人教版 (新课标)选修37 闭合电路欧姆定律课后作业题

这是一份人教版 (新课标)选修37 闭合电路欧姆定律课后作业题，共21页。试卷主要包含了6 V　　　B，5 V,UBC=0等内容，欢迎下载使用。
第二章　恒定电流
7　闭合电路的欧姆定律
基础过关练
题组一　对闭合电路欧姆定律的理解与应用
1.(2021吉林省吉林市第五十五中学高二上期中)某电路如图所示,已知电池组的总内阻r=1 Ω,外电路电阻R=5 Ω,理想电压表的示数U=3.0 V,则电池组的电动势E等于 (　　)

A.2.6 V　　　B.3.6 V　　　C.4.0 V　　　D.4.2 V
2.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
3.(多选)如图所示电路中,电源电动势E=9 V、内阻r=3 Ω,R=15 Ω,下列说法中正确的是 (　　)

A.当S断开时,UAC=9 V
B.当S闭合时,UAC=9 V
C.当S闭合时,UAB=7.5 V,UBC=0
D.当S断开时,UAB=0,UBC=0
题组二　闭合电路的动态分析
4.(2021甘肃天水实验中学高二期中)在如图所示的闭合电路中,当滑片P向右移动时,两电表读数的变化是 (　　)

A.A变大,V变大
B.A变小,V变大
C.A变大,V变小
D.A变小,V变小
5.如图所示,电源的内阻不能忽略,当电路中点亮的电灯数目增多时,下面说法正确的是 (　　)

A.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压逐渐变小
B.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压不变
C.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压不变
D.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压逐渐变小
6.(2021广西南宁高二上期中)如图所示,当滑动变阻器的滑动触头向上端移动时 (　　)

A.电压表V的示数增大,电流表A的示数减小
B.电流表A和电压表V的示数都增大
C.电流表A和电压表V的示数都减小
D.电压表V的示数减小,电流表A的示数增大
题组三　闭合电路的功率及效率问题
7.(多选)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的 (　　)

A.总功率一定减小
B.效率一定增大
C.内部损耗功率一定减小
D.输出功率一定先增大后减小
8.(2021辽宁铁岭开原第二中学高二上月考)如图所示的电路中,E=6 V、r=10 Ω、R0=10 Ω,滑动变阻器R的阻值范围为0~40 Ω,不计电表对电路的影响。以下判断正确的是 (　　)

A.当R=10 Ω时,电源的输出功率最大
B.当R=10 Ω时,R0上消耗的功率最大
C.当R=20 Ω时,滑动变阻器R上消耗的功率最大
D.在R的滑片从左向右滑动的过程中,电源的输出功率先增大后减小
9.(多选)如图所示,电源电动势E=3 V,小灯泡L的规格为“2 V　0.4 W”,开关S接1,当滑动变阻器调到R=4 Ω时,小灯泡L正常发光。现将开关S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作,则 (　　)

A.电源内阻为1 Ω
B.电动机的内阻为4 Ω
C.电动机正常工作电压为1 V
D.电源效率约为93.3%
题组四　对电源U-I图线的理解和应用
10.(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
11.(2021河南豫西名校高二上联考)硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图象(电池内阻不是常数),图线b是某电阻R的U-I图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为 (　　)

A.5.5 Ω　　　　　　　　 B.7.0 Ω
C.12.0 Ω　　　　　　　　 D.12.5 Ω
题组五　含电容器电路的分析
12. (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
C.电容器C所带的电荷量将减小
D.电容器C所带的电荷量将增大
13.(2021吉林省吉林市第五十五中学高二上期中)(多选)在如图所示电路中,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 (　　)

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
14.如图所示,电容器C1=6 μF,C2=3 μF,电阻R1=6 Ω,R2=3 Ω,C、D为两端点,当开关S断开时,A、B两点间的电压UAB为多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?(已知电压U=18 V)





