高中物理教科版选修3-1：章末综合测评4探究闭合电路欧姆定律含答案解析

【最新】高中物理教科版选修3-1：章末综合测评4探究闭合
电路欧姆定律
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图中电阻R1、R2、R3的阻值均与电池的内阻相等，则开关S接通后流过R2的电流与接通前流过R2的电流的比是( )
A．5∶3 B．3∶5 C．6∶5 D．5∶6
2．一个用满偏电流为3mA的电流表改装成欧姆表，电阻调零后，用它测量500Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间．如用它测量一个未知电阻时，指针指在1mA 处，则被测电阻的阻值为
A．1000ΩB．1500ΩC．2000ΩD．5000Ω
3．如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的是( )
A．电源的电动势为6.0 V
B．电源的内阻为12 Ω
C．电源的短路电流为0.5 A
D．电流为0.3 A时的外电阻是12 Ω
4．利用右图所示的电路可以测量出电压表的电阻，R为电阻箱，电源电压恒定不变，当R取不同阻值时，电压表均对应有不同读数U，多次改变电阻箱的阻值，所得到的1
图象为下图中的哪一个（）
R
U
A ．
B ．
C ．
D ．
5．在如图的闭合电路中，当滑片P 向右移动时，两电表读数的变化是( )
A ．A 变大，V 变大
B ．A 变小，V 变大
C ．A 变大，V 变小
D ．A 变小，V 变小
6．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图所示，图线a 是该电池在某光照强度下路端电压U 和电流I 的关系图象(电池内阻不是常数)，图线b 是某电阻R 的U -
I 图象．当它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻可表示为( )
A ．
3
3
U I B ．
21
1U U I C ．11
U I
D ．
2
1
U I 7．如图所示为多用电表欧姆挡的原理图，表头内阻为g R ，调零电阻为0R ，电池的电动势为E ，内阻为r ，则下列说法错误的是（ ）
A ．它是根据闭合电路欧姆定律制成的
B ．接表内电池负极的应是红表笔
C ．欧姆挡对应的“∞”刻度一般在刻度盘的右端
D ．调零后刻度盘的中央刻度值是0g r R R ++
二、多选题
8．如图所示，用两节干电池点亮几只小灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法正确的是( )
A ．灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗
B ．灯多时各灯两端的电压较低
C ．灯多时通过电池的电流较大
D ．灯多时通过各灯的电流较大
9．如图所示，电源的电动势和内电阻恒定，R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，当滑动触头向下滑动时( )
A ．R 1的功率将增大
B．R2的功率将增大
C．电源的总功率将减小
D．电源的效率将减小
10．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，M为一特殊电子元件，其阻值与两端所加的电压成正比(即R M＝kU，k为正的常数)且遵循欧姆定律，R1为定值电阻，R2是一滑动变阻器，闭合开关S且滑片位于最下端时，电容器C中的带电液滴恰好静止，现将滑动变阻器的滑片向上移动，下列说法中正确的是( )
A．液滴将向上做加速运动
B．两电压表示数均减小
C．电流表示数不变，液滴仍静止
D．电源的输出功率不变，但电子元件消耗的总功率增大
三、实验题
11．某同学测量一只未知阻值的电阻R x.
(1)他先用多用电表进行测量，指针偏转如图甲所示，为了使多用电表的测量结果更准确，该同学应选用________挡位，更换挡位重新测量之前应进行的步骤是
______________________________.
(2)接下来再用“伏安法”测量该电阻，所用仪器如图乙所示，其中电压表内阻约为5 kΩ，电流表内阻约为5 Ω，变阻器最大阻值为100Ω.图中部分连线已经连接好，为了尽可能
准确地测量电阻，请你完成其余的连线______________．
