高中物理第2章电路第3节研究闭合电路学业分层测评粤教版选修3_1

研究闭合电路
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．关于电动势，下列说法中正确的是( ) A ．电动势数值上大于内外电压之和
B ．电动势数值上等于外电路断路时的路端电压
C ．当外电路短路时电动势为零
D ．电动势的大小与外电路的结构有关
【解析】 根据闭合电路的欧姆定律E ＝U 内＋U 外，A 错，外电路断开时
U 内＝0，E ＝U 外，B 对，外电路短路时U 外＝0，E ＝U 内，电源的电动势不变，C 错，电动势是
表征电源性能的物理量，与外电路结构无关，D 错．
【答案】 B
2．(多选)对于不同型号的干电池，下列说法中正确的是( ) A ．1号干电池的电动势大于5号干电池的电动势 B ．1号干电池的容量比5号干电池的容量大 C ．1号干电池的内阻比5号干电池的内阻大
D ．把1号和5号干电池分别连入电路中，若电流I 相同，则它们做功的快慢相同 【解析】 电池的电动势取决于正、负极材料及电解液的化学性质，与体积大小无关，A 错．电池的容量与体积大小有关，B 正确，电池的内阻与体积大小无关，C 错，1号和5号电池电动势相同，电流相同时，做功快慢也相同，D 正确．
【答案】 BD
3．一电池外电路断开时的路端电压为3 V ，接上8 Ω的负载后路端电压降为2.4 V ，则可以判定电池的电动势E 和内电阻r 为( )
A ．E ＝2.4 V ，r ＝1 Ω
B ．E ＝3 V ，r ＝2 Ω
C ．E ＝2.4 V ，r ＝2 Ω
D ．
E ＝3 V ，r ＝1 Ω
【解析】 当外电路断路时，I ＝0，U 外＝E ＝3 V ；接上8 Ω负载时，I ′＝U 外′R ＝2.4
8
A ＝0.3 A ，
则r ＝
U 内I ′＝E －U 外′I ′＝3－2.4
0.3
Ω＝2 Ω. 【答案】 B
4.如图2­3­11所示E 为内阻不能忽略的电池，R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，
与分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则( )
图2­3­11
A．的读数变大，的读数变小
B．的读数变大，的读数变大
C．的读数变小，的读数变小
D．的读数变小，的读数变大
【解析】S断开时，外电路总电阻增大，总电流减小，故路端电压增大，电压表示数增大，由于R3两端电压增大，故通过R3的电流增大，电流表示数增大，故B正确．【答案】 B
5．(多选)在用图2­3­12所示的电路测量电池电动势和内阻的实验中，若有两只电压表V1和V2量程相同，内阻R V1>R V2；两只电流表A1、A2量程相同，内阻R A1>R A2，在该实验中，为了使E、r的测量精确些，选择的电表可以是( )
图2­3­12
A．V1和A2B．V2和A2
C．V2和A1D．V1和A1
【解析】首先分析该电路的误差来源，此种接入电路的方法来源于电压表分流，即所测得的电流为不准确值(不是干路电流)，所以应尽可能避免电压表分流，应选大阻值电压表．【答案】AD
6．如图2­3­13所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是( )
图2­3­13
A．电流表坏了或未接好
B．从点a经过灯L1到点b的电路中有断路
C．灯L2的灯丝断开或灯座未接通
D．电流表和灯L1、L2都坏了
【解析】因电压表有示数，则说明电流表与灯泡L2没有断路，可能是从点a经过灯L1，到点b的电路中有断路．
【答案】 B
7.如图2­3­14所示，A灯和B灯都未正常发光，当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，两灯亮度的变化是( )
图2­3­14
A．A灯变亮，B灯变亮
B．A灯变暗，B灯变亮
C．A灯变暗，B灯变暗
D．A灯变亮，B灯变暗
【解析】当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，接入电路的有效电阻变大，R与灯A 的并联电阻变大，闭合回路的总电阻变大，则总电流变小，由U＝E－Ir可知路端电压变大，灯B两端电压变大，则灯B变亮；由串联电路的分压关系可知灯A两端电压变大，则灯A 也变亮．因此选项A正确．
【答案】 A
8．如图2­3­15所示的电路中，电阻R＝10 Ω，当开关S打开时，理想电压表示数为6 V．当开关S合上时，电压表示数为5.46 V，则电源的内阻为多少？【导学号：30800021】
图2­3­15
【解析】当S打开时，R外→∞，E＝U外＝6 V；S闭合时，U外＝IR，即5.46＝I×10 Ω.所以I＝0.546 A．再由E＝U外＋I·r，即6＝5.46＋0.546r，得r≈1 Ω.
