新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律习题课闭合电路欧姆定律的应用课后练习含解析新人教版必修第三册
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习题课:闭合电路欧姆定律的应用
合格考达标练
1.
欧姆表电路及刻度盘如图所示,现因表头损坏,换用一个新表头。
甲表头满偏电流为原来表头的2倍,内阻与原表头相同;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的2倍,则换用甲表头和换用
乙表头后刻度盘的中值电阻分别为()
A.100 Ω,100 Ω
B.200 Ω,100 Ω
C.50 Ω,100 Ω
D.100 Ω,200 Ω
,甲表头满偏电流为原表头的2倍,内阻与原表头
相同,在电动势不变的情况下,其中值电阻变为原来的,即50Ω;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的2倍,在电动势不变的情况下,其中值电阻不变,即100Ω,则C正确,A、B、D错误。
2.如图所示,电源电动势为E、内阻为r,电流表、电压表均为理想电表,当开关闭合后,三个小灯泡均能正常发光,当滑动变阻器的触头P向右移动时,关于灯泡的亮度和电表示数变化情况,下列说法正确的是(小灯泡不会烧坏)()
A.L1变亮,L2变暗,L3变暗
B.L1变暗,L2变暗,L3变亮
C.电流表A的示数变大,电压表V的示数变小
D.电流表A的示数变小,电压表V的示数变小
P向右移动,阻值增大,总阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,路端电压增大,故电流表示数变小,电压表示数变大,故C、D错误;干路电流减小,则灯泡L1两端电压减小,变暗,路端电压增大,则并联电路电压增大,灯泡L3两端电压增大,变亮,流过灯泡L2的电流减小,变暗,故A错误,B正确。
3.
如图所示的U-I图像中,Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图线,Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图线,该电源向该电阻供电时,电阻消耗的功率和电源的效率分别为()
A.4 W和33.3%
B.2 W和66.7%
C.2 W和33.3%
D.4 W和66.7%
,电阻的阻值大小为R=Ω=1Ω,电源的电动势大小为E=3V,内阻为r=0.5Ω,电源的效率η=×100%=66.7%,电阻消耗的功率P=IU=2×2W=4W,故选项D正确。
4.(2021重庆十八中月考)小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。
当袋中药液量减少时()
A.电压表示数减小,灯泡亮度变暗
B.电压表示数减小,灯泡亮度变亮
C.电压表示数增大,灯泡亮度变暗
D.电压表示数增大,灯泡亮度变亮
,弹簧的形变量减小,弹簧会带动滑片P向上滑动,所以变阻器接入电路的
电阻减小,电路中的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的电流增大,即通过灯泡的电
流增大,所以灯泡的亮度变亮,电压表测量的是变阻器两端的电压,电压表示数U=E-I(R L+r),则电压
表示数减小,故选项B正确。
5.
如图所示,直线AC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线,曲线BC表示同一直流电源内
部的热功率P随电流I变化的图线。
若A、B点的横坐标均为1 A,那么AB线段表示的功率为() A.1 W B.6 W C.2 W D.2.5 W
,在C点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源的电动势为E=3V,短
路电流为I=3A,所以电源的内阻为r==1Ω。
题图上AB线段表示的功率为P AB=P总-I2r=(1×3-
12×1)W=2W。
故正确选项为C。
6.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池,R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻。
虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。
该多用电表有5个挡
位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆挡为“×100 Ω”。
图(a)
图(b)
(1)图(a)中的B端与(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
C.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
(3)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。
若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为 mA;若此时B端是与“3”相连的,则读数为kΩ。
红(2)C(3)1.481.1
根据欧姆表原理可知,内部电源的正极应接黑表笔,红表笔与内置电源负极相连,由题中电路图可知,B端与红表笔相连;
(2)由电路图可知,R6只在测量电阻时才接入电路,故其作用只能进行欧姆调零,不能进行机械调零,同时在使用电流挡时也不需要实行调节,故C正确,A、B错误;
(3)若与1连接,则量程为2.5mA,由图示表盘可知,其分度值为0.05mA,读数为1.48mA;选择开关接3时为欧姆挡,读数为1100Ω=1.1kΩ。
7.
