2024-2025學(xué)年高中物理重難強(qiáng)化訓(xùn)練3閉合電路歐姆定律的應(yīng)用含解析粵教版選修3-1

PAGE7-重難強(qiáng)化訓(xùn)練(三)閉合電路歐姆定律的應(yīng)用(時間：40分鐘分值：100分)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]一、選擇題(本題共6小題，每小題6分)1．(多選)如圖，a表示某電源路端電壓隨電流改變的圖線，b表示外電阻兩端電壓隨電流改變的圖線，下列推斷正確的是()A．陰影部分的面積表示電源內(nèi)阻上消耗的功率B．陰影部分的面積表示電源的輸出功率C．當(dāng)α＝β時，電源的輸出功率最大D．當(dāng)α＝β時，電源的效率最高BC[陰影部分表示P＝UI，代表外電阻消耗的功率或電源的輸出功率，A錯誤，B正確；當(dāng)α＝β時說明外電阻的阻值R與電源內(nèi)阻r相等，此時電源的輸出功率最大，C正確；效率為η＝eq\f(R,R＋r)＝50%，D錯誤．]2．如圖所示，R1阻值恒定，R2為熱敏電阻(熱敏電阻阻值隨溫度降低而增大)，L為小燈泡，當(dāng)R2所在位置溫度上升時()A．R1兩端的電壓減小 B．小燈泡的亮度變暗C．電流表的示數(shù)減小 D．通過R2的電流減小B[當(dāng)R2所在位置溫度上升時R2阻值減小，總電阻減小，總電流增大，電流表的示數(shù)增大，R1兩端的電壓U1＝IR1增大，故A、C錯誤；總電流增大，內(nèi)電壓增大，則路端電壓U＝E－Ir減小，并聯(lián)部分的電壓減小，所以燈泡L變暗，故B正確；通過L的電流減小、而總電流增大，則通過R2的電流增大，故D錯誤．]3．(多選)M、N是一對水平放置的平行板電容器，將它與一電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源組成如圖所示的電路，R是并聯(lián)在電容器上的滑動變阻器，G是靈敏電流計(jì)，在電容器的兩極板間有一帶電的油滴處于懸浮狀態(tài)，如圖所示，現(xiàn)保持開關(guān)S閉合，將滑動變阻器的滑片向上滑動，則()A．在滑片滑動時，靈敏電流計(jì)中有從b向a的電流B．在滑片滑動時，靈敏電流計(jì)中有從a向b的電流C．帶電油滴將向上運(yùn)動D．帶電油滴將向下運(yùn)動BC[電容器兩極板間的電壓U＝eq\f(R,R＋r)E，當(dāng)將滑動變阻器的滑片向上滑動時，R增大，U增大，電容器的電荷量增加，處于充電狀態(tài)，靈敏電流計(jì)中有電流，由于電容器上板帶正電，則靈敏電流計(jì)中有從a向b的電流，故A錯誤，B正確；U增大，由E＝eq\f(U,d)分析得知，板間場強(qiáng)增大，則帶電油滴將向上運(yùn)動，故C正確，D錯誤．]4．如圖所示的電路中，閉合開關(guān)后，電壓表有示數(shù)、電流表指針幾乎不動．關(guān)于電路故障分析正確的是()A．燈泡L1短路 B．燈泡L1斷路C．燈泡L2短路 D．燈泡L2斷路D[假如燈泡L1短路，電路電阻較小，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)較大．此選項(xiàng)不符合題意；假如燈泡L1斷路，整個電路斷路，電壓表、電流表指針都不會偏轉(zhuǎn)．此選項(xiàng)不符合題意；假如燈泡L2短路，電路電阻較小，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度應(yīng)較大；電壓表相當(dāng)于與導(dǎo)線并聯(lián)無示數(shù)．此選項(xiàng)不符合題意；假如燈泡L2斷路，電壓表測量電源電壓，指針會明顯偏轉(zhuǎn)；電路電流特殊小，指針幾乎不動，此選項(xiàng)符合題意．]5．一臺國產(chǎn)智能即熱式電熱水器的銘牌上所列的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示．依據(jù)表中供應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出此電熱水器在額定電壓下工作時，通過電熱水器的最大電流約為()最大運(yùn)用功率2000W額定壓力0.03－0.6Mpa額定電壓220V電器類別I類額定頻率50Hz防水等級IP×4△A.40A B．4.4AC．9.1A D．