能力提升练
题组一　闭合电路的动态分析
1.(2020江西上饶中学高二上期中,)如图所示的电路中,E为电源,其内阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表,若将照射R3的光的强度减弱,则 (　　)

A.电压表的示数变大
B.小灯泡消耗的功率变小
C.通过R2的电流变小
D.电源内阻上的电压变大
2.(2021河南豫西名校高二上联考,)如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻为R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则滑动触头从a端移动到b端的过程中,下列描述中正确的是 (　　)

A.电路中的总电流先增大后减小
B.电路的路端电压先增大后减小
C.电源的输出功率先增大后减小
D.滑动变阻器上消耗的功率先减小后增大
3.(2021河南新乡原阳一中高二月考,)如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则 (　　)

A.电源的输出功率减小
B.V2的示数增大
C.ΔU3与ΔI的比值大于r
D.ΔU1小于ΔU2
题组二　闭合电路的功率及效率问题
4.(2020湖南湘乡一中高二期末,)(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
5.(2020湖南衡阳常宁一中高二期末,)(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内,如图所示。根据图线可知,下列叙述正确的是 (　　)

A.反映Pr变化的图线是c
B.电源电动势为8 V
C.电源内阻为2 Ω
D.当电流为0.5 A时,外电路的电阻为6 Ω
6.(2020福建连城一中高三上月考,)如图所示电路中,灯L标有“6 V　3 W”,定值电阻R1=4 Ω,R2=10 Ω,电源内阻r=2 Ω,当滑片P滑到最下端时,电流表读数为1 A,此时灯L恰好正常发光。求:
(1)滑动变阻器的最大阻值R;
(2)当滑片P滑到最上端时,电流表的读数;
(3)当滑片P位于滑动变阻器的中点时,滑动变阻器消耗的功率。








题组三　对电源U-I图线的理解和应用
7.(2019浙江6月学业检测模拟)(多选)如图所示,直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线,设两个电源的内阻分别为ra和rb,若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上,通过R0的电流分别为Ia和Ib,则　 (　　)

A.ra>rb
B.Ia>Ib
C.R0接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源的效率较低
D.R0接到b电源上,电源的输出功率较小,电源的效率较低
8.(2021江西宜春高安中学高二上月考,)如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某灯泡D1的U-I图线的一部分,用该电源和灯泡D1组成闭合电路时,灯泡D1恰好能正常发光,则下列说法正确的是 (　　)

A.此电源的内阻为1.5 Ω
B.灯泡D1的额定电压为3 V,额定功率为6 W
C.把灯泡D1换成“3 V,20 W”的灯泡D2,电源的输出功率将变小
D.由于灯泡D1的U-I图线是一条曲线,所以灯泡发光的过程,欧姆定律不适用
9.(2021湖南怀化高二上联考,)如图所示的电路中,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的变化图线如图所示,其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器两个不同的端点时分别得到的。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的最大阻值;
(4)上述过程中R1上消耗的最大功率。





题组四　闭合电路欧姆定律的综合应用
10.(2020江苏苏州陆慕高级中学高二上期中,)(多选)在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2为相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,R为定值电阻,阻值为7.5 Ω。当开关S闭合后 (　　)

A.L1的电阻为112 Ω
B.L1消耗的电功率为7.5 W
C.L2的电阻为7.5 Ω
D.L2消耗的电功率为0.3 W
11.()(多选)如图所示电路中,R1=5 Ω,R2=7 Ω,R3=8 Ω,R4=10 Ω,C=20 μF,电源电动势E=18 V,内阻r=1 Ω,电表为理想电表。开始开关S是闭合的,则下列判断正确的是　 (　　)

A.电压表的示数为5.8 V
B.电流表的示数为1 A
C.电容器所带的电荷量为1.74×10-4 C
D.当开关S断开后,通过电阻R1的电荷量为1.74×10-4 C

