課時跟蹤檢測（三十七） 電源 閉合電路的歐姆定律

課時跟蹤檢測（三十七）電源閉合電路的歐姆定律一、立足主干知識，注重基礎(chǔ)性和綜合性1.在如圖所示的電路中，干電池、開關(guān)和額定電壓為1.5V的燈泡組成串聯(lián)電路。當(dāng)閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。在閉合開關(guān)的情況下，某同學(xué)用多用電表直流電壓擋進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果如下表所示，已知電路僅有一處故障，由此做出的判斷中正確的是()測試點(diǎn)A、BD、EE、FF、B多用表示數(shù)1.5V01.5V0A．A、C間導(dǎo)線斷路 B．D、E間導(dǎo)線斷路C．燈泡斷路 D．F、B間導(dǎo)線斷路解析：選CE、F間電壓值為1.5V，則A、C間導(dǎo)線，D、E間導(dǎo)線，F(xiàn)、B間導(dǎo)線均沒有斷路。故選C。2．(2023·連云港高三模擬)如圖所示，當(dāng)電路a、b兩端接入100V電壓時，則c、d兩端輸出電壓為20V；當(dāng)電路c、d兩端接入100V電壓時，則a、b兩端輸出電壓為50V。據(jù)此可知R1∶R2∶R3為()A．4∶2∶1 B．2∶1∶1C．3∶2∶2 D．1∶1∶2解析：選A當(dāng)ab端接入100V電壓時，根據(jù)歐姆定律得20V＝eq\f(100,2R1＋R2)R2，解得R1∶R2＝2∶1，當(dāng)cd端接入100V電壓時，50V＝eq\f(100,2R3＋R2)R2，解得R2∶R3＝2∶1，聯(lián)立得R1∶R2∶R3＝4∶2∶1，故A正確，B、C、D錯誤。3.在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻和定值電阻的阻值均為r，滑動變阻器的最大阻值為2r。閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動的過程中，下列選項正確的是()A．電壓表的示數(shù)變大 B．電流表的示數(shù)變大C．電源的效率變大 D．滑動變阻器消耗功率變大解析：選B開關(guān)閉合后，電壓表測量路端電壓，電流表測量總電流。當(dāng)滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動過程中，接入電路的電阻減小，總電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，故電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大，A錯誤，B正確；根據(jù)電源效率公式η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%可知，當(dāng)路端電壓U減小時，則電源的效率變小，C錯誤；將定值電阻r看成電源的內(nèi)阻，則等效電源的內(nèi)阻為2r，滑動變阻器的最大阻值也是2r，因為電源的內(nèi)外電阻相等時電源的輸出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑動過程中，滑動變阻器消耗的功率變小，D錯誤。4.(2023·鎮(zhèn)江模擬)如圖所示為一加熱裝置的電路圖，加熱電阻R2＝2Ω，電源電動勢E＝16V，內(nèi)阻r＝1Ω。當(dāng)調(diào)節(jié)電阻R1為13Ω時，一小時能燒開水。若要15分鐘燒開同樣質(zhì)量的水，R1應(yīng)該調(diào)節(jié)為多少()A．2Ω B．3ΩC．4Ω D．5Ω解析：選D本來一小時能燒開水，若要15分鐘燒開同樣質(zhì)量的水，則熱功率應(yīng)提升為原來的4倍。當(dāng)調(diào)節(jié)電阻R1為13Ω時，加熱電阻功率P＝I2R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R2＋R1＋r)))2R2＝2W，R1調(diào)節(jié)后，功率為P′＝4P＝I′2R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,\a\vs4\al(R1′)＋R2＋r)))2R2，解得R1′＝5Ω，故選D。