第十二章第2节闭合电路的欧姆定律培优练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十二章第2节闭合电路的欧姆定律培优练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．手电筒中的干电池的电动势为，用它给某小灯泡供电时，电流为，下列说法正确的是（
）
A．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为的蓄电池强
B．干电池在内将的化学能转化为电能
C．电路中每通过的电荷量，干电池把的化学能转化为电能
D．该干电池外接电阻越大，输出功率越大
2．如图所示电路中，滑动变阻器的最大阻值为，、均为定值电阻，且。将滑动变阻器的滑片由a移向b的过程中，电流表和电压表示数变化情况是（　　）。
A．电流表示数先变大后变小，电压表示数先变小后变大
B．电流表示数先变小后变大，电压表示数先变大后变小
C．电流表示数变大，电压表示数先变大后变小
D．电流表示数变小，电压表示数先变小后变大
3．某居民家中的电路如图，开始时各部分工作正常，将电饭煲的插头三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能正常工作，但电灯仍正常发光．拔出电饭煲的插头，把测电笔分别插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，则（
）
A．仅电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障
B．仅电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障
C．仅导线AB间断路
D．因为插座用导线接地，所以发生了上述故障
4．在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U．现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是
A．
I1增大，I2不变，U增大
B．
I1减小，I2增大，U减小
C．
I1增大，I2减小，U增大
D．
I1减小，I2不变，U减小
5．2019年1月11日1时11分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星2D”卫星发射升空，升空后的卫星能量补给主要靠太阳能电池，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的关系图像（电池内阻不是常数），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　）
A．此时硅光电池的内阻为
B．此时硅光电池的输出功率为
C．此时硅光电池的总功率为
D．此时硅光电池的输出效率为40%
6．如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P（5.2，3.5）、Q（6，5）。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是（　　）
A．电源1与电源2的内阻之比是2:3
B．小灯泡的电阻随着电流的增大而减小
C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是21:26
D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7:10
7．在如图所示的电路中，R1、R2、R3均为可变电阻．当开关S闭合后，两平行金属板M、N中有一带电液滴正好处于静止状态．为使带电液滴向上加速运动，可采取的措施是
(　　)
A．增大R1的阻值
B．减小R2的阻值
C．减小R3的阻值
D．增大M、N间距
8．2018年4月，戴森在中国发布新的无绳吸尘器DysonV8Absolute（如图），该吸尘器强大的吸力有助于吸附并锁定99.97%的微尘，有效消除家中的过敏源。该无绳吸尘器的锂电池电源如下，下列说法正确的是（　　）
A．标签中电池电压21.6V指的是路端电压
B．电池容量5500mAh指的是储存的电能
C．该电池储存的电能约为4.3×105J
D．若充电器充电电流为3A，则充满该电池至少需要1.5h
9．火警报警器的电路示意图如图所示。其中，RT为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。电流表为值班室的显示器，电源两极之间接一报警器。当传感器RT所在处出现火情时，通过显示器的电流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变大，U变小
C．I变小，U变大
D．I变小，U变小
10．在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1和R2以及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某同学想先将多用电表的红表笔连接电源的正极a，再将黑表笔分别连接电阻器R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数。在下列选挡中，符合操作规程的是（　　）
A．直流10V挡
B．直流0.5A挡
C．直流2.5V挡
D．欧姆挡
11．某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10（24
V，220W）和10个相同的指示灯X1~X10（220
V，2W），将其连接在220
V的交流电源上，电路如图所示，若工作一段时间后L2灯丝烧断，则（　　）
A．X1的功率减小，L1的功率增大
B．X1的功率增大，L1的功率增大
C．X2的功率增大，其他指示灯的功率减小
D．X2的功率减小，其他指示灯的功率增大
12．图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线．用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8V．则该电路可能为
A．
B．
C．
D．
13．如图所示RT为正温度系数热敏电阻，R1为光敏电阻，R2和R3均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r，V为理想电压表，现发现电压表示数增大，可能的原因是(　　)
①热敏电阻温度升高，其他条件不变
②热敏电阻温度降低，其他条件不变
③光照增强，其他条件不变
④光照减弱，其他条件不变
A．①③
B．①④
C．②③
D．②④
14．如图甲是用气敏电阻改装的酒精含量测试仪电路图，测试仪用以测试汽车司机是否酒驾，为定值电阻，为气敏电阻。的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙，电源电动势保持不变。若测试对象呼出的气体中酒精气体浓度越大，则（　　）
A．测试仪中电压表的示数越小
B．测试仪中电流表的示数越小
C．电路消耗的总功率越大
D．电压表与电流表示数的比值越小
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．如图所示电路中，小灯泡规格为“6
V
3
W”，R3=4
Ω，电源内阻r=1
Ω，电压表、电流表均为理想电表.闭合开关，调节滑动变阻器阻值，使电压表示数为0，此时灯泡恰好正常发光，电流表的示数为1
A．则电源电动势E=_______V，电源输出功率P=_______W，R2=____Ω.
