2024-2025學(xué)年高中物理第二章恒定電流7閉合電路的歐姆定律課時作業(yè)含解析新人教版選修3-1

PAGE12-閉合電路的歐姆定律(20分鐘50分)一、選擇題(本題共6小題,每小題6分,共36分)1.如圖所示的電路中,電阻R=2Ω。斷開S后,電壓表的讀數(shù)為3V;閉合S后,電壓表的讀數(shù)為2V,則電源的內(nèi)阻r為 ()A.1Ω B.2Ω C.3Ω D.4Ω【解析】選A。依據(jù)閉合電路歐姆定律U外=E-Ir和I=,結(jié)合I=可得E=3V,r=1Ω,故選項A正確,B、C、D錯誤。2.電源電動勢反映了電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)力,因此 ()A.電動勢是一種非靜電力B.電動勢越大,表明電源儲存的電能越多C.電動勢的大小是非靜電力做功實(shí)力的反映D.電動勢就是閉合電路中電源兩端的電壓【解析】選C。電動勢是表征電源轉(zhuǎn)化電能實(shí)力的物理量,并不是一種“力”,A錯。轉(zhuǎn)化的實(shí)力與轉(zhuǎn)化的實(shí)力多少并不是一個概念,B錯,C對。電動勢與電源兩端的電壓有著本質(zhì)的區(qū)分,只有當(dāng)外電路斷路或者不考慮電源內(nèi)阻的狀況下,電動勢和電源兩端的電壓在數(shù)值上相等,因此D錯。3.在如圖的閉合電路中,當(dāng)滑片P向右移動時,兩電表讀數(shù)的變更是 ()A.A變大,V變大B.A變小,V變大C.A變大,V變小D.A變小,V變小【解析】選B。當(dāng)滑片向右移動時,R變大,電路中的總電阻變大。依據(jù)閉合電路歐姆定律:電路中的電流I=變小,即電流表讀數(shù)變小;電壓表讀數(shù)U=E-IR0變大,B正確。4.(多選)如圖所示為閉合電路中兩個不同電源的U-I圖象,則下列說法中正確的是 ()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(dāng)兩電源的工作電流變更量相同時,電源2的路端電壓變更較大【解析】選A、D。由閉合電路的歐姆定律得E=U+Ir。當(dāng)I=0時電動勢E等于路端電壓U,即U-I圖線和U軸的交點(diǎn)就是電動勢,由圖知,兩電源的電動勢相等。當(dāng)U=0時I=,U-I圖線和I軸的交點(diǎn)就是短路電流,由圖可知I1>I2。A正確。而r=,即圖線的斜率表示電源的內(nèi)阻,由圖知r1<r2,B、C錯誤。當(dāng)工作電流變更量相同時,因?yàn)閞1<r2,電源2內(nèi)電壓變更較大,由閉合電路的歐姆定律得E=U外+U內(nèi)。所以電源2的路端電壓變更較大。D正確?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖所示,直線A、B分別為電源a、b的路端電壓與電流的關(guān)系圖象,設(shè)兩個電源的內(nèi)阻分別為ra和rb,若將肯定值電阻R0分別接到a、b兩電源上,通過R0的電流分別為Ia和Ib,則 ()A.ra>rbB.Ia>IbC.R0接到a電源上,電源的效率較低D.R0接到b電源上,電源的效率也較低【解析】選A、B、C。路端電壓與電流的關(guān)系圖象中,由U=E-Ir可知圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源電動勢,圖線的斜率的肯定值表示電源內(nèi)阻,由此可知A的電動勢較大,內(nèi)阻也較大,選項A正確;假如畫出電阻R0的路端電壓和電流的關(guān)系圖象,與A的U-I圖交點(diǎn)對應(yīng)的電流較大,由此可知Ia>Ib,選項B正確;由效率公式η===,可知內(nèi)電阻越大電源效率越低,由此可知A的效率較低,選項C正確,選項D錯誤;故選A、B、C。5.(多選)如圖所示的電路中,電源電動勢為E、內(nèi)阻為r、R0為定值電阻,電容器的電容為C。