5．在如圖甲所示的電路中，電源的U-I圖像如圖乙中的圖線a所示，定值電阻R0的U-I圖像如圖乙中的圖線b所示，滑動變阻器Rx的總電阻為1Ω，下列說法正確的是()A．定值電阻R0的阻值為4ΩB．電源的內(nèi)阻為0.5ΩC．當(dāng)Rx＝0時電源輸出的功率最大D．當(dāng)Rx＝0.5Ω時電源輸出的功率最大解析：選B由定值電阻R0的U-I圖像知其阻值R0＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.25Ω，故A錯誤；由電源的U-I圖像知電源的電動勢E＝3V，內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.5Ω，故B正確；當(dāng)Rx＋R0＝r，即Rx＝0.25Ω時，電源輸出的功率最大，故C、D錯誤。6.如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S后，燈L1和L2都正常發(fā)光，后來由于某種故障使燈L2突然變亮，電壓表讀數(shù)增加，由此推斷，該故障可能是()A．燈L1燈絲燒斷 B．電阻R2斷路C．電阻R2短路 D．電容器被擊穿短路解析：選B如果燈L1燈絲燒斷，即L1斷路，總電阻增大，總電流減少，故L2分壓減小，L2變暗，A錯；電阻R2斷路，導(dǎo)致總電阻增大，總電流減小，L1兩端電壓減小，而路端電壓增大，則L2兩端電壓增大，L2變亮，B正確；若R2短路，L2熄滅，C錯誤；電容器被擊穿短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，電壓表讀數(shù)減小，L2變亮，D錯誤。7．有四個電源甲、乙、丙、丁，其路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像分別如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示，將一個6Ω的定值電阻分別與每個電源的兩極相接，使定值電阻消耗功率最大的電源是()A．甲電源 B．乙電源C．丙電源 D．丁電源解析：選D由閉合電路的歐姆定律U＝E－IR，可得U-I圖像縱軸的截距為電源電動勢，斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻，因此可知四個電源的電動勢都為12V，而內(nèi)阻r甲＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝12Ω，同理可求得r乙＝6Ω，r丙＝4Ω，r?。?Ω，定值電阻消耗的功率為P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R，可知內(nèi)阻越大功率越小，因此與電源丁相連時，定值電阻消耗功率最大。二、強(qiáng)化遷移能力，突出創(chuàng)新性和應(yīng)用性8.(2023·淮安高三模擬)在圖示電路中，燈L1、L2的電阻分別為R1、R2，滑動變阻器的最大電阻為R0，且R0＞R2，電容器的電容為C。若有電流通過，燈就能發(fā)光，假設(shè)燈的電阻不變，當(dāng)滑動變阻器的滑片P由a端向b端移動過程中，以下說法中正確的是()A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2先變暗后變亮C．電容器極板所帶的電荷量先減小后增大D．電源的效率先減小后增大解析：選AR0＞R2時，燈L2與滑動變阻器的左部分串聯(lián)的總電阻先大于后小于右部分的電阻，當(dāng)變阻器的滑片P由a端向b端移動時，總電阻先增大，后減小，所以總電流先減小后增大，所以通過燈L1的電流先減小后增大，故L1先變暗后變亮，而通過L2的電流一直變大，L2不斷變亮，A正確，B錯誤；電容器C上的電壓UC＝E－I(r＋RL1)，總電流先減小后增大，所以電容器C上的電壓先增大后減小，則電容器極板所帶的電荷量先增大后減小，C錯誤；電源的效率η＝eq\f(P外,P總)×100%＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U,E)＝eq\f(E－Ir,E)＝1－eq\f(Ir,E)，因為總電流先減小后增大，所以電源的效率先增大后減小，則D錯誤。