16．黑箱上有三个接线柱A、B、C如图6所示，已知里面装的元件只有两个（可能的元件是电池、电阻或二极管），并且两个接线柱之间最多只接一个元件，现用多用表去进行检测，其检测结果如下：
①用直流电压挡测量，A、B、C三接线柱之间均无电压；
②用欧姆挡测量，A、C之间正、反接电阻值不变；
③用欧姆挡测量，黑表笔接A，红表笔接B，有电阻，黑表笔接B，红表笔接A，电阻值较大；
④用欧姆挡测量，黑表笔接C，红表笔接B，有电阻，阻值比②步测得的大；反接电阻值很大．
画出箱内两个元件的接法．
17．如图所示，为两根平行并且均匀的相同电阻丝，直导线可以在上滑行并保持与垂直，与接触良好，图中电压表为理想电压表，当处于图中位置时电压表读数为V。已知将由图中位置向左移动一段后电压表读数变为伏，则电路中电阻的变化量与变化前电路的总电阻R之比_____。若将由图中位置向右移一段相同后，那么电压表读数_____V。
18．如图所示为伏打电池示意图，由于化学反应，在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。
（1）说明铜板带正电、锌板带负电的原因是什么______？
（2）在电源内部的a、b两个区域，电荷如何被搬运到极板上______？
（3）在正常工作的闭合电路中，静电力对做定向运动的电子做______（选填“正”或“负”）功，使电子向电势______（选填“升高”或“降低”）的方向运动，电子的电势能______（选填“增加”或“减少”）；非静电力对做定向运动的电子做______（选填“正”或“负”）功，使电子向电势______（选填“升高”或“降低”）的方向运动，电子的电势能______（选填“增加”或“减少”）．
（4）沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区域是（______）
A．R
B．b
C．r
D．a
（5）在图中闭合回路的各区域内，电势升高的总和等于电源的______。
（6）沿电流方向绕电路一周，在什么地方电势降低______？在什么地方电势升高______？
三、解答题
19．如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=5Ω，滑动变阻器的最大阻值R1=20Ω，定值电阻R2=20Ω，R3=5Ω，R4=10Ω，电容器的电容C=30μF．开关S闭合电路稳定后，求：
（1）滑动变阻器滑片从最左端滑到最右端的过程中，通过R4的电量；
（2）电源的最大输出功率．
20．在如图所示的电路中，两平行正对金属板A、B水平放置，两板间的距离d=4.0cm．电源电动势E=400V，内电阻r=20Ω，电阻R1=1980Ω．闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球（可视为质点）从B板上的小孔以初速度v0=1.0m/s竖直向上射入两板间，小球恰好能到达A板．若小球所带电荷量q=1.0×10-7C，质量m=2.0×10-4kg，不考虑空气阻力，忽略射入小球对电路的影响，取g=10m/s2．求：
（1）A、B两金属板间的电压的大小U；
（2）滑动变阻器消耗的电功率P；
（3）电源的效率η．
21．若把如图所示电路中滑动变阻器的滑片P往下移动，则各表的示数将如何变化？上消耗的功率将如何变化？
