直线所示,V2测路端电压,示数变化如BC直线所示。
(2)根据欧姆定律,由题图乙可知,R0==
Ω=3
Ω。
当电流取最小值I0=0.5
A时,变阻器的阻值最大,此时变阻器两端电压UR=UB-UA=(7.5-1.5)V=6
V,总电阻R==
Ω=12
Ω。
(3)根据闭合电路欧姆定律,路端电压与电流的关系是
U=E-Ir
所以BC直线斜率的绝对值表示电源内阻,
即r==
Ω=1
Ω,
电动势E=UB+I0r=(7.5+0.5×1)V=8
V。
11.答案　18
V　减少了3.6×10-5
C
解析　在电路中电容器C1、C2所在的电路是断路,当开关S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势。
因此UAB=UAC=UDC=18
V
当S断开时,电容器C1所带电荷量为
Q1=C1UAC=6×10-6×18
C=1.08×10-4
C
当S闭合时,电路导通,电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压。由串联电路的电压分配关系得
UAC'=U=×18
V=12
V
此时电容器C1所带电荷量为
Q1'=C1UAC'=6×10-6×12
C=0.72×10-4
C
电容器C1所带电荷量的变化量为
ΔQ=Q1'-Q1=-3.6×10-5
C,“-”号表示减少。