2024-2025學(xué)年高中物理第二章直流電路4電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律練習(xí)含解析教科版選修3-1

PAGE8-電源的電動勢和內(nèi)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(guān)系圖像,下面結(jié)論正確的是()A.電源的電動勢為6.0VB.電源的內(nèi)阻為12ΩC.電源的短路電流為0.5AD.電流為0.3A時的外電阻是18Ω【解析】選A、D。據(jù)圖像可知,電源電動勢大小為圖線與縱坐標(biāo)的交點,即為6V,A選項正確;電源內(nèi)阻為r==Ω=2Ω,B選項錯誤;由于縱坐標(biāo)不是從0起先,則圖線與橫坐標(biāo)交點不是短路狀態(tài),C選項錯誤;電流為0.3A時外電壓為5.4V,則依據(jù)R==18Ω,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(nèi)阻r均為定值,當(dāng)外電路電阻R發(fā)生變更時,回路電流I、路端電壓U、內(nèi)電壓U'都將隨之發(fā)生變更。下列圖像能正確表示其變更規(guī)律的是()【解析】選A、B。由閉合電路歐姆定律有I= ①U=E-Ir=E-r=E ②U'=Ir=E ③依據(jù)①式可知,I隨R的增大單調(diào)遞減,但不是線性變更,故A正確。將②式變形可得U=E,利用數(shù)學(xué)學(xué)問可知B正確,D錯誤。依據(jù)③式可知,C錯誤。故選A、B。3.用如圖所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻。其中V為電壓表(其電阻足夠大),定值電阻R=7.0Ω。在電鍵未接通時,V的讀數(shù)為6.0V;電鍵接通后,V的讀數(shù)變?yōu)?.6V。那么,電池組的電動勢和內(nèi)阻分別是()A.6.0V,0.5ΩB.6.0V,1.25ΩC.5.6V,1.25Ω D.5.6V,0.5Ω【解析】選A。電鍵未接通時,V的讀數(shù)即為電源電動勢的大小,故E=6.0V。電鍵接通后,依據(jù)歐姆定律得,A=,所以電源內(nèi)阻r=0.5Ω,選項A正確。4.(2024·瀘州高二檢測)冬季我國有些內(nèi)陸地區(qū)霧霾頻發(fā),為了監(jiān)測PM2.5指數(shù),某科技小組設(shè)計了一種報警裝置,電路原理如圖所示。RL是對PM2.5敏感的電阻元件,當(dāng)環(huán)境中PM2.5指數(shù)增大時報警器S兩端電壓增大并發(fā)出警報聲。E為內(nèi)阻不計的電源,R為一可變電阻,下列說法正確的是()A.當(dāng)PM2.5指數(shù)增大時RL的阻值增大B.當(dāng)PM2.5指數(shù)增大時電流表A的示數(shù)減小C.當(dāng)PM2.5指數(shù)增大時可變電阻R兩端電壓增大D.適當(dāng)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(nèi)阻不計的電源,可變電阻R兩端電壓UR=E-US,當(dāng)環(huán)境中PM2.5指數(shù)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(shù)增大;可變電阻R兩端電壓減小,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(nèi)阻為r,設(shè)電流表的讀數(shù)為I,電壓表的讀數(shù)為U,當(dāng)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(dāng)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,由電流隨電阻變更的“并同串反”規(guī)律可知,與R5串聯(lián)構(gòu)成閉合電路的R1、R3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(shù)I變小,路端電壓減小,即電壓表的讀數(shù)U變小,故選項D正確。6.在如圖所示電路中,當(dāng)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?；琍向下移動,變阻器電阻減小,外電路總電阻減小,依據(jù)I=知,干路電流增大,燈A兩端電壓UA增大而變亮,依據(jù)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,所以IC增大,燈C應(yīng)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(shù)值計算的要標(biāo)明單位)7.(12分)在如圖所示的電路中,R1=1Ω,R2=5Ω,當(dāng)電鍵S接通時,R1消耗的電功率為P1=4W,當(dāng)電鍵S斷開時,志向電壓表示數(shù)為U2=4.5V,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(nèi)電阻r?！窘馕觥?1)電鍵S接通時,R2短路由P1=得,U1=2V,I1=解得I1=2A。