22．如图是一个简易风速测量仪的示意图，绝缘弹簧的一端固定，另一端与导电的迎风板相连，弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好，并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连，另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k=1300N/m，电阻R=1.0Ω，电源的电动势E=12V，内阻r=0.5Ω。闭合开关，没有风吹时，弹簧处于原长l0=0.5m，电压传感器的示数U1=3.0V。若不计摩擦和迎风板的电阻，求：
(1)金属杆单位长度的电阻R0；
(2)当电压传感器的示数为U2=2.0V时，作用在迎风板上的风力F。
参考答案
1．C
【详解】
A．电动势越大的电源将其他形式的能转化为电能的本领越大，A错误；
B．由
可知，内转化的电能
B错误；
C．由
可知，电路中每通过的电荷量，干电池把的化学能转化电能，C正确；
D．电源的输出功率取决于内外电阻的关系，因本题中不明确二者关系，故无法确定功率变化，D错误。
故选C。
2．D
【详解】
电路结构为：右边电阻与串联，而后与左边电阻并联，再与串联。因为，所以当右边电阻与串联的总电阻与左边电阻相等时，电路中的总电阻最大，所以将滑动变阻器的滑片由a移向b的过程中，外电阻先增大，再减小，所以干路电流先减小再增大，即电压表示数先变小后变大。内电压也先减小再增大，则外电压先增大再减小，并联电路部分电压也先增大再减小。当并联电路部分电压增大时，支路的电阻减小，所以该支路电流增大，结合此时干路电流减小，可知电流表示数变小；当并联电路部分电压减小时，左边电阻支路的电阻增大，所以该支路电流减小，即电流表示数变小。
故选D。
3．C
【详解】
A、若电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障，则电饭煲应该可以正常工作，但现在电热壶也不工作，加之试电笔插入插座的左、右插孔，氖管均能发光．故A错误；
B、若是电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障，则灯泡不可能正常发光，故B错；
C、只有导线AB断路，导致电热壶不能正常工作，同时试电笔插入插座的左、右插孔，氖管均能发光．故C正确；
D、因插座用导线接地，没有影响火线与零线．故D错误；
故选C
4．B
【详解】
R2的滑动触点向b端移动时，R2减小，整个电路的总电阻减小，总电流增大，内电压增大，外电压减小，即电压表示数减小，R3电压增大，R1、R2并联电压减小，通过R1的电流I1减小，即A1示数减小，而总电流I增大，则流过R2的电流I2增大，即A2示数增大．故A、C、D错误，B正确．
5．C
【详解】
A．由闭合电路欧姆定律得
当时，，由图线a与纵轴的交点读出电动势为
根据两图线交点处的状态可知，将它们组成闭合回路时路端电压为，回路中的电流为，则此时硅光电池的内阻为
选项A错误；
B．硅光电池的输出功率为
选项B错误；
C．此时硅光电池的总功率为
选项C正确；
D．此时硅光电池的输出效率为
选项D错误。
故选C。
6．C
【详解】
A．电源1与电源2的内阻之比是
A错误；
B．小灯泡的图像斜率增大，小灯泡的电阻随着电流的增大而增大，B错误；
C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比