(3)该同学用“伏安法”测量的电阻R x的值将______(选填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的实际值．
(4)连接电路时应注意的主要事项：__________________
_______________________________________(任回答一项)．
12．某同学对纽扣锂电池的特性进行了实验探究．该类电池的内阻约为1 kΩ～5 kΩ，电动势标称值为3 V．现有以下实验器材：
A．电压表V1：量程3 V，内阻约20 kΩ
B．电压表V2：量程6 V，内阻约10 kΩ
C．定值电阻1 kΩ
D．定值电阻20 kΩ
E．滑动变阻器一只(0～50 kΩ)，待测纽扣锂电池，开关，导线若干．
(1)实验原理见图甲，请选择合适的实验器材，在图中的小虚线框里标出所选取的器材编号_______．
(2)该同学测量出路端电压U和干路电流I，作出U-I曲线如图乙，可知电池的短路电流是________ mA，电动势是________ V，内阻为________ kΩ.
(3)当路端电压为1.5 V时，负载消耗的电功率为________ mW.
四、解答题
13．如图所示，R1＝5 Ω，R2＝9 Ω.当开关S断开时，电流表的示数为I1＝0.2 A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2＝0.3 A．(电流表内阻不计)求：电源的电动势和内阻．
14．如图所示，变阻器R2的最大电阻是10 Ω，R3＝5 Ω，电源的内电阻r＝1 Ω，当开关S闭合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16 W，电源的输出功率为12W．此时电灯R1正常发光，求：
(1)电灯阻值R1是多少？(设R1阻值恒定不变)
(2)当开关S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻变为多少？
15．如图所示为一玩具起重机的电路示意图．电源电动势为6 V，内阻为0.5 Ω，电阻R＝2.5 Ω，当电动机以0.5 m/s的速度匀速提升一质量为0.32kg的物体时(不计一切摩擦阻力，取g＝10 m/s2)，标有“3V；0.6W”的灯泡恰好正常发光，求电动机的内阻．
16．在如图所示的电路中，电阻R1=12Ω，R2=8Ω，R3=4Ω．当电键K断开时，电流表示数为0．25A，当K闭合时电流表示数为0．36A．求：
（1）电键K断开和闭合时的路端电压U及U′？
（2）电源的电动势和内电阻？
（3）电键K断开和闭合时内阻上的热功率P及P′？
参考答案
1．B 【解析】 【分析】
开关K 接通前，R 1、R 2串联，K 接通后，R 2、R 3并联后与R 1串联，根据欧姆定律，并结合串并联电路的特点求解； 【详解】
设三个电阻及内阻的阻值均为R
开关K 接通前，流过2R 的电流13E I R =
开关K 接通后，流过R 2的电流212522
E E I R R R =⋅=
+
则21:3:5I I =，故选项B 正确，选项ACD 错误． 【点睛】
本题应用欧姆定律解题的基本能力，采用比例法时，要用相同的量表示所研究的物理量． 2．A 【详解】
当电流达到满偏电流的一半时，所测电阻与内部电阻相同，为中值电阻，所以中值电阻为
500R =Ω内则
-3310500V=1.5V E Ig R =⨯=⨯⨯内
再由E
I R R =
+测
内得
1.5=
=-500=10000.001
E R R I -ΩΩ测内 故A 正确，BCD 错误； 3．A 【解析】 【分析】
根据闭合电路欧姆定律分析图线与纵轴交点的物理意义和图线斜率的物理意义，当外电阻为零时，电源被短路，由闭合电路欧姆定律求出短路电流；
当电流为0.3A 时，由闭合电路欧姆定律求出外电压，再欧姆定律求出外电阻； 【详解】
A 、由闭合电路欧姆定律U =E −Ir 得，当I =0时，U =E ，即图线与纵轴交点表示断路状态，电动势E =6V ，故A 正确；
B 、电源的内阻等于图线的斜率大小，r =ΔU ΔI
=
6−50.5
A =2Ω，故
B 错误；
C 、外电阻R =0时，短路电流为I =
E r
=62A =3A ，故C 错误；
D 、电流为I =0.3A 时，路端电压U =
E −Ir =（6−0.3×2)V =5.4V ，外电阻是R =U I
=
18Ω，故D 错误。

