1、闭合电路欧姆定律 (25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.下列说法中,错误的是()A.电源短路时,电源的内电压等于电动势B.电源短路时,路端电压为零C.电源断路时,路端电压最大D.电源的负载增加时,路端电压也增大【解析】选D。电源的负载增加,是并联的用电器增多,并联的用电器越多外电阻越小,路端电压越小,故选D。2.(2020江苏高考改编)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,针对此时的说法不正确的是()A.通过车灯的电流变小B.路端电压变小C.电路的总电流变小D.电源的总功率变大【解析】选C。开关闭合时
2、,车灯变暗,故流过车灯的电流I灯变小,A正确;电路的路端电压为U路=U灯=I灯R灯,I灯变小,路端电压变小,B正确;总电流即干路电流为I干=,U路减小,干路电流增大,C错误;电源总功率为P总=EI干,I干增大,总功率变大,D正确。3.如图所示电路中,电源电动势E=9 V、内阻r=3 ,R=15 ,下列说法中正确的是()A.当S断开时,UAC=0B.当S闭合时,UAC=9 VC.当S闭合时,UAB=7.5 V,UBC=0D.当S断开时,UAB=0,UBC=0【解析】选C。当S断开时,UAC与UBC为路端电压,等于电源电动势,A、D错误;当S闭合时,UAC=UAB=R=7.5 V,UBC=I0=0
3、,B错误,C正确。4.如图所示电路中,r是电源的内阻,R1和R2是外电路中的电阻,如果用Pr、P1和P2分别表示电阻r、R1、R2所消耗的功率,当R1=R2=r时,PrP1P2等于()A.111 B.211 C.144 D.411【解析】选D。在如图所示电路中,内阻上通过的电流与外电路的总电流相同,内阻与外电阻是串联关系(不能认为内阻与外电阻并联),但R1与R2是并联的,因R1=R2,则I1=I2=I,Ir=I1+I2=2I,PrP1P2=rR1R2=411,故选D。5.如图所示电路中,L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡,R为光敏电阻(光照越强,阻值越小)。闭合开关S后,随着光照强度逐渐
4、增强()A.L1逐渐变暗,L2逐渐变亮B.L1逐渐变亮,L2逐渐变暗C.电源内电路消耗的功率逐渐减小D.光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐增大【解析】选A。当光照增强时,光敏电阻的阻值减小,电路的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则L2逐渐变亮,U内=Ir增大,由U=E-Ir可知,路端电压减小,L2两端的电压增大,则L1两端的电压减小,故L1逐渐变暗,故A正确,B错误;电路中总电流增大,由P=I2r知电源内电路消耗功率逐渐增大,故C错误;将L2看成电源内电路的一部分,光敏电阻R和L1消耗的总功率是等效电源的输出功率,由于等效电源的内阻大于外电阻,所以当光敏电阻的阻值减小,即外
5、电阻减小时,等效电源的内、外电阻相差更大,输出功率减小,则光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐减小,故D错误。6.如图所示的电路中,电源电动势为6 V,当开关S接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=Uad=6 V,Ucd=Ubc=0,经检查,各段导线以及导线与各元件的连接处良好,由此可判定()A.开关S处接触不良B.L1的灯丝烧断了C.L2的灯丝烧断了D.变阻器R断路【解析】选B。Uab有示数,则说明开关S接触良好,A错误;Uad有示数,则说明灯泡L1之外电路无断路,C、D错误;Ucd=Ubc=0,则说明灯泡L1断路,故B正确。【加固训练】如图所示电路,闭合开关S,两个灯泡
6、都不亮,电流表指针几乎不动,而电压表指针有明显偏转,该电路的故障可能是()A.电流表坏了或未接好B.从点a经过灯L1到点b的电路中有断路C.灯L2的灯丝断开或灯座未接通D.电流表和灯L1、L2都坏了【解析】选B。因电压表有示数,则说明电流表与灯泡L2没有断路,可能是从点a经过灯L1到点b的电路中有断路。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(10分)如图所示,电源电动势为6 V,内阻为1 ,R1=5 ,R2=10 ,滑动变阻器R3阻值变化范围为010 ,求电路中的总电流变化范围。【解析】当R3阻值为零时,R2被短路,外电阻最小,电流最大。
7、R外=R1=5 ,I= A=1 A。当R3阻值为10 时,外电阻最大,电流最小。R并=5 ,R外=R1+R并=10 I= A0.55 A。答案:0.551 A8. (14分)如图所示,电解槽A和电炉B并联接到电源上,电源内阻r=1 ,电炉电阻R=19 ,电解槽电阻r=0.5 ,当S1闭合、S2断开时,电炉消耗的功率为684 W;S1、S2都闭合时,电炉消耗的功率为475 W。电炉电阻不变,试求:(1)电源电动势。(2)S1、S2都闭合时,流过电解槽的电流大小。(3)S1、S2都闭合时,电解槽电能转化成化学能的功率。【解析】(1)S1闭合,S2断开时,电炉功率P1=I2R,所以I= A=6 A,
