高中物理人教版选修3-1第二章第7节闭合电路的欧姆定律 同步练习-教育文档

高中物理人教版选修3-1第二章第7节闭合电路的欧姆定律同步练习
一、选择题
1.当外电路的电阻分别为8Ω和2Ω时，单位时间内在外电路上产生的热量正好相等，则该电源的内电阻是（）
A. 1Ω
B. 2Ω
C. 4Ω
D. 6Ω
2.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图所示电路。

开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。

Q1与Q2的比值为（）
A. B. C. D.
3.如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R2的滑片向b端移动时，则（）
A. 电压表示数增大
B. 电流表示数减小
C. 质点P将向下运动
D. R1上消耗的功率逐渐减小
4.如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。

现在突然灯泡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（）
A. R3断路
B. R2断路
C. R1短路
D. R1、R2同时短路
5.如图所示，直线A为电源的U－I图线，直线B和C分别为电阻R1和R2的U－I图线，用该电源分别与R1、R2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P1、P2，电源的效率分别为η1、η2，则()
A. P1>P2
B. P1<P2
C. η1>η2
D. η 1<η2
6.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10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω。

电流表内阻不计，忽略车灯电阻的变化，则因电动机启动，车灯的电功率降低了（）
A. 35.8 W
B. 43.2 W
C. 48.2 W
D. 76.8 W
二、多项选择题
7.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，U AC＝9 V
B. 当S闭合时，U AC＝9 V
C. 当S闭合时，U AB＝7.5 V，U BC＝0
D. 当S断开时，U AB＝0，U BC＝0
8.如图所示，当可变电阻R＝2 Ω时，理想电压表的示数U＝4 V，已知电源的电动势E＝6 V，则（）
A. 此时理想电流表的示数是2 A
B. 此时理想电流表的示数是3 A
C. 电源的内阻是1 Ω
D. 电源的内阻是2 Ω
三、填空题
9.如图甲所示电路中，不计电表内阻影响，改变滑动变阻器滑动片位置，图乙为电压表V1、V2示数随电流表A示数变化的两条图线，其中表示V1与A示数变化的图线是________，由图线可求出电池的内阻r＝________。

10.如图所示的电路中E＝3 V，r＝0.5 Ω，R0＝1.5 Ω，变阻器的最大阻值R m＝10 Ω。

（1）当变阻器的阻值R＝________Ω时，变阻器消耗的功率最大，为________W；
（2）当变阻器的阻值R＝________Ω时，电阻R0消耗的功率最大，为________W。

四、计算题
11.如图所示，电源内阻r＝1 Ω，R1＝2 Ω，R2＝6 Ω，灯L上标有“3 V 1.5 W”的字样，当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时，电流表示数为1 A，灯L恰能正常发光。

（1）求电源的电动势；
（2）求当P移到最左端时，电流表的示数；
（3）当滑动变阻器的Pb段电阻为多大时，变阻器R3上消耗的功率最大？最大值为多大？
五、解答题
12.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.
答案解析部分
一、<b >选择题</b>
1.【答案】C
【解析】【解答】解：当外电路电阻分为8Ω时，根据闭合电路欧姆定律得：
I1=…①
当外电路电阻分为2Ω时，根据闭合电路欧姆定律得：
I2= ②
根据单位时间在外电路放出的热量正好相等得：
I12R1=I22R2…③
由①②③解得：
r=4Ω
故答案为：C
【分析】当外电路电阻分别为8Ω和2Ω时，根据闭合电路欧姆定律列式，根据单位时间在外电路放出的热量正好相等列式，联立方程即可求解．
2.【答案】C
【解析】【解答】S断开时等效电路如图甲所示。

图甲电容器两端电压为U1＝× R× ＝E；
S闭合时等效电路如图乙所示。

图乙
电容器两端电压为U2＝× R＝E，
由Q＝CU得＝＝，故选项C符合题意。

故答案为：C。

【分析】在分析此题过程中，当开关断开或者闭合时各电路元件所连接的方式发生变化，需进行重新画出等效电路图才便于分析，由于电容器在电路中的电荷量等于电容器两端的电压与电容之积，故需利用串并联电路分压的特点进行求解。

3.【答案】C
【解析】【解答】解：AB、由图可知，R2与R3并联后，再与R1串联接在电源两端；电容器与R3并联；
当滑动变阻器R2的滑片向b端移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，路端电压减小，则R1两端的电压增大，可知并联部分的电压减小，电压表读数减小．
由欧姆定律可知流过R3的电流减小，根据并联电路的特点可知：流过R2的电流增大，则电流表示数增大；故A、B错误；
C、因电容器两板的电压减小，板间场强减小，质点P受到的向上电场力减小，故质点P将向下运动，故C 正确；
D、因R1电流增大，由P=I2R可知，R1上消耗的功率增大；故D错误；
故选：C
【分析】先由滑片的移动方向分析电路中电阻的变化，再由闭合电路欧姆定律可知各电表示数的变化及电容器两端的电压变化；再分析电容器板间场强的变化，由质点的受力情况可知质点的运动情况．
4.【答案】B
【解析】【解答】若R3断路，则总电阻增大，总电流减小，路端电压变大，A、B灯都变亮，选项A不符合题意；若R2断路，总电阻变大，总电流I变小，路端电压U外增大，I3变大，I A＝I－I3，I A变小，A灯变暗，U B＝U外－U A－U1，U B变大，B灯变亮，选项B符合题意；若R1短路，使总电阻减小，总电流增大，U外减小，流过R3的电流减小，流过A灯电流增大，A灯变亮，选项C不符合题意；若R1、R2同时短路，则B灯熄灭，选项D不符合题意。