【点睛】
本题关键从数学的角度理解物理图象的物理意义，容易产生的错误是求电源的内阻。

4．A 【解析】 【详解】
设电压表的内阻为V R ，由闭合电路的欧姆定律可得电路中的电流
V
E
I R R =
+
电压表示数
V
V ER U R R
=
+
则
V
11R R U E E
=+ 因E 、V R 为定值，所以1
U
与R 的间的关系是一次函数关系，由图象可知A 正确，BCD 错误。

5．B 【详解】
滑片P 向右移动时，R 电阻增大总电流减小，所以电流表示数 变小，电动势不变，内电压、R 0两端电压减小，所以R 两端电压增大，电压表示数 变大，故B 正确，ACD 错误； 故选B ．
6．B 【详解】
A ．由闭合电路的欧姆定律得U ＝E －Ir ，由于硅光电池内阻r 不是常数，所以U
I
∆∆的大小不等于r ，即a 图线切线的斜率大小不等于内阻，故
3
3
U I ≠r ，故A 不符合题意； B ．由U ＝E －Ir ，当I ＝0时，E ＝U ，由a 与纵轴的交点读出电动势为E ＝U 2；根据题图中两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U 1，则此时硅光电池的内阻：
r ＝11E U I -＝211
U U I -，
故B 符合题意； C ．电阻R 为线性元件，
1
1
U I ＝R ，故C 不符合题意； D ．由题图中几何关系可知：
212
12
U U U I I -≠， 故D 不符合题意。

故选B 。

7．C 【详解】
A ．多用电表是根据闭合电路欧姆定律制成的，A 正确，不符合题意；
B ．电流从黑表笔出，红表笔进，B 正确，不符合题意；
C ．“∞”刻度在刻度盘的左端，C 错误，符合题意；
D ．当多用电表指针指在中央位置时，
02
g g x
I E
R R r R =
+++
g 0
g E
I R r R =
++
所以
0g x R R R r =++
即中央刻度值为0g r R R ++，D 正确，不符合题意。

故选C 。

8．ABC 【解析】
当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，外电阻减小，总电阻减小，由I =E
R+r 知，总电流I 增大，故C 项正确.由U =(E −Ir)知，灯多时灯两端的电压变小，各灯较暗，故选项A 、B 都正确.对D 选项，电源的输出功率的大小关键要看电阻和内电阻的大小，当它们相等时，电源的输出功率最大，所以灯多时电源的输出功率较灯少时可能大也可能小，因此D 选项不对. 思路分析：根据并联电路电阻的关系进行分析，即并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和．因为并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和，所以并联电路中，支路越多，总电阻越小
试题点评：会根据并联电路总电阻与支路电阻的关系进行分析解决问题． 9．AC 【解析】 【分析】
当滑动触头P 向下移动时，接入电路的电阻变大，外电路总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律分析总电流的变化和路端电压以及功率的变化即可； 【详解】
A 、由题可知当当滑动触头向下滑动时，接入电阻的R 3阻值变大，故电路中总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路总电流I 减小，内电压U 内减小，外电源U 外增大，即电阻R 1两端电压增大，故电阻R 1的功率增大，故选项A 正确；
B 、由上面分析可知，通过电阻R 1的电流I 1增大，由于干路总电流I 减小，故通过电阻R 2的电流I 2减小，故电阻R 2的功率减小，故选项B 错误；
C 、由于干路总电流I 减小，则电源的总功率P =EI 减小，故选项C 正确；
D 、电源的效率为：η=U 外I EI
×100%，由于外电源U 外增大，故电源的效率将增大，故选项D
错误。

