高中物理第2章恒定电流7闭合电路欧姆定律课时作业新人教版选修3_1

第二章 7 闭合电路欧姆定律
基础夯实
一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)
1．关于闭合电路，下列说法正确的是导学号 74700436( B )
A ．电源短路时，放电电流为无限大
B ．电源短路时，内电压等于电源电动势
C ．用电器增加时，路端电压一定增大
D ．把电压表直接和电源连接时，电压表的示数等于电源电动势
解析：电源短路时，R ＝0，放电电流I ＝E r
，U 内＝E ，A 错误，B 正确；当并联用电器增加时，并联电阻变小，电路中的电流变大，内电压变大，路端电压变小，C 错误；当电压表直接和电源连接时，电压表不视为理想电表时，电路中有微小电流，内电路有一定的电势降落，D 错误。

2．2016年10月19日凌晨，“神舟十一号”与“天宫二号”的成功对接，使中国空间站建设迈出了坚实的一步。

飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量。

有一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV ，短路电流为40mA 。

若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是导学号 74700437( D )
A ．0.1V
B ．0.2V
C ．0.3V
D ．0.4V
解析：电池没有接入外电路时，路端电压等于电池电动势，所以电动势E ＝800mV 。

由闭合电路欧姆定律得短路电流I 短＝E r ，所以电池内阻r ＝E I 短＝800×10－3
40×10－3
Ω＝20Ω，该电池与20Ω的电阻连成闭合电路时，电路中电流I ＝
E
R ＋r ＝80020＋20mA ＝20mA ，所以路端电压U ＝IR ＝400mV ＝0.4V ，D 项正确。

3．如图所示，用两节干电池点亮几个小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法错误的是导学号 74700438( D )
A ．灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗
B ．各灯两端电压在灯多时较低
C ．通过电池的电流在灯多时较大
D．电池输出功率灯多时较大
解析：由于电灯并联在电路中，所以接入电路的电灯越多，总电阻越小，电路的总电流越大，电源的内电压越大，路端电压越低，流过每个灯的电流越小，每个电灯越暗，选项A、B、C正确，选项D错。

4．学生为“神州十一号”载人飞船设计了一个可测定竖直方向加速度的装置，其原理可简化如图，拴在竖直弹簧上的重物与滑动变阻器的滑动头连接，该装置在地面上静止时其电压表的指针指在表盘中央的零刻度处，在零刻度的两侧分别标上对应的正、负加速度值，当加速度方向竖直向上时电压表的示数为正。

这个装置在“神州十一号”载人飞船发射、运行和回收过程中，下列说法中正确的是导学号 74700439( ABD )
A．飞船在竖直减速上升的过程中，处于失重状态，电压表的示数为负
B．飞船在竖直减速返回地面的过程中，处于超重状态，电压表的示数为正
C．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为零
D．飞船在圆轨道上运行时，电压表的示数为负
解析：飞船在竖直减速上升的过程中，加速度方向竖直向下，由牛顿第二定律得知，飞船处于失重状态。

此时电压表的示数为负，故A正确；飞船在竖直减速返回地面的过程中，加速度方向竖直向上，由牛顿第二定律得知，处于超重状态，电压表的示数为正，故B正确；飞船在圆轨道上运行时，加速度方向竖直向下，电压表的示数为负，故C错误，D正确。

5．(2016·湖南长沙市长郡中学高二上学期期中)如图所示的电路中，电键K1、K2、K3、K4均闭合，在平行板电容器C的极板间悬浮着一带电油滴P，下列判断正确的是
导学号 74700440( ACD )
A．若断开K1，则P将继续悬浮不动
B．若断开K2，则P将向下加速运动
C．若断开K3，则P将向下加速运动
D．若断开K4，则P将继续悬浮不动
解析：断开K 1，电容器两板间的电压不变，场强不变，油滴所受的电场力不变，油滴仍处于平衡状态，故P 悬浮不动，故A 正确；断开K 2，电容器两板间的电压增大，稳定时，其电压等于电源的电动势，板间场强增大，油滴所受的电场力增大，油滴将向上运动，故B 错误；断开K 3，电容器通过电阻放电，板间场强逐渐减小，油滴所受的电场力减小，油滴将向下加速运动，故C 正确；断开K 4，电容器的电量不变，板间场强不变，油滴仍处于静止状态，故D 正确，故选ACD 。

6．(2017·安徽省池州市高二上学期期末)如图所示，电源电动势E ＝3V ，小灯泡L 标有“2V、0.4W”，开关S 接1，当变阻器调到R ＝4Ω时，小灯泡L 正常发光；现将开关S 接2，小灯泡L 和电动机M 均正常工作。

