2019-2020学年高中物理第二章恒定电流习题课三闭合电路欧姆定律的应用练习 人教版选修3-12

2019-2020学年高中物理第二章恒定电流习题课三闭合电路欧姆定律的应用练习 人教版选修3-12

习题课(三)　闭合电路欧姆定律的应用 ‎「基础达标练」‎ ‎1．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)(　　)‎ A．a、c间断路　　　　　　 　B．c、d间断路 C．b、d间断路 D．b、d间短路 解析：选B　因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中必是断路，故D错误；电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势．故正确答案为B.‎ ‎2．如图所示的电路中，闭合开关后，电压表有示数、电流表指针几乎不动．关于电路故障分析正确的是(　　)‎ A．灯泡L1短路 B．灯泡L1断路 C．灯泡L2短路 D．灯泡L2断路 解析：选D　如果灯泡L1短路，电路电阻较小，电流表指针偏转角度应较大，此选项不符合题意；如果灯泡L1断路，整个电路断路，电压表、电流表指针都不会偏转，此选项不符合题意；如果灯泡L2短路，电路电阻较小，电流表指针偏转角度应较大，电压表相当于与导线并联无示数，此选项不符合题意；如果灯泡L2断路，电压表测量电源电压，指针会明显偏转，电路电流特别小，指针几乎不动，此选项符合题意．‎ ‎3．(多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．开关闭合后，灯泡L能正常发光．当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是(　　)‎ A．灯泡L将变暗 B．灯泡L将变亮 7‎ C．电容器C的电荷量将减小 D．电容器C的电荷量将增大 解析：选AD　由于R增大，电流I＝减小，灯泡L将变暗，故A正确，B错误；路端电压U＝E－Ir增大，则电容器电荷量Q＝CU增大，故C错误，D正确．‎ ‎4．(多选)如图，a表示某电源路端电压随电流变化的图线，b表示外电阻两端电压随电流变化的图线，下列判断正确的是(　　)‎ A．阴影部分的面积表示电源内阻上消耗的功率 B．阴影部分的面积表示电源的输出功率 C．当α＝β时，电源的输出功率最大 D．当α＝β时，电源的效率最高 解析：选BC　阴影部分表示P＝UI，代表外电阻消耗的功率或电源的输出功率，A错误，B正确；当α＝β时说明外电阻的阻值R与电源内阻r相等，此时电源的输出功率最大，C正确；效率为η＝＝50%，D错误．‎ ‎5．如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为‎1 A，那么AB线段表示的功率为(　　)‎ A．1 W B．6 W C．2 W D．2.5 W 解析：选C　由题图知，在C点，电源的总功率等于电源内部的热功率，所以电源的电动势为E＝3 V，短路电流为I＝‎3 A，所以电源的内阻为r＝＝1 Ω.图象上AB段所表示的功率为PAB＝P总－I2r＝(1×3－12×1)W＝2 W.‎ ‎6．如图所示的电路中，电源电动势E＝8 V，内阻r＝2 Ω，电阻R2＝6 Ω，电容为1 μF的平行板电容器水平放置且下极板接地．当滑动变阻器R1的滑片处于b端时，有一带电油滴位于板间正中央P点且恰好处于静止状态．下列说法正确的是(　　)‎ A．此时P点电势为6 V B．电容器上极板所带电荷量为6×10－‎‎6 C C．若仅将电容器上极板缓慢上移少许，则P点电势不变 D．若仅将滑片从b端向a端缓慢移动少许，则油滴将向下移动 7‎ 解析：选B　由闭合电路的欧姆定律可知：路端电压U＝E＝6 V，那么，电容器两极的电势差为6 V，又有下端接地，故电势为零，那么，P点电势为U＝3 V，故A错误；电容器上极板所带电荷量Q＝CU＝1×10－6×‎6 C＝6×10－‎6 C，故B正确；移动电容器上极板，电容器两端电势差不变，又有两极板间距离增大，故电场强度减小，又有P点到下级板的距离不变，故电势差减小，那么，P点电势减小，故C错误；滑片从b端向a端移动，那么外电路电阻增大，所以，路端电压增大，故两极板电势差增大，极板间场强增大，那么，油滴受到的电场力增大；油滴受重力和电场力作用，故由开始时油滴静止可知：电场力方向向上，那么，移动滑片后油滴合外力向上，故油滴向上运动，故D错误．