2024-2025學年高中物理第2章恒定電流2.7閉合電路的歐姆定律練習含解析新人教版選修3-1

PAGEPAGE87閉合電路的歐姆定律課時過關·實力提升基礎鞏固1關于閉合電路中電源電動勢、內(nèi)電壓、外電壓,下列說法正確的是()A.外電路短路時,內(nèi)電壓等于零B.外電路斷路時,外電壓等于零C.外電路短路時,內(nèi)電壓等于電源電動勢D.外電路斷路時,內(nèi)電壓等于電源電動勢答案:C2一太陽能電池板,測得它的開路電壓為800mV,短路電流為40mA,若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路,則它的路端電壓是()A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V解析:電源沒有接入外電路時,路端電壓值等于電動勢,所以電動勢E=800mV。由閉合電路的歐姆定律得短路電流I所以電源內(nèi)阻rΩ=20Ω該電源與20Ω的電阻連成閉合電路時,電路中電流ImA=20mA。所以路端電壓U=IR=400mV=0.40V,選項D正確。答案:D3右圖為測量某電源電動勢和內(nèi)阻時得到的U-I圖線。用此電源與三個阻值均為3Ω的電阻連接成電路,測得路端電壓為4.8V。則該電路可能為()解析:由U-I曲線可以得出,電源電動勢為6V,內(nèi)阻rΩ=0.5Ω。當路端電壓為4.8V時,電源內(nèi)阻上的電壓為1.2V,電路總電流2.4A,可得外電路總電阻為2Ω。A項,3個3Ω的電阻并聯(lián)后阻值為1Ω,故A項錯誤。B項,2個3Ω電阻串聯(lián)得到電阻為6Ω,再與3Ω電阻并聯(lián)所得電阻為2Ω,故B項正確。C項,3個3Ω電阻串聯(lián)所得電阻為9Ω,故C項錯誤。D項,2個3Ω電阻并聯(lián)得到電阻為1.5Ω,再與3Ω電阻串聯(lián)后得到電阻為4.5Ω,故D項錯誤。答案:B4在如圖所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r。L1、L2是兩個小燈泡,閉合S后,兩燈均能發(fā)光。當滑動變阻器的滑片向右滑動時,會出現(xiàn)()A.L1變暗,L2變暗 B.L1變亮,L2變暗C.L1變亮,L2變亮 D.L1變暗,L2變亮解析:滑動變阻器的滑片向右滑動,R外增大,I,L1變暗,U2增大,L2變亮。選項D正確。答案:D5如圖所示,電源電動勢E=10V,內(nèi)阻r=0.2Ω,標有“8V16W”的燈泡L恰好正常發(fā)光,電動機線圈電阻R0=0.15Ω,則電源的輸出功率為()A.16W B.440WC.80W D.400W解析:由E=U外+U內(nèi),U內(nèi)=E-U外=(10-8)V=2V,U內(nèi)=Ir,所以IA=10A,電源的輸出功率P出=IE-I2r=(10×10-102×0.2)W=80W。答案:C6在如圖所示的電路中,閉合開關S,燈泡L1和L2均正常發(fā)光,由于某種緣由燈泡L2燈絲突然燒斷,其余用電器均不會損壞,則下列結(jié)論正確的是()A.電流表讀數(shù)變大,電壓表讀數(shù)變小B.燈泡L1變亮C.電容器C上電荷量削減D.電源的輸出功率可能變大解析:L2燈絲突然燒斷后,電路總電阻將增大,總電流減小,內(nèi)電壓減小,外電壓將增大,A錯;燈泡L1電流減小,將變暗,B錯;電阻R上的電壓增大,電容器C上電壓也增大,電荷量將增加,C錯;由P=UI知,外電壓U增大,而電流I減小,所以電源的輸出功率可能變大,D對。答案:D7在如圖所示的電路中,電源的內(nèi)阻不能忽視。已知定值電阻R1=10Ω,R2=8Ω。當單刀雙擲開關S置于位置1時,電壓表讀數(shù)為2V;則當S置于位置2時,電壓表讀數(shù)的可能值為()A.2.2V B.1.9V C.1.6V D.1.3V解析:S接1時,E=2S接2時,E=U有U=21.6V<U<2V。答案:B8在如圖所示的電路中,電源的電動勢E=9.0V,內(nèi)電阻r=2.0Ω,固定電阻R1=1.0Ω,R2為可變電阻,其阻值在0~10Ω范圍內(nèi)調(diào)整,問:取R2=時,R1消耗的電功率最大。取R2=時,R2消耗的電功率最大。