閉合開關(guān)S,增大可變電阻R的阻值,電壓表示數(shù)的變更量為ΔU,電流表示數(shù)的變更量為ΔI,則 ()A.變更過程中ΔU和ΔI的比值保持不變B.電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的比值不變C.電阻R0兩端電壓減小,減小量為ΔUD.電容器所帶的電荷量增大,增加量為CΔU【解析】選A、D。閉合開關(guān)S,增大可變電阻R的阻值,電流表示數(shù)減小,電壓表示數(shù)增大,變更過程中ΔU和ΔI的比值等于定值電阻R0與電源內(nèi)阻r之和,保持不變;電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I的比值等于可變電阻R的阻值,漸漸增大,選項A正確,B錯誤;電阻R0兩端電壓減小,減小量小于ΔU,選項C錯誤;電容器所帶的電荷量增大,增加量為CΔU,選項D正確。6.某居民家中的電路如圖所示,起先時各部分工作正常,將電飯煲的插頭插入三孔插座后,正在燒水的電熱壺突然不能工作,但電燈仍能正常發(fā)光。拔出電飯煲的插頭,把試電筆插入插座的左、右插孔,氖管均能發(fā)光,則 ()A.僅電熱壺所在的C、B兩點(diǎn)間發(fā)生了斷路故障B.僅電熱壺所在的C、B兩點(diǎn)間發(fā)生了短路故障C.僅導(dǎo)線AB斷路D.因插座用導(dǎo)線接地,所以發(fā)生了上述故障【解析】選C。由于電燈仍正常發(fā)光,說明電源是好的,電熱壺所在的C、B兩點(diǎn)間沒有發(fā)生短路故障。把試電筆分別插入插座的左、右插孔,氖管均能發(fā)光,說明插座的左、右插孔都與火線相通,說明電熱壺所在的C、B兩點(diǎn)間沒有發(fā)生斷路故障。綜合分析可知,故障為A、B間導(dǎo)線斷路,即C選項正確。二、非選擇題(14分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)7.如圖所示的電路中A、B、C為三個規(guī)格不同的小電珠,R為滑動變阻器,在A、B上分別標(biāo)有“2V0.2W”和“1.5V0.15W”字樣,而C上只看得出標(biāo)有“2V”字樣。當(dāng)滑片P在圖示位置時,A、B、C三個小電珠均能正常發(fā)光,已知電源電動勢為6V,內(nèi)阻為1Ω,求:(1)滑動變阻器的最大阻值。(2)三個小電珠正常發(fā)光時,滑動變阻器所消耗的電功率?！窘馕觥?1)A、B、C三個小電珠均能正常發(fā)光,由I=得IA==A=0.1A,IB==A=0.1回路的總電流I=IA+IB=0.2回路的路端電壓U=E-Ir=(6-0.2×1)V=5.8V滑片P距a端阻值Ra==Ω=5Ω滑片P距b端阻值Rb==Ω=9Ω所以滑動變阻器的最大阻值R=Ra+Rb=14Ω。(2)滑動變阻器所消耗的電功率P=Ra+I2Rb=(0.12×5+0.22×9)W=0.41W。答案:(1)14Ω(2)0.41W【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示,一電荷量q=3×10-4C帶正電的小球,用絕緣細(xì)線懸于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點(diǎn)。S合上后,小球靜止時,細(xì)線與豎直方向的夾角α=37°。已知兩板相距d=0.1m,電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=2Ω,電阻4Ω,R2=R3=R4=12Ω。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8(1)電源的輸出功率。(2)兩板間的電場強(qiáng)度的大小。(3)小球的質(zhì)量?！