2020-2021學年高中物理 第二章 直流電路 4 電源的電動勢和內阻 閉合電路歐姆定律練習教科版選修3-1

1、2020-2021學年高中物理 第二章 直流電路 4 電源的電動勢和內阻 閉合電路歐姆定律練習教科版選修3-12020-2021學年高中物理 第二章 直流電路 4 電源的電動勢和內阻 閉合電路歐姆定律練習教科版選修3-1年級：姓名：- 9 -電源的電動勢和內阻閉合電路歐姆定律(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.(多選)如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關系圖像,下面結論正確的是()a.電源的電動勢為6.0 vb.電源的內阻為12 c.電源的短路電流為0.5 ad.電流為0.3 a時的外電阻是18 【解析】選a、d。據圖像可知,電源電動勢大小為圖線與縱坐標的交點,

2、即為6 v,a選項正確;電源內阻為r= =2 ,b選項錯誤;由于縱坐標不是從0開始,則圖線與橫坐標交點不是短路狀態(tài),c選項錯誤;電流為0.3 a時外電壓為5.4 v,則根據r=18 ,d選項正確。2.(多選)在如圖所示的電路中,電源電動勢e和內阻r均為定值,當外電路電阻r發(fā)生變化時,回路電流i、路端電壓u、內電壓u都將隨之發(fā)生變化。下列圖像能正確表示其變化規(guī)律的是()【解析】選a、b。由閉合電路歐姆定律有i=u=e-ir=e-r=eu=ir=e根據式可知,i隨r的增大單調遞減,但不是線性變化,故a正確。將式變形可得u=e,利用數學知識可知b正確,d錯誤。根據式可知,c錯誤。故選a、b。3.用如

3、圖所示的電路測定電源電動勢和內阻。其中v為電壓表(其電阻足夠大),定值電阻r=7.0 。在電鍵未接通時,v的讀數為6.0 v;電鍵接通后,v的讀數變?yōu)?.6 v。那么,電池組的電動勢和內阻分別是()a.6.0 v,0.5 b.6.0 v,1.25 c.5.6 v,1.25 d.5.6 v,0.5 【解析】選a。電鍵未接通時,v的讀數即為電源電動勢的大小,故e=6.0 v。電鍵接通后,根據歐姆定律得, a=,所以電源內阻r=0.5 ,選項a正確。4.(2020瀘州高二檢測)冬季我國有些內陸地區(qū)霧霾頻發(fā),為了監(jiān)測pm2.5指數,某科技小組設計了一種報警裝置,電路原理如圖所示。rl是對pm2.5敏感

4、的電阻元件,當環(huán)境中pm2.5指數增大時報警器s兩端電壓增大并發(fā)出警報聲。e為內阻不計的電源,r為一可變電阻,下列說法正確的是()a.當pm2.5指數增大時rl的阻值增大b.當pm2.5指數增大時電流表a的示數減小c.當pm2.5指數增大時可變電阻r兩端電壓增大d.適當增大可變電阻r的阻值可以提高報警器的靈敏度【解析】選d。e為內阻不計的電源,可變電阻r兩端電壓ur=e-us,當環(huán)境中pm2.5指數增大時,報警器s兩端電壓增大,可變電阻r兩端電壓減小;報警器s兩端電壓增大,電路中總電流增大,可變電阻r兩端電壓減小,電阻r中電流減小,則流過rl的電流增大,電流表a的示數增大;可變電阻r兩端電壓減

5、小,rl兩端電壓減小,流過rl的電流增大,rl的阻值減小。故a、b、c三項不符合題意;可變電阻r的阻值越大,并聯(lián)部分總電阻越接近rl,rl對電路的影響越明顯,從而提高報警器的靈敏度。故d項符合題意。5.在如圖所示的電路中,r1、r2、r3和r4皆為定值電阻,r5為可變電阻,電源的電動勢為e,內阻為r,設電流表的讀數為i,電壓表的讀數為u,當r5的滑動觸點向圖中a端移動時()a.i變大,u變小b.i變大,u變大c.i變小,u變大d.i變小,u變小【解析】選d。當r5的滑動觸點向圖中a端移動時,變阻器接入電路的有效阻值減小,由電流隨電阻變化的“并同串反”規(guī)律可知,與r5串聯(lián)構成閉合電路的r1、r3

6、中的電流(即總電流)增大,與r5并聯(lián)的r2、r4中的電流減小,所以電路中的電流表的讀數i變小,路端電壓減小,即電壓表的讀數u變小,故選項d正確。6.在如圖所示電路中,當滑動變阻器滑片p向下移動時,則()a.a燈變亮、b燈變亮、c燈變亮b.a燈變亮、b燈變亮、c燈變暗c.a燈變亮、b燈變暗、c燈變暗d.a燈變亮、b燈變暗、c燈變亮【解析】選d?；琾向下移動,變阻器電阻減小,外電路總電阻減小,根據i=知,干路電流增大,燈a兩端電壓ua增大而變亮,根據u=e-ir,路端電壓變小,u=ua+ub,所以ub減小,燈b電阻不變,所以燈b電流ib減小,燈b變暗。干路電流i=ib+ic,因為i增大、ib減小

7、,所以ic增大,燈c應變亮,故選項d正確。二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要標明單位)7. (12分)在如圖所示的電路中,r1=1 ,r2=5 ,當電鍵s接通時,r1消耗的電功率為p1=4 w,當電鍵s斷開時,理想電壓表示數為u2=4.5 v,試求:(1)電鍵s接通時,通過電源的電流i1和電源兩端的電壓u1;(2)電源的電動勢e和內電阻r?！窘馕觥?1)電鍵s接通時,r2短路由p1=得,u1=2 v,i1=解得i1=2 a。(2)電鍵s接通時,e=u1+i1r,代入數據e=2 v+2 ar電鍵s斷開時:e=u2+i2r,i2=,代入數據i2= a=

