高三物理一轮复习课时作业13：8.2闭合电路欧姆定律

第2讲闭合电路欧姆定律
(时间：35分钟)
基础巩固练
1．如图1所示，电源的电动势为E、内阻为r，定值电阻R的阻值也为r，滑动变阻器的最大阻值是2r。

当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，下列说法正确的是()
图1
A．电压表的示数变大
B．电流表的示数变小
C．滑动变阻器消耗的功率变小
D．定值电阻R消耗的功率先变大后变小
解析等效电路图如图所示。

滑片从a端滑向b端，其接入电路的阻值R Pb减小，由“串反并同”结论有，电压表示数减小，电流表示数增大，电阻R消耗的功率增大，选项A、B、D错误；把电阻R当作电源内电阻(等效电源)，则R 内＝2r，R Pb减小，且R Pb<2r，等效电源的输出功率减小，即滑动变阻器的功率减小，选项C正确。

答案 C
2．(2019·上海虹口区一模)已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，在有磁场时电阻很大，并且磁场越强阻值越大。

为了探测有无磁场，利用磁敏电阻作为传感器设计了如图2所示电路，电源电动势E和内阻r不变，在没有磁场时，调节滑动变阻器R使电灯发光，当探测装置从无磁场区进入强磁场区(设电灯L不会烧坏)，则()
图2
A．电灯L变亮
B．电流表示数增大
C．滑动变阻器R的功率增大
D．磁敏电阻两端的电压减小
解析当磁场增强时，磁敏电阻增大，总电阻增大，总电流减小，电流表示数减小，B错误；电源内电压减小，路端电压增大，电灯L变亮，A正确；总电流减小，通过电灯的电流增大，所以通过滑动变阻器R的电流减小，变阻器R的功率减小，C错误；路端电压增大，R两端的电压减小，所以磁敏电阻两端的电压增大，D错误。

答案 A
3．咸阳市区某学校创建绿色校园，如图3甲为新装的一批节能灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。

如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，R t为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)。

现增加光照强度，则下列判断正确的是()
图3
A．电源路端电压不变B．R0两端电压变大
C．B灯变暗，A灯变亮D．电源总功率不变
解析由题意，增加光照强度，R t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I增大，电源的内电压增大，路端电压U减小，则A灯变暗，通过R0电流I0＝I－I A，I增大，而I A减小，则I0增大，R0两端电压U0增大，则B灯两端的电压减小，B灯变暗；电源的总功率P＝EI，I增大，则P 增大，故B项正确，A、C、D项错误。

答案 B
4.如图4所示的电路中，灯泡A、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()
图4
A．R1短路B．R2断路
C．R3断路D．R1、R2同时短路
解析若R1短路，则两个灯泡都被短路，都不亮，故A错误；若R2断路，则两个灯泡都被断路，都不亮，故B错误；若R3断路，外电阻增大，路端电压U增大，干路电流I减小，则通过R1电流I1增大，则通过A的电流I A＝I－I1减小，A灯变暗，B灯电压U B＝U－I A(R A＋R2)增大，B灯变亮，符合题意，故C正
确；R1、R2同时短路，A、B灯都不亮，不符合题意，故D错误。

答案 C
5．如图5所示，电源为“9 V，1 Ω”的电池组，要将“4 V，4 W”的灯泡接入虚线框中，在正常发光的条件下，最多能接灯泡的个数为()
图5
A．2个B．3个C．4个D．5个
解析要使灯泡正常发光，灯泡两端电压为4 V，每个灯泡的工作电流为1 A。

当滑动变阻器接入电路的电阻为零时，所接灯泡最多，此时电源内电压为5 V，电路中的总电流为5 A，所以最多能接5个灯泡。

答案 D
6．(多选)如图6所示，电源电动势E＝12 V、内阻r＝3 Ω，R0＝1 Ω，直流电动机内阻R0′＝1 Ω。

先调节滑动变阻器R1，使甲电路中电源输出功率最大，再调节R2，使乙电路中电源输出功率与甲电路中电源的最大输出功率相等，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P0＝2 W)，甲电路中电流为I1，乙电路中电流为I2，则下列选项正确的是()
图6
A．R1＝2 Ω，R2＝2 Ω B．I1＝2 A，I2＝2 A
C．R1＝2 Ω，R2＝1.5 Ω D．I1＝2 A，I2＝1 A
解析题图甲电路中，当电路的外电阻等于电源内阻时电源的输出功率最大，则R1＝r－R0＝3 Ω－1 Ω＝2 Ω，此时电流I1＝E
＝2 A，则题图甲电路的最大输
2r
出功率为P＝I21(R0＋R1)＝12 W；对于题图乙电路，输出功率也为12 W，电流I2＝2 A，由能量守恒定律得I22(R2＋R0′)＋2 W＝12 W，解得R2＝1.5 Ω，故A、D 错误，B、C正确。

答案BC
7．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7所示，由此可知()
图7
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%
解析由于题述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
＝3 A，电源电动势E 为45 W可知，此时电阻箱读数为R＝5 Ω，电流I＝P
R
＝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。

答案 B
8．(多选)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图8中的虚线所示，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随压力变化的函数式为R＝30－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)。