【点睛】
本题按“部分→整体→部分”的思路进行动态变化分析，根据闭合电路欧姆定律分析总电流
的变化和路端电压以及功率的变化即可。

10．CD 【分析】
根据题意：M R kU =，电子元件M 满足欧姆定律，应有1
M U I R k
==是定值，说明电路中电流不变，由此再根据欧姆定律和功率公式分析即可； 【详解】
A 、据题知：电子元件M 满足欧姆定律，所以1
M U I R k
=
=是定值，即滑动变阻器的滑片向上移动时电路中电流不变，电流表的示数不变，1R 两端电压不变，即电容器板间的电压C U 不变，所以液滴仍静止，故A 错误，C 正确；
B 、因电流不变，所以电源的内电压不变，则路端电压不变，所以电压表1V 示数不变．因2R 的电阻减小，所以其两端电压减小，即电压表2V 示数减小，故B 错误；
D 、路端电压和1R 两端电压均不变，2R 的电压减小，则电子元件M 两端的电压增大，由
P UI =知，电子元件消耗的总功率增大，故D 正确．
【点睛】
本题是信息给予题，关键要根据电子元件的特性和欧姆定律分析出电路中电流不变，再运用欧姆定律和串联电路分压规律分析．
11．×100 欧姆挡调零 大于 使滑动变阻器所分
的电压为零 电表的正负接线柱不能接错 【分析】
（1）多用电表电阻读数=指针的指示值×倍率．多用电表指针偏转角太小，为了减小误差，换用大倍率，指针可在刻度盘中央附近；
（2）由于待测电阻与电压表内阻相近，而比电流表内阻大得多，采用电流表内接法，因为
变阻器最大电阻较小，采用分压式接法；
（3）由于电流表的分压，电阻测量值是电阻与电流表串联的阻值，比真实大； （4）掌握实验的注意事项； 【详解】
（1）指针的指示值为100Ω，倍率为10，则读数为1000Ω，多用电表指针偏转角太小，为了减小误差，换用“100⨯”挡，指针可在刻度盘中央附近，更换挡位重新测量之前应进行欧姆挡调零，从而进一步减小实验误差；
（2）因为 V
x
x A
R R R R ＜
，则采用电流表内接法，又变阻器最大电阻远小于待测电阻，故变阻器采用分压式接法，根据这两点连接线路，如图：
（3）由于电流表的分压，x R 的电压测量值比真实值大，根据x U
R I
=，则电阻测量值比真实值大，实际测量的是电阻与电流表串联的阻值；
（4）连接电路时应注意的主要事项: 使滑动变阻器所分压部分的电压为零，从而保护电表，同时要注意电表的正负接线柱不能接错，等等． 【点睛】
本题考查设计电路的能力，首先了解实验原理，然后画出电路图，然后连接实物图，最后进行实验现象的分析．
12． 2.64(2.60～2.65均可) 2.94(2.90～2.95均可)
1.11(1.08～1.15均可) 1.94(1.90～1.95均可)
【解析】 【分析】
（1）因路端电压大于R 两端的电压，可用电压表B 测量路端电压，电压表A 测量R 0的电压；
（2）根据闭合电路欧姆定律得电压U 与电流I 的表达式，结合图象的数学意义，可得到该电池的短路电流，求得电动势和内阻；
（3）当路端电压为1.5V 时，由图象读出电流，由P=UI 求得电源的输出功率； 【详解】
（1）图中，闭合电路中路端电压大于0R 两端的电压，可用电压表B 测量路端电压，电压表A 测量0R 的电压，电阻0R 选用定值电阻C 足够，因为电源内阻较大，如图所示；
（2）根据闭合电路欧姆定律得：U E Ir =-，当0I =时，U E =，由图可知，U I -图象的纵轴截距大小等于电池的电动势，故电池的电动势 2.90E V =． 短路时，0U =，则由图知，短路电流为 2.60I mA =短 图象的斜率的绝对值等于电池的内阻，则
33
2.90
1.1210 1.12
2.6010
U r k I -∆=
=Ω=⨯Ω=Ω∆⨯ （3）当路端电压为1.5V 时，由图象读出电流 1.35I mA =，由P UI =得电源的输出功率
331.5 1.310 1.9510 1.95P W W mW --=⨯⨯=⨯=．
【点睛】
闭合电路欧姆定律是测量电源的电动势和内阻常用的原理，根据原理，得到U 与I 的表达式分析图象截距与斜率的意义，由数学知识求解电动势和内阻． 13．3V ；1Ω 【解析】 【分析】
由开关的通断可得出两种电路结构，由闭合电路欧姆定律可得出两种情况的表达式，联立即可求解电动势和内电阻；
【详解】
当开关断开时，由闭合电路的欧姆定律得：E=I1R1+I1R2+I1r
当开关闭合时，由闭合电路的欧姆定律得：E=I2R2+I2r
代入数据解得：E=3V，r=1Ω。

