2024-2025學(xué)年高中物理第二章直流電路習(xí)題課二閉合電路的分析與計(jì)算練習(xí)含解析教科版選修3-1

PAGE4-習(xí)題課(二)閉合電路的分析與計(jì)算一、單項(xiàng)選擇題1.如圖所示，電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻不計(jì)的電源與三個(gè)燈泡和三個(gè)電阻相接．只合上開(kāi)關(guān)S1，三個(gè)燈泡都能正常工作，假如再合上S2，則下列表述正確的是()A．電源輸出功率減小B．L1上消耗的功率增大C．通過(guò)R1上的電流增大D．通過(guò)R3上的電流增大解析：電源的內(nèi)阻不計(jì)，故電源兩端的電壓不變，再合上S2，事實(shí)上就是將電阻R2并入電路中，引起總電阻減小，干路總電流必定增大，由P＝UI知，電源的輸出功率應(yīng)增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；R1處于干路中，通過(guò)R1上的電流增大，選項(xiàng)C正確；由于R1兩端的電壓U1＝IR1，I增大，故U1增大，則L1兩端的電壓減小，由P＝eq\f(U2,R)知L1的功率減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；L3和R3兩端的電壓減小，通過(guò)R3的電流必減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：C2.在如圖所示的電路中，兩個(gè)燈泡均發(fā)光，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，則()A．A燈變亮，B燈變暗B．A燈和B燈都變亮C．電源的輸出功率減小D．電源的工作效率降低解析：當(dāng)滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí)，R總變大，由I總＝eq\f(E,R總)，UA＝E－I總(R1＋r)知UA增大，故A燈變亮，I總＝IA＋I(xiàn)B＋I(xiàn)R2，I總減小，而IA、IR2均增加，故IB減小，B燈變暗，A正確，B錯(cuò)誤．P輸＝(eq\f(E,R總＋r))2R總＝eq\f(E2,\f(（R總－r）2,R總)＋4r)，當(dāng)R總增加時(shí)，因R總與r大小關(guān)系未知，不能推斷P輸詳細(xì)如何變更，故C錯(cuò)誤．η＝eq\f(U外I,EI)×100%＝eq\f(R總,R總＋r)×100%，當(dāng)R總增加時(shí)，η增加，故D錯(cuò)誤．答案：A3.在如圖所示的電路中，在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過(guò)程中，下列表述正確的是()A．路端電壓變小B．電流表的示數(shù)變大C．電源內(nèi)阻消耗的功率變小D．電路的總電阻變大解析：滑動(dòng)觸頭由a到b，R1阻值減小，因此總電阻變小，選項(xiàng)D錯(cuò)；總電流增大，由U＝E－Ir，E、r不變，路端電壓減小，所以選項(xiàng)A正確；再結(jié)合歐姆定律知電流表的示數(shù)變小，選項(xiàng)B錯(cuò)；由P內(nèi)＝I2r知電源內(nèi)阻消耗的功率變大，選項(xiàng)C錯(cuò)．答案：A4.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．閉合開(kāi)關(guān)S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)．假如僅變更下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)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．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S解析：設(shè)油滴質(zhì)量為m，電荷量為q，兩板間距離為d，當(dāng)其靜止時(shí)，有eq\f(UC,d)q＝eq\f(UR1,d)q＝mg.由題圖知，增大R1，UR1增大，油滴將向上加速；增大R2，油滴受力不變，仍保持靜止；由E＝eq\f(U,d)知，增大d，U不變時(shí)，E減小，油滴將向下加速；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，電容器將通過(guò)R1、R2放電，兩板間場(chǎng)強(qiáng)變小，油滴將向下加速，故只有B項(xiàng)正確．答案：B5.在探討微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，應(yīng)用如圖所示的試驗(yàn)電路．調(diào)整滑動(dòng)變阻器R并限制電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50A和2.0V．重新調(diào)整R并使電動(dòng)機(jī)復(fù)原正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和24.0V．則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輸出功率為()A．32W B．44WC．47W D．48W解析：當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)純電阻，所以由題中的兩表讀數(shù)，可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為r＝eq\f(U,I)，代入數(shù)據(jù)得r＝4Ω，重新調(diào)整R并使電動(dòng)機(jī)復(fù)原正常運(yùn)轉(zhuǎn)，依據(jù)題中的兩表讀數(shù)，計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P＝UI－I2r，代入數(shù)據(jù)得P＝32W，B、C、D錯(cuò)誤，A正確．答案：A二、多項(xiàng)選擇題6.如圖所示，R是光敏電阻，當(dāng)它受到的光照強(qiáng)度增大時(shí)()A．燈泡L變暗B．光敏電阻R上的電壓增大C．電壓表V的讀數(shù)減小D．電容器C的帶電荷量增大解析：光照強(qiáng)度增大時(shí)，R的阻值減小，閉合電路的總電阻減小，依據(jù)閉合電路歐姆定律知I＝eq\f(E,R＋r＋RL)增大，燈泡L變亮，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；光敏電阻R上的電壓UR＝E－I(r＋RL)減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表V的讀數(shù)U＝E－Ir減小，選項(xiàng)C正確；電容器C兩端的電壓等于燈泡兩端的電壓，燈泡兩端的電壓UL＝IRL增大，所以電容器C的帶電荷量Q＝CUL增大，選項(xiàng)D正確．答案：CD7.直流電路如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電源的()A．總功率肯定減小B．效率肯定增大C．內(nèi)部損耗功率肯定減小D．