C正确；
D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比为
D错误。
故选C。
7．B
【详解】
A．当增大电阻时，没有作用，因为电阻与两平行金属板相串联，然而两板间没有电流，所以电阻两端没有电势差．故A错误；
B．当减小时，导致总电阻减小，所以总电流变大，则变阻器电压变大，故B正确；
C．当减小时，导致总电阻减小，所以总电流变大，则电阻两端电压变大，那么变阻器电压变小，故C错误；
D．当增大MN间距时，由于平行板两端电压不变，则两板间的电场强度变小，所以电场力小于重力，故D错误．
8．C
【详解】
A.21.6V指的是该电池的电动势，选项A错误；
B.5500mAh是电池储存的电荷量，选项B错误；
C.电池储存的电能
W=UIt=21.6×5.5×3600J≈4.3×105J
选项C正确；
D.设充电时间为t，由It=Q可知
如果考虑能量转化效率，充电时间比1.83h要长，选项D错误。
故选C。
9．D
【详解】
当传感器RT所在的位置出现火情时RT的阻值减小，电路中总电阻减小，干路电流变大，路端电压变小，即报警器两端的电压U变小，R1两端电压变大，根据
所以R2两端的电压变小，电流表示数变小，I变小。
故选D。
10．A
【详解】
直流0.5A挡接入电路时，如果电路ac两点之间存在断路，则电流表和串联接入电路，则此时电路的电流为
电流会烧毁电流表，同理直流2.5V挡接入电路，如果在ac之间存在断路，则电压表测量电源电压，烧毁电压表，损坏电表，欧姆档不能接外电源。
故选A。
11．C
【详解】
AB．若L2灯丝烧断，电路的总电阻变大，总电流电流变小，X1和L1的并联支路分压减小，X1的功率减小，L1的功率减小，故AB错误；
CD．X2支路的电压变大，X2的功率增大，其他指示灯的功率与X1的功率相同，都减小，故C正确，
D错误。
故选C。
12．B
【详解】
由上图可知电源电动势为，电源内阻为．
A．三电阻并联，，，；
B．两个电阻串联，然后与第三个电阻并联，，，；
C．三电阻串联，，，；
D．两电阻并联后与第三个电阻串联，，，；
13．D
【详解】
电压表示数变大，而R3为定值电阻，说明流经R3的电流增大，由电路结构可知，这可能是由于RT减小或R1增大，由热敏电阻和光敏电阻特性知，可能是由于温度降低或光照减弱，故②、④正确，①、③错误；故选D．
14．B
【详解】
AB．由图乙可知，酒精浓度越大，气敏电阻阻值越大，所以电路中的总电阻越大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流就越小，即电流表示数越小。根据闭合电路欧姆定律
可得气敏电阻两端电压就越大，电压表示数就越大，A错误B正确；
C．电路消耗的总功率为
由上面的分析可知酒精浓度越大，电路中的电流越小，电路消耗的总功率越小，C错误；
D．压表与电流表示数的比值表示气敏电阻的阻值大小，因为酒精浓度越大，气敏电阻阻值就越大，所以电压表与电流表示数的比值就越大，
D错误。
故选B。
15．9
8
12
【详解】
这是一个桥式电路，等效电路图如图所示，当电压表示数为0时，电桥处于平衡状态，流过小灯泡的电流为，R3两端的电压为2V，电源内阻的分压为1V，故电源电动势E=9V，电源输出功率P=8V×1A=8W，两个支路的电流均为0.5A，R2两端的电压为6V，故R2=12Ω.