下列说法正确的是()
图8
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
解析电路中允许的最大电流为3 A，因此根据闭合电路欧姆定律，压力传感器
的最小电阻应满足R＋2 Ω＝12
3Ω，R最小值为2 Ω，代入R＝30－0.02F，求出F最大值F m＝1 400 N，A项正确，B项错误；当F＝0时，R＝30 Ω，这时电路中的电流I＝12
A＝0.375 A，C项正确，D项错误。

30＋2
答案AC
综合提能练
9．(多选)如图9所示，D是一只理想二极管，水平放置的平行板电容器AB内部原有带电微粒P处于静止状态。

下列措施下，关于P的运动情况说法正确的是()
图9
A．保持S闭合，增大A、B板间距离，P仍静止
B．保持S闭合，减小A、B板间距离，P向上运动
C．断开S后，增大A、B板间距离，P向下运动
D．断开S后，减小A、B板间距离，P仍静止
解析保持S闭合，电源的路端电压不变，增大A、B板间距离，电容减小，由
得于二极管的单向导电性，电容器不能放电，其电荷量不变，由推论E＝4πkQ
εr S 到，板间场强不变，微粒所受电场力不变，仍处于静止状态，故A正确；保持S闭合，电源的路端电压不变，电容器的电压不变，减小A、B板间距离，由E 可知，板间场强增大，电场力增大，微粒将向上运动，故B正确；断开S
＝U
d
后，电容器的电量Q不变，由推论E＝4πkQ
得到，板间场强不变，微粒所受电
εr S
场力不变，仍处于静止状态，故C错误，D正确。

答案ABD
10．如图10所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置。

闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。

如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()
图10
A．增大R1的阻值
B．增大R2的阻值
C．增大两板间的距离
D．断开电键S
解析在直流电路中，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等于R1两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增可知，电容器两极板间的电场强度增大，因此板间带电油滴受到的
大，由E＝U
d
电场力增大，会向上运动，选项A错误；增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，不改变R1两端的电压，因此电容器中的油滴仍保持静止，选项B正确；增
大两板间的距离，而电容器的两板间的电压一定，由E ＝U d 可知，板间的场强减小，油滴受到的电场力减小，油滴会向下运动，选项C 错误；断开电键S ，电容器会通过R 1、R 2放电，使板间场强减小，油滴会因受到的电场力减小而向下运动，选项D 错误。

答案 B
11．(2016·全国卷Ⅱ，17)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11所示电路。

开关S 断开且电流稳定时，C 所带的电荷量为Q 1；闭合开关S ，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2。

Q 1与Q 2的比值为( )
图11
A.25
B.12
C.35
D.23 解析 S 断开时等效电路如图甲所示。

甲 乙
电容器两端电压为U 1＝
E R ＋23R ×23R ×12＝15E ；
S 闭合时等效电路如图乙所示。

电容器两端电压为U 2＝E R ＋12R
×12R ＝13E ，
由Q ＝CU 得Q 1Q 2＝U 1U 2
＝35，故选项C 正确。

答案 C
12．(多选) (2018·陕西咸阳二模)如图12所示，电路中电源电动势为E ，内阻为
r ，C 为电容器，L 为小灯泡，R 为定值电阻，闭合开关，小灯泡能正常发光。

现将滑动变阻器的滑片向左滑动一段距离，滑动前后理想电压表V 1、V 2、V 3示数变化量的绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2、ΔU 3，理想电流表A 示数变化量的绝对值为ΔI ，则( )
图12
A ．电源的输出功率一定增大
B ．灯泡逐渐变暗 C.ΔU 1ΔI 、ΔU 2ΔI 、ΔU 3ΔI 均保持不变
D ．当电路稳定后，断开开关，小灯泡立刻熄灭
解析 将滑动变阻器的滑片向左滑动时，其接入电路的阻值变大，由于电源内阻和外电阻的大小关系不确定，因此电源输出功率的变化情况不确定，选项A 错误；回路总电阻变大，回路总电流减小，灯泡逐渐变暗，选项B 正确；R ＝ΔU 1ΔI ，保持不变；根据U 2＝E －Ir ，得r ＝ΔU 2ΔI ，保持不变；根据U 3＝E －I (R ＋
r )，得R ＋r ＝ΔU 3ΔI ，保持不变，选项C 正确；当电路稳定后，断开开关，电容器
放电，小灯泡亮度逐渐降低直至熄灭，选项D 错误。

答案 BC
13．如图13所示电路中，电源电动势为E ，电源内阻为r ，串联的固定电阻为R 2，滑动变阻器的总电阻为R 1，电阻大小关系为R 1＝R 2＝r ，则在滑动触头P 从a 端移动到b 端的过程中，下列描述正确的是( )
图13
A．电路中的总电流先增大后减小
B．电路的路端电压先增大后减小
C．电源的输出功率先增大后减小
D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
解析由题图可知，滑动触头P两侧的电阻为并联关系，P滑到ab中点时并联电阻最大，所以滑动触头P滑动过程中，滑动变阻器接入电路的电阻先增大后减小，故电路的总电阻先增大后减小，电路中的总电流先减小后增大，选项A 错误；由于外电路总电阻先增大后减小，故路端电压先增大后减小，选项B正确；当R外＝r时，电源的输出功率最大，设R1两部分的并联总阻值为R1′，R1′＋R2先增大后减小且一直大于r，故电源的输出功率先减小后增大，选项C错误；把R2视为电源内阻，R1′先增大后减小且一直小于R2＋r，故滑动变阻器R1上消耗的功率先增大后减小，选项D错误。

答案 B。