高中物理人教版 (新课标)选修37 闭合电路欧姆定律同步训练题

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修37 闭合电路欧姆定律同步训练题，共7页。
2．路端电压是指外电路两端的电压，即电源的输出电压U＝E－Ir.
(1)当外电阻R增大时，I减小，内电压减小，路端电压U增大．当外电路断开时，I＝0，U＝E.
(2)当外电阻R减小时，I增大，内电压增大，路端电压U减小．当电源两端短路时，外电阻R＝0，I＝eq \f(E,r)，U＝0.
3．由U外＝E－Ir可知，U外­I是一条斜向下的直线，直线斜率的绝对值等于电源内阻，直线在纵轴上的截距表示电动势，直线在横轴上的截距表示短路电流I＝eq \f(E,r).
4．有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻R的电流为2I/3，则该电源的内阻是( )
A．R B．R/2 C．4R D．R/8
答案 C
解析 由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I＝eq \f(E,2R＋r)，两电阻并联时eq \f(2,3)I＝eq \f(1,2)·eq \f(E,\f(R,2)＋r)，解得r＝4R，故选C.
5．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA.若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )
A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V
答案 D
解析 由已知条件得：E＝800 mV.
又因I短＝eq \f(E,r)，所以r＝eq \f(E,I短)＝eq \f(800,40) Ω＝20 Ω.
所以U＝IR＝eq \f(E,R＋r)R＝eq \f(800,20＋20)×20 mV＝400 mV
＝0.40 V，选项D正确．
【概念规律练】
知识点一 闭合电路欧姆定律
1. 如图所示，当开关S断开时，电压表示数为3 V，当开关S闭合时，电压表示数为1.8 V，则外电阻R与电源内阻r之比为( )
A．5∶3 B．3∶5
C．2∶3 D．3∶2
答案 D
解析 S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即：
E＝3 V．S闭合时，U外＝1.8 V，所以U内＝E－U外＝1.2 V．因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8∶1.2＝3∶2.
2. 如图所示，电源电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，灯泡上标有“6 V 12 W”字样，直流电动机线圈电阻R＝2 Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率．
答案 36 W
解析 因灯泡正常发光，所以I＝eq \f(P,U)＝eq \f(12,6) A＝2 A
U内＝Ir＝2×1 V＝2 V
所以电动机电压为
UM＝E－U内－U＝30 V－2 V－6 V＝22 V
电动机输出的机械功率为
P机＝UMI－I2R＝22×2 W－22×2 W＝36 W.
知识点二 路端电压与负载的关系
3．若E表示电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是( )

A．U′＝IR B．U′＝E－U
C．U＝E＋Ir D．U＝eq \f(R,R＋r)·E
答案 BD
4. 如图所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则( )
A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等
B．电流都是I1时，两电源内电压相等
C．电路A的电动势大于电路B的电动势
D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻
答案 ACD
解析 在路端电压与总电流的关系图线(U—I)中，图线在U轴上的截距表示电动势E，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见EA>EB，rA>rB.图中两直线的交点坐标为(I1、U1)，由R＝eq \f(U,I)可知，路端电压都为U1时，它们的外电阻相等．由U′＝Ir可知，电流都是I1时，因r不相等，故两电源内电压不相等．所以选项A、C、D正确．
【方法技巧练】
一、闭合电路动态问题的分析方法
5．如图所示的电路中，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为( )
A．电压表示数增大，电流表示数减小
B．电压表示数减小，电流表示数增大
C．两电表示数都增大
D．两电表示数都减小
答案 A
6．在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表○A 的读数为I，电压表○V 的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时( )
A．I变大，U变小 B．I变大，U变大
C．I变小，U变大 D．I变小，U变小
答案 D
解析 本题考查闭合电路的动态分析．当R5的滑动触点向图中a端移动时，R5接入电路的电阻变小，外电路的总电阻就变小，总电流变大，路端电压变小即电压表○V 的读数U变小；由于总电流变大，使得R1、R3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R2和R4串联两端电压变小，则电流表○A 的读数I变小，故选D.
方法总结 闭合电路的动态分析是一类非常典型的题目类型，解决这类问题的关键是抓住电源的E、r不变，思路是外电路电阻变化，引起全电路中电流的变化，根据闭合电路欧姆定律公式I＝eq \f(E,R＋r)，以及E＝U外＋U内＝IR＋Ir进行正确推理，从而判定路端电压U外和内电压U内的变化．然后再应用串、并联电路的特点判断外电路的电流或某个电阻的变化情况，即应用“部分——整体——部分”这样的顺序分析．
二、闭合电路功率问题的分析
7. 如图所示，直线A为电源的路端电压U与电流I关系的图象，直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图象．用该电源与电阻R组成闭合电路，电源的输出功率和效率分别为( )
A．4 W,33% B．2 W,33%
C．2 W,67% D．4 W,67%
答案 D
8. 如图所示的电路中，电池的电动势E＝5 V，内电阻r＝10 Ω，固定电阻R＝90 Ω，R0是可变电阻．在R0由0增加到400 Ω的过程中，求：
(1)可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率；
(2)电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和．
答案 (1)R0＝100 Ω时，Pm＝eq \f(1,16) W
(2)0.01 W
解析 (1)可变电阻R0上消耗的热功率
P1＝I2R0＝(eq \f(E,R＋R0＋r))2R0＝eq \f(25R0,R0＋1002)
＝eq \f(25,\f(R0－1002,R0)＋400)
由上式可得：当R0＝100 Ω时，P1有最大值Pm＝eq \f(25,400) W＝eq \f(1,16) W.
(2)r和R上消耗的热功率之和P2＝I2(R＋r)＝eq \f(25,R0＋1002)×100
由上式可知，R0最大时，P2最小，即当R0＝400 Ω时，P2有最小值P2min＝eq \f(25,400＋1002)×100 W＝0.01 W.
方法总结 电源的输出功率P与外电阻R的关系P出＝UI＝I2R＝(eq \f(E,R＋r))2R＝eq \f(E2R,R－r2＋4Rr)＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)
由上式可知：当R＝r时，P出有最大值，且最大值Pm＝eq \f(E2,4r).
根据电源的输出功率与外电阻的关系可知，二者关系如图所示．
1．在闭合电路中，下列叙述正确的是( )
A．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比
B．当外电路断开时，路端电压等于零
C．当外电路短路时，电路中的电流无穷大
D．当外电阻增大时，路端电压也增大
答案 AD
2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系下列说法正确的是( )
A．若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大
B．若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小
C．若外电压不变，则内电压减小，电源电动势也会随内电压减小
D．若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终等于二者之和
答案 D
3. 如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U—I图象，则下列说法中正确的是( )
A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2
B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2
C．电动势E1>E2，内阻r1