人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律当堂达标检测题

习题课:闭合电路欧姆定律的应用

合格考达标练

1.

欧姆表电路及刻度盘如图所示,现因表头损坏,换用一个新表头。甲表头满偏电流为原来表头的2倍,内阻与原表头相同;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的2倍,则换用甲表头和换用乙表头后刻度盘的中值电阻分别为              (　　)

A.100 Ω,100 Ω B.200 Ω,100 Ω

C.50 Ω,100 Ω D.100 Ω,200 Ω

答案C

解析由欧姆表改装原理及闭合电路欧姆定律可得,甲表头满偏电流为原表头的2倍,内阻与原表头相同,在电动势不变的情况下,其中值电阻变为原来的,即50 Ω;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的2倍,在电动势不变的情况下,其中值电阻不变,即100 Ω,则C正确,A、B、D错误。

2.如图所示,电源电动势为E、内阻为r,电流表、电压表均为理想电表,当开关闭合后,三个小灯泡均能正常发光,当滑动变阻器的触头P向右移动时,关于灯泡的亮度和电表示数变化情况,下列说法正确的是(小灯泡不会烧坏)(　　)

A.L1变亮,L2变暗,L3变暗

B.L1变暗,L2变暗,L3变亮

C.电流表A的示数变大,电压表V的示数变小

D.电流表A的示数变小,电压表V的示数变小

答案B

解析滑动变阻器滑片P向右移动,阻值增大,总阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,路端电压增大,故电流表示数变小,电压表示数变大,故C、D错误;干路电流减小,则灯泡L1两端电压减小,变暗,路端电压增大,则并联电路电压增大,灯泡L3两端电压增大,变亮,流过灯泡L2的电流减小,变暗,故A错误,B正确。

3.

如图所示的U-I图像中,Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图线,Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图线,该电源向该电阻供电时,电阻消耗的功率和电源的效率分别为(　　)

A.4 W和33.3% B.2 W和66.7%

C.2 W和33.3% D.4 W和66.7%

答案D

解析由图像可知,电阻的阻值大小为R= Ω=1 Ω,电源的电动势大小为E=3 V,内阻为r=0.5 Ω,电源的效率η=×100%=66.7%,电阻消耗的功率P=IU=2×2 W=4 W,故选项D正确。

4.(2021重庆十八中月考)小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时(　　)

A.电压表示数减小,灯泡亮度变暗

B.电压表示数减小,灯泡亮度变亮

C.电压表示数增大,灯泡亮度变暗

D.电压表示数增大,灯泡亮度变亮

答案B

解析当袋中药液量减少时,弹簧的形变量减小,弹簧会带动滑片P向上滑动,所以变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的电流增大,即通过灯泡的电流增大,所以灯泡的亮度变亮,电压表测量的是变阻器两端的电压,电压表示数U=E-I(RL+r),则电压表示数减小,故选项B正确。

5.

如图所示,直线AC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线,曲线BC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1 A,那么AB线段表示的功率为(　　)

A.1 W B.6 W C.2 W D.2.5 W

答案C

解析由题图可以看出,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=3 V,短路电流为I=3 A,所以电源的内阻为r==1 Ω。题图上AB线段表示的功率为PAB=P总-I2r=(1×3-12×1) W=2 W。故正确选项为C。

6.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池,R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆挡为“×100 Ω”。

图(a)

图(b)

(1)图(a)中的B端与　　　　(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。 

(2)关于R6的使用,下列说法正确的是　　　　(填正确答案标号)。 

A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

C.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

(3)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为　　　　　　　 mA;若此时B端是与“3”相连的,则读数为　　　　　　　 kΩ。 

答案(1)红　(2)C　(3)1.48　1.1

解析(1)根据欧姆表原理可知,内部电源的正极应接黑表笔,红表笔与内置电源负极相连,由题中电路图可知,B端与红表笔相连;

(2)由电路图可知,R6只在测量电阻时才接入电路,故其作用只能进行欧姆调零,不能进行机械调零,同时在使用电流挡时也不需要实行调节,故C正确,A、B错误;

(3)若与1连接,则量程为2.5 mA,由图示表盘可知,其分度值为0.05 mA,读数为1.48 mA;选择开关接3时为欧姆挡,读数为1 100 Ω=1.1 kΩ。

7.

如图所示的电路中,直流电源电动势为4 V、内阻为1 Ω,电阻R1、R2、R3的阻值均为4 Ω,电容器的电容为30 μF,电流表的内阻不计。闭合开关,电路稳定后,求:

(1)电流表的读数。

(2)电容器所带的电荷量。

(3)断开开关后,通过R2的电荷量。

答案(1)0.8 A　(2)9.6×10-5 C　(3)4.8×10-5 C

解析(1)由于R1、R2被短路,接入电路的有效电阻仅有R3,则I= A=0.8 A。

(2)电容器两端电压与R3两端电压相同,故电容器所带电荷量Q=C·IR3=30×10-6×0.8×4 C=9.6×10-5 C。

(3)断开开关,R1和R2并联,与R3、电容器构成放电回路,因为并联电路中R1、R2电阻相同,故通过R2的电荷量为总电荷量的一半,即Q2= C=4.8×10-5 C。