9．某同學(xué)按如圖甲所示連接電路，利用電壓傳感器研究電容器的放電過程。先使開關(guān)S接1，電容器充電完畢后將開關(guān)擲向2，可視為理想電壓表的電壓傳感器將電壓信息傳入計算機(jī)，屏幕上顯示出電壓隨時間變化的U-t曲線如圖乙所示。電容器的電容C已知，且從圖中可讀出最大放電電壓U0、圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積S、任一點(diǎn)的切線斜率k，但電源電動勢和內(nèi)阻、定值電阻R均未知。根據(jù)題目所給的信息，下列物理量不能求出的是()A．電容器放出的總電荷量B．通過電阻R的最大電流C．定值電阻RD．電源的內(nèi)阻解析：選D根據(jù)圖像的含義，U-t圖像中，圖線與縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示最大放電電壓U0，因Q＝CU0，可以求出電容器放出的總電荷量；由圖像可知，圖線切線斜率k＝eq\f(ΔU,Δt)＝eq\f(ΔQ,CΔt)，根據(jù)電流的定義可知I＝eq\f(ΔQ,Δt)，故t＝0時，放電電流可以求出，這就是通過電阻R的最大電流I，故通過電阻R的最大電流可以求出；電阻兩端的最大電壓是最大的放電電壓U0，通過選項B分析可知，最大電壓和最大電流均可以求出，根據(jù)歐姆定律可知，定值電阻R＝eq\f(U,I)，故定值電阻R可以求出；根據(jù)題意可知E＝U0，而電源內(nèi)阻r無法求出。故選D。10.如圖為某控制電路的一部分，已知AA′的輸入電壓為24V，如果電阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，則BB′不可能輸出的電壓是()A．12V B．8VC．6V D．3V解析：選D①若兩開關(guān)都閉合，則電阻R1和R2并聯(lián)，再和R串聯(lián)，UBB′為并聯(lián)電路兩端電壓，則R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝2kΩ，UBB′＝eq\f(R并,R并＋R)UAA′＝eq\f(2,2＋6)×24V＝6V。②若S1閉合S2斷開，則R1和R串聯(lián)，則UBB′＝eq\f(R1,R1＋R)UAA′＝eq\f(6,6＋6)×24V＝12V。③若S2閉合S1斷開，則R2和R串聯(lián)，則UBB′＝eq\f(R2,R2＋R)UAA′＝eq\f(3,3＋6)×24V＝8V。④若兩開關(guān)都斷開，則UBB′＝UAA′＝24V。選項A、B、C都有可能，D不可能。故選D。11．圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來(圖乙)，用這段金屬絲做測溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個簡單的電阻溫度計，下列對此溫度計的描述正確的是()A．溫度升高，指針偏轉(zhuǎn)角變大B．表盤上的溫度刻度均勻分布C．電池內(nèi)阻變大后測得的溫度值偏高D．若要提高溫度計的精確度，可以在電路中串聯(lián)一個大電阻解析：選C由題圖甲可知，溫度升高，電阻阻值變大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，對應(yīng)電路中的電流減小，所以指針偏轉(zhuǎn)角變小，A錯誤；由題圖甲可知R＝R0＋kt，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I＝eq\f(E,R＋Rg＋r)，聯(lián)立可得t＝eq\f(E,kI)－eq\f(R0＋Rg＋r,k)，可知t與I不是一次線性關(guān)系，所以電阻溫度計的刻度是不均勻的，B錯誤；電池內(nèi)阻變大后，電流的測量值會小于實際值，導(dǎo)致測得的溫度值偏高，C正確；串聯(lián)一個大電阻，會導(dǎo)致電路中的最大電流減小，所以不能提高溫度計精確度，D錯誤。12.阻值相等的三個電阻R、電容為C的平行板電容器、電動勢為E且內(nèi)阻可以忽略的電源與開關(guān)S連接成如圖所示的電路，其中電源負(fù)極接地。