‎ ‎7．(多选)如图所示的电路中，电键K1、K2、K3、K4均闭合，在平行板电容器C的极板间悬浮着一带电油滴P，下列判断正确的是(　　)‎ A．若断开K1，则P将继续悬浮不动 B．若断开K2，则P将向下加速运动 C．若断开K3，则P将向下加速运动 D．若断开K4，则P将继续悬浮不动 解析：选ACD　断开K1，电容器两板间的电压不变，场强不变，油滴所受的电场力不变，油滴仍处于平衡状态，故P悬浮不动，故A正确；断开K2，电容器两板间的电压增大，稳定时，其电压等于电源的电动势，板间场强增大，油滴所受的电场力增大，油滴将向上运动，故B错误；断开K3，电容器通过电阻放电，板间场强逐渐减小，油滴所受的电场力减小，油滴将向下加速运动，故C正确；断开K4，电容器的电量不变，板间场强不变，油滴仍处于静止状态，故D正确，故选ACD.‎ ‎8．电路如图甲所示．若电阻未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的UI图线分别如图乙所示，求：‎ ‎(1)电源的电动势和内阻；‎ 7‎ ‎(2)电源的路端电压；‎ ‎(3)电源的输出功率．‎ 解析：(1)由题图乙所示UI图线知，电源电动势E＝4 V，短路电流I短＝‎4 A，故内阻r＝＝1 Ω.‎ ‎(2)由题图甲、乙知，电源与电阻串联时，电流I＝‎1 A，此时对应路端电压U＝3 V.‎ ‎(3)由题图乙知R＝3 Ω，故P出＝I2R＝3 W.‎ 答案：(1)4 V　1 Ω　(2)3 V　(3)3 W ‎「能力提升练」‎ ‎1．(多选)如图所示，UI图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，b点α＝β，则下列说法中正确的是(　　)‎ A．在b点时，电源的总功率最大 B．在b点时，电源的输出功率最大 C．从a到b时，β角增大，电源的总功率变小，输出功率减小 D．从b到c时，β角增大，电源的效率变大，输出功率减小 解析：选BD　分析图象可知，在b点时，α＝β，定值电阻R和电源的内电阻r相等，此时电源的输出功率最大，而电源总功率P＝EI，将随I的增大而增大，A选项错误，B选项正确；从a到b时，β角增大，电源的输出功率逐渐变大，C选项错误；从b到c时，β角增大，电源的输出功率逐渐变小，外电阻逐渐增大，电源的效率η＝×100%＝×100%，逐渐增大，D选项正确．‎ ‎2．(多选)M、N是一对水平放置的平行板电容器，将它与一电动势为E，内阻为r的电源组成如图所示的电路，R是并联在电容器上的滑动变阻器，G是灵敏电流计，在电容器的两极板间有一带电的油滴处于悬浮状态，如图所示，现保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片向上滑动，则(　　)‎ A．在滑片滑动时，灵敏电流计中有从b向a的电流 B．在滑片滑动时，灵敏电流计中有从a向b的电流 C．带电油滴将向上运动 D．带电油滴将向下运动 解析：选BC　电容器两极板间的电压U＝E，当将滑动变阻器的滑片向上滑动时，R增大，U增大，电容器的电荷量增加，处于充电状态，灵敏电流计中有电流，由于电容器上板带正电，则灵敏电流计中有从a向b的电流，故A错误，B正确；U增大，由E＝分析得知，板间场强增大，则带电油滴将向上运动，故C正确，D错误．‎ 7‎ ‎3．如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是 (　　)‎ A．R3断路 B．R2断路 C．R1短路 D．R1、R2同时短路 解析：选B　由电路图可知，通过灯泡A的电流等于通过灯泡B的电流与通过R2的电流之和．灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，说明通过灯泡B的电流变大，而通过灯泡A的电流变小，因此通过R1的电流变小，所以选B项；R3断路或R1短路都会使两灯泡都比原来变亮；R1、R2同时短路会使灯泡A比原来变亮，灯泡B熄灭．‎ ‎4．(多选)在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电容器的电容为C，电压表、电流表均为理想电表，R0为定值电阻，闭合电键S，调节电阻箱的阻值，使其接入电路的阻值增大ΔR，结果电容器的电量增加了ΔQ，电压表示数的增加了ΔU，电流表示数减小了ΔI，则下列关系正确的是(　　)‎ A．ΔU＝ B．ΔR＝ C．ΔI< D．ΔQ＝ΔIC(R0＋r)‎ 解析：选ACD　闭合开关S，增大可变电阻R的阻值后，电路中电流减小，由欧姆定律分析得知，电阻R0两端的电压减小，R两端的电压增大，而它们的总电压即路端电压增大，所以电阻R0两端的电压减小量小于ΔU，即ΔI<.电容器两极板间的电压等于R两端的电压，可知电容器板间电压增大，带电量增大，增大量为ΔQ＝CΔU，即ΔU＝，故A、C正确；根据闭合电路欧姆定律得：U＝E－I(R0＋r)，由数学知识得知，＝R0＋r≠ΔR，故B不正确；根据以上分析知ΔQ＝CΔU＝ΔIC(R0＋r)，故D正确．‎ ‎5.如图所示电路中，电源电动势E＝9 V，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝6 Ω，R2＝10 Ω，R3＝6 Ω，电容器的电容C＝10 μF.‎ 7‎ ‎(1)保持开关S1、S2闭合，求电容器所带的电荷量；‎ ‎(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量．‎ 解析：(1)保持开关S1、S2闭合，则电容器两端的电压UC＝UR1＝R1＝×6 V＝3 V.‎ 电容器所带的电荷量为Q＝CUC＝10×10－6×‎3 C＝3×10－‎5C.‎ ‎(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器两端的电压等于电源电动势，此时电容器上的电荷量Q′＝CE＝10×10－6×‎9 C＝9×10－‎5 C，而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量QR2＝ΔQ＝Q′－Q＝9×10－5－3×10－‎5C＝6×10－‎5C.‎ 答案：(1)3×10－‎5C　(2)6×10－‎‎5C ‎6．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω， R2的阻值未知，R3是一个滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器两个不同端点时分别得到的．求：‎ ‎(1)电源的电动势和内电阻；‎ ‎(2)定值电阻R2的阻值；‎ ‎(3)滑动变阻器R3的最大值．‎ 解析：(1)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir 将图象中A、B两点的电压和电流代入可得 E＝16＋0.2r，E＝4＋0.8r 联立解得E＝20 V，r＝20 Ω.‎ ‎(2)当R3的滑片自左向右滑时，R3阻值变小，使电路总电阻变小，而总电流变大．由此可知，图线上的A、B两点是滑片分别位于最左端和最右端时所得到的．当滑片位于最右端时，R3＝0，R1被短路，外电路总电阻即为R2，故由B点的U、I值可求出R2.‎ R2＝＝ Ω＝5 Ω.‎ ‎(3)当滑片在最左端时，其阻值最大，并对应着图线上的A点，故由A点的U、I值可求出此时外电路总电阻，再根据串、并联电路的规律可求出R3的最大值．‎ R总＝＝ Ω＝80 Ω，又R总＝＋R2‎ 代入数值解得滑动变阻器的最大值R3＝300 Ω.‎ 7‎ 答案：(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω 7‎