2020学年高中物理第二章恒定电流专题第7节 闭合电路的欧姆定律

2020学年高中物理第二章恒定电流专题第7节 闭合电路的欧姆定律

第7节 闭合电路的欧姆定律 ‎ ‎1．下列关于电源电动势的说法错误的是 A．电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量 B．外电路断开时的路端电压等于电源的电动势 C．用内阻较大的电压表直接测量电源正负极之间的电压值约等于电源的电动势 D．外电路的总电阻越小，则路端电压越接近电源的电动势 ‎【答案】D ‎【解析】电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，与外电路的结构无关，选项A正确；电源电动势在数值上等于外电路断开时两极间的电压，用内阻较大的电压表直接测量电源正负极之间的电压值约等于电源的电动势，外电路的总电阻越大，则路端电压越接近电源的电动势，选项BC正确，D错误。故说法错误的是选项D。‎ ‎2．电动势为E的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路，如果将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的，电流表的读数增大为原来的3倍，则可以求出 A．电源的内阻 B．电流表的内阻 C．电压表原来的读数 D．电流表原来的读数 ‎【答案】C ‎【名师点睛】根据题目给出的是两种情况下的电流表和电压表读数的变化，故可设出原来两表的读数，由比例关系得出变化后的读数，通过闭合电路的欧姆定律列方程组求解即可。‎ ‎3．（2020·江苏省苏州市高三第一次模拟）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象（电池电动势不变，内阻不是定值），图线b是某电阻R的U–I图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是 A．硅光电池的内阻为8 Ω B．硅光电池的总功率为0.4 W C．硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32 W D．若将R换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大 ‎【答案】AC ‎4．如图所示的是一种测量电流表内阻的电路。闭合开关K，调节电阻箱R的阻值，当电阻箱阻值为R1时，电流表指针恰好满偏。将电阻箱阻值为R2时，电流表指针刚好半偏。若忽略电池内阻，则电流表内阻为 A． B．‎ C． D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】设电流表满偏电流为Ig，内阻为Rg。根据闭合电路欧姆定律得：；，联立解得，Rg=R2–2R1，故选C。‎ ‎5．（2020·四川省成都市第七中学高三模拟）某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。则判断正确的是 A．在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PC B．b、c线的交点与a、b线的交点的横坐标之比一定为1:2，纵坐标之比一定为1:4‎ C．电源的最大输出功率Pm=9 W D．电源的电动势E=9 V，内电阻r=3 Ω ‎【答案】AB ‎1:2，纵坐标之比为1:4，故B正确。图线c表示电源的输出功率与电流的关系图象，很显然，最大输出功率小于3 W，故C错误；当I=‎3 A时，，说明外电路短路，根据知电源的电动势E=3 V，内电阻，故D错误。‎ ‎6．电动势为E，内阻为r的电源与固定电阻R0、可变电阻R串联，如图所示，设R0=r，Rab=2r，当变阻器的滑片自a端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是 A．电源的输出功率 B．变阻器消耗的功率 C．固定电阻R0上消耗的功率 D．电池内电阻上消耗的功率 ‎【答案】B ‎【名师点睛】本题中，对于定值电阻，根据电流的变化，即可判断其功率变化。对于电源的输出功率和变阻器消耗的功率，要充分利用推论进行分析。‎ ‎7．（2020·普通高等学校高三招生全国统一考试模拟）如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R=6 Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说法正确的是 A．电源的电动势E=V，内阻r=4 Ω B．图乙中Rx=25 Ω C．定值电阻R消耗的最大功率为0.96 W D．