8、电源电动势E=I(R+r)=120 V。(2)S1、S2都闭合时,电炉功率P2=R所以IR= A=5 A路端电压U=IRR=195 V=95 V通过电源的电流I= A=25 A电解槽中电流IA=I-IR=20 A。(3)电解槽消耗电功率PA=IAU=2095 W=1 900 W。电解槽内热损耗功率P热=r=2020.5 W=200 W电解槽转化成化学能的功率为P化=PA-P热=1 700 W。答案:(1)120 V(2)20 A(3)1 700 W (15分钟40分)9. (6分)(多选)有一种电位器可以用来调节用电器的功率。如图所示,如果把电位器与灯泡串联起来,利用它改变灯的亮度,下列说法正
9、确的是()A.连接A、B使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗B.连接A、C使滑动触头逆时针转动,灯泡变亮C.连接A、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗D.连接B、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变亮【解析】选A、D。根据电位器结构和连线及导体的电阻R=可知:连接A、B使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大,电流减小,灯泡变暗,A正确;同理,D正确;连接A、C时,滑动触头不能改变回路电阻,灯泡亮度不变,故B、C错误。10. (6分)在如图所示的电路中,R1=11 ,r=1 ,R2=R3=6 ,当开关S闭合且电路稳定时,电容器C所带电荷量为Q1;当开关S断开且电路稳定时,电容器C所带电荷量为Q2,则()A.Q1Q
10、2=13B.Q1Q2=31C.Q1Q2=15D.Q1Q2=51【解析】选A。当开关S闭合时,电容器两端电压等于R2两端的电压,U2=,Q1=C;当开关S断开时,电容器两端电压等于电源电动势,U=E,Q2=EC,所以Q1Q2=13,A正确。【加固训练】在如图所示的电路中,闭合开关S后,L1、L2两灯泡都正常发光,后来由于某种故障使L2突然变亮,电压表读数减小,由此推断,该故障可能是()A.L1灯丝烧断B.电阻R2断路C.电阻R2短路D.电容器被击穿短路【解析】选D。若L1灯丝烧断,则总电阻增大,电压表读数增大,总电流减小,L2两端电压减小,L2变暗,A错误;若R2断路,则总电阻增大,电压表读数增
11、大,总电流减小,L1与R1并联部分两端的电压减小,故L2两端的电压增大,L2变亮,B错误;若电阻R2短路,则通过L2的电流为零,L2不亮,C错误;若电容器被击穿短路,则电路总电阻减小,路端电压减小,总电流增大,L2变亮,D正确。【总结提升】含电容器电路问题的解题技巧(1)电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,在电容器处的电路看作是断路,画等效电路时,可以先把它去掉。(2)若要求解电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上,求出电容器两端的电压,根据Q=CU计算。(3)电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压,该电阻相当于导线。(4)当电容器与电阻并联后接入电路时,电容器两端的电压与
12、并联电阻两端的电压相等。(5)电路中的电流、电压变化时,将会引起电容器的充、放电,如果电容器两端的电压升高,电容器将充电,反之,电容器将放电。通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化量。11.(6分)(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像,下列结论正确的是()A.电源的电动势为6.0 VB.电源的内阻为12 C.电源的短路电流为0.5 AD.电流为0.3 A时的外电阻是18 【解析】选A、D。U-I图像在纵轴上的截距等于电源的电动势,即E=6.0 V,因为该电源的U-I图像的纵轴坐标不是从零开始的,所以横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流,电源的内阻应按斜率的绝对值
13、计算,即r=|= =2 。由闭合电路欧姆定律可得电流I=0.3 A时,外电阻R=-r=18 。故选项A、D正确。【加固训练】(多选)如图所示为某一电源的U-I图像,由图可知()A.电源电动势为2 VB.电源内阻为 C.电源短路时电流为6 AD.电路路端电压为1 V时,电路中电流为5 A【解析】选A、D。由U-I图像可知,电源电动势E=2 V,r=|= =0.2 ,I短= A=10 A,当U=1 V时,I= A=5 A。选项A、D正确,B、C错误。12. (22分)如图所示的电路中,电阻R1=R2=R3=10 ,电源内阻r=5 ,电压表可视为理想电表。当开关S1和S2均闭合时,电压表的示数为10 V。探究:(1)路端电压为多大?(2)电源的电动势为多大?(3)当开关S1闭合而S2断开时,电压表的示数变为多大?【解析】(1)开关S1和S2均闭合时,电阻R2中的电流I=1 A外电阻R=R2+=15 所以路端电压为:U=RI=151 V=15 V(2)根据闭合电路欧姆定律I=得E=I(R+r)代入数据解得E=20 V(3)S1闭合而S2断开,电路中的总电流I= A=0.8 A电压表示数U=I(R1+R2)代入数据解得U=16 V答案:(1)15 V(2)20 V(3)16 V