【点睛】
本题考查闭合电路欧姆定律的应用，要注意根据两种情况进行分析列出方程，再联立求解电动势和内电阻。

14．(1)2.5 Ω(2)6.5 Ω
【解析】
【分析】
（1）当电键S闭合时，滑动变阻器连入电路的阻值为5Ω．电源的总功率与输出功率之差
等于内电路的功率，由P
内=I2r求出总电流I，由P
总
=EI，求得电动势E，由U=E−Ir求
出U；根据欧姆定律可求出通过R3的电流，得到电灯的电流，再由欧姆定律求出电灯R1的阻值；
（2）当电键S断开时，灯泡正常发光，灯泡的电流和电压不变，由闭合电路欧姆定律求出R2的阻值；
【详解】
（1）当电键S闭合时，由P
总−P
出
=I2r得：I=√
P
总
−P
出
r
=√16−12
1
A=2A
由P
总=EI，得：E=
P
总
I
=16
2
V=8V
路端电压：U=E−Ir=8V−2×1V=6V
通过R3的电流为：I3=U
R3=6
5
A=1.2A，通过灯泡的电流为：I2=I−I3=2A−1.2A=
0.8A
电灯R1的阻值为：R1=U−I2R2
I2=6−0.8×5
0.8
Ω=2.5Ω；
（2）当电键S断开时，灯泡正常发光，灯泡的电流仍为：I2=0.8A
则变阻器R2的阻值为：R2′=E
I2−R1−r=8
0.8
Ω−2.5Ω−1Ω=6.5Ω。

【点睛】
本题的解题关键要抓住电源的三种功率关系，根据内电路消耗功率求出电流，然后根据闭合电路欧姆定律进行求解即可。

15．1.25Ω 【解析】 【分析】
由灯泡的性质及串并联电路的规律可得出电动机两端的电压及电流，再由功率公式可求得电动机内阻； 【详解】
电动机输出功率P 出=mgv =0.32×10×0.5W =1.6W ， 灯泡中电流I L =P 额
U 额
=
0.63
A =0.2A ，
干路电流I =
E−U 额r+R
=6−3
2.5+0.5A =1A ，
电动机中电流I M =I −I L =1A −0.2A =0.8A ， 电动机的功率P =U 额I M =I M 2R M +P 出，计算得R M =U 额I M −P 出
I M
2
=
3×0.8−1.60.82
Ω=1.25Ω。

【点睛】
本题考查功率公式的应用及闭合电路欧姆定律，要注意正确分析电路，明确各种功率公式的正确应用，通过并联电路求通过电动机的电流是本题的关键。

16．（1）3V 2．88V （2）3．6V ，1．2Ω； （3）0．3W; 0．432W ； 【解析】
试题分析：（1）K 断开时，路端电压为U=I （R 2+R 3）=0．25×（8+4）V=3V K 闭合时：U′=I′R 2=0．36×8V=2．88V ； （2）K 断开时：外电路总电阻
()231123
6R R R R R R R +Ω
++＝＝
K 闭合时，外电路总电阻12
12
4.8R R R R R 'Ω+＝＝
则断开时有：U E U r R
=+
①，U E U r R '='+'②
由①②带入数据解得：E=3．6V ，r=1．2Ω； （3）K 断开时：0.5E
I A R r
=
=+则P=I 2r=0．3W
K 闭合时：0.6E
I A R r
'+＝
＝； 则P′=I′2r=0．432W ；
考点：闭合电路的欧姆定律；电功率
【名师点睛】此题考查了闭合电路的欧姆定律的应用；对于电路问题，首先要搞清电路的连接方式，有时要画出等效电路．基本题．。