调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1 W ‎【答案】BC ‎【解析】当RP=R+r=10 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，R=6 Ω，可得内阻r=4 Ω，最大功率，解得E=4 V，选项A错误；滑动变阻器的阻值为4 Ω时消耗的功率与阻值Rx时消耗的功率相等，有4Rx=（R+r）2，解得Rx=25 Ω，选项B正确；当回路的电流最大时，定值电阻R消耗的功率最大，故最大功率为，选项C 正确；当外电路电阻与内阻相等时，电源输出功率最大，本题中定值电阻R的阻值已经大于内阻的阻值，故滑动变阻器RP的阻值为零时，电源的输出功率最大，最大功率为，选项D错误。‎ ‎【名师点睛】此题是闭合电路欧姆定律及电功率的讨论问题；关键是知道当外电路电阻变化时，当外电路电阻等于内阻时电源的输出功率最大，外电阻越接近内阻时电源的输出功率越大。‎ ‎8．（2020·河北省张家口市第四中学高二期末）在如图所示电路中，当变阻器R3的滑片向b端移动时 A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．电压表示数变小，电流表示数变大 C．电压表示数变大，电流表示数变大 D．电压表示数变小，电流表示数变小 ‎【答案】B ‎9．如图为某控制电路，由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器（滑动变阻器）R连接而成，L1、L2是两个指示灯。当电位器的触片由b端滑向a端时，下列说法正确的是 A．L1、L2都变亮 B．L1、L2都变暗 C．L1变亮，L2变暗 D．L1变暗，L2变亮 ‎【答案】B ‎【解析】当滑片由b端滑向a端滑动时，R接入电阻增大，总电阻增大；由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小，则内电压减小，由U=E–Ir可知路端电压增大，则R1两端的电压增大，所以通过R1的电流增大，而总电流减小，所以通过L1的电流变小，即L1变暗，L1两端电压减小，并联电压增大，所以R2及其并联电压增大，所以通过R2电流增大，而通过L1的电流变小，所以通过L2电流变小，即L2变暗。故选B。‎ ‎10．（2020·山东省德州市）在如图所示的电路中为电源，其内阻为，为定值电阻（），为电阻箱，光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大面减小，为理想电压表，为理想电流表，闭合开关后，下列说法正确的是 A．用光照射，电流表示数变大 B．用光照射，电压表示数变小 C．将变阻箱阻值变大，电流表示数变大 D．将变阻箱阻值变大，电压表示数变小 ‎【答案】ACD ‎11．在如图（a）所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表（内阻极大）的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图（b）所示。则 A．图线甲是电压表V1示数随电流变化的图线 B．电源内电阻的阻值为10 Ω C．电源的电动势是4 V D．滑动变阻器R2的最大功率为0.9 W ‎【答案】D ‎，的阻值为5 Ω，电阻为20 Ω；当等效为内阻，则当滑动变阻器的阻值等于时，滑动变阻器消耗的功率最大，故当滑动变阻器阻值为10 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流A=‎0.3 A，则滑动变阻器消耗的总功率，故D正确。‎ ‎【名师点睛】在求定值电阻的最大功率时，应是电流最大的时候；而求变值电阻的最大功率时，应根据电源的最大输出功率求，必要时可将与电源串联的定值电阻等效为内阻处理。‎ ‎12．如图所示，直线A为某电源的U－I图线，曲线B为某小灯泡L1的U–I图线的一部分，用该电源和小灯泡L1组成闭合电路时，灯泡L1恰好能正常发光，则下列说法中正确的是 A．此电源的内阻为 B．灯泡L1的额定功率为6 W C．把灯泡L1换成“3 V，20 W”的灯泡L2，电源的输出功率将变小 D．由于小灯泡L1的U–I 图线是一条曲线，所以灯泡发光过程，欧姆定律不适用 ‎【答案】B ‎20 W”的灯泡L2，电源的输出功率将变大，故C错误；灯泡是纯电阻，欧姆定律仍适用，故D错误。‎ ‎【名师点睛】电源的U–I曲线与灯泡伏安特性曲线的交点就是该灯泡与该电源连接时的工作状态，由图可读出工作电压和电流及电源的电动势从而可算出灯泡的额定功率。根据推论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，欧姆定律适用于纯电阻；解决这类问题的关键在于从数学角度理解图象的物理意义，抓住图象的斜率、面积、截距、交点等方面进行分析，更加全面地读出图象的物理内涵。‎ ‎13．（2020·广东深圳市罗湖区深圳第二实验学校高二月考）如图所示的电路中，闭合电键，灯、正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯变亮，灯变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是 A．