開始時，開關(guān)S斷開，電路穩(wěn)定后有一帶電液滴位于電容器極板間的P點(diǎn)并處于靜止?fàn)顟B(tài)，整個裝置處于真空中，重力加速度為g，下列說法正確的是()A．若將電容器上極板上移少許，則液滴的電勢能不變B．若減小電容器兩極板的正對面積，則液滴向下加速運(yùn)動C．閉合S，則電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量比原來增加eq\f(CE,3)D．閉合S，若電路穩(wěn)定后液滴還在板間運(yùn)動，則其加速度大小為eq\f(1,3)g解析：選D若將電容器上極板上移少許，和電容器并聯(lián)部分電路沒有發(fā)生改變，電容器兩端的電壓不變，根據(jù)E＝eq\f(U,d)可知電場強(qiáng)度變小，則液滴所受向上電場力變小，液滴向下運(yùn)動，電場力做負(fù)功，液滴的電勢能增大，故A錯誤；若減小電容器兩極板的正對面積，不改變極板間的電場強(qiáng)度，則液滴所受向上電場力不變，液滴仍然靜止，故B錯誤；開關(guān)閉合前，電容器兩端的電壓為U＝eq\f(R,R＋R)E＝eq\f(E,2)，電容器的電荷量為q＝CU＝eq\f(CE,2)，開關(guān)閉合后，電容器兩端的電壓為U′＝eq\f(\f(R,2),\f(R,2)＋R)E＝eq\f(E,3)，電容器的電荷量為q′＝CU′＝eq\f(CE,3)，可知電荷量減少，根據(jù)平衡條件可得eq\f(U,d)q1＝mg，根據(jù)牛頓第二定律得mg－eq\f(U′,d)q1＝ma，聯(lián)立解得a＝eq\f(g,3)，故D正確，C錯誤。13．用多用電表探測黑箱內(nèi)電學(xué)元件的實驗中，某次測量結(jié)果如下：(1)用直流電壓擋測量，A、B、C三點(diǎn)均無電壓。(2)用歐姆擋測量，A、B間正、反接阻值不變。(3)用歐姆擋測量，黑表筆接A點(diǎn)，紅表筆接C點(diǎn)，有阻值；反接阻值很大。(4)用歐姆擋測量，黑表筆接B點(diǎn)，紅表筆接C點(diǎn)，有阻值，阻值比第(2)步測得的大；反接阻值很大。依據(jù)以上結(jié)論可判斷箱內(nèi)元件接法為()解析：選A(1)使用電壓擋進(jìn)行測量，目的是看內(nèi)部是否有電源，由于A、B、C任意兩點(diǎn)間均無電壓，因此內(nèi)部無電源，故黑箱內(nèi)不存在電源；(2)使用歐姆擋進(jìn)行測量時注意黑表筆是和內(nèi)部電源的正極相連的，可知在測量AB之間的電阻時，對兩個接線柱進(jìn)行正反測量，其阻值相同，說明AB之間接有一個定值電阻；(3)在測量AC之間電阻時，黑表筆接A時有阻值，接C時電阻很大，說明AC之間有二極管，而且A應(yīng)該接二極管的正極；(4)用歐姆擋測量，黑表筆接B點(diǎn)，紅表筆接C點(diǎn)，有阻值，阻值比第(2)步測得的大，說明BAC之間串聯(lián)了二極管、電阻兩個元件，反接阻值很大，則C到B二極管反接。故黑箱內(nèi)元件的連接為圖A所示。14．(2023·太倉高三調(diào)研)如圖甲所示電路中，R1為滑動變阻器，R2、R3均為定值電阻，且R2＝135Ω，R3阻值未知。當(dāng)滑動變阻器的滑片P從右端滑至左端時，測得電源的路端電壓隨流過電源的電流變化圖線如圖乙所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個不同端點(diǎn)對應(yīng)的U、I值。求：(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r；(2)滑動變阻器的最大阻值；(3)當(dāng)電源輸出功率最大時滑動變阻器接入電路的阻值(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)題圖乙中BA延長，交U軸于6.0V處，所以電源的電動勢為E＝6.0V，由U-I圖像斜率絕對值表示電源的內(nèi)阻可知，r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝12Ω。(2)當(dāng)P位于R1的右端時，對應(yīng)題圖乙中的B點(diǎn)，只有電阻R3接入電路