则导学号 74700441( AD )
A ．电源内阻为1Ω
B ．电动机的内阻为4Ω
C ．电动机正常工作电压为1V
D ．电源效率约为93.3% 解析：小灯泡的额定电流为I ＝P U ＝0.42
A ＝0.2A 电阻为R L ＝ U I ＝20.2
Ω＝10Ω 当接1时，E ＝I (R L ＋R ＋r )代入数据解得r ＝1Ω，故A 正确；当接2时灯泡正常发光，流过的电流为I ＝0.2A
电源内阻分的电压为U ＝Ir ＝0.2×1V＝0.2V
故电动机分的电压为U 动＝E －U L －U ＝3－2－0.2V ＝0.8V 故电阻R ＜U 动I ＝0.80.2
Ω＝4Ω，故BC 错误； 电源的效率η＝EI －I 2r EI ×100%＝3×0.2－0.22×13×0.2
×100%＝93.3%，故选：AD 。

二、非选择题
7．(2017·安徽师大附中高二上学期期末)如图所示，电源电动势E ＝6V ，内阻r ＝1Ω，电阻R 1＝2Ω，R 2＝3Ω，R 3＝7.5Ω， 电容器的电容C ＝4μF 。

开关S 原来断开，现在合上开关S 到电路稳定，试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少？导学号 74700442
解析：S 断开，C 相当于断路，R 3中无电流，C 两端电压即R 2两端电压。

电容器的电压U 2＝R 2R 1＋R 2＋r
E ＝3V 电容器的带电量Q ＝CU 2＝1.2×10－5C 且a 板带正电，b 板带负电。

S 闭合，R 1与R 2串联后再与R 3并联，C 两端电压即R 1两端电压，
外电路总电阻为R 外＝
R 1＋R 2R 3R 1＋R 2＋R 3＝3Ω 电容器的电压U 1＝R 1
R 1＋R 2·ER 外r ＋R 外
＝1.8V 电容器的带电量Q ′＝CU 1＝7.2×10－6C 。

且a 板带负电，b 板带正电。

通过电流表的电量ΔQ ＝Q ＋Q ′＝1.92×10－5
C 。

能力提升
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．如图所示的电路中，灯泡A 和B 原来都是正常发光的，现在突然发现灯泡A 比原来变暗了些，灯泡B 比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是导学号 74700443( C )
A ．R 3断路
B ．R 1短路
C ．R 2断路
D ．R 1、R 2同时短路
解析：若R 3断路，外电阻增大，路端电压U 增大，A 、B 两灯均变亮，不符合题意，故A 错误；若R 1短路，外电阻减小，路端电压U 减小，干路电流I 增大，R 3电流I 3减小，则通过A 的电流I A ＝I －I 3增大，U A 增大，A 灯变亮，不符合题意，故B 错误；R 2断路，外电阻增大，路端电压U 增大，干路电流I 减小，R 3电流I 3增大，则通过A 的电流I A ＝I －I 3减小，A 灯变暗，B 灯电压U B ＝U －I A (R A ＋R 1)增大，B 灯变亮，符合题意，故C 正确；R 2短路，B 灯不亮，不符合题意，故D 错误。

2．(2016·黑龙江牡丹江一中高二上学期期中)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图所示，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10A ，电动机启动时电流表读数为58A ，若电源电动势为12.5V ，内阻为0.05Ω。

电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了导学号 74700444( B )
A ．35.8W
B ．43.2W
C ．48.2W
D ．76.8W
解析：电动机未启动时，由E ＝I 1(R ＋r )得灯泡的电阻为：
R ＝E －I 1r I 1＝12.5－10×0.0510
Ω＝1.2Ω， 车灯消耗的功率为：P 1＝I 2
1R ＝100×1.2＝120W ；
电动机启动时，路端电压为：U 2＝E －I 2r ＝12.5－58×0.05＝9.6V ，
则车灯消耗的功率为：P 2＝U 22R ＝9.621.2＝76.8W 车灯的电功率降低了ΔP ＝P 1－P 2＝120－76.8＝43.2W ，故选B 。

3．(2016·江西南昌二中高二上学期期中)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。

它的电阻随一氧化碳浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，氧化锡传感器电阻的倒数与一氧化碳的浓度成正比，不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻值，这样，显示仪表(即图中)的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断一氧化碳是否超标。