等级考提升练

8.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为其内阻,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。当开关S闭合后,若将照射R3的光的强度减弱,则下列说法中正确的是(　　)

A.电压表的示数变小

B.通过R2的电流变小

C.小灯泡消耗的功率变大

D.电源的内电压变大

答案A

解析光敏电阻光照减弱,则光敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流减小,故R1两端的电压减小,故A正确;因电路中电流减小,故电源内阻的电压减小,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,则流过R2的电流增大,故B、D错误;由并联电路的电流规律可知,总电流减小,流过支路R2的电流增大,所以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C错误。

9.(多选)在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,r<R1,C为电容器,电流表和电压表都为理想电表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是(　　)

A.电压表示数变大

B.电流表示数变小

C.电源的输出功率增大

D.电容器C所带电荷量增多

答案AC

解析滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大,A正确;电阻R2两端的电压:U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,流过R2的电流减小,则流过电流表的电流增大,则电流表示数变大,故B错误;因为r<R1,故当外电路总电阻减小时,内外电阻更加接近,电源的输出功率增大,C正确;由于U2变小,电容器板间电压变小,其带电荷量减小,故D错误。

10.欧姆表的工作原理图如图所示。

(1)若表头的满偏电流为Ig=500 μA,干电池的电动势为1.5 V,求灵敏电流表的电流刻度值为50 μA、250 μA 时对应的欧姆表的电阻值。

(2)求表针偏转到灵敏电流表满刻度的处时,待测电阻的电阻值。

答案(1)2.7×104 Ω　3×103 Ω　(2)6 000 Ω

解析(1)对应电流“0”刻度和满偏电流“500 μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”。由闭合电路的欧姆定律得,调零时:Ig=,所以欧姆表的总内阻R内=Rg+r+R0==3 000 Ω。测量电阻Rx时:I=,Rx=-R内,当I=50 μA时,Rx=Ω-3 000 Ω=3×104 Ω-3×103 Ω=2.7×104 Ω。同理可求出电流为250 μA时,对应的电阻为3×103 Ω。

(2)当表针偏转到满刻度的处时,

Rx'=-R内= Ω-3 000 Ω=6 000 Ω。

11.

如图所示的电路中,R1=3 Ω,R2=6 Ω,R3=1.5 Ω,C=20 μF。当开关S断开时,电源所释放的总功率为2 W;当开关S闭合时,电源所释放的总功率为4 W,求:

(1)电源的电动势和内电阻。

(2)闭合S时,电源的输出功率。

(3)S断开和闭合时,电容器所带的电荷量各是多少。

答案(1)4 V　0.5 Ω　(2)3.5 W　(3)6×10-5 C　0

解析(1)S断开时外电路R2、R3串联

E=I1(R2+R3)+I1r ①

P1=EI1 ②

S闭合时外电路R1、R2并联后与R3串联

R外'=R3+

代入数据R外'= Ω=3.5 Ω③

对闭合电路E=I2R外'+I2r ④

P2=EI2 ⑤

由①②③④⑤可得

(2)闭合S时,电源的输出功率

P=R外'=12×3.5 W=3.5 W

(3)S断开时

Q1=CUR2=20×10-6×0.5×6 C=6×10-5 C

S闭合,电容器两端的电势差为零,则Q2=0

12.如图所示,R1=R3=2R2=2R4,开关S闭合时,间距为d平行板电容器C的正中间有一质量为m、带电荷量为q的小球恰好处于静止状态;现将开关S断开,小球将向电容器某一个极板运动,不计电源内阻,求:

(1)电源的电动势大小。

(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。

答案(1)　(2)

解析(1)开关S闭合时,R1、R3并联与R4串联,(R2中没有电流通过)UC=U4=E

对带电小球有:mg=

得:E=

(2)开关S断开后,R1、R4串联,则UC'=

小球向下运动与下极板相碰前瞬间,由动能定理得

mg·-q·mv2

解得:v=

13.(2021河北石家庄月考)如图所示,已知电源电阻r=2 Ω,定值电阻R1=0.5 Ω,求:

(1)当滑动变阻器的阻值多大时,电阻R1消耗的功率最大?

(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?

(3)当变阻器的阻值多大时,电源的输出功率最大?

答案 (1)0 Ω　(2)2.5 Ω　(3)1.5 Ω

解析(1)由闭合电路欧姆定律得电阻R1消耗的功率P1=R1,当滑动变阻器阻值R2=0时,R1消耗的功率最大P1m=R1

(2)解法一:求极值法

变阻器消耗的功率

P2=R2=R2

=

所以当R2=R1+r=2.5 Ω时,变阻器消耗的功率最大。

解法二:等效电源法

把定值电阻R1看作电源的内阻,则等效电源的内阻r'=R1+r=2.5 Ω

此时外电路中只有滑动变阻器一个元件,即滑动变阻器消耗的功率就是电源的输出功率,所以当R2=r'=2.5 Ω时,变阻器消耗的功率最大。

(3)原理同(2),易得出当R2+R1=r,即R2=r-R1=1.5 Ω时,电源的输出功率最大。