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高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第二节 决定导体电阻大小的因素习题
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这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册第二节 决定导体电阻大小的因素习题，共17页。试卷主要包含了关于电源的说法,正确的是，6 J的太阳能转化为电能等内容，欢迎下载使用。
第四章 闭合电路
第二节 闭合电路的欧姆定律
基础过关练
题组一 电动势
1.(2021广东中山高二上月考)电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此 ( )
A.电动势是一种非静电力
B.电动势越大,表明电源储存的电能越多
C.电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D.电动势就是闭合电路中电源两端的电压
2.(2021黑龙江肇东高二上期中)关于电源的说法,正确的是 ( )
A.电动势等于电源将单位正电荷从负极移到正极时,克服非静电力所做的功
B.不管电路中电流如何变化,电源的电动势不变
C.电源向外提供的电能越多,表明电动势越大
D.电源内阻越小,电动势越大
3.(2021陕西黄陵中学高二上期中)在炎热的夏天,我们经常可以看到,有的小朋友的太阳帽前有一小风扇(如图所示),该小风扇与一小型的太阳能电池板相接,对其供电。经测量该电池板的电动势为E=0.6 V,则关于该电池板的描述正确的是 ( )
A.把该电池板接入闭合电路后,电动势减小
B.该电池板比电动势为1.5 V的干电池做功少
C.该电池板单位时间内可把0.6 J的太阳能转化为电能
D.电路中通过1 C电荷量时,该电池板能把0.6 J的太阳能转化为电能
4.随着中国电信业的发展,国产手机在手机市场上占有的份额越来越大,如图所示是某手机内部的电池外壳上的文字说明。
(1)该电池的电动势是多少?
(2)该手机待机状态下的平均工作电流是多少?
(3)每次从充满电到完全放电过程中,该电池将多少其他形式的能转化为电能?
题组二 闭合电路的欧姆定律
5.如图所示,用理想电压表和阻值R=14.0 Ω的定值电阻测电源的电动势和内阻。在开关断开时,电压表的读数为3.0 V;开关闭合后,电压表的读数为2.8 V。那么电源电动势和内电阻分别为 ( )
A.3.0 V 1.0 Ω B.3.0 V 0.5 Ω
C.2.8 V 1.0 Ω D.2.8 V 0.5 Ω
6.在如图所示的电路中,当开关S1断开、开关S2闭合时,电压表的读数为3 V;当开关S1、S2均闭合时,电压表的读数为1.8 V。已知电压表为理想电表,外接电阻为R,电源内阻为r。由以上数据可知Rr为 ( )
A.53 B.35 C.23 D.32
7.(多选)将电源接入某电路中,断路电压为12 V,短路电流是6 A。把此电源接入如图所示电路中,闭合开关,理想电压表的示数为8 V,则 ( )
A.理想电流表的示数是2 A
B.电阻箱连入电路的阻值是4 Ω
C.理想电流表的示数是3 A
D.电阻箱连入电路的阻值是2 Ω
8.如图所示的电路中,R1=9 Ω,R2=30 Ω,S闭合时,理想电压表V的示数为11.4 V,理想电流表A的示数为0.2 A,S断开时,理想电流表A的示数为0.3 A,求:
(1)电阻R3的值;
(2)电源电动势E和内阻r的值。
9.(2021安徽肇庆实验中学高二上期中)在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2两端的电压为4 V,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V,试求:
(1)开关K接a时,通过电源的电流;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)开关K接c时,通过R2的电流。
题组三 路端电压与负载的关系
10.(2021湖南长郡中学高二上期中)(多选)将三个不同电源的U-I图线画在同一坐标系中,如图所示,其中1和2平行,以下说法正确的是 (深度解析)
A.电动势:E1>E2=E3
B.电动势:E1>E2>E3
C.电源内阻:r1
11.(2021山东聊城高二上期中)(多选)如图所示为某一电源的U-I图线,由图可知 ( )
A.电源电动势为2 V
B.电源内电阻为13 Ω
C.电源短路时电流为6 A
D.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A
12.在如图甲所示电路中,R1=20 Ω,在滑动变阻器滑片P从右端滑到左端过程中,路端电压和干路电流变化如图乙所示,图线上A、B两点对应滑片P在滑动变阻器两端时的状态。求:
(1)电源的电动势及内阻;
(2)定值电阻R3的阻值;
(3)滑动变阻器R2的最大阻值。
甲
乙
能力提升练
题组一 闭合电路的动态分析
1.(2021福建莆田第二十五中学高二上期中,)
在如图所示的电路中,R1、R2和R3皆为定值电阻,R4为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表的读数为I,电压表的读数为U,当R4的滑动触头向图中b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
2.(2021江西临川一中高二上月考,)某种热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小,可以利用这种特性来测量环境温度。在下面的四个电路中,电源电动势一定,内阻不计,Rt表示热敏电阻,R0表示定值电阻。若希望在温度升高时,电路中的电压表或电流表示数减小,则下列电路中符合要求的是 ( )
A
B
C
D
3.(2020湖北黄冈高三上一模,)(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P
由a端滑到b端的过程中 ( )
A.U先变大后变小
B.I先变小后变大
C.U与I比值先变大后变小
D.U变化量与I变化量比值等于R3
题组二 闭合电路中的功率、效率问题
4.(2021河南许昌高二上月考,)如图所示的电路中,E为电源电动势,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ab的中点时闭合开关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a端移动,则( )
A.电源的总功率增大 B.R3消耗的功率增大
C.I1增大,I2减小,U增大 D.I1减小,I2不变,U减小
5.()
(多选)如图所示,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 (深度解析)
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
题组三 含容电路的分析与计算
6.(2021吉林第五十五中学高二上期中,)(多选)图示电路中,电容器与电阻R2并联后,经电阻R1与电源相连,电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R1=15 Ω,R2=8 Ω,电容器的电容C=2×10-9 F,闭合开关S,
待电路稳定后,下列说法正确的是 (深度解析)
A.电源两端的电压为24 V
B.电容器两端的电压为18 V
C.电容器所带电荷量为1.6×10-8 C
D.通过电阻R1的电流为1 A
7.(2021山东德州高二上月考,)如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,电容器的电容C=40 μF,电阻R1=R2=4 Ω,R3=5 Ω。接通开关S,待电路稳定后,求:
(1)理想电压表V的读数;
(2)电容器所带的电荷量;
(3)S再断开后,通过R2的电荷量。
答案全解全析
基础过关练
1.C 电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功,不是一种非静电力,选项A错误;电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领的物理量,是非静电力做功能力的反映,电动势越大,表明电源将其他形式的能转化为电能的本领越大,选项B错误,C正确;电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压,小于电源电动势,选项D错误。
2.B 电动势在数值上等于把单位正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功,选项A错误;电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量,其大小与外电路的结构无关,与电源内阻、电路中电流均无关,选项B正确,D错误;电源从电源的负极向电源的正极移动单位正电荷,非静电力做功越多,电源的电动势越大,选项C错误。
3.D 电池板的电动势大小跟是否接入电路无关,选项A错误;电动势表示电源中非静电力做功的能力的大小,不表示做功的多少,选项B错误;由于不知道单位时间内流过太阳能电池板的电荷量,所以不能求出单位时间内有多少太阳能转变为电能,选项C错误;根据电动势的定义式E=Wq,解得W=qE=1×0.6 J=0.6 J,即电路中每通过1 C电荷量,太阳能电池板把0.6 J的太阳能转变为电能,选项D正确。
4.答案 (1)3.7 V (2)14.58 mA (3)9 324 J
解析 (1)由铭牌可以读得该电池的电动势为3.7 V。
(2)由铭牌知该电池的容量为700 mA·h,待机时间为48 h,所以I=qt=700mA·h48h=14.58 mA。
(3)转化的电能为ΔE电=W=E·q=3.7×700×10-3×3 600 J=9 324 J。
5.A 在开关断开时,电压表的读数等于电源的电动势E,则E=3.0 V,当开关闭合时,电压表测量路端电压,则有U2=RER+r,解得r=1.0 Ω,选项A正确,B、C、D错误。
6.D 当开关S1断开、开关S2闭合时,电压表的示数等于电源的电动势,即E=3 V。当开关S1、S2均闭合时,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 V∶1.2 V=3∶2,故选D。
7.AB 由闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir,故E=12 V,I短=Er=6 A,可解得电源内阻为r=EI短=2 Ω。把电源接入题图所示电路中时,U=8 V,则电路中电流为I=E-Ur=12-82 A=2 A,即理想电流表的示数为2 A,电阻箱连入电路的阻值R=UI=4 Ω,选项A、B正确,C、D错误。
8.答案 (1)15 Ω (2)12 V 1 Ω
解析 (1)S闭合时,R2两端电压U2=I2R2=0.2×30 V=6 V
所以,R1两端电压为U1=U-U2=5.4 V
流过R1的电流I1=U1R1=0.6 A
流过电阻R3的电流I3=I1-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A
所以电阻R3的阻值R3=U2I3=15 Ω
(2)由闭合电路欧姆定律得,当S闭合时,E=U+I1r
当S断开时,E=I(R1+R2+r)
代入数据,联立解得E=12 V,r=1 Ω
9.答案 (1)1 A (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A
解析 (1)当K接a时,R1被短路,外电阻为R2,根据部分电路欧姆定律得,通过R2的电流
I2=U2R2=44 A=1 A
所以通过电源的电流为1 A
(2)当K接a时,由闭合电路欧姆定律得E=U2+I2r ①
当K接b时,外电路R1和R2串联,R外=R1+R2=6 Ω
通过电源的电流I=UR1+R2=0.75 A
这时有E=U+Ir=4.5 V+0.75r ②
联立①②解得E=6 V,r=2 Ω
(3)当K接c时,R2与R3并联,再与R1串联,并联电阻为R23=R2R3R3+R2=2 Ω
总电阻R总=R1+r+R23=6 Ω
总电流I3=ER总=1 A
通过R2电流I'=12I3=0.5 A
10.AD 根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,由数学知识可知,电源的U-I图像的纵轴截距表示电源的电动势,斜率的绝对值等于电源的内阻r;对照图像知E1>E2=E3,r1=r2I2>I3,选项D正确。
方法技巧
路端电压与电流的关系
(1)关系式:U=E-Ir,是一次函数。U-I图像是一条倾斜的直线,横轴的起点为零时,该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势E,斜率的绝对值表示电源内阻r。
(2)横轴的起点为零时,不论纵轴的起点是否为零,U-I图像的纵轴截距均为电源的电动势E;纵轴的起点为零,横轴的截距等于外电路短路时的电流I0=Er;纵轴的起点不为零,则横轴截距不是电源的短路电流。
(3)U-I图线斜率的绝对值等于电源的内阻,即r=ΔUΔI,斜率越大,表明电源的内阻越大。
11.AD 在本题的U-I图线中,纵轴截距表示电源电动势,A正确;横轴截距表示短路电流,C错误;图线斜率的绝对值表示电源的内电阻,则r=2-0.86 Ω=0.2 Ω,B错误;当路端电压为1 V时,电源内电阻分得的电压U内=E-U外=2 V-1 V=1 V,则电路中的电流I=U内r=10.2 A=5 A,D正确。
12.答案 (1)12 V 4 Ω (2)5 Ω (3)16 Ω
解析 (1)由电源的U-I图像可知电源电动势为12 V,图线的斜率绝对值即电源内阻r,得
r=12-42 Ω=4 Ω
(2)设R1、R3并联后的总电阻为R,则R=R1R3R1+R3
当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,根据闭合电路的欧姆定律得Er+R=IB
联立并代入数据解得R=4 Ω,R3=5 Ω
(3)当电路中电流最小时,R2接入电路中的阻值最大,根据闭合电路的欧姆定律得
IA=ER+r+R2
代入数据解得R2的最大值为16 Ω。
能力提升练
1.B 当R4的滑动触头向图中b端移动时,R4连入电路部分电阻增大,外电阻增大,内电阻不变,总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知回路中总电流减小,内电阻不变,则内电压减小,外电压增大,则电压表示数增大;总电流减小,R1和R3两端电压减小,可知加在R2两端电压增大,流过R2的电流增大,电流表的读数增大。选项A、C、D错误,B正确。
2.C A图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增大,即流过电流表的电流增大,选项A错误;B图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增大,内电压升高,路端电压降低,流过R0的电流减小,因此流过电流表的电流增大,选项B错误;C图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,Rt两端的电压降低,电压表测量的是热敏电阻Rt两端的电压,因此电压表的示数减小,选项C正确;D图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,电压表测量的是R0两端的电压,示数增大,选项D错误。
3.BC 电源内阻不计,电压表示数不变,选项A错误;滑片P由a端滑到b端的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻先增大后减小,电流表示数先减小后增大,U与I的比值就是R1接入电路的电阻和R2的电阻之和,则U与I的比值先变大后变小,所以B、C正确;由于电压表示数不变,故U的变化量与I的变化量的比值等于0,D错误。
4.C 将R2的滑动触点向a端移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,外电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流I变小,路端电压增大,所以V的示数U增大;通过R3的电流变小,则R3消耗的功率变小;R3两端的电压变小,R1两端电压变大,电流表A1示数I1增大,干路电流I变小,所以电流表A2示数I2减小;电源的总功率P总=IE,可知电源的总功率减小。选项C正确,A、B、D错误。
5.BC 阴影部分的面积表示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,电源效率为η=RR+r=50%,外电阻越大,电源的效率越高,故C正确,D错误。
方法技巧
对于电源来说,外电路电阻越大,路端电压越大,电源的效率越高,但电源的输出功率不一定越大,当外电路电阻越接近于电源内阻时,输出功率才越大。
6.CD 当开关闭合时,电源两端的电压是路端电压,小于电动势,选项A错误;电路中的电流为I=ER1+R2+r=1 A,R2两端的电压为U2=IR2=8 V,电容器与R2并联,其两端电压也是8 V,选项B错误,D正确;电容器所带电荷量为Q=CU2=1.6×10-8 C,选项C正确。
方法技巧
含电容器电路的分析技巧
分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:
(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即电容器两端电压。
(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即电容器两端电压。
(3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压等于电源电动势。
7.答案 (1)5 V (2)1.6×10-4 C (3)1.6×10-4 C
解析 电路稳定后,电容器和电压表所在支路可认为是断路,可得R2上无电流通过,R2两端电势相等,其等效电路如图所示
(1)根据闭合电路欧姆定律,得电路中的电流为I=ER1+R3+r=1 A
电压表的读数为U3=IR3=5 V
(2)电容器两端电压为UC=U1=IR1=4 V
电容器所带的电荷量Q=CU1=1.6×10-4 C
(3)S断开后,电容器将通过R1、R2和其构成的闭合电路放电,所以通过R2的电荷量为
qR2=Q=1.6×10-4 C
第四章 闭合电路
第二节 闭合电路的欧姆定律
基础过关练
题组一 电动势
1.(2021广东中山高二上月考)电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此 ( )
A.电动势是一种非静电力
B.电动势越大,表明电源储存的电能越多
C.电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D.电动势就是闭合电路中电源两端的电压
2.(2021黑龙江肇东高二上期中)关于电源的说法,正确的是 ( )
A.电动势等于电源将单位正电荷从负极移到正极时,克服非静电力所做的功
B.不管电路中电流如何变化,电源的电动势不变
C.电源向外提供的电能越多,表明电动势越大
D.电源内阻越小,电动势越大
3.(2021陕西黄陵中学高二上期中)在炎热的夏天,我们经常可以看到,有的小朋友的太阳帽前有一小风扇(如图所示),该小风扇与一小型的太阳能电池板相接,对其供电。经测量该电池板的电动势为E=0.6 V,则关于该电池板的描述正确的是 ( )
A.把该电池板接入闭合电路后,电动势减小
B.该电池板比电动势为1.5 V的干电池做功少
C.该电池板单位时间内可把0.6 J的太阳能转化为电能
D.电路中通过1 C电荷量时,该电池板能把0.6 J的太阳能转化为电能
4.随着中国电信业的发展,国产手机在手机市场上占有的份额越来越大,如图所示是某手机内部的电池外壳上的文字说明。
(1)该电池的电动势是多少?
(2)该手机待机状态下的平均工作电流是多少?
(3)每次从充满电到完全放电过程中,该电池将多少其他形式的能转化为电能?