那么，电压表示数U 与一氧化碳浓度C 之间的对应关系，正确的是 导学号 74700445( D )
A ．U 越大，表示C 越小，C 与U 成反比
B ．U 越大，表示
C 越大，C 与U 成正比
C ．U 越大，表示C 越小，但是C 与U 不成反比
D ．U 越大，表示C 越大，但是C 与U 不成正比
解析：电压表示数U 与一氧化碳浓度C 之间的对应关系为：有1R ′
＝kC ，U ＝IR ＝E R ＋r ＋R ′
·R ＝ER R ＋r ＋1kC
，由公式可知，U 越大，则C 越大，但U 和C 不成正比；故D 正确；故选D 。

4．如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑动触点P 向右端移动时，下面说法中正确的是导学号 74700446( D )
A ．伏特表V 1的读数减小，安培表A 1的读数减小
B ．伏特表V 1的读数增大，安培表A 1的读数增大
C ．伏特表V 2的读数减小，安培表A 2的读数增大
D ．伏特表V 2的读数增大，安培表A 2的读数减小
解析：当滑动变阻器滑动触点P 向右端移动时，变阻器接入电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流I 增大，路端电压U 减小，则电流表A 1读数增大；电压表V 1读数U 1＝E －I (R 1＋r )，I 增大，其他量不变，则U 1减小；通过电流表A 2的电流I 2＝U 1R 3
，U 1减小，则I 2减小；通过电阻R 2电流I 2′＝I －I 2，I 增大，I 2减小，则I 2′增大，则伏特表V 2的读数增大，故D 正确，故选D 。

5．(2017·陕西西安中学高二上学期期末)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，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导学号 74700447( ABC )
A ．电源1与电源2的内阻之比是11︰7
B ．电源1与电源2的电动势之比是1︰1
C ．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1︰2
D ．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1︰2
解析：由图可知，E 1＝E 2＝10V ，r 1＝E 1I 1＝107Ω，r 2＝E 2I 2＝1011
Ω，故选项A 、B 正确；由小灯泡的伏安特性曲线可知，R 1＝U 1′I 1′＝0.6Ω，R 2＝U 2′I 2′＝56
Ω，P 1＝I 1′U 1′＝15W ，P 2＝I 2′U 2′＝30W ，故选项C 正确，D 错误。

6．有一种测量体重的电子秤，其原理图如下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3A ，电源电动势为12V ，内阻为2Ω，电阻R 随压力变化的函数为R ＝30Ω－0.02F (F 和R 的单位分别是N 和Ω)。

下列说法正确的是导学号 74700448( AC )
A ．该秤能测量的最大体重是1400N
B ．该秤能测量的最大体重是1300N
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0.375A 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0.400A 处
解析：当电流表示数达到3A 时，压力传感器受到的压力最大，由E ＝I (R ＋r )可求得R ＝2Ω，由R ＝30Ω－0.02F 可求得F ＝1400N ，选项A 正确，B 错误；当踏板空载时，R ′＝30Ω，电流表G 示数为I ′＝
E
R ′＋r ＝1230＋2A ＝0.375A ，选项C 正确，D 错误。

二、非选择题
7．(2016·沈阳市东北育才中学高二上学期检测)如图所示，电灯L 标有“4V、1W”，滑动变阻器R 总电阻为50Ω，当滑片P 滑至某位置时，L 恰好正常发光，此时电流表示数为0.45A ，由于外电路发生故障，电灯L 突然熄灭，此时电流表示数变为0.5A ，电压表示数变为10V ，若导线完好，电路中各处接触良好，试问：导学号 74700449
(1)发生故障是短路还是断路？发生在何处；
(2)发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多少；
(3)电源电动势和内电阻分别为多大？
答案：(1)故障为断路，只可能灯L 发生断路；(2)20Ω；(3)12.5V ；5Ω
解析：(1)电路发生故障后，电流表示数变大，路端电压U ＝U 2＝I 2R 2也增大，因此一定是外电路电阻增大所致，一定是外电路某处发生断路故障，由于电流表有示数，R 2不可能断路，电压表有示数则变阻器不可能断路，据题意可知只可能灯L 发生断路。

(2)L 断路后，外电路只有R 2，因无电流流过R ，故电压表示数即为路端电压为：
U 2＝U 端＝10V ，R 2＝U 2I 2＝100.5
Ω＝20Ω
L 未断路时恰好正常发光：
U L ＝4V ，I L ＝P U L
＝0.25A U 端′＝U 2′＝I 2′·R 2＝0.45×20V＝9V R ＝U I ＝9－40.25
＝20Ω (3)根据闭合电路欧姆定律：E ＝U ＋Ir 故障前：E ＝9＋(0.45＋0.25)r ， 故障后：E ＝10＋0.5r ，
解得：r ＝5Ω，E ＝12.5V。