断路 B．断路 C．短路 D．短路 ‎【答案】A ‎14．（2020·湖南省岳阳市第一中学）电源电动势为内阻为的电源和一个水平放置的电容为的平行板电容器及三个电阻阻值分别为的电阻组成如图所示的电路。当开关闭合后，电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态，现将开关断开，则以下判断正确的是 A．液滴带正电 B．液滴将向下运动 C．断开前电容器上的带电荷量为 D．断开稳定后电容器上的带电量为 ‎【答案】C ‎【解析】电容器上极板与电源正极相连，带正电，即两极板间的电场强度竖直向下，液滴受到竖直向下的重力和电场力作用，二力平衡，所以电场力方向竖直向上，液滴带负电，A错误；电路的等效电路结构为：和电源串联在一起，和电容器串联，并联在两端，即电容器两端电压等于两端电压，当S断开，电容器两端的电压等于电源电动势大小，变大，根据可得电容器两极板间的电场强度增大，液滴受到的竖直向上的电场力变大，液滴向上运动，B错误；S断开前，根据闭合回路欧姆定律可知两端电压，即电容器两端电压为，故电容器上所带电荷量为，C正确；S断开稳定后，电路断路，电容器两端电压等于E，故电容器所带电荷量为，D错误。‎ ‎15．如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些（但没有烧毁），则电路中出现的故障可能是 A．R1短路 B．R2断路 C．R3断路 D．R1、R2同时短路 ‎【答案】B ‎16．（2020·上海浦东）在如图所示电路中，R1、R2为定值电阻，闭合电键S后，带电粒子恰处于静止状态，现将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表V1，V2，V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则 A．V1示数减小，V2和V3示数增大 B．带电粒子将向上运动 C．ΔU3>ΔU1‎ D．此过程中保持不变 ‎【答案】BCD ‎17．（2020·上海市嘉定区高三教学质量调研）如图所示电路中，电源E 的电动势为3.2 V，电阻R的阻值为30 Ω，小灯泡L的额定电压为3.0 V，额定功率为4.5 W。当电键S接位置1时，电压表的读数为3 V，那么当电键S接到位置2时，小灯泡L A．比正常发光略亮 B．正常发光 C．有可能被烧坏 D．很暗，甚至不亮 ‎【答案】D ‎【解析】灯泡的额定电流，电阻，当开关接1时，电阻R的电流，根据根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir=3+0.1r；当开关接2时，灯泡电流，小于灯泡的额定电流，实际功率小于额定功率，则灯泡很暗，甚至不亮。故ACB错误，D正确。‎ ‎18．如图1、2所示，两电源的电动势均为6 V，内阻为0.5 Ω，小型电动机M的线圈电阻为0.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为5 Ω，限流电阻R0均为2.5 Ω，求：‎ ‎（1）若理想电压表的示数均为2.5 V时，试求在图1中电源的输出功率和电动机输出的机械功率；‎ ‎（2）在图2中限流电阻R0可消耗的最大功率和滑动变阻器R可消耗的最大功率？‎ ‎【答案】（1）5.5 W 2.5 W （2）10 W 3 W ‎【解析】（1）I=IR0==‎‎1 A 所以Pmax=Im2R0=10 W 当滑动变阻器阻值3 Ω时，消耗的功率最大，Pmax=3 W ‎【名师点睛】此题是关于电功率的计算问题；注意电动机的输出功率等于输入的总功率与热功率的差值；当电路电阻变化时，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大。‎ ‎19．如图a所示电路，当变阻器的滑片从一端滑动到另一端的过程中两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图b中的AC、BC两直线所示，不考虑对电路的影响。‎ 图（a） 图（b）‎ ‎（1）定值电阻，变阻器的总电阻分别为多少？‎ ‎（2）试求出电源的电动势和内电阻。‎ ‎（3）变阻器的滑片从一端滑动到另一端的过程中，滑动变阻器消耗的最大电功率为多少？‎ ‎【答案】（1）3 Ω 12 Ω （2）E=8 V，r=1 Ω （3）4 W ‎【解析】（1）电压表V1的示数随电流表示数的变化图象应为BC；电压表V2的示数随电流表示数的 ‎（3）当时，变阻器消耗的电功率最大 ‎，‎ ‎【名师点睛】当变阻器的滑片向左移动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中电流增 大，定值电阻R0的电压增大，路端电压减小，来判断两个电压表的示数对应的图线，在最后一问中，需要知道将定值电阻和电源内阻当作一个等效电源的内阻，当等效电源的内阻和变阻器电阻相等时，等效电源输出功率最大，即滑动变阻器消耗的功率最大。‎