輸出功率肯定先增大后減小解析：滑片P向右移動(dòng)時(shí)外電路電阻R外增大，由閉合電路歐姆定律知總電流減小，由P總＝EI可得P總減小，故選項(xiàng)A正確．依據(jù)η＝eq\f(R外,R外＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R外))可知選項(xiàng)B正確．由P損＝I2r可知，選項(xiàng)C正確．由P輸-R外圖像，因不知道R外的初始值與r的關(guān)系，所以無(wú)法推斷P輸?shù)淖兏鼱顩r，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：ABC8.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3V，小燈泡L標(biāo)有“2V0.4W”，開(kāi)關(guān)S接1，當(dāng)變阻器調(diào)到R＝4Ω時(shí)，小燈泡L正常發(fā)光；現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S接2，小燈泡L和電動(dòng)機(jī)M均正常工作，則()A．電源內(nèi)阻為1ΩB．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4ΩC．電動(dòng)機(jī)正常工作電壓為1VD．電源效率約為93.3%解析：小燈泡的額定電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(0.4,2)A＝0.2A，電阻為RL＝eq\f(U,I)＝eq\f(2,0.2)Ω＝10Ω，當(dāng)S接1時(shí)E＝I(RL＋R＋r)，代入數(shù)據(jù)解得r＝1Ω，故A正確；當(dāng)S接2時(shí)燈泡正常發(fā)光，流過(guò)的電流為I＝0.2A，電源內(nèi)阻分得的電壓為U＝Ir＝0.2×1V＝0.2V，故電動(dòng)機(jī)分得的電壓為UM＝E－UL－U＝3V－2V－0.2V＝0.8V，故電阻RM<eq\f(UM,I)＝eq\f(0.8,0.2)Ω<4Ω，故B、C錯(cuò)誤；電源的效率η＝eq\f(EI－I2r,EI)×100%≈93.3%，D正確．答案：AD9.如圖所示，已知電源的內(nèi)阻為r，外電路的固定電阻R0＝r，可變電阻Rx的總阻值為2r.在Rx的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過(guò)程中()A．電源的總功率保持不變B．Rx消耗的功率減小C．電源內(nèi)消耗的功率增大D．R0消耗的功率減小解析：在Rx的滑動(dòng)觸頭從A端滑向B端的過(guò)程中，外電阻R＝R0＋Rx減小，明顯，電源的總功率P總＝eq\f(E2,r＋R0＋Rx)增大，所以，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．將R0視為電源內(nèi)阻的一部分，則總內(nèi)阻為2r，Rx為外電阻．當(dāng)Rx減小時(shí)，內(nèi)外電阻的差將增大，電源的輸出功率減小，即Rx消耗的功率減小，故選項(xiàng)B正確．當(dāng)Rx減小時(shí)，干路電流I增大，因此電源內(nèi)消耗的功率P內(nèi)＝I2r增大，R0消耗的功率PR0＝I2R0也增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．答案：BC10．某集裝箱吊車的溝通電動(dòng)機(jī)輸入電壓為380V，當(dāng)?shù)踯囈?.1m/s的速度勻速吊起總質(zhì)量為5.7×103kg的集裝箱時(shí)，測(cè)得電動(dòng)機(jī)的電流為20A，g取10m/sA．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為19ΩB．電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4.75ΩC．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為7.6×103WD．電動(dòng)機(jī)的工作效率為75%解析：電動(dòng)機(jī)是非純電阻電器，不遵循歐姆定律，其內(nèi)阻不能依據(jù)公式R＝eq\f(U,I)計(jì)算，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電動(dòng)機(jī)的功率為UI＝7.6×103W，其輸出功率為mgv＝5.7×103W，電動(dòng)機(jī)的工作效率為η＝eq\f(mgv,UI)×100%＝75%，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確；電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率I2r＝UI－mgv，代入數(shù)據(jù)解得r＝4.75Ω，選項(xiàng)B正確．本題答案為B、D.答案：BD三、非選擇題11.如圖所示，E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF.電池內(nèi)阻可忽視．(1)閉合開(kāi)關(guān)S，求穩(wěn)定后通過(guò)R1的電流；(2)然后將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，求此后流過(guò)R1的總電荷量．解析：(1)電路穩(wěn)定后，電容器所在的支路上無(wú)電流通過(guò)，因此R1與R2串聯(lián)，C兩端的電壓即為R2兩端的電壓．由歐姆定律得，通過(guò)R1的電流I＝eq\f(E,R1＋R2)＝1A.(2)閉合開(kāi)關(guān)S穩(wěn)定后，C兩端電壓U1＝IR2＝6V，C所帶電荷量Q1＝CU1＝30×10－6×6C＝1.8×10－4C開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)穩(wěn)定后，總電流為零，電容器兩端電壓為E，所帶電荷量Q2＝CE＝30×10－6×10C＝3×10－4C通過(guò)R1的電荷量，即為電容器增加的電荷量，ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4C答案：(1)1A(2)1.2×10－412．下表中是一輛電動(dòng)自行車說(shuō)明書上的一些技術(shù)參數(shù)，依據(jù)表中供應(yīng)的信息，探究以下問(wèn)題：規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁轂電機(jī)車型26″電動(dòng)自行車額定輸出功率120W整車質(zhì)量30kg額定電壓40V最大載重120kg額定電流3.5A(1)在額定電壓下工作時(shí)，該電機(jī)的內(nèi)阻是多少？其效率為多大？(2)假設(shè)行駛過(guò)程中所受阻力是車和人總重的0.02倍，在最大載重量的狀況下，人騎車行駛的最大速度為多大？(g取10m/s2)解析：(1)由表可知，電機(jī)的額定電壓U＝40V，額定電流I＝3.5A，所以該電機(jī)正常工作時(shí)的輸入功率P入＝UI＝140W．又因電機(jī)的輸出功率P出＝120W，所以電機(jī)的發(fā)熱功率P熱＝P入－P出＝20W．由P熱＝I2r知電機(jī)的內(nèi)阻