2019秋季学期高中物理人教版选修3-1_第二章 恒定电流 __第二章 恒定电流 过关训练

第二章恒定电流过关训练
1.如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源的内阻,以下说法中一定正确的是( )
A.当R2=r时,R2上消耗的功率最大
B.当R1=R2+r时,R1上消耗的功率最大
C.当R2=0时,R1上消耗的功率最大
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
【解析】选C。

根据电源的内电阻和外电阻相等的时候,电源的输出功率最大可知,当把R1和电源看作一个整体时,即把电源的内阻看作R1+r,当R2=R1+r时,电源的输出功率最大,即R2上获得最大功率,故A项错误;根据P=I2R1可知,当R2=0时,电路的总电流最大,所以此时R1获得最大功率,故B项错误,C项正确;电源消耗的功率为P=EI,由于电源的电动势E不变,所以当R2=0时,电路的总电流最大,电源消耗的功率最大,故D项错误。

2.(2019·宿州高二检测)如图所示的电路中,电源的内电阻不能忽略不计。

现闭合开关S,待电路中的电流稳定后,调节可变电阻R的阻值,电压表的示数增大了ΔU。

下列判断正确的是( )
A.可变电阻R被调到较小的阻值
B.电阻R2两端的电压减小,减小量等于ΔU
C.通过电阻R2的电流减小,减小量小于
D.路端电压增大,增大量等于ΔU
【解析】选C。

由题,电压表的示数增大,R和R1并联的电阻增大,得知R增大,所以R被调到较大的阻值,故A项错误;R增大,外电阻增大,干路电流减小,电阻R2两端的电压减小,路端电压增大,而路端电压等于外电路总电压,所以电阻R2两
端的电压减小量小于ΔU,由欧姆定律得知,通过电阻R2的电流减小,减小量小于
,故B项错误,C项正确;由于电阻R2两端的电压减小,所以路端电压的增大量小于ΔU,故D项错误。

3.(2019·朔州高二检测)如图甲所示为某一小灯泡的U-I图线,现将两个同样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电阻R串联,接在内阻为1 Ω、电动势为5 V 的电源两端,如图乙所示,则( )
A.通过每盏小灯泡的电流强度约为0.2 A,此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 W
B.通过每盏小灯泡的电流强度约为0.3 A,此时每盏小灯泡的电功率约为0.6 W
C.通过每盏小灯泡的电流强度约为0.2 A,此时每盏小灯泡的电功率约为0.26 W
D.通过每盏小灯泡的电流强度约为0.3 A,此时每盏小灯泡的电功率约为0.4 W 【解析】选B。

设通过每个小灯泡的电流为I,电压为U,则电路中总电流为2I。

根据闭合电路欧姆定律得:U=E-2I(R+r),代入得:U=5-10I,当U=0时,I=0.5 A;当
I=0时,U=5 V。

在U-I图上作出U=5-10I的图象如图,此图线与小灯泡的U-I图线的交点即为乙图状态下小灯泡的工作状态,由图读出通过每盏小灯泡的电流
强度为I=0.3 A,电压为U=2 V,则此时每盏小灯泡的电功率为P=UI=0.6 W,故A、C、D项错误,B项正确。

4.(多选)如图所示电路,当S闭合后两灯均不亮,已知两灯、电源、电键及电键到电源负极间的导线都完好,其余三条导线中有一条发生断路。

若某同学使用多用电表来检查断线部分,他用多用电表的红表笔与a点相连接,把黑表笔分别先后与b点、c点相连,则以下能检测出断线部分的方法有( )
A.S闭合,多用电表用10 V量程的电压表
B.S闭合,多用电表用0.3 A量程的电流表
C.S断开,多用电表用×1量程的欧姆表
D.以上三种方法都不可以
【解析】选A、C。

电路中发生断路,断路处元件两端的电压等于电源的电动势,故S闭合时,多用电表应用10 V量程的电压表,故A项正确;S闭合时,若ab完好,电流表接在ab间,没有读数,若此处电路有断路,电流电表串联在电路,应有读数,所以用电流表不能判断断路故障在何处,故B项错误;S断开时,多用电表用R×1
量程的欧姆表测量各段电阻,可判断出故障所在的位置,故C项正确;由上知D项错误。

5.(多选)(2019·洛阳高二检测)如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r一定,A、B为平行板电容器的两块正对金属板,R1为光敏电阻,当R2的滑动触头P在a端时,闭合开关S,此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U,以下说法正确的是( )
A.若仅增大A、B板间距离,则电容器所带电荷量减少
B.若仅将R2的滑动触头P向b端移动,则I不变,U增大
C.若仅用更强的光照射R1,则I增大,U增大,电容器所带电荷量增加
D.若仅用更强的光照射R1,则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变【解析】选A、D。

若仅增大A、B板间距离,电容减小,板间电压不变,则由电容的定义式C=分析可知电容器所带电荷量减少,故A项正确;滑动变阻器处于含容支路中,相当于导线,所以移动滑动触头,I不变,U不变,故B项错误;若仅用更强的光线照射R1,R1的阻值变小,总电阻减小,I增大,内电压和R3的电压均增大,则电容器板间电压减小,电容不变,由电容的定义式C=分析可知电容器所带电荷量减少,故C项错误;若仅用更强的光照射R1,R1的阻值变小,总电阻减小,I增大,根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir可得:||=r,不变,故D项正确。