解析:當R2=0時,電路中電流最大,R1消耗的電功率最大;將電源進行等效變換,保持電源電動勢E不變,將固定電阻R1歸并到內(nèi)電路,則等效內(nèi)電阻r'=r+R1,當R2=R1+r=3.0Ω時,電源輸出功率最大。答案:03.0Ω9如圖所示,線段A為某電源的U-I圖線,線段B為某電阻的U-I圖線,當上述電源和電阻組成閉合電路時,求:(1)電源的輸出功率P出;(2)電源內(nèi)部損耗的電功率;(3)電源的效率η。解析:(1)從A的圖線可讀出電源電動勢E=3V,內(nèi)阻rΩ=0.5Ω從圖像的交點可讀出路端電壓U=2V,電路電流I=2A則電源的輸出功率為P出=UI=4W。(2)電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)=I2r=2W。(3)電源的總功率為P總=IE=6W故電源的效率為η≈66.7%。答案:(1)4W(2)2W(3)66.7%實力提升1將一盞“6V12W”的小燈泡,一臺線圈電阻是2Ω的電動機及電動勢為30V、內(nèi)阻為1Ω的電源組成串聯(lián)閉合電路,小燈泡剛好正常發(fā)光,則電動機輸出的功率是()A.36W B.44W C.50W D.63W解析:小燈泡正常發(fā)光,由P=IU,知IA。U內(nèi)=Ir=2V,電動機兩端的電壓U'=E-U燈-U內(nèi)=22V,電動機輸出功率P出=IU'-I2R=36W,選項A正確。答案:A2一火警報警裝置的一部分電路示意圖如圖所示,其中R2的電阻隨溫度上升而減小,a、b接報警器:當R2所在處出現(xiàn)火情時,電流表的電流I和a、b兩端電壓U與出現(xiàn)火情前相比()A.I變大,U變大 B.I變小,U變小C.I變大,U變小 D.I變小,U變大解析:當出現(xiàn)火情時R2減小,導致整個電路中干路電流增加,內(nèi)電壓增加,由U=E-U內(nèi)減小,UR1增加,則R2、R3并聯(lián)電壓減小,通過R3的電流減小,R2的電流增加,故電流表示數(shù)I增大,C選項正確。答案:C3(多選)兩個不同閉合電路中兩個不同電源的U-I圖像如圖所示,則下列說法正確的是()A.電動勢E1=E2,短路電流I1>I2B.電動勢E1=E2,內(nèi)阻r1>r2C.電動勢E1>E2,內(nèi)阻r1<r2D.當兩電源的工作電流變更相同時,電源2的路端電壓變更較大解析:閉合電路中電源的U-I圖像在縱軸上的截距意義為電源電動勢,在橫軸上截距意義為電源短路電流,由題圖可知,電動勢E1=E2,短路電流I1>I2,所以A對,C錯;由IE1=E2,短路電流I1>I2,可知內(nèi)阻r1<r2,所以B錯;路端電壓U=E-Ir,因為內(nèi)阻r1<r2,所以當兩電源的工作電流變更相同時,電源2的路端電壓變更較大,所以D對。答案:AD4★(多選)在如圖所示的電路中,燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r,閉合開關S,將滑動變阻器滑片P向左移動一段距離后,下列結(jié)論正確的是()A.燈泡L變亮B.電源的輸出功率變小C.電容器C上電荷量削減D.電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變大解析:將滑動變阻器滑片P向左移動一段距離后,R的阻值變大,電路中電流變小,燈泡變暗,A選項錯誤;路端電壓變大,電阻R兩端電壓變大,電容器C兩端電壓變大,電容器C上電荷量增加,C選項錯誤,D選項正確;當外電路電阻等于電源的內(nèi)阻時電源的輸出功率最大,燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r,則外電路電阻比r大得越多,輸出功率越小,B選項正確。答案:BD5如圖所示,發(fā)電機的內(nèi)阻r=0.1Ω,負載電阻R=22Ω,電路中電流為I=10A,每根連接導線的電阻RL=0.1Ω,則發(fā)電機的電動勢E=V,電源的輸出功率P輸出=W。發(fā)電機的功率P=W。

解析:發(fā)電機的電動勢E=I(r+2RL+R)=223V,電源的輸出功率P出=I2R=2200W,發(fā)電機的功率P=EI=2230W。答案:223220022306如圖所示,圖線a是某一蓄電池組的U-I曲線,圖線b是一只某種型號的定值電阻的U-I曲線。若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0Ω,則這只定值電阻的阻值為Ω。現(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻,可隨意選取其中的若干只進行組合,作為該蓄電池組的外電路,則所組成的這些外電路中,輸出功率最大值是W。

解析:由題圖可知蓄電池的電動勢為20V,由斜率關系知外電阻為6Ω,用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻,外電阻等于2Ω,此時輸出功率最大為50W。答案:6507★(2024·北京卷)如圖甲所示,用電動勢為E,內(nèi)阻為r的電源,向滑動變阻器R供電。變更變阻器R的阻值,路端電壓U與電流I均隨之變更。甲乙(1)以U為縱坐標,I為橫坐標,在圖2中畫出變阻器阻值R變更過程中U-I圖像的示意圖,并說明U-I圖像與兩坐標軸交點的物理意義。(2)a.請在圖乙畫好的U-I關系圖線上任取一點,畫出帶網(wǎng)格的圖形,以其面積表示此時電源的輸出功率;b.請推導該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件。(3)請寫出電源電動勢定義式,并結(jié)合能量守恒定律證明:電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢著陸之和。解析:(1)U=E-I·r所以U與I為一次函數(shù)關系,U-I圖像為直線,截距為E,斜率為-r與縱軸交點:I=0,U=E,即電動勢;與橫軸交點:U=0,I(2)a.輸出功率P=U·I,即該點橫縱坐標之積,即圖中矩形部分的面積。b.方法一:因為網(wǎng)格面積代表輸出功率,所以P=U·I=(E-I·r)·I=E·I-I2r=-r·當I,P有最大方法二:P=I2·R=·R·R由均值不等式,當RR=r時,R2r,所以P有最大(3)電動勢定義式:E在時間t內(nèi)通