【答案】 1 Ω
[能力提升]
9．如图2­3­16所示，当滑动变阻器的滑片向上端移动时，电流表、和电压表、
示数如何变化？
图2­3­16
【解析】 当滑片上移时，R 4接入电路的电阻变大，因此混联电路的总电阻也随之增大，总电阻增大，由I ＝
E
r ＋R
知，总电流I 减小，示数变小，U 外＝E －Ir ，路端电压变大，示
数变大．U 2＝IR 1，I 减小，故U 2减小，示数减小．
U 并＝E －Ir －U 2，故U 并增大，I 2＝
U 并
R 2＋R 3
，故I 2增大，示数变大．
【答案】 见解析
10．测定干电池的电动势和内阻的实验电路如图2­3­17所示，请回答下列问题：
图2­3­17
(1)现备有以下器材： A ．干电池1个
B ．滑动变阻器(0～50 Ω)
C ．电压表(0～3 V)
D ．电压表(0～15 V)
E ．电流表(0～0.6 A)
F ．电流表(0～3 A)
其中电压表应选________，电流表应选________．(填字母代号)
(2)如图2­3­18是根据实验数据画出的U －I 图象，由此可知这个干电池的电动势E ＝________V ，内电阻r ＝________Ω.
图2­3­18
【解析】 (1)干电池的电动势大约为1.5 V ，所以电压表选用0～3 V 量程．当滑动变阻器阻值为一半时，电路中电流小于0.6 A ，所以电流表选用0～0.6 A 量程．
(2)U －I 图象在纵轴截距等于干电池电动势1.5 V ，图线斜率的大小等于电源内阻r ＝ΔU ΔI ＝1.5－1.10.4
Ω＝1.0 Ω. 【答案】 (1)C E (2)1.5 1.0
11.一电源与电阻R 组成串联电路，电源的路端电压U 随电流的变化关系图线及外电阻的U －I 图线分别如图2­3­19所示，求：
图2­3­19
(1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压． 【解析】 (1)由图象知： 电源的电动势E ＝4 V ，I 短＝4 A ， 所以内阻r ＝
E
I 短
＝1 Ω. (2)电源与电阻串联，其交点表示电路中的电流和R 两端的电压(路端电压)，即I ＝1 A ，
U ＝3 V.
【答案】 (1)4 V 1 Ω (2)3 V
12．在图2­3­20甲所示电路中，R 1、R 2均为定值电阻，且R 1＝100 Ω，R 2的阻值未知，
R 3是一滑动变阻器，当其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U 随电流I 的变化图线如图乙所示，其中图线上的A 、B 两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分
别得到的．求：
甲 乙
图2­3­20
(1)电源的电动势和内电阻；
(2)定值电阻R 2的阻值； (3)滑动变阻器R 3的最大值．
【解析】 (1)由闭合电路欧姆定律得：E ＝U ＋Ir 将图象中A 、B 两点的电压和电流代入得：
E ＝16＋0.2r ，E ＝4＋0.8r
解得E ＝20 V ，r ＝20 Ω.
(2)当R 3的滑片滑到最右端时，R 3、R 1均被短路，此时外电路电阻等于R 2，且对应于图线上B 点，故由B 点的U 、I 值可求出R 2的阻值为：
R 2＝U B I B ＝4
0.8
Ω＝5 Ω.
(3)滑动变阻器的滑片置于最左端时，R 3阻值最大，设此时外电路总电阻为R ，由图象中A 点坐标求出：
R ＝U A I A ＝16
0.2
Ω＝80 Ω. 又R ＝
R 1R 3
R 1＋R 3
＋R 2，代入数值解得滑动变阻器的最大阻值R 3＝300 Ω. 【答案】 (1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω。