人教版 (新课标)选修3第二章 恒定电流综合与测试复习练习题

第二章　恒定电流

专题强化练4　闭合电路欧姆定律的应用

一、选择题

1.(2021陕西渭南尚德中学高三上月考,)如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,A为电流表,C为电容器,初始时S0与S均闭合,现将S断开,则              (　　)

A.电流表A的读数变大,电容器C的电荷量增加

B.电流表A的读数变大,电容器C的电荷量减小

C.电流表A的读数变小,电容器C的电荷量增加

D.电流表A的读数变小,电容器C的电荷量减小

2.(2021河南许昌长葛第一中学高二上阶段性测试,)酒精测试仪(主要部件是二氧化锡半导体型酒精气体传感器)用于测试机动车驾驶人员是否酒驾。酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比,那么电压表的示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是              (　　)

A.U越大,表示C越小,U与C成反比

B.U越大,表示C越大,U与C成正比

C.U越大,表示C越小,但是U与C不成反比

D.U越大,表示C越大,但是U与C不成正比

3.(2021甘肃天水实验中学高二上期中,)如图所示,某电源的U-I图线上,a、b、c各点均表示该电路中的一个确定的工作状态,b点α=β,关于a、b、c三点,下列说法中正确的是              (　　)

A.在c点时,电源有最大输出功率

B.在b点时,电源的总功率最大

C.从a到b时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将增大

D.从b到c时,β角增大,电源的总功率和输出功率都将减小

4.(2020四川成都外国语学校高二上期中,)如图甲所示,R为电阻箱,A为理想电流表,电源的电动势为E,内阻为r。图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图象,其中功率P0分别对应电流I1、I2,外电路电阻R1、R2。下列关系式中正确的是              (　　)

A.I1+I2>　　　　　　　　B.I1+I2=

C.>　　　　　　　　D.<

5.(2020湖北襄阳五中、夷陵中学、钟祥一中联考,)(多选)某温度检测、光电控制加热装置原理如图所示。图中RT为热敏电阻(随温度升高,阻值减小),用来探测加热电阻丝R的温度,RG为光敏电阻(随光照强度增大,阻值减小),接收小灯泡L的光照,除RT、RG外,其他电阻均为定值电阻。当R处温度降低时              (　　)

A.L变亮

B.通过R3的电流减小

C.E2的路端电压增大

D.R消耗的功率减小

6.()如图所示,虚线框内为高温超导限流器,它由超导部件和限流电阻并联组成。超导部件有一个超导临界电流IC,当通过限流器的电流I>IC时,将造成超导体失超,从超导态(电阻为零即R1=0)转变为正常态(一个纯电阻且R1=3 Ω),以此来限制电力系统的故障电流。已知超导临界电流IC=1.2 A,限流电阻R2=6 Ω,小灯泡L上标有“6 V　6 W”的字样,电源电动势E=8 V,内阻r=2 Ω。原来电路正常工作,超导部件处于超导态,灯泡L正常发光,现灯泡L突然发生短路,则              (　　)

A.灯泡L短路前通过R2的电流为 A

B.灯泡L短路后超导部件将由超导态转化为正常态,电路中的电流为1 A

C.灯泡L短路后通过R1的电流为 A

D.灯泡L短路后通过R2的电流为2 A

7.()(多选)如图甲所示的电路中,将滑动变阻器R2的滑片由a端向b端移动,用两个电表分别测量电压和电流,得到部分U-I关系图象如图乙所示,则              (　　)

A.电源的电动势为6 V

B.滑动变阻器的总阻值为20 Ω

C.当电压表示数为5.0 V时,电源效率最高

D.当电压表示数为5.0 V时,R2消耗的总功率最大

8.(2020山东曲阜师大附中期末,)如图甲所示,M为一电动机,在滑动变阻器R的滑片从一端滑到另一端的过程中,两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示。已知电流表读数在0.2 A以下时,电动机没有发生转动。不考虑电表对电路的影响,以下判断正确的是              (　　)

甲

乙

A.电源电动势为3.4 V

B.变阻器的滑片向右滑动时,V2读数逐渐减小

C.此电路中,电动机的最大输出功率为0.9 W

D.变阻器的最大阻值为30 Ω

二、非选择题

9.(2021山东济宁实验中学高二上月考,)如图所示,一电荷量q=3×10-4 C的带正电小球,用绝缘细线悬于竖直放置足够大的平行金属板间的O点。闭合S后,小球静止时,细线与竖直方向的夹角α=37°。已知两板相距d=0.1 m,电源电动势E=12 V,内阻r=2 Ω,电阻R1=4 Ω,R2=R3=R4=12 Ω。g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。求:

(1)流过电源的电流大小;

(2)两板间的电场强度的大小;

(3)小球的质量。

10.(2021山东新高考质量测评联盟高二上联考,)现有一直流电动机M,加上U0=0.5 V的电压时,电动机不转,通过电动机线圈的电流为I0=0.25 A;将该电动机与R=20 Ω的电阻并联后,接在电动势为E=12 V的电源两端,如图所示,已知电源内阻为r=1 Ω,此时电源两端的电压为U=10 V,电动机恰好能正常工作。

(1)求电源的输出功率;

(2)求电动机输出的机械功率;

(3)如果电动机的转子突然被卡住不能转动,求电动机的发热功率(结果保留两位有效数字)。

答案全解全析

1.A　S断开,外电路总电阻变大,由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小,内电压减小,R1两端的电压减小,路端电压增大,R3两端的电压增大,由欧姆定律可知R3中的电流也增大,电流表示数增大。电容器两端的电压等于路端电压,由Q=CU可知,电容器C的电荷量增加,故A正确。

2.D　酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中,电压表测R0两端的电压。设酒精气体传感器电阻为r',酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,则有=kC(k是比例系数),根据闭合电路欧姆定律得=,则有U==,可以看出电压表的示数U与酒精气体浓度C的关系不是正比关系,但随C的增大而增大,D正确。

3.D　在b点α=β,直线Ob的斜率大小与ac的斜率大小相等,外电阻等于电源内阻,电源的输出功率最大,A错误;电源的总功率为P=EI,因此电路中电流越大,电源的总功率越大,在a点时电流最大,电源总功率最大,B错误;从a到b,电流减小,电源的总功率减小,β角增大,外电阻靠近电源内阻,电源输出功率增大,从b到c,电流减小,电源的总功率减小,β角增大,外电阻远离电源内阻,电源的输出功率减小,C错误,D正确。故选D。

4.B　由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,电源输出功率为P=UI=EI-I2r,故有EI1-r=EI2-r,整理得I1+I2=,故A错误,B正确;根据电功率表达式得,P0=R1=R2,且I1=,I2=,代入整理得R1R2=r2,故C、D错误。

5.BC　当R处温度降低时,热敏电阻RT阻值变大,由闭合电路欧姆定律可知,左侧电路中的电流减小,通过小灯泡L的电流减小,小灯泡L的光照强度减小,光敏电阻RG的阻值变大;对右侧电路,由闭合电路欧姆定律可知,通过R2的电流变小,右侧电路中的电源E2的路端电压变大,R两端电压变大,通过R的电流也变大,R消耗的功率变大,通过R3的电流变小,选项B、C正确。

6.C　灯泡L短路前,灯泡L中的电流为IL==1 A,此时超导部件的电阻为零,则R2被短路,R2中的电流为零,A错误;灯泡L短路后超导部件将由超导态转化为正常态,外电路的总电阻R==2 Ω,电路中的电流I==2 A,B错误;灯泡L短路后,由于R1∶R2=1∶2,所以通过R1的电流为I= A,通过R2的电流为I= A,C正确,D错误。

7.BC　由题图可知,当滑片位于中央时,并联电阻最大,此时有RaP=== Ω=10 Ω,解得滑动变阻器总阻值R2=20 Ω,B正确;此时电压表的示数最大,外电阻也最大,而电源的效率η==,此时电源的效率最高,C正确;当电压表的示数为4.0 V,电流表的示数为0.25 A时,通过滑动变阻器Pb部分支路的电流为1.00 A,根据闭合电路欧姆定律可知E=4 V+1.25 A×(R1+r),E=5 V+1 A×(R1+r),两式联立解得R1+r=4 Ω,E=9 V,A错误;当R2两部分的并联电阻等于R1+r=4 Ω时,R2消耗的功率最大,此时电压表的示数不是5.0 V,D错误。

8.D　由电路图知,电压表V2测量路端电压,电流增大时,内电压增大,路端电压减小,所以上面的图线表示V2的读数与电流的关系,此图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,故r= Ω=2 Ω。当电流I=0.1 A时,U=3.4 V,则电源的电动势E=U+Ir=3.4 V+0.1×2 V=3.6 V,故A错误;变阻器的滑片向右滑动时,R接入电路的阻值变大,总电流减小,内电压减小,路端电压即V2读数逐渐增大,故B错误;由图可知,电动机的电阻rM= Ω=4 Ω,当I=0.3 A时,U=3.0 V,电动机的输入功率最大,最大输入功率为P=UI=0.9 W,则最大输出功率一定小于0.9 W,故C错误;当I=0.1 A时,电路中电流最小,变阻器接入电路的电阻最大,为R=-r-rM= Ω-2 Ω-4 Ω=30 Ω,故D正确。

9.答案　(1)1 A　(2)100 V/m　(3)4×10-3 kg

解析　(1)外电路电阻R=+R1=10 Ω

电路中总电流I== A=1 A

(2)路端电压U=E-Ir=10 V

两板间的电场强度E0== V/m=100 V/m

(3)设小球质量为m,由共点力平衡条件有mg tan α=E0q

解得m=4×10-3 kg

10.答案　(1)20 W　(2)10.5 W　(3)30 W

解析　(1)通过电源的电流为I== A=2 A

电源的输出功率P输=IU=2×10 W=20 W

(2)电动机的线圈电阻为r0== Ω=2 Ω

通过电动机的电流I1=I-=2 A- A=1.5 A

电动机输出的机械功率P机=I1U-r0=1.5×10 W-1.52×2 W=10.5 W

(3)如果电动机的转子突然被卡住不能转动,则外电路电阻

R'== Ω

电路的总电流I'== A=4.26 A

路端电压U'=I'R'=7.75 V

电动机的发热功率P热'== W=30 W