窘馕觥?1)R2與R3并聯(lián)后的電阻值R23==6Ω由閉合電路歐姆定律得:I==1電源的輸出功率為:P出=IE-I2r=10W(2)電容器兩板間的電壓UC=I(R1+R23)電容器兩板間的電場強(qiáng)度E1===100N/C(3)小球處于靜止?fàn)顟B(tài),所受電場力為F,由平衡條件得:F=mgtanα,又有F=qE1,所以m=,解得m=4×10-3kg。答案:(1)10W(2)100N/C(3)4×10-32.如圖所示,圖線AB是電路的路端電壓隨電流變更的關(guān)系圖線。OM是同一電源向固定電阻R供電時,R兩端的電壓隨電流變更的圖線,由圖求:(1)R的阻值。(2)在交點(diǎn)C處電源的輸出功率。(3)在C點(diǎn),電源內(nèi)部消耗的電功率。(4)電源的最大輸出功率?！窘馕觥?1)OM是電阻的伏安特性曲線,由此可知電阻R=2Ω。(2)由圖可知E=6V,依據(jù)閉合電路歐姆定律,可計算電源內(nèi)阻r==Ω=1Ω,交點(diǎn)C處電源的輸出功率為PC出=UCIC=4×2W=8W。(3)在C點(diǎn)電源內(nèi)部消耗的功率為PC內(nèi)=r=22×1W=4W。(4)電源的最大輸出功率Pm是在外電阻的阻值恰等于電源內(nèi)電阻時達(dá)到的。Pm==W=9W。答案:(1)2Ω(2)8W(3)4W(4)9W(25分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分)1.電源的效率η定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)電阻的試驗(yàn)中得到的試驗(yàn)圖線如圖所示,圖中U為路端電壓,I為干路電流,a、b為圖線上的兩點(diǎn),相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為ηa、ηb。由圖可知ηa、ηb的值分別為 ()A.、 B.、 C.、 D.、【解析】選D。由U-I圖像可知,若電源的電動勢為6U0,則a、b兩點(diǎn)處對應(yīng)的路端電壓分別為4U0、2U0,電源的效率η==,所以ηa==,ηb==,正確選項為D。2.受動畫片《四驅(qū)兄弟》的影響,越來越多的小摯友喜愛上了玩具賽車,某玩具賽車充電電池的輸出功率P隨電流I的變更圖象如圖所示,由圖可知下列選項錯誤的是 ()A.該電池的電動勢E=4VB.該電池的內(nèi)阻r=1ΩC.該電池的輸出功率為3W時,電路中的電流可能為1D.輸出功率為3W時,此電源的效率肯定為25%【解析】選D。P=EI-I2r,依據(jù)數(shù)學(xué)學(xué)問,當(dāng)I=時,P最大,此時U內(nèi)=U外。由P=4W,I=2A,得到U==2V,則E=4V,A不符合題意。r==Ω=1Ω,B不符合題意。當(dāng)P=3W時,由P=EI-I2r,代入解得I1=1A,I2=3C項,η==,當(dāng)I1=1A時,U=E-I1r=3V,η=75%。當(dāng)I2=3A,U=E-I2r=1D錯誤,符合題意。3.如圖所示,E為內(nèi)阻不能忽視的電池,R1、R2、R3為定值電阻,S0、S為開關(guān),與分別為電壓表與電流表。初始時S0與S均閉合,現(xiàn)將S斷開,則 ()A.的讀數(shù)變大,的讀數(shù)變小B.的讀數(shù)變大,的讀數(shù)變大C.的讀數(shù)變小,的讀數(shù)變小D.的讀數(shù)變小,的讀數(shù)變大【解析】選B。當(dāng)S斷開后,閉合電路的總電阻增加,依據(jù)閉合電路歐姆定律可知,總電流減小,故路端電壓U=E-Ir增加,即的讀數(shù)變大;由于定值電阻R1兩端的電壓減小,故R3兩端的電壓增加,通過R3的電流增加,即的讀數(shù)變大,選項B正確。4.如圖所示電路中,當(dāng)S斷開時,志向電壓表的示數(shù)為6V,當(dāng)S閉合后,a、b兩點(diǎn)間電壓可能是 ()A.11V B.10V C.9V D.8V【解析】選D。