答案全解全析
基础过关练
1.B　通过R的电流I=UR=0.6 A,由闭合电路欧姆定律得E=I(R+r)=3.6 V,B正确。
2.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。
3.AC　当S断开时,UAC与UBC都等于电源电动势,A正确,D错误;当S闭合时,UAC=UAB=ER+rR=7.5 V,UBC=0,B错误,C正确。
4.B　滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,总电流减小,所以电流表示数变小,因为电源电动势不变,内电压、R0两端电压减小,所以R两端电压增大,电压表示数变大,故B正确。
5.D　由题图可知,电灯均为并联,当点亮的电灯数目增多时,并联的支路增多,由并联电路的电阻规律可知,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律得知,干路电流增大,则内电压增大,故路端电压减小,即电灯两端的电压变小,故D正确。
6.A　当滑动变阻器的滑动触头向上移动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻R增大,由闭合电路欧姆定律分析可知总电流I减小,路端电压U=E-Ir增大,即电压表示数增大,电阻R2两端的电压U2=E-I(r+R1)增大,流过电阻R2的电流I2增大,则流过电流表的电流I3=I-I2减小。所以电压表V的示数增大,电流表A的示数减小,故A正确。
7.ABC　滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器连入电路部分的阻值变大,因而电流减小,由P总=IE可知电源的总功率减小,选项A正确。滑动变阻器连入电路部分阻值变大,路端电压变大,由η=IUIE可知电源的效率增大,选项B正确。电源内部损耗功率为P内=I2r,电流减小,因而内部损耗功率减小,选项C正确。电源输出功率为外电阻消耗功率,但外电阻与内电阻的大小关系未知,因而不能判断输出功率的变化情况,选项D错误。
8.C　当R=0时,外电阻等于电源内阻,电源的输出功率最大,A错误;当R=0时,总电阻最小,电路中的电流最大,R0上消耗的功率最大,B错误;要使滑动变阻器R上消耗的功率最大,可将R0看成电源的内阻,当R=r+R0=20 Ω时,滑动变阻器R上消耗的功率最大,C正确;R的滑片从左向右滑动的过程中,外电路电阻从10 Ω变为50 Ω,即外电阻不断远离电源的内阻,则电源的输出功率逐渐减小,D错误。故选C。
9.AD　小灯泡正常工作时的电阻RL=U2P=10 Ω,流过小灯泡的电流I=PU=0.2 A。当开关S接1时,R总=EI=15 Ω,电源内阻r=R总-R-RL=1 Ω,A正确;当开关S接2时,小灯泡L和电动机M均正常工作,电动机为非纯电阻用电器,电动机内阻不可能是4 Ω,选项B错误;电动机M正常工作时,其两端的电压UM=E-Ir-U=0.8 V,选项C错误;电源的效率η=E-IrE×100%=2.8V3V×100%≈93.3%,D正确。
10.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,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。
11.A　由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,当I=0时,U=E,由题中图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为E=3.6 V。根据两图线交点表示电阻R与硅光电池连接时的工作点,可知此时电阻R两端的电压为U=2.5 V,流过的电流为I=0.2 A,则硅光电池的内阻为r=E-UI=3.6-2.50.2 Ω=5.5 Ω,故A正确。
12.AD　由题意可知滑动变阻器连入电路阻值增大,电流I=ER+RL+r减小,灯泡L将变暗,故A正确,B错误。路端电压U=E-Ir增大,则电容器所带电荷量Q=CU增大,故C错误,D正确。
13.CD　由于电源有内阻,电源两端的电压小于电动势,A错误;根据闭合电路的欧姆定律,电流I=ER1+R2+r=1 A,R2两端的电压为U2=IR2=8 V,电容器与R2并联,其电压也是8 V,B错误,D正确;电容器所带电荷量为Q=CU2=1.6×10-8 C,C正确。故选C、D。
14.答案　18 V　减少了3.6×10-5 C
解析　电容器C1、C2所在的电路是断路,当开关S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势。
因此UAB=UAC=UDC=18 V
当S断开时,电容器C1所带电荷量为
Q1=C1UAC=6×10-6×18 C=1.08×10-4 C