8、0.75 a聯(lián)立解得e=6 v,r=2 。答案:(1)2 a2 v(2)6 v2 8.(12分)在圖所示的電路中,r1=9 ,r2=5 ,當a、b兩點間接理想的電流表時,其讀數為0.5 a;當a、b兩點間接理想的電壓表時,其讀數為1.8 v。求電源的電動勢和內電阻?！窘忸}指南】a、b兩點間接理想的電流表時,電阻r1被短路;a、b兩點間接理想的電壓表時,其讀數為電阻r1的分壓?！窘馕觥慨攁、b兩點間接理想的電流表時,回路中的電流i1=0.5 a,由閉合電路歐姆定律得:e=i1(r2+r)代入數據得:e=0.5(5+r)當a、b兩點間接理想的電壓表時,回路中的電流i2= a=0.2 a由閉合電路歐

9、姆定律得:e=i2(r2+r1+r)e=0.2(14+r)聯(lián)立得:e=3 v,r=1 答案:3 v1 (15分鐘40分)9.(7分)(多選)如圖所示,電路中r1、r2均為可變電阻,電源內阻不能忽略,平行板電容器c的極板水平放置,閉合電鍵s,電路達到穩(wěn)定時,帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動。如果僅改變下列某一個條件,油滴向下運動的是()a.增大r1的阻值b.增大r2的阻值c.增大兩板間的距離d.斷開電鍵s【解析】選c、d。增大r1的阻值,穩(wěn)定后電容器兩板間的電壓升高,帶電油滴所受電場力增大,將向上運動,a錯誤。電路穩(wěn)定后,電容器相當于斷路,無電流通過電阻r2,故r2兩端無電壓,所以,增大r2的阻值

10、,電容器兩板間的電壓不變,帶電油滴仍處于靜止狀態(tài),b錯誤。增大兩板間的距離,兩板間的電壓不變,電場強度減小,帶電油滴所受電場力減小,將向下運動,c正確。斷開電鍵s后,兩板間的電勢差為零,帶電油滴只受重力作用,將向下運動,d正確。10.(7分)(多選)如圖所示電路中,電源內阻忽略不計。閉合電鍵,電壓表示數為u,電流表示數為i;在滑動變阻器r1的滑片p由a端滑到b端的過程中()a.u先變大后變小b.i先變小后變大c.u與i比值先變大后變小d.u變化量與i變化量比值等于r3【解析】選b、c。由題圖可知電壓表測量的是電源的電壓,由于電源內阻忽略不計,則電壓表的示數總是不變,故a錯誤;在滑動變阻器r1的

11、滑片p由a端滑到b端的過程中,滑動變阻器r1的電阻先增大后減小,由于電壓不變,根據閉合電路歐姆定律可知電流表示數先減小后增大,b正確;u與i的比值就是接入電路的r1的電阻與r2的電阻的和,所以u與i比值先變大后變小,故c正確;由于電壓表示數沒有變化,所以u變化量與i變化量比值等于0,故d錯誤。11.(7分)如圖所示,電路中定值電阻阻值r大于電源內阻r。閉合電鍵s后,將滑動變阻器r0滑片向下滑動,理想電壓表v1、v2、v3示數變化量的絕對值分別為u1、u2、u3,理想電流表a示數變化量的絕對值為i,則()a.電流表a示數減小b.u1rd.u2(u1+u3)【解析】選c。由于電壓表和電流表都是理想

12、電表,所以電路可簡化為外電路就是電阻r和滑動變阻器r0串聯(lián)。其中v1是電阻r兩端電壓,v2是路端電壓,v3是r0兩端電壓。當滑動變阻器r0滑片向下滑動時,電阻減小,電路總電阻減小,干路電流i總增大,即電流表a示數增大,故a錯。v1示數變化量u1=ir,v2示數變化量u2=ir,因為rr,故u1u2,故b錯。路端電壓減小,r兩端電壓增大,且電源輸出電壓變化量u2小于電阻r兩端電壓變化量u1,所以r0兩端電壓一定減小,且u3=u1+u2,所以=r+rr,故c對。u3=u1+u2,故d錯。故選c。12.(19分)(2020綿陽高二檢測)如圖所示,電燈l的規(guī)格為“4 v1 w”,滑動變阻器r的總電阻為

13、50 。當滑片p滑至某位置時,電燈l恰好正常發(fā)光,此時電流表示數為0.45 a。由于外電路發(fā)生故障,電燈l突然熄滅,此時電流表示數變?yōu)?.5 a,電壓表示數為10 v。若導線連接完好,電路中各處接觸良好。試問:(1)發(fā)生的故障是短路還是斷路?發(fā)生在何處?(2)發(fā)生故障前,滑動變阻器接入電路的阻值為多大?(3)電源的電動勢和內電阻為多大?【解析】(1)電路發(fā)生故障后,電流表讀數增大,路端電壓u端=u2=i2r2也增大,因此外電路總電阻增大,在外電路某處一定發(fā)生了斷路。由于電流表有讀數,r2不可能斷路,電壓表也有讀數,滑動變阻器r也不可能斷路,因此,只可能是電燈l發(fā)生斷路。(2)電燈l斷路后,外電路只有r