當(dāng)S斷開時,由電阻R1、R2和R3組成串聯(lián)電路;因?yàn)镮=,所以電源的電動勢為:E=(R1+R2+R3+r),即E=×(10Ω+20Ω+R3+r)①當(dāng)S閉合時,電阻R1被短路,R2、R3組成串聯(lián)電路;則有:E=(R2+R3+r),即E=(20+R3+r)②由①②可得:U2′=6V+當(dāng)R3+r→0時,U2′=9V;當(dāng)R3+r→∞時,U2′=6V所以S閉合后電壓表取值范圍為6V<U2′<9V,故選D。5.法國和德國兩名科學(xué)家先后獨(dú)立發(fā)覺了“巨磁電阻”效應(yīng),共同獲得2007年諾貝爾物理學(xué)獎。所謂“巨磁電阻”效應(yīng),是指磁性材料的電阻率在有外磁場作用時較之無外磁場作用時存在巨大變更的現(xiàn)象。物理愛好小組的同學(xué)從“巨磁電阻”效應(yīng)聯(lián)想到一些應(yīng)用,他們的探究如下:為了兒童平安,布絨玩具必需檢測其中是否存在金屬斷針,可以先將玩具放置在強(qiáng)磁場中,若其中有斷針,則斷針被磁化,用磁報警裝置可以檢測到斷針的存在。如圖是磁報警裝置一部分電路示意圖,其中RB是利用“巨磁電阻”效應(yīng)而制作的磁敏傳感器,它的電阻隨斷針的出現(xiàn)而減小,a、b接報警器,當(dāng)傳感器RB所在處出現(xiàn)斷針時,電流表的電流I、ab兩端的電壓U將 ()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】選C。當(dāng)RB處出現(xiàn)斷針時,RB減小,R總減小,I總增大,I總r增大,Uab=E-I總r將減小;由于I總增大,所以R1分壓增大,+=Uab,可得減小,減小,由+I=I總,可得I增大。二、非選擇題(20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)6.如圖所示,變阻器R2的最大電阻是10Ω,R3=5Ω,電源的內(nèi)電阻r=1Ω,當(dāng)電鍵S閉合,變阻器的滑片在中點(diǎn)位置時,電源的總功率為16W,電源的輸出功率為12W。此時電燈R1正常發(fā)光,求:(1)電燈阻值R1是多少?(設(shè)R1阻值恒定不變)(2)當(dāng)電鍵S斷開時,要使電燈正常工作,應(yīng)使變阻器的電阻變更多少?【解析】(1)電路總電流等于I干==A=2A;外電路總電阻R外==Ω=3Ω;路端電壓U外=I干×R外=2×3V=6V;流過R1的電流I=I干-=(2-)A=0.8A,所以R1=-=2.5Ω(2)電動勢E==V=8V,當(dāng)電鍵S斷開時,要使電燈正常工作,線路總電流仍為0.8A;I′干==A=0.8A,解得R2=6.5Ω,所以ΔR=6.5-5=1.5Ω,即變阻器的電阻增加了1.5Ω。答案:(1)2.5Ω(2)增加了1.5Ω【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.一電路如圖所示,電源電動勢E=28V,內(nèi)阻r=2Ω,電阻R1=12Ω,R2=R4=4Ω,R3=8Ω,C為平行板電容器,其電容C=3.0pF,虛線到兩極板距離相等,極板長L=0.20m,兩極板的間距d=1.0×10(1)若開關(guān)S處于斷開狀態(tài),則當(dāng)其閉合后,求流過R4的總電量為多少?(2)若開關(guān)S斷開時,有一帶電微粒沿虛線方向以v0=2.0m/s的初速度射入C的電場中,剛好沿虛線勻速運(yùn)動,問:當(dāng)開關(guān)S閉合后,此帶電微粒以相同初速度沿虛線方向射入C的電場中,能否從C的電場中射出?(要求寫出計算和分析過程,g取10【解析】(1)S斷開時,電阻R3兩端電壓為:U3=·E=×28V=16VS閉合后,外電阻為:R==Ω=6Ω路端電壓為:U=·E=×28V=21V電阻R3兩端電壓為:U3′=·U=×21V=