当S闭合时,电路导通,电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压。由串联电路的电压分配关系得
UAC'=R1R1+R2U=66+3×18 V=12 V
此时电容器C1所带电荷量为
Q1'=C1UAC'=6×10-6×12 C=0.72×10-4 C
电容器C1所带电荷量的变化量为
ΔQ=Q1'-Q1=-3.6×10-5 C,“-”号表示减少。
能力提升练
1.B　将照射R3的光的强度减弱,其阻值增大,电路中的总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流减小,故R1两端的电压减小,电压表的示数变小,故A错误;因电路中电流减小,电源的内电压减小,则路端电压增大,同时R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,流过R2的电流增大,由并联电路的电流规律可知,流过灯泡的电流一定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率变小,故B正确,C、D错误。
2.B　当滑动变阻器的滑动触头从a→b移动时,滑动变阻器左右两部分并联总电阻先增大后减小,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流先减小后增大,A错误;路端电压U=E-Ir先增大后减小,B正确;当外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,滑动触头在滑动变阻器的两端时,外电阻恰好等于电源内阻,此时电源输出功率最大,因此电源的输出功率先减小后增大,C错误;当滑动触头在a端或者b端的时候,滑动变阻器被短路,消耗的功率为零,因此滑动变阻器消耗的功率先增大后减小,D错误。故选B。
3.C　当外电阻与电源内阻相等时,电源的输出功率最大,当将滑动变阻器滑片向下滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,因为电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r,可知外电阻向电源内阻靠近,电源输出功率变大,选项A错误;V2测量的是路端电压,滑动变阻器阻值变小时,总电阻变小,总电流变大,内电压变大,则路端电压减小,即V2的示数减小,选项B错误;V3测量滑动变阻器两端的电压,由闭合电路欧姆定律可知U3=E-I(R+r),则ΔU3ΔI=R+r>r,选项C正确;电压表V1测量定值电阻R的电压,V2测量的是路端电压,则ΔU1=ΔI×R,ΔU2=ΔI×r,所以ΔU1>ΔU2,选项D错误。故选C。
4.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。
导师点睛
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。
5.ACD　电源的总功率PE=IE,PE与电流成正比,由Pr=I2r知,电源内部的发热功率与电流的平方成正比,A正确;当电流为2 A时,电源的总功率与发热功率都为8 W,则电源电动势为4 V,内阻为2 Ω,B错误,C正确;当电流为0.5 A时,根据闭合电路欧姆定律可得出外电路的电阻为6 Ω,D正确。
6.答案　(1)12 Ω　(2)2 A　(3)3.84 W
解析　(1)灯L的电阻RL=UL2PL=623 Ω=12 Ω
当P滑到最下端时,R2被短路,灯L与整个滑动变阻器并联,此时灯正常发光,通过灯L的电流IL=PLUL=36 A=0.5 A
通过滑动变阻器的电流IR=I-IL=1 A-0.5 A=0.5 A
故滑动变阻器的最大阻值R=RL=12 Ω。
(2)电源电动势E=IR1+r+RRLR+RL=1×(4+2+6) V=12 V,当P滑到最上端时,灯L、滑动变阻器及电阻R2都被短路,此时电流表的读数为I'=ER1+r=124+2 A=2 A。
(3)P位于滑动变阻器的中点时,灯L与滑动变阻器的上半部分并联后再与R1串联,则此时
R并=RL·R2RL+R2=12×612+6 Ω=4 Ω
I总=ER并+R1+r=124+4+2 A=1.2 A
并联部分的电压U并=I总R并=1.2×4 V=4.8 V
滑动变阻器上消耗的功率PR=U并2R2=4.826 W=3.84 W。
7.ABC　在电源路端电压与电流的关系图象中,图线斜率的绝对值表示电源内阻,则ra>rb,A正确。如图所示,在图象中作出定值电阻R0的U-I图线,与电源的U-I图线的交点表示当将R0接入电路时的工作点,Ia>Ib,B正确。由P=UI可知R0接到a电源上,电源的输出功率较大,由η=UE=IRI(R+r)=RR+r=11+rR可知,R0接到a电源上,电源的效率较低,C正确,D错误。