故答案为：Ｂ。

【分析】在闭合回路的欧姆定律中，电源电动势和内阻保持不变时，闭合回路中电阻的变化会引起路端电压的变化，根据串并联电路中电阻的特点可分析各用电器电压的变化，从而得出结论。

5.【答案】C
【解析】【解答】由直线A可知，E＝6 V，r＝1 Ω，由直线B、C可知，R1＝2 Ω，R2＝0.5 Ω，
，；
，
所以P1＝P2η1>η2，只有C正确。

故选C
【分析】利用U－I图线求电功率和效率，综合性强。

6.【答案】B
【解析】【解答】电动机未启动时，U灯＝E－I1r＝（12.5－10×0.05）V＝12 V，车灯功率P灯＝U灯I1＝120 W；
电动机启动时，U灯′＝E－I2r＝（12.5－58×0.05）V＝9.6 V，设车灯阻值不变，由P＝，可得P′＝（）
2×P
＝（）2×120 W＝76.8 W，电功率的减少量ΔP＝P－P′＝（120－76.8）W＝43.2 W，选项B符合灯
题意。

故答案为：B。

【分析】根据闭合回路中的欧姆定律可知，当外电路中电阻发生变化时路端电压会随之发生变化，关键在于电流的变化，根据串并联电路电流、电压的特点，可得出在电动机启动前后车灯的功率大小变化情况。

二、<b >多项选择题</b>
7.【答案】A,C
【解析】【解答】当S断开时，U AC与U BC为路端电压，等于电源电动势，选项A符合题意，选项D不符
合题意；当S闭合时，U AC＝U AB＝R＝7.5 V，U BC＝I×0＝0，选项B不符合题意，选项C符合题意。

故答案为：A、C。

【分析】在闭合回路的欧姆定律中，当回路断开时电压表直接连在电源两端，此时测得电压为电源电动势；当电压表连接在闭合回路的电源两端时，此时所测得的电压为路端电压，根据闭合回路的欧姆定律可知当回路中电阻发生变化时，路端电压的大小会发生变化。

8.【答案】A,C
【解析】【解答】如题图所示电压表测量的是路端电压，电流表测的是通过R的电流，由部分电路欧姆定律可得U＝IR，故I＝2 A；再由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，将I＝2 A、U＝4 V、E＝6 V代入可得r＝1 Ω。

故选项A、C符合题意。

故答案为：A、C。

【分析】此题较为基础，电流表采用内接法故测得电流为流过R的电流，在根据闭合回路的欧姆定律建立方程即可得出电源内阻的大小。

三、<b >填空题</b>
9.【答案】a；
【解析】【解答】V1的示数为路端电压U，A的示数为电源的电流I，表示V1与A示数变化的是图线a；
电池的内阻r＝，得出r＝。

【分析】根据闭合回路的欧姆定律可得出路端电压与电源电流变化的关系，利用闭合回路欧姆定律的关系式建立方程组即可得出电源内阻。

10.【答案】（1）2；1.125
（2）0；3.375
【解析】【解答】（1）将R0归入内电阻，则当变阻器R＝R0＋r＝2 Ω时，变阻器消耗的功率最大，此时
I＝＝ A
变阻器消耗的功率P＝I2R＝×2 W＝ W＝1.125 W（2）电阻R0为定值电阻，当通过的电流最大时，
它消耗的功率最大，此时变阻器R＝0，I＝＝1.5 A
R0消耗的功率P＝I2R0＝1.52×1.5 W＝3.375 W
【分析】根据闭合回路欧姆定律公式和电阻功率公式进行求解，分析P与R之间的变化关系，从而得出结论。

四、<b >计算题</b>
11.【答案】（1）解：滑动变阻器的滑片P移到最右端时，电源的电动势E＝U L＋IR1＋Ir＝3 V＋1×2 V＋1×1 V＝6 V
（2）解：当P移到最左端时，由闭合电路欧姆定律，I＝＝2 A
（3）解：灯的电阻R L＝
设滑动变阻器的Pb段电阻为R3，R3与R L并联等效电阻
R3L＝
由闭合电路欧姆定律，
I＝，又U3＝IR3L
所以P3＝＝
当R3＝2 Ω时变阻器R3上消耗的功率最大，且最大值为2 W
【解析】【分析】当滑片在电阻不同位置时电路的连接方式会发生变化，需重新画出等效示意图进行分析，根据闭合回路的欧姆定律以及串并联电路电流、电压、电阻的特点进行求解。

五、<b >解答题</b>
12.【答案】（1）解：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：
，
S闭合后，有：
设带电粒子加速度为a，则根据牛顿第二定律，
有：.
解得：，方向竖直向上。

（2）解：S闭合后，流过的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以，
即。

【解析】【分析】根据串并联电路的各支路等压特点以及金属极板之间电场的特点进行求解，受力分析，根据牛顿第二定律进行求解；开关闭合后流过R3的电荷量等于给电容器充电的电荷量，根据电容器公式进行求解。