0.11AC[由銘牌讀出額定功率為2000W，額定電壓為220V；故額定電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(2000,220)A≈9.1A，故A、B、D錯誤，C正確．]6．如圖所示，直線OAC為某始終流電源的總功率隨電流I改變的圖線，曲線OBC表示同始終流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I改變的圖線．若A、B點(diǎn)的橫坐標(biāo)均為1A，那么AB線段表示的功率為()A．1W B．6WC．2W D．2.5WC[由題圖知，在C點(diǎn)，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動勢為E＝3V，短路電流為I＝3A，所以電源的內(nèi)阻為r＝eq\f(E,I)＝1Ω.圖象上AB段所表示的功率為PAB＝P總－I2r＝(1×3－12×1)W＝2W．]二、非選擇題(14分)7．如圖所示，電燈L標(biāo)有“4V1W”，滑動變阻器R的總電阻為50Ω.當(dāng)滑片P滑至某位置時，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＝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)L斷路后，外電路只有R2，因無電流流過R，電壓表示數(shù)即為路端電壓U2＝U端＝10V，R2＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(10,0.5)Ω＝20Ω.L未斷路時恰好正常發(fā)光，UL＝4V，IL＝eq\f(P,UL)＝0.25A，U端′＝U2′＝I2′·R2＝0.45×20V＝9V，R＝eq\f(UR,IR)＝eq\f(U端′－UL,IL)＝eq\f(9－4,0.25)Ω＝20Ω.(3)依據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r，故障前E＝9＋(0.45＋0.25)r，故障后E＝10＋0.5r，得r＝5Ω，E＝12.5V.[答案]見解析[實(shí)力提升練]一、選擇題(本題共4小題，每小題6分)1．如圖所示，E為內(nèi)阻不能忽視的電池，R1、R2、R3均為定值電阻，與?均為志向電表；起先時開關(guān)S閉合，?均有讀數(shù)，某時刻發(fā)覺和?讀數(shù)均變大，則電路中可能出現(xiàn)的故障是()A．R1斷路 B．R2斷路C．R1短路 D．R3短路B[若R1斷路，電流表?中沒有讀數(shù)，不符合題意，故A錯誤；若R2斷路，外電路總電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，則電壓表讀數(shù)變大；R3的分壓增大，則電流表?的讀數(shù)變大，符合題意，故B正確；若R1短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，則電壓表讀數(shù)變小，不符合題意，故C錯誤；若R3短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，則電壓表讀數(shù)變小，不符合題意，故D錯誤．]2．有一個電動勢為3V、內(nèi)阻為1Ω的電源．下列電阻與其連接后，使電阻的功率大于2W，且使該電源的效率大于50%的是()A．0.5Ω B．1ΩC．1.5Ω D．2ΩC[由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)，電源效率η＝eq\f(I2R,I2（R＋r）)×100%>50%，P＝I2R>2W．即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))eq\s\up10(2)R>2W，得eq\f(1,2)Ω<R<2Ω，要使電源的效率大于50%應(yīng)使R>r＝1Ω，故C正確．]3．(多選)如圖所示，當(dāng)電路中的滑動變阻器R2的滑動觸頭P向下滑動時()A．電容器C兩端的電壓增大B．電容器C兩極板間的電場強(qiáng)度增大C．電壓表的讀數(shù)減小D．R1消耗的功率增大AB[P下滑時R2接入電路的電阻增大，總電阻增大，總電流減小，R1消耗的功率減小，故D錯誤．內(nèi)電壓減小，外電壓增大，電壓表的讀數(shù)增大，故C錯誤．