2020-2021学年高中物理粤教版必修第三册练习题 5.习题课三 闭合电路欧姆定律的应用 Word版含解析

闭合电路欧姆定律的应用
A组—重基础·体现综合
1．如图所示的电路中，电源的电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω，电阻R＝2.0 Ω，不计电路中的其他电阻，闭合开关S后，电流表A的示数为(　　)
A．0.5 A　　　　　　　　 B．1.0 A
C．1.5 A D．3.0 A
解析：选B　根据闭合电路欧姆定律得I＝＝ A＝1.0 A，故B正确，A、C、D错误。
2．下列关于电源电动势的说法中正确的是(　　)
A．电路中每通过2 C的电荷量，电源提供的电能是4 J，那么电源的电动势是0.5 V
B．电源的路端电压增大时，其电源的电动势一定也增大
C．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变
D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
解析：选C　电路中每通过2 C的电荷量，电源提供的电能是4 J，由公式知：E＝＝ V＝2 V，选项A错误；电源电动势是电源本身的特性，与外电路无关，选项B错误，C正确；电源向外提供的电能等于电流做功W＝EIt，可见电源向外提供的电能与电动势、电流和时间都有关，选项D错误。
3．两个电池1和2的电动势E1＞E2，它们分别向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同。比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率η1和η2的大小，则有(　　)
A．P1＞P2，η1＞η2 B．P1＞P2，η1＜η2
C．P1＜P2，η1＞η2 D．P1＜P2，η1＜η2
解析：选B　因为向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同，则电流I相等。据I＝＝，因E1＞E2，则r1＞r2。据P＝I2r，两电源内部消耗的电功率P1＞P2。据η＝＝＝，电池的效率η1＜η2。故B项正确，A、C、D错误。
4．如图是一火警报警电路的示意图，其中R3为用某种材料制成的传感器，这种材料的电阻率随温度的升高而增大。值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是(　　)
A．I变大，U变大 B．I变小，U变小
C．I变大，U变小 D．I变小，U变大
解析：选A　发生火情时，温度升高，电阻率增大，根据电阻定律：R＝ρ可知R3阻值变大，根据“串反并同”的规律可知，电流表示数I和报警器两端电压U都是与R3“并”的物理量，所以变化与R3变化相同，均增大，A正确，B、C、D错误。
5．如图所示电路中，电池内阻为r，开关S原来是闭合的。当S断开时，电流表示数变化情况是(　　)
A．r＝0时示数变大，r≠0时示数变小
B．r＝0时示数变小，r≠0时示数变大
C．r＝0或r≠0时，示数都变大
D．r＝0时示数不变，r≠0时示数变大
解析：选D　r＝0时，电源的路端电压一定，所以电流表示数不变；当r≠0时，开关断开后，外电路电阻变大，路端电压变大，所以电流表示数增大，选项D正确。
6．如图所示，a、b端接入电源，当滑动变阻器滑片P向下滑动时，电路中两个灯泡都不亮，用电压表检查电路时，测得Uab＝U, U cd＝U，Uac＝0，Ubd＝0，则故障原因可能是(　　)
A．滑动变阻器短路 B．滑动变阻器断路
C．a、c间灯泡断路 D．两个灯泡都断路
解析：选B　串联电路中灯泡不发光，则可能是某处断路，电压表测断路位置为电源电压，测不断的位置电压为零，Uab＝U，测量的是电源电压，测得Ucd＝U，说明两灯泡没有断路，Uac＝0，Ubd＝0，说明在两灯泡之外有断路情况，两灯泡之间只有一个滑动变阻器，所以滑动变阻器处于断路情况，B正确。
7．[多选]如图所示，电源电动势为E，内阻为r，不计电压表和电流表内阻对电路的影响，当开关闭合后，两小灯泡均能发光。在将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．小灯泡L1、L2均变暗
B．小灯泡L1变亮，小灯泡L2变暗
C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大
D．电流表A的读数变化量与电压表V的读数变化量之比不变
解析：选BCD　将滑动变阻器的滑片逐渐向右滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻增大，与灯L1并联的电路的电阻增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，电流表读数变小，L2变暗，电源的内电压减小，根据闭合电路欧姆定律知路端电压增大，电压表V的读数变大，而灯L2两端电压减小，所以灯L1两端的电压增大，灯L1变亮，故B、C正确，A错误；电压表的读数变化量(外电压的变化量)与电流表的读数变化量的比值的绝对值等于电源的内阻，电源的内阻不变，则变化量之比不变，故D正确。