16．
【详解】
用直流电压挡测量，A、B、C三接线柱之间均无电压说明黑箱内无电源；用欧姆挡测量，A、C之间正、反接电阻值不变，说明AC间接有定值电阻；用欧姆挡测量，黑表笔接A，红表笔接B，有电阻，黑表笔接B，红表笔接A，电阻值较大，说明AB间接有二极管，且A端接的是二极管的正极；用欧姆挡测量，黑表笔接C，红表笔接B，有电阻，阻值比②步测得的大；反接电阻值很大，说明CB间定值电阻和二极管串联，所以黑箱内电路如上图．
思路分析：根据二极管的单向导电性进行判断
试题点评：考查对探索黑箱内的电学元件实验的掌握
17．
12.0
【详解】
[1]EF移动前
向左移动后
所以
[2]由于移动的距离相同，所以
解得
所以电压表示数
18．锌失去电子后，锌离子进入溶液中与硫酸根离子结合成硫酸锌，锌原子将电子留在锌板上，使锌板带负电，硫酸根离子与锌结合后，导致电解液与b之间处的电势升高。对于铜板，由于还原反应，硫酸中的氢离子从铜板上得到电子变成氢气，使铜板带正电，由于氢离子与铜板上的电子结合导致a与电解液处的电势降低
在a区域，氢离子被搬运到铜板上；在b处，硫酸根离子被搬到锌板上
正
升高
减少
正
降低
增加
BD
电动势
电势两次降低即电流流过外电阻和内电阻时，电势降低
电势两次升高即通过两个极板和电解液接触层a、b时电势升高
【详解】
(1)[1]
锌失去电子后，锌离子进入溶液中与硫酸根离子结合成硫酸锌，锌原子将电子留在锌板上，使锌板带负电，硫酸根离子与锌结合后，导致电解液与b之间处的电势升高，对于铜板，由于还原反应，硫酸中的氢离子从铜板上得到电子变成氢气，使铜板带正电，由于氢离子与铜板上的电子结合导致a与电解液处的电势降低；
(2)[2]
在电源内部的a、b两个区域，非静电力做功，在a区域，氢离子被搬运到铜板上；在b处，硫酸根离子被搬到锌板上；
(3)[3][4]
[5]在正常工作的闭合电路中，静电力对做定向运动的电子做正功，电势能减少，所以电子向电势升高的方向运动；
[6][7][8]电源内部，从负极到正极电势升高，所以非静电力把电子从正极搬运到负极，对做定向运动的电子做正功，即电子向电势降低的方向运动，所以电子的电势能增加；
(4)[9]在电源的内阻和外电阻上，电荷移动过程中是静电力做功，r区域是内阻区域，由题意可知，“在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b”则该区域即为非静电力作用的范围，也是沿着电流方向电势升高的范围，故BD正确，AC错误；
故选BD；
(5)[10]依据电动势定义可知，电势升高的总和等于电源的电动势；
(6)[11]
[12]ab区域为非静电力作用的范围，电势升高，R为外电阻，r为内阻，在电阻上，沿电流方向电势降低。
19．（1）；（2）
【详解】
（1）滑动变阻器滑片处于最左端时，电容器两端的电压就是电源的路端电压：
滑动变阻器滑片处于最右端时，并联电阻为电容器两端的电压：
通过的电量
（2）电源的最大输出功率
．
20．（1）U
=200V（2）20W（3）
【详解】
（1）小球从B板上的小孔射入恰好到达A板的过程中，在电场力和重力作用下做匀减速直线运动，设A、B两极板间电压为U，根据动能定理有：
，
解得：U
=
200
V．
（2）设此时滑动变阻器接入电路中的电阻值为R，根据闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流，而
U
=
IR
，
解得：R
=
2×103
Ω
滑动变阻器消耗的电功率．
（3）电源的效率．
21．表的示数减小、表的示数增大、表的示数减小；表的示数增大、表的示数减小、表的示数增大；上消耗的功率将增大。
【详解】
先由的电阻变化分析开始，滑动片P下滑，的电阻增大，从而使并联电路总电阻增大，闭合电路的总电阻也增大，由
可知，总电流I将减小，即表的示数将减小，又由
可知，E、r一定，因I减小，必使两端电压增大，即表的示数增大，表的示数，因I减小必使减小，即表的示数必减小。
表测并联电路两端的电压，其值与全电路的关系为
因I减小，必使增大，即表的示数增大，表的示数由
可知必增大，因此上消耗的电功率
必增大。
表的示数
因增大而I减小，可知必减小。
22．(1)1Ω/m；(2)260N
【详解】
(1)无风时，电路中的电流为
则此时金属杆的电阻为
则金属杆单位长度的电阻为
(2)当传感器的示数为时，根据闭合电路欧姆定律
解得此时金属杆电阻为
则此时弹簧长度为
所以弹簧压缩量为
根据平衡条件，此时风力为