(2)電鍵S接通時,E=U1+I1r,代入數(shù)據(jù)E=2V+2A×r電鍵S斷開時:E=U2+I2r,I2=,代入數(shù)據(jù)I2=A=0.75A聯(lián)立解得E=6V,r=2Ω。答案:(1)2A2V(2)6V2Ω8.(12分)在圖所示的電路中,R1=9Ω,R2=5Ω,當(dāng)a、b兩點間接志向的電流表時,其讀數(shù)為0.5A;當(dāng)a、b兩點間接志向的電壓表時,其讀數(shù)為1.8V。求電源的電動勢和內(nèi)電阻?！窘忸}指南】a、b兩點間接志向的電流表時,電阻R1被短路;a、b兩點間接志向的電壓表時,其讀數(shù)為電阻R1的分壓。【解析】當(dāng)a、b兩點間接志向的電流表時,回路中的電流I1=0.5A,由閉合電路歐姆定律得:E=I1(R2+r)代入數(shù)據(jù)得:E=0.5(5+r) ①當(dāng)a、b兩點間接志向的電壓表時,回路中的電流I2==A=0.2A由閉合電路歐姆定律得:E=I2(R2+R1+r)E=0.2(14+r) ②聯(lián)立①②得:E=3V,r=1Ω答案:3V1Ω(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(nèi)阻不能忽視,平行板電容器C的極板水平放置,閉合電鍵S,電路達(dá)到穩(wěn)定時,帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動。假如僅變更下列某一個條件,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上升,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(dāng)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,電容器兩板間的電壓不變,帶電油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài),B錯誤。增大兩板間的距離,兩板間的電壓不變,電場強(qiáng)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(nèi)阻忽視不計。閉合電鍵,電壓表示數(shù)為U,電流表示數(shù)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變更量與I變更量比值等于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(nèi)阻忽視不計,則電壓表的示數(shù)總是不變,故A錯誤;在滑動變阻器R1的滑片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,依據(jù)閉合電路歐姆定律可知電流表示數(shù)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(shù)沒有變更,所以U變更量與I變更量比值等于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(nèi)阻r。閉合電鍵S后,將滑動變阻器R0滑片向下滑動,志向電壓表V1、V2、V3示數(shù)變更量的肯定值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3,志向電流表A示數(shù)變更量的肯定值為ΔI,則()A.電流表A示數(shù)減小B.ΔU1<ΔU2C.>rD.ΔU2>(ΔU1+ΔU3)【解析】選C。由于電壓表和電流表都是志向電表,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(dāng)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(shù)增大,故A錯。V1示數(shù)變更量ΔU1=ΔI·R,V2示數(shù)變更量ΔU2=ΔI·r,因為R>r,故ΔU1>ΔU2,故B錯。路端電壓減小,R兩端電壓增大,且電源輸出電壓變更量ΔU2小于電阻R兩端電壓變更量ΔU1,所以R0兩端電壓肯定減小,且ΔU3=ΔU1+ΔU2,所以==R+r>r,故C對。ΔU3=ΔU1+ΔU2,故D錯。故選C。12.(19分)(2024·綿陽高二檢測)如圖所示,電燈L的規(guī)格為“4V1W”,滑動變阻器R的總電阻為50Ω。當(dāng)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(shù)為0.45A。由于外電路發(fā)生故障,電燈L突然熄滅,此時電流表示數(shù)變?yōu)?.5A,電壓表示數(shù)為10V。若導(dǎo)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(nèi)電阻為多大?【解析】(1)電路發(fā)生故障后,電流表讀數(shù)增大,路端電壓U端=U2=I2R2也增大,因此外電路總電阻增大,在外電路某處肯定發(fā)生了斷路。由于電流表有讀數(shù),R2不行能斷路,電壓表也有讀數(shù),滑動變阻器R也不行能斷路,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R2,因無電流流過R,電壓表示數(shù)即路