8.B　由题图可知该电源的电动势E=4 V,内阻r=ΔUΔI=4-16 Ω=0.5 Ω,故A错误;两图线的交点表示灯泡D1与该电源连接时的工作点,此时灯泡两端的电压U=3 V,流过灯泡的电流I=2 A,灯泡消耗的电功率为P=UI=6 W,由于灯泡D1正常发光,则灯泡D1的额定电压为3 V,额定功率为6 W,故B正确;灯泡D1的电阻R1=UI=1.5 Ω,“3 V,20 W”的灯泡D2的电阻R2=U22P2=3220 Ω=0.45 Ω,可知灯泡D2的电阻更接近电源的内阻,根据电源的内阻与外电阻相等时,电源的输出功率最大,可知把灯泡D1换成灯泡D2,电源的输出功率将变大,故C错误;灯泡是纯电阻元件,欧姆定律适用,其U-I图线为曲线是因为灯泡的电阻随温度的升高而增大,D错误。故选B。
9.答案　(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω　(4)2.25 W
解析　(1)由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir,将A、B两点数据代入得
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得到的。当滑片位于最右端时,R3=0,R1被短路,外电路总电阻为R2,R2=UBIB=40.8 Ω=5 Ω
(3)当滑动变阻器的滑片在最左端时,其阻值最大,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滑动变阻器的最大阻值。
R总=UAIA=160.2 Ω=80 Ω,R总=R1R3R1+R3+R2
代入数值解得滑动变阻器的最大阻值为R3=300 Ω
(4)当R1消耗的功率最大时,它两端电压最大,由UR1=E-I(R2+r)知,这时电路的总电流I应最小,故滑动变阻器的阻值为最大,再结合上面求出的有关数据,便可求出R1消耗的最大功率。当R3=300 Ω时,I=ER1R3R1+R3+R2+r=0.2 A
此时R1两端的电压为U1=IR1R3R1+R3=0.2×75 V=15 V
则R1消耗的最大功率为P1m=U12R1=2.25 W
10.CD　S闭合后,L1两端的电压为3.0 V,由题图乙可知,I1=0.25 A,故P1=0.75 W,R1=12 Ω,A、B错误。L2与R及电源串联,把R和电源等效成电动势为3 V、内阻为7.5 Ω的新电源,在题图乙中作出新电源的I-U图线,如图,两图线的交点表示出了此时L2两端的电压与通过的电流的大小,由图知U2=1.5 V,I2=0.2 A,所以R2=U2I2=1.50.2 Ω=7.5 Ω,P2=U2I2=1.5×0.2 W=0.3 W,C、D正确。

11.AC　分析电路图可知R2、R3、R4串联后与R1并联,等效电阻为R=R1(R2+R3+R4)R1+(R2+R3+R4)=256 Ω,由闭合电路欧姆定律可得电流表的示数为I=ER+r=3.5 A,B错误;电压表的示数等于R4两端电压,通过R4的电流为I4=E-IrR2+R3+R4=0.58 A,电压表示数为U4=I4R4=5.8 V,A正确;电容器两极板间的电压UC=I4(R2+R3)=8.7 V,电容器所带的电荷量Q=CUC=1.74×10-4 C,C正确;当开关S断开后,电容器要通过电阻R1、R4和R2、R3所在两支路放电,两支路电阻相等,所以通过电阻R1的电荷量为0.87×10-4 C,D错误。