题组二 闭合电路的欧姆定律
5.如图所示,用理想电压表和阻值R=14.0 Ω的定值电阻测电源的电动势和内阻。在开关断开时,电压表的读数为3.0 V;开关闭合后,电压表的读数为2.8 V。那么电源电动势和内电阻分别为 ( )
A.3.0 V 1.0 Ω B.3.0 V 0.5 Ω
C.2.8 V 1.0 Ω D.2.8 V 0.5 Ω
6.在如图所示的电路中,当开关S1断开、开关S2闭合时,电压表的读数为3 V;当开关S1、S2均闭合时,电压表的读数为1.8 V。已知电压表为理想电表,外接电阻为R,电源内阻为r。由以上数据可知Rr为 ( )
A.53 B.35 C.23 D.32
7.(多选)将电源接入某电路中,断路电压为12 V,短路电流是6 A。把此电源接入如图所示电路中,闭合开关,理想电压表的示数为8 V,则 ( )
A.理想电流表的示数是2 A
B.电阻箱连入电路的阻值是4 Ω
C.理想电流表的示数是3 A
D.电阻箱连入电路的阻值是2 Ω
8.如图所示的电路中,R1=9 Ω,R2=30 Ω,S闭合时,理想电压表V的示数为11.4 V,理想电流表A的示数为0.2 A,S断开时,理想电流表A的示数为0.3 A,求:
(1)电阻R3的值;
(2)电源电动势E和内阻r的值。
9.(2021安徽肇庆实验中学高二上期中)在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2两端的电压为4 V,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V,试求:
(1)开关K接a时,通过电源的电流;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)开关K接c时,通过R2的电流。
题组三 路端电压与负载的关系
10.(2021湖南长郡中学高二上期中)(多选)将三个不同电源的U-I图线画在同一坐标系中,如图所示,其中1和2平行,以下说法正确的是 (深度解析)
A.电动势:E1>E2=E3
B.电动势:E1>E2>E3
C.电源内阻:r1
11.(2021山东聊城高二上期中)(多选)如图所示为某一电源的U-I图线,由图可知 ( )
A.电源电动势为2 V
B.电源内电阻为13 Ω
C.电源短路时电流为6 A
D.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A
12.在如图甲所示电路中,R1=20 Ω,在滑动变阻器滑片P从右端滑到左端过程中,路端电压和干路电流变化如图乙所示,图线上A、B两点对应滑片P在滑动变阻器两端时的状态。求:
(1)电源的电动势及内阻;
(2)定值电阻R3的阻值;
(3)滑动变阻器R2的最大阻值。
甲
乙
能力提升练
题组一 闭合电路的动态分析
1.(2021福建莆田第二十五中学高二上期中,)
在如图所示的电路中,R1、R2和R3皆为定值电阻,R4为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表的读数为I,电压表的读数为U,当R4的滑动触头向图中b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
2.(2021江西临川一中高二上月考,)某种热敏电阻的阻值随环境温度的升高而减小,可以利用这种特性来测量环境温度。在下面的四个电路中,电源电动势一定,内阻不计,Rt表示热敏电阻,R0表示定值电阻。若希望在温度升高时,电路中的电压表或电流表示数减小,则下列电路中符合要求的是 ( )
A
B
C
D
3.(2020湖北黄冈高三上一模,)(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P
由a端滑到b端的过程中 ( )
A.U先变大后变小
B.I先变小后变大
C.U与I比值先变大后变小
D.U变化量与I变化量比值等于R3
题组二 闭合电路中的功率、效率问题
4.(2021河南许昌高二上月考,)如图所示的电路中,E为电源电动势,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ab的中点时闭合开关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a端移动,则( )
A.电源的总功率增大 B.R3消耗的功率增大
C.I1增大,I2减小,U增大 D.I1减小,I2不变,U减小
5.()
(多选)如图所示,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 (深度解析)
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
题组三 含容电路的分析与计算
6.(2021吉林第五十五中学高二上期中,)(多选)图示电路中,电容器与电阻R2并联后,经电阻R1与电源相连,电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R1=15 Ω,R2=8 Ω,电容器的电容C=2×10-9 F,闭合开关S,
待电路稳定后,下列说法正确的是 (深度解析)
A.电源两端的电压为24 V
B.电容器两端的电压为18 V
C.电容器所带电荷量为1.6×10-8 C
D.通过电阻R1的电流为1 A
7.(2021山东德州高二上月考,)如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,电容器的电容C=40 μF,电阻R1=R2=4 Ω,R3=5 Ω。接通开关S,待电路稳定后,求:
(1)理想电压表V的读数;
(2)电容器所带的电荷量;
(3)S再断开后,通过R2的电荷量。
答案全解全析
基础过关练
1.C 电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功,不是一种非静电力,选项A错误;电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领的物理量,是非静电力做功能力的反映,电动势越大,表明电源将其他形式的能转化为电能的本领越大,选项B错误,C正确;电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压,小于电源电动势,选项D错误。
2.B 电动势在数值上等于把单位正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功,选项A错误;电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量,其大小与外电路的结构无关,与电源内阻、电路中电流均无关,选项B正确,D错误;电源从电源的负极向电源的正极移动单位正电荷,非静电力做功越多,电源的电动势越大,选项C错误。
3.D 电池板的电动势大小跟是否接入电路无关,选项A错误;电动势表示电源中非静电力做功的能力的大小,不表示做功的多少,选项B错误;由于不知道单位时间内流过太阳能电池板的电荷量,所以不能求出单位时间内有多少太阳能转变为电能,选项C错误;根据电动势的定义式E=Wq,解得W=qE=1×0.6 J=0.6 J,即电路中每通过1 C电荷量,太阳能电池板把0.6 J的太阳能转变为电能,选项D正确。
4.答案 (1)3.7 V (2)14.58 mA (3)9 324 J
解析 (1)由铭牌可以读得该电池的电动势为3.7 V。
(2)由铭牌知该电池的容量为700 mA·h,待机时间为48 h,所以I=qt=700mA·h48h=14.58 mA。
(3)转化的电能为ΔE电=W=E·q=3.7×700×10-3×3 600 J=9 324 J。
5.A 在开关断开时,电压表的读数等于电源的电动势E,则E=3.0 V,当开关闭合时,电压表测量路端电压,则有U2=RER+r,解得r=1.0 Ω,选项A正确,B、C、D错误。
6.D 当开关S1断开、开关S2闭合时,电压表的示数等于电源的电动势,即E=3 V。当开关S1、S2均闭合时,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 V∶1.2 V=3∶2,故选D。
7.AB 由闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir,故E=12 V,I短=Er=6 A,可解得电源内阻为r=EI短=2 Ω。把电源接入题图所示电路中时,U=8 V,则电路中电流为I=E-Ur=12-82 A=2 A,即理想电流表的示数为2 A,电阻箱连入电路的阻值R=UI=4 Ω,选项A、B正确,C、D错误。
8.答案 (1)15 Ω (2)12 V 1 Ω
解析 (1)S闭合时,R2两端电压U2=I2R2=0.2×30 V=6 V
所以,R1两端电压为U1=U-U2=5.4 V
流过R1的电流I1=U1R1=0.6 A
流过电阻R3的电流I3=I1-I2=0.6 A-0.2 A=0.4 A
所以电阻R3的阻值R3=U2I3=15 Ω
(2)由闭合电路欧姆定律得,当S闭合时,E=U+I1r
当S断开时,E=I(R1+R2+r)
代入数据,联立解得E=12 V,r=1 Ω
9.答案 (1)1 A (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A
解析 (1)当K接a时,R1被短路,外电阻为R2,根据部分电路欧姆定律得,通过R2的电流
I2=U2R2=44 A=1 A
所以通过电源的电流为1 A
(2)当K接a时,由闭合电路欧姆定律得E=U2+I2r ①
当K接b时,外电路R1和R2串联,R外=R1+R2=6 Ω
通过电源的电流I=UR1+R2=0.75 A
这时有E=U+Ir=4.5 V+0.75r ②
联立①②解得E=6 V,r=2 Ω
(3)当K接c时,R2与R3并联,再与R1串联,并联电阻为R23=R2R3R3+R2=2 Ω
总电阻R总=R1+r+R23=6 Ω
总电流I3=ER总=1 A
通过R2电流I'=12I3=0.5 A
10.AD 根据闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,由数学知识可知,电源的U-I图像的纵轴截距表示电源的电动势,斜率的绝对值等于电源的内阻r;对照图像知E1>E2=E3,r1=r2
方法技巧
路端电压与电流的关系
(1)关系式:U=E-Ir,是一次函数。U-I图像是一条倾斜的直线,横轴的起点为零时,该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势E,斜率的绝对值表示电源内阻r。
(2)横轴的起点为零时,不论纵轴的起点是否为零,U-I图像的纵轴截距均为电源的电动势E;纵轴的起点为零,横轴的截距等于外电路短路时的电流I0=Er;纵轴的起点不为零,则横轴截距不是电源的短路电流。
(3)U-I图线斜率的绝对值等于电源的内阻,即r=ΔUΔI,斜率越大,表明电源的内阻越大。
11.AD 在本题的U-I图线中,纵轴截距表示电源电动势,A正确;横轴截距表示短路电流,C错误;图线斜率的绝对值表示电源的内电阻,则r=2-0.86 Ω=0.2 Ω,B错误;当路端电压为1 V时,电源内电阻分得的电压U内=E-U外=2 V-1 V=1 V,则电路中的电流I=U内r=10.2 A=5 A,D正确。
12.答案 (1)12 V 4 Ω (2)5 Ω (3)16 Ω
解析 (1)由电源的U-I图像可知电源电动势为12 V,图线的斜率绝对值即电源内阻r,得
r=12-42 Ω=4 Ω
(2)设R1、R3并联后的总电阻为R,则R=R1R3R1+R3
当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,根据闭合电路的欧姆定律得Er+R=IB
联立并代入数据解得R=4 Ω,R3=5 Ω
(3)当电路中电流最小时,R2接入电路中的阻值最大,根据闭合电路的欧姆定律得
IA=ER+r+R2
代入数据解得R2的最大值为16 Ω。
能力提升练
1.B 当R4的滑动触头向图中b端移动时,R4连入电路部分电阻增大,外电阻增大,内电阻不变,总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可知回路中总电流减小,内电阻不变,则内电压减小,外电压增大,则电压表示数增大;总电流减小,R1和R3两端电压减小,可知加在R2两端电压增大,流过R2的电流增大,电流表的读数增大。选项A、C、D错误,B正确。
2.C A图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增大,即流过电流表的电流增大,选项A错误;B图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增大,内电压升高,路端电压降低,流过R0的电流减小,因此流过电流表的电流增大,选项B错误;C图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,Rt两端的电压降低,电压表测量的是热敏电阻Rt两端的电压,因此电压表的示数减小,选项C正确;D图中,当环境温度升高时,外电路的总电阻减小,总电流增加,内电压及R0两端的电压都增加,电压表测量的是R0两端的电压,示数增大,选项D错误。
3.BC 电源内阻不计,电压表示数不变,选项A错误;滑片P由a端滑到b端的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻先增大后减小,电流表示数先减小后增大,U与I的比值就是R1接入电路的电阻和R2的电阻之和,则U与I的比值先变大后变小,所以B、C正确;由于电压表示数不变,故U的变化量与I的变化量的比值等于0,D错误。
4.C 将R2的滑动触点向a端移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,外电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流I变小,路端电压增大,所以V的示数U增大;通过R3的电流变小,则R3消耗的功率变小;R3两端的电压变小,R1两端电压变大,电流表A1示数I1增大,干路电流I变小,所以电流表A2示数I2减小;电源的总功率P总=IE,可知电源的总功率减小。选项C正确,A、B、D错误。
5.BC 阴影部分的面积表示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,电源效率为η=RR+r=50%,外电阻越大,电源的效率越高,故C正确,D错误。
方法技巧
对于电源来说,外电路电阻越大,路端电压越大,电源的效率越高,但电源的输出功率不一定越大,当外电路电阻越接近于电源内阻时,输出功率才越大。
6.CD 当开关闭合时,电源两端的电压是路端电压,小于电动势,选项A错误;电路中的电流为I=ER1+R2+r=1 A,R2两端的电压为U2=IR2=8 V,电容器与R2并联,其两端电压也是8 V,选项B错误,D正确;电容器所带电荷量为Q=CU2=1.6×10-8 C,选项C正确。
方法技巧
含电容器电路的分析技巧
分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:
(1)确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即电容器两端电压。
(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即电容器两端电压。
(3)当电容器与电源直接相连,则电容器两极板间电压等于电源电动势。
7.答案 (1)5 V (2)1.6×10-4 C (3)1.6×10-4 C
解析 电路稳定后,电容器和电压表所在支路可认为是断路,可得R2上无电流通过,R2两端电势相等,其等效电路如图所示
(1)根据闭合电路欧姆定律,得电路中的电流为I=ER1+R3+r=1 A
电压表的读数为U3=IR3=5 V
(2)电容器两端电压为UC=U1=IR1=4 V
电容器所带的电荷量Q=CU1=1.6×10-4 C
(3)S断开后,电容器将通过R1、R2和其构成的闭合电路放电,所以通过R2的电荷量为
qR2=Q=1.6×10-4 C
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