高中物理教科版选修3-1练习题 2.4 电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 Word版含解析

一、单项选择题
1．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA，若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是(　D　)
A．0.10 V　　B．0.20 V　　C．0.30 V　　D．0.40 V
解析：电源电动势为0.8 V，根据I短＝
解得r＝＝20 Ω.所以U＝ E＝0.4 V.
2.在如图所示的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是(　B　)
A．A变大，V变大
B．A变小，V变大
C．A变大，V变小
D．A变小，V变小
解析：该电路中，当滑片P向右移动时，滑动变阻器的有效电阻变大，闭合电路的总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律I＝可知，电路中的电流变小，电流表的读数变小，而电压表的读数为U＝E－I(R0＋r)，I减小，电压表读数变大，选项B正确．
3．将电阻R1和R2分别单独与同一电源相连，在相同的时间内，两电阻发出的热量相同，则电源内阻应为(　C　)
A. B.
C. D.
解析：由题意知2R1＝2R2，整理得r＝.
4.在右图电路中K1、K2、K3、K4均闭合，G是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，断开哪一个开关后P会向下运动(　C　)
A．K1　　　　　　　　 B．K2
C．K3 D．K4
解析：油滴受重力G与电场力F平衡，欲使液滴向下运动，电场力F5.如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则(　A　)
A．电灯L更亮，电流表的示数减小
B．电灯L更亮，电流表的示数增大
C．电灯L更暗，电流表的示数减小
D．电灯L更暗，电流表的示数增大
解析：当变阻器的滑片向b端滑动时，R1增大，总电流I减小，故电流表示数减小，U外＝E－Ir增大，灯泡消耗的功率P＝增大，灯L变亮，所以A选项正确．
6．如图所示，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(　B　)
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
解析：S断开，相当于电阻变大，总电流减小，故路端电压增大，的读数变大，R1上电压减小，R2的电压增大，R2中的电流也增大．
7.如图所示，电源电动势为6 V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压Uad＝0，Ucd＝6 V，由此可以判定(　C　)
A．L1和L2的灯丝都断了
B．L1的灯丝断了
C．L2的灯丝断了
D．变阻器R断路
解析：由题给条件可知，电路中有的地方没有电压，由Uad＝0，Ucd＝6 V可知电路是断路，电路a、d之间没有断点，c、d之间有断点，取其公共部分可知灯L2断路．由电灯L2两端电压不为零，可知灯L1与变阻器R是完好的，选项C正确．
二、多项选择题
8．右图为测量电源电动势和内阻时根据测量数据作出的路端电压与电流的关系图线，C、E分别是图象上工作点D对应的纵坐标和横坐标，由图可知(　AD　)
A.的值表示外电路电阻的大小
B.的值表示电源内阻的大小
C.的值表示电源效率
D．矩形OCDE的面积表示电源的输出功率
解析：的值等于路端电压U与电流I的比值，表示外电路电阻的大小，故A正确；、的值等于图线的斜率的绝对值，表示电源的内阻的大小，的值表示电源效率，、无具体的物理意义，B、C错误；矩形OCDE的面积等于路端电压U与电流I的乘积，表示电源的输出功率，故D正确．
9.如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则(　BC　)
A．电源内阻r＝－R
B．电源内阻r＝－－R
C．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大
D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小
解析：本题主要考查欧姆定律适用范围、电功和电热的区别，要求学生熟练掌握欧姆定律，电功率及焦耳定律的应用．由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率P1＝UI，热功率P2＝I2R，输出功率P3＝mgv，P1＝P2＋P3，可解得：U＝IR＋，又由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir，解得：r＝－－R；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流I总＝，电流增大，故电源消耗的功率P增大，所以选项B、C正确．
10．有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线部分所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数为R＝30 Ω－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是(　AC　)
A．该秤能测量的最大体重是1 400 N
B．该秤能测量的最大体重是1 300 N
C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375 A处
D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400 A处
解析：当电流表示数达到3 A时，压力传感器受到的压力最大，由E＝I(R＋r)可求得R＝2 Ω，由R＝30 Ω－0.02F可求得F＝1 400 N，选项A正确，B错误；当踏板空载时，R′＝30 Ω，电流表G示数为I′＝＝ A＝0.375 A，选项C正确，D错误．
三、非选择题
11.如图所示，R为电阻箱，V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＋r，E＝U2＋r　即E＝4＋2r，E＝5＋r
解得E＝6 V，r＝1 Ω.
(2)电源的输出功率为
P出＝R＝＝
由数学知识可知，当R＝r＝1 Ω时，电源的输出功率最大，最大输出功率为P出＝＝9 W.
12.如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，“8 V　16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0＝1 Ω，求：
(1)路端电压；
(2)电源的总功率；
(3)电动机的输出功率．
答案：(1)8 V　(2)40 W　(3)12 W
解析：(1)路端电压即等于电灯L的电压，即为8 V.
(2)由E＝U＋Ir得I＝＝ A＝4 A
电源总功率为P总＝IE＝40 W.
(3)电动机的电流
IM＝I－IL＝4 A－ A＝2 A
电动机总耗电功率P入＝IMUM＝2×8 W＝16 W
内耗功率P内＝IR0＝22×1 W＝4 W
所以输出功率为
P出＝P入－P内＝16 W－4 W＝12 W.
13．如图所示电路，已知R3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A，电压表读数为2 V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，此时电流表读数为0.8 A，电压表读数变为3.2 V，问：
(1)哪个电阻发生断路故障；
(2)R1的阻值是多少；
(3)能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由．
答案：(1)R2　(2)4 Ω　(3)见解析
解析：(1)由电压表和电流表示数都增大可以确定R2断路．
(2)R2断路后，电压表测量的是R1两端的电压，根据部分电路的欧姆定律得R1＝＝ Ω＝4 Ω.
(3)R2断路前，R3两端的电压为
U3＝IR1－U＝0.75×4 V－2 V＝1 V
I3＝＝0.25 A
R2断路前后，根据闭合电路欧姆定律得E＝0.75×4 V＋(0.25 A＋0.75 A)·(R4＋r)
E＝3.2 V＋0.8 A·(R4＋r)
解得E＝4 V，R4＋r＝1 Ω
故只能求出电源电动势E，而不能求出内阻r.