6.(2019·福州高二检测)如图所示电路中,电源的电动势为E,内阻为r,R1、R3为定值电阻,R2为滑动变阻器,C为平行板电容器,开关S闭合后,电容器两板正中央有一个带电液滴恰好静止。

电流表和电压表都可以视为理想电表。

当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,下述说法中正确的是( )
A.电容器两板之间的液滴带正电
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电容器C所带电荷量增加,液滴向上加速运动
D.电容器C所带电荷量减小,液滴向下加速运动
【解析】选D。

平行板电容器上极板带正电,板间场强向下,液滴静止时所受的电场力与重力平衡,电场力方向竖直向上,所以液滴带负电,故A项错误;当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中,接入电路的电阻减小,R2与R3并联的电阻减小,总电阻减小,则总电流增大,R1电压增大,则电压表示数变大。

R2与R3并联的电压减小,通过R3电流减小,则电流表示数变大,故B项错误;R2与R3并联的电压减小,电容器板间电压减小,带电量减小,板间场强减小,液滴所受的电场力减小,则液滴将向下做加速运动,故C项错误,D项正确。

7.(2019·沈阳高二检测)如图1所示的电路叫“惠斯通电桥”,利用它可以更加精确的测量电阻,R x为待测电阻,R1、R2是两个阻值已知的定值电阻,R0是电阻箱,G 是灵敏电流计,具体操作步骤如下:
a.按电路图连接电阻;
b.闭合电键K,调节R0,使灵敏电流计读数为零,记下R0的读数;
c.将R0代入,R x=R0,计算出R x的结果。

(1)若某次实验中,R1、R2两个电阻阻值分别为200 Ω和50 Ω,当灵敏电流计读数为零时,R0的读数如图2,则此次实验测得的电阻阻值R x=________;
(2)假如R1、R2阻值未知,在不添加和更换任何电路元件的前提下,如何继续使用“惠斯通电桥”测出R x?(写出必要的步骤和需要测量、记录的物理量) ______;
(3)写出②的结果表达式R x=______________。

【解析】(1)当灵敏电流计读数为零时,R0的读数为4×10Ω+7Ω=47Ω;根据
电桥平衡可得:=,解得:R x=188 Ω;
(2)调节电阻箱R0,使灵敏电流计读数为零,记下R0的读数R01,保持电路其余部分不变,仅把电阻R1、R2位置互换(或把R0、R x位置互换),调节电阻箱R0,使灵敏电流计读数为零,记下R0的读数R02;
(3)根据电桥平衡可知:=;=,联立解得:R x=。

答案:(1)188 Ω(2)调节电阻箱R0,使灵敏电流计读数为零,记下R0的读数R01,保持电路其余部分不变,仅把电阻R1、R2位置互换(或把R0、R x位置互换),调节电阻箱R0,使灵敏电流计读数为零,记下R0的读数R02(3)
8.(2019·衡水高二检测)如图所示的电路中,电源的电动势E=12 V,内阻r=0.5 Ω,外电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,滑动变阻器R3=5 Ω。

在滑动变阻器的滑动头P从a滑到b的过程中,求:
(1)电路中电压表的示数的最大值;
(2)电源的最大输出功率。

【解析】(1)当对分电路部分(R1、R2、R3)总阻值最大时,电压表示数最大。

此时变阻器两侧所在支路的电阻相等,都为:(R1+R2+R3)=5 Ω
此时外电阻最大,且最大值为 R max=2.5 Ω
则电压表的示数的最大值 U max=E=×12 V=10 V
(2)对分电路部分的最小电阻为当滑片P在a点时的阻值,最小值为
R min==Ω=1.6Ω>r=0.5Ω
故当对分电路的阻值为1.6 Ω时,电源的输出功率最大,为
P max=()2R min=()2×1.6 W≈52.2 W
答案:(1)电路中电压表的示数的最大值是10 V;
(2)电源的最大输出功率是52.2 W。

9.如图所示电路中,电阻R1=9 Ω,R2=15 Ω,电源电动势E=12 V,内阻r=1 Ω。

求:
(1)当电流表示数为0.4 A时,变阻箱R3的阻值多大?
(2)当R3的阻值多大时,它消耗的电功率最大?
(3)当R3的阻值多大时,电源的输出功率最大?
【解析】(1)由电路图得:
U并=I2R2=0.4×15 V=6 V
据闭合电路欧姆定律得:
E=U并+I(R1+r)
所以I==0.6A
据分流规律得:
I3=I-I2=0.6 A-0.4 A=0.2 A
所以 R3===30 Ω
(2)将R1、R2等效为电源内阻,则等效内电阻为:
r==Ω=6Ω
则当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,故当R3=6 Ω时,R3消耗的功率最大;
(3)当内外电阻相等或最接近时电源的输出功率最大;则由图可知,只有当R3取
零时,外电阻最小为9 Ω,此时内外电阻最为接近,则电源的输出功率最大。

答案:(1)30 Ω(2)6 Ω(3)0。