電容器兩端的電壓增大，兩極板間的電場強(qiáng)度增大，A、B選項(xiàng)正確．]4．(多選)一輛電動觀光車蓄電池的電動勢為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)空載的電動觀光車以大小為v的速度勻速行駛時，流過電動機(jī)的電流為I，電動車的質(zhì)量為m，電動車受到的阻力是車重的k倍，忽視電動觀光車內(nèi)部的摩擦，則有()A．電動機(jī)的內(nèi)阻為R＝eq\f(E,I)－rB．電動機(jī)的內(nèi)阻為R＝eq\f(E,I)－r－eq\f(kmgv,I2)C．電動車的工作效率η＝eq\f(kmgv,EI)D．電動機(jī)的輸入功率為P＝EI－I2rBD[電池的總功率要用P＝EI來計(jì)算，依據(jù)總功率等于輸出的機(jī)械功率加上電動機(jī)內(nèi)的發(fā)熱的功率，可以求得電動機(jī)的發(fā)熱功率的大小，由于電動車勻速運(yùn)動，阻力和牽引力相等，故P＝Fv＝kmgv，過程中電能轉(zhuǎn)化為動能以及內(nèi)能，故有EI＝kmgv＋I(xiàn)2R＋I(xiàn)2r，解得R＝eq\f(E,I)－r－eq\f(kmgv,I2)，A錯誤，B正確；電動機(jī)的輸入功率為P入＝EI－I2r，電動車的效率為η＝eq\f(kmgv,EI－I2r)，C錯誤，D正確．]二、非選擇題(26分)5．(13分)利用電動機(jī)通過如圖所示的電路提升重物，己知電源電動勢E＝6V，電源內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R＝3Ω，重物質(zhì)量m＝0.10kg，當(dāng)將重物固定時，志向電壓表的示數(shù)為5V，當(dāng)重物不固定，且電動機(jī)最終以穩(wěn)定的速度勻速提升重物時，電壓表的示數(shù)為5.5V，(不計(jì)摩擦，g取10m/s2)．求：(1)串聯(lián)入電路的電動機(jī)內(nèi)阻為多大？(2)重物勻速上升時的速度大?。?3)勻速提升重物3m須要消耗電源多少能量？[解析](1)由題，電源電動勢E＝6V，電源內(nèi)阻r＝1Ω，當(dāng)將重物固定時，電壓表的示數(shù)為5V，則依據(jù)閉合電路歐姆定律得電路中電流為I＝eq\f(E－U,r)＝eq\f(6－5,1)＝1A電動機(jī)的電阻RM＝eq\f(U－IR,I)＝eq\f(5－1×3,1)Ω＝2Ω.(2)當(dāng)重物勻速上升時，電壓表的示數(shù)為U＝5.5V，電路中電流為I′＝eq\f(E－U′,r)＝0.5A電動機(jī)兩端的電壓為UM＝E－I′(R＋r)＝6－0.5×(3＋1)V＝4V故電動機(jī)的輸入功率P＝UMI′＝4×0.5W＝2W依據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得UMI′＝mgv＋I(xiàn)′2R代入解得v＝1.5m/s.(3)勻速提升重物3m所須要的時間t＝eq\f(h,v)＝eq\f(3,1.5)s＝2s，則消耗的電能W＝EI′t＝6×0.5×2J＝6J.[答案](1)2Ω(2)1.5m/s(3)6J6．(13分)如圖所示，內(nèi)壁光滑、內(nèi)徑很小的1/4圓弧管固定在豎直平面內(nèi)，圓弧的半徑r為0.2m，在圓心O處固定一個電荷量為－1.0×10－9C的點(diǎn)電荷．質(zhì)量為0.06kg、略小于圓管截面的帶電小球，從與O點(diǎn)等高的A點(diǎn)沿圓管內(nèi)由靜止運(yùn)動到最低點(diǎn)B，到達(dá)B點(diǎn)小球剛好與圓弧沒有作用力，然后從B點(diǎn)進(jìn)入板距d＝0.08m的兩平行板電容器后剛好能在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，且此時電路中的電動機(jī)剛好能正常工作．已知電源的電動勢為12V，內(nèi)阻為1Ω，定值電阻R的阻值為6Ω，電動機(jī)的內(nèi)阻為0.5Ω.(g取10m/s2，靜電力常量k＝9.0×109N·m2/C2)求：(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時的速度；(2)小球所帶的電荷量；(3)電動機(jī)的機(jī)械功率．[解析](1)由機(jī)械能守恒得mgr＝eq\f(1,2)mveq\o\al(