如图所示的电路中,直流电源电动势为4 V、内阻为1 Ω,电阻R1、R2、R3的阻值均为4 Ω,电容器的电容为30 μF,电流表的内阻不计。
闭合开关,电路稳定后,求:
(1)电流表的读数。
(2)电容器所带的电荷量。
(3)断开开关后,通过R2的电荷量。
.8 A(2)9.6×10-5 C(3)4.8×10-5 C
由于R1、R2被短路,接入电路的有效电阻仅有R3,则I=A=0.8A。
(2)电容器两端电压与R3两端电压相同,故电容器所带电荷量Q=C·IR3=30×10-
6×0.8×4C=9.6×10-5C。
(3)断开开关,R1和R2并联,与R3、电容器构成放电回路,因为并联电路中R1、R2电阻相同,故通过R2的电荷量为总电荷量的一半,即Q2=C=4.8×10-5C。
等级考提升练
8.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为其内阻,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表。
当开关S 闭合后,若将照射R3的光的强度减弱,则下列说法中正确的是()
A.电压表的示数变小
B.通过R2的电流变小
C.小灯泡消耗的功率变大
D.电源的内电压变大
,则光敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流减小,故R1两端的电压减小,故A正确;因电路中电流减小,故电源内阻的电压减小,路端电压增大,同时R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,则流过R2的电流增大,故B、D错误;由并联电路的电流规律可知,总电流减小,流过支路R2的电流增大,所以流过灯泡的电流一定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率变小,故C错误。
9.(多选)在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,r<R1,C为电容器,电流表和电压表都为理想电表。
在滑动变阻器滑动头P自a端向b 端滑动的过程中,下列说法中正确的是()
A.电压表示数变大
B.电流表示数变小
C.电源的输出功率增大
D.电容器C所带电荷量增多
P自a端向b端滑动的过程中,电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大,A正确;电阻R2两端的电压:U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,流过R2的电流减小,则流过电流表的电流增大,则电流表示数变大,故B错误;因为r<R1,故当外电路总电阻减小时,内外电阻更加接近,电源的输出功率增大,C正确;由于U2变小,电容器板间电压变小,其带电荷量减小,故D错误。
10.欧姆表的工作原理图如图所示。
(1)若表头的满偏电流为I g=500 μA,干电池的电动势为1.5 V,求灵敏电流表的电流刻度值为50 μA、250 μA 时对应的欧姆表的电阻值。
(2)求表针偏转到灵敏电流表满刻度的处时,待测电阻的电阻值。
.7×104Ω3×103Ω(2)6 000 Ω
对应电流“0”刻度和满偏电流“500μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”。
由闭合电路的欧姆定律得,调零时:I g=,所以欧姆表的总内阻R内=R g+r+R0==3000Ω。
测量电阻R x时:I=,R x=-R内,
当I=50μA时,R x=Ω-3000Ω=3×104Ω-3×103Ω=2.7×104Ω。
同理可求出电流为250μA时,对应的电阻为3×103Ω。
(2)当表针偏转到满刻度的处时,
R x'=-R内=Ω-3000Ω=6000Ω。
11.
如图所示的电路中,R1=3 Ω,R2=6 Ω,R3=1.5 Ω,C=20 μF。
当开关S断开时,电源所释放的总功率为2 W;当开关S闭合时,电源所释放的总功率为4 W,求:
(1)电源的电动势和内电阻。
(2)闭合S时,电源的输出功率。
(3)S断开和闭合时,电容器所带的电荷量各是多少。
0.5 Ω(2)3.5 W(3)6×10-5 C0
断开时外电路R2、R3串联
E=I1(R2+R3)+I1r①P1=EI1②S闭合时外电路R1、R2并联后与R3串联
R外'=R3+
代入数据R外'=Ω=3.5Ω③
对闭合电路E=I2R外'+I2r④P2=EI2⑤由①②③④⑤可得
(2)闭合S时,电源的输出功率
P=R外'=12×3.5W=3.5W
(3)S断开时
Q1=CU R2=20×10-6×0.5×6C=6×10-5C
S闭合,电容器两端的电势差为零,则Q2=0
12.如图所示,R1=R3=2R2=2R4,开关S闭合时,间距为d平行板电容器C的正中间有一质量为m、带电荷量为q的小球恰好处于静止状态;现将开关S断开,小球将向电容器某一个极板运动,不计电源内阻,求:
(1)电源的电动势大小。
(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。
(2)
开关S闭合时,R1、R3并联与R4串联,(R2中没有电流通过)U C=U4=E
对带电小球有:mg=
得:E=
(2)开关S断开后,R1、R4串联,则U C'=
小球向下运动与下极板相碰前瞬间,由动能定理得
mg·-q·mv2
解得:v=
13.(2021河北石家庄月考)如图所示,已知电源电阻r=2 Ω,定值电阻R1=0.5 Ω,求:
(1)当滑动变阻器的阻值多大时,电阻R1消耗的功率最大?
(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?
(3)当变阻器的阻值多大时,电源的输出功率最大?
答案(1)0 Ω(2)2.5 Ω(3)1.5 Ω
由闭合电路欧姆定律得电阻R1消耗的功率P1=R1,当滑动变阻器阻值R2=0时,R1消耗的功率最大P1m=R1
(2)解法一:求极值法
变阻器消耗的功率
P2=R2=R2
=
所以当R2=R1+r=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大。
解法二:等效电源法
把定值电阻R1看作电源的内阻,则等效电源的内阻r'=R1+r=2.5Ω
此时外电路中只有滑动变阻器一个元件,即滑动变阻器消耗的功率就是电源的输出功率,所以当R2=r'=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大。
(3)原理同(2),易得出当R2+R1=r,即R2=r-R1=1.5Ω时,电源的输出功率最大。