人教版高中物理选修31210《闭合电路的欧姆定律的应用》练习题.docx

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人教版高中物理选修31210《闭合电路的欧姆定律的应用》练习题

闭合电路的动态分析

图2106

1．在如图2106所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时（　　）

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　A

解析　R3的滑动触头向下滑动，所以R3接入电路的阻值变大，导致并联电路的阻值变大，电路的总电阻变大，干路电流变小；并联电路的电阻变大，则并联电路的分压增大，即R2、R4串联电路的电压变大，所以流过这一支路的电流变大，由于干路电流变小，所以电流表的示数变小；因为R2、R4串联电路的电压变大，使得R2两端分压变大，电压表示数变大，本题答案为A.

闭合电路中的功率和效率

图2107

2．如图2107所示，直线A为电源的UI图线，直线B为电阻R的UI图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是（　　）

A．4W，

B．2W，

C．4W，

D．2W，

答案　C

解析　从题图中可知E＝3V，图线A和图线B的交点是电源和电阻R构成闭合电路的工作点，因此P出＝UI＝4W，P总＝EI＝6W．电源的效率η＝

＝

.

含容电路分析

图2108

3．如图2108所示，R是光敏电阻，当它受到的光照强度增大时（　　）

A．灯泡L变暗

B．光敏电阻R上的电压增大

C．电压表V的读数减小

D．电容器C的带电荷量增大

答案　CD

解析　光照强度增大时，R的阻值减小，闭合电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知I＝

增大，灯泡L变亮，选项A错误；光敏电阻R上的电压UR＝E－I（r＋R灯）减小，选项B错误；电压表V的读数U＝E－Ir减小，选项C正确；电容器C两端的电压等于灯泡两端的电压，灯泡两端的电压UL＝IR灯增大，所以电容器C的带电荷量Q＝CUL增大，选项D正确．

图2109

4．如图2109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

答案　B

解析　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.

（时间：

60分钟）

题组一　闭合电路的动态分析

图21010

1．如图21010所示的电路，闭合电键S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值．则（　　）

A．电流表的示数减小

B．电压表的示数减小

C．电阻R2两端的电压减小

D．路端电压增大

答案　B

解析　题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故R↓→R总↓→I干↑→U内↑→U外↓.R2两端电压U2＝I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小，

读数减小，A、C、D错误，B项正确．

图21011

2．如图21011所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则（　　）

A．电灯L更亮，安培表的示数减小

B．电灯L更亮，安培表的示数增大

C．电灯L更暗，安培表的示数减小

D．电灯L更暗，安培表的示数增大

答案　A

解析　变阻器的滑片P向b端滑动，R1接入电路的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，安培表的示数减小，路端电压U增大，电灯两端电压增大，电灯L更亮，A正确，B、C、D错误．

图21012

3．如图21012所示，E为电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U.现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（　　）

A．I1增大，I2不变，U增大B．I1减小，I2增大，U减小

C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小

答案　B

解析　滑动触点由a向b移动时，R2阻值减小，所以总电阻减小，电路中总电流增大，则内电压增大，路端电压减小，故U减小；总电流增大，R3两端电压也增大，所以并联电压减小，故I1减小，I2增大．

4.

图21013

如图21013所示的电路中，电源的内阻r≠0，R1和R2是两个定值电阻．当滑动变阻器R的滑片向a移动时，电路中的电流I1、I2的变化情况是（　　）

A．I1不变B．I1变小C．I2变大D．I2变小

答案　BC

解析　当滑动变阻器R的滑片向a移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，整个回路的总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流I＝

变大，路端电压U＝E－Ir变小，I1变小，A错误，B正确；又I＝I1＋I2，所以I2变大，C正确，D错误．

5．某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10（24V，220W）和10个相同的指示灯X1～X10（220V,2W），将其连接在220V的交流电源上，电路如图21014所示，若工作一段时间后L2灯丝烧断，则（　　）

图21014

A．X1的功率减小，L1的功率增大

B．X1的功率增大，L1的功率增大

C．X2的功率增大，其他指示灯的功率减小

D．X2的功率减小，其他指示灯的功率增大

答案　C

解析　由串、并联电路的知识知，若L2灯丝烧断，电路的电阻值变大，电流变小，除X2两端电压变大外，其他电压变小，故选C.

题组二　闭合电路的功率和效率

6．两个电池1和2的电动势E1＞E2，它们分别向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同．比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率η1和η2的大小，则有（　　）

A．P1＞P2，η1＞η2B．P1＞P2，η1＜η2

C．P1＜P2，η1＞η2D．P1＜P2，η1＜η2

答案　B

解析　因为PR相等，则电流I相等．由I＝

＝

；因E1＞E2则r1＞r2，所以P1＞P2，而η＝

＝

，所以η与E成反比故η1＜η2，故选B.