8．如图所示，E＝10 V，r＝1 Ω，R1＝R3＝5 Ω，R2＝4 Ω，C＝100 μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：
(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；
(2)S闭合后流过R3的总电荷量。
解析：(1)开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qE＝mg且qE竖直向上。S闭合后，qE＝mg的平衡关系被打破。S断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有UC＝E＝4 V，＝mg。
S闭合后，UC′＝E＝8 V
设带电粒子加速度为a，
则－mg＝ma，解得a＝g，方向竖直向上。
(2)S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以ΔQ＝C(UC′－UC)＝4×10－4 C。
答案：(1)g　方向竖直向上　(2)4×10－4 C
B组—重应用·体现创新
9．将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知(　　)
A．电源最大输出功率可能大于45 W
B．电源内阻一定等于5 Ω
C．电源电动势为45 V
D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%
解析：选B　由题意知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率。由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5 Ω，选项B正确；由电阻箱所消耗功率P最大值为45 W可知，此时电阻箱读数为R＝5 Ω，电流I＝ ＝3 A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30 V，选项C错误；电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误。
10．如图所示的电路，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向右移动时，下列说法正确的是(　　)
A．电流表读数变小，电压表读数变大
B．小灯泡L变暗
C．电容器C上电荷量减小
D．电源的总功率变小
解析：选C　当滑动变阻器滑片P向右移动时，接入电路中的阻值变小，回路的总阻值R减小，干路电流增大，电流表读数变大，小灯泡L变亮，而内电压U内＝Ir增大，故路端电压减小，选项A、B错误；由P＝EI得，电源的总功率变大，选项D错误；由UC＝E－I(r＋R灯)及q＝C·UC知，电容器C上电荷量减小，故C正确。
11．[多选]如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，如果再合上开关S2，则下列表述正确的是(　　)
A．电源输出功率减小
B．L1消耗的功率减小
C．通过R1上的电流增大
D．通过R3上的电流增大
解析：选BC　只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，再合上开关S2，并联部分的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大。由于电源的内阻不计，电源的输出功率P＝EI，与电流成正比，则电源输出功率增大，故A错误；由于并联部分的电阻减小，根据并联电路的特点，并联部分分担的电压减小，L1两端的电压减小，其消耗的功率减小，故B正确；合上开关S2后，外电路总电阻减小，干路电流增大，而R1在干路中，通过R1上的电流增大，故C正确；并联部分的电压减小，通过R3上的电流将减小，故D错误。
12．[多选]如图所示，E为电源，其内阻不可忽略，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，L为指示灯泡，C为平行板电容器，G为灵敏电流计。闭合开关S，当环境温度明显升高时，下列说法正确的是(　　)
A．L变亮
B．RT两端电压变大
C．C所带的电荷量保持不变
D．G中电流方向由a到b
解析：选AD　环境温度明显升高时，RT的阻值减小，电路电流增大，灯泡L变亮，所以A正确；RT的阻值减小，根据串联电路的分压规律，RT两端的电压减小，所以B错误；外电路的电阻减小，故路端电压减小，电容器的电压减小，电荷量减少，所以C错误；电容器的电荷量减少，发生放电现象，故G中电流方向由a到b，所以D正确。
13．如图所示电路中，电源电动势E＝16 V，内电阻r＝1.0 Ω，电阻R1＝9.0 Ω，R2＝15 Ω。开关闭合后，理想电流表A的示数为0.4 A。求：
(1)电源的路端电压；
(2)电阻R3的阻值和它消耗的电功率。
解析：(1)对电阻R2分析，根据欧姆定律：U2＝I2R2
整个回路的总电流：I＝
路端电压为：U＝E－Ir
代入数据解得：U＝15 V。
(2)对电阻R3分析，根据欧姆定律：R3＝
总电流：I＝I2＋I3
代入数据得：R3＝10 Ω
R3消耗的电功率：P3＝I32R3
代入数据得：P3＝3.6 W。
答案：(1)15 V　(2)10 Ω　3.6 W