7．将阻值为4Ω和10Ω的两个电阻R1、R2分别接在同一电源上，结果R2上消耗的功率P2比R1上消耗的功率P1大，则（　　）

A．电源内阻一定大于4Ω

B．两电阻串联后接此电源，外电路总功率一定大于只接R2时的功率

C．两电阻并联后接此电源，外电路总功率一定小于只接R1时的功率

D．只接R1时电源消耗的功率一定大于只接R2时消耗的功率

答案　ACD

解析　根据电源输出功率随外电阻的变化关系曲线如图所示．

因为R2消耗的功率P2比R1消耗的功率P1大．所以有R1R1＝4Ω.A选项正确、D选项正确．R1与R2的并联电阻一定小于R1的电阻．由电源的输出功率曲线可知外电路总功率一定小于只接R1时的功率，C正确．若R1与R2串联，其电阻大于R2的电阻．外电路的消耗的总功率不一定大于只接R2时的功率，B错误．

图21015

8．如图21015所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P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P随电流I变化的图线．若A、B点的横坐标均为1A，那么AB线段表示的功率为（　　）

A．1W　B．6W

C．2W　D．2.5W

答案　C

解析　由题图不难看出，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＝3V，短路电流为I＝3A，所以电源的内阻为r＝

＝1Ω.图象上AB线段表示的功率为PAB＝P总－I2r＝（1×3－12×1）W＝2W．故正确选项为C.

9.

图21016

电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，如图21016所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线．直线C为一个电阻R两端的电压与电流关系的图线，将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么（　　）

A．R接到电源a上，电源的效率较低

B．R接到电源b上，电源的输出功率较大

C．R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高

D．R接到电源b上，电源的输出功率较小，电源效率较高

答案　C

解析　电源的效率η＝

＝

，由题中图象可知A与C交点处电压大于B与C交点处电压，则R接在电源a上效率较高；电源输出功率P＝UI，由题中图象易得R接在电源a上输出功率较大，A、B、D错误，C正确．

题组三　含容电路分析

图21017

10．如图21017所示，C为两极板水平放置的平行板电容器，闭合开关S，当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态．要使尘埃P向下加速运动，下列方法中可行的是（　　）

A．把R2的滑片向左移动

B．把R2的滑片向右移动

C．把R1的滑片向左移动

D．把开关S断开

答案　A

解析　若尘埃P处于静止状态，则重力与电场力平衡．若尘埃向下加速运动，则电场力减小，电容器两极板间的电压减小，故向左移动R2的滑片可以实现这种变化．故A正确、B错．由于稳定时R1支路无电流，故无论如何移动R1，电容器两极板间的电压都不会改变，故尘埃仍平衡，故C错．断开开关S，电容器两极板间电压增大，这种情况与B选项效果相同，故D错．

图21018

11．在如图21018所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是（　　）

A．灯泡L变亮

B．电源的输出功率变小

C．电容器C上电荷量减少

D．电流表读数变小，电压表读数变大

答案　BD

解析　将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，R的阻值变大，电路中电流变小，灯泡变暗，A错误；路端电压变大，电阻R两端电压变大，电容器C两端电压变大，电容器C上电荷量增加，C错误，D正确；当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，则外电路电阻比r大得越多，输出功率越小，B正确．

图21019

12．如图21019所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合开关S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是（　　）

A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大

B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小

C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大

D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小

答案　B

解析　当电路接通后，对小球受力分析：

小球受重力、电场力和悬线的拉力F三个力的作用，其中重力为恒力，当电路稳定后，R1中没有电流，两端等电势，因此电容器两极板电压等于R0两端电压，当R2不变，R1变化时，电容器两极板电压不变，板间电场强度不变，小球所受电场力不变，F不变，C、D两项错．若保持R1不变，缓慢增大R2，R0两端电压减小，电容器两端电压减小，内部电场减弱，小球受电场力减小，F变小．故A项错，B项正确．

题组四　综合应用

图21020

13．如图21020所示，R为电阻箱，

为理想电压表，当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．求：

（1）电源的电动势E和内阻r.

（2）当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？

最大值Pm为多少？

答案　

（1）6V　1Ω　

（2）1Ω　9W

解析　

（1）由闭合电路欧姆定律E＝U1＋

r①

E＝U2＋

r②

联立①②并代入数据解得E＝6V，r＝1Ω

（2）由电功率表达式P＝

R③

将③式变形为P＝

④

由④式知，R＝r＝1Ω时，

P有最大值Pm＝

＝9W

图21021

14．如图21021所示的电路中，已知电源电动势E＝36V，内阻r＝2Ω，R1＝20Ω，每盏灯的额定功率都是2W，额定电压也相同．当S闭合，R2调到14Ω时，两灯都正常发光；当S断开，要使L2仍正常发光，则R2应调到何值？

答案　50Ω

解析　设所求阻值为R2′，当灯L1和L2都正常发光时，加在灯两端电压为额定电压UL.

当S闭合时，E1＝UL＋I1（R1＋r＋R2），

当S断开时，E2＝UL＋I2（R1＋r＋R2′），

又因为E1＝E2＝E，I1＝2I2＝2IL（IL为额定电流），

得IL（R1＋r＋2R2－R2′）＝0，

但IL≠0，所以R1＋r＋2R2＝R2′，

即R2′＝20Ω＋2Ω＋2×14Ω＝50Ω.