1、习题课:闭合电路欧姆定律的应用课后篇巩固提升基础巩固1.如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在变阻器R0的滑片向下滑动的过程中()A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大解析由变阻器R0的滑片向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小,则R总减小,由I=ER总+r可知I增大,由U内=Ir可知U内增大,由E=U内+U外可知U外减小,故电压表示数减小。由U1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2减小,由I2=U2R2可知电流表示数减小,故A正确。答案A2.如图所示,电路中电源的电动势为E,
2、内电阻为r,开关S闭合后,当滑动变阻器R的滑片P向右移动的过程中,三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是()A.灯L1、L2变亮,灯L3变暗B.灯L2、L3变亮,灯L1变暗C.灯L1、L3变暗,灯L2变亮D.灯L2、L3变暗,灯L1变亮解析变阻器与灯L1串联后与灯L2并联,再与灯L3串联。将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律得知:干路电流I减小,则通过L3的电流减小,L3变暗,L3两端电压和内阻所占电压都减小,则并联部分电压增大,所以流过灯L2的电流变大,L2变亮,I1=I-I2,I减小,I2增大,则I1减小,灯L1
3、变暗。故C正确。答案C3.两节电池1和2的电动势E1E2,它们分别向同一电阻R供电,电阻R消耗的电功率相同。比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率1和2的大小,则有()A.P1P2,12B.P1P2,12C.P12D.P1P2,1E2,则r1r2,所以P1P2,而=P出P总=I2REI,所以与E成反比,故12,故选B。答案B4.如图所示的U-I图象中,是电源的路端电压随电流变化的图象,是某电阻两端的电压随电流变化的图象,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%解析由图象
4、可知,电阻的阻值大小为R=UI=22=1,电源的电动势大小为E=3V,内阻为r=0.5,电源的效率=UE=IRI(R+r)=RR+r=11+0.5100%=66.7%,电阻消耗的功率P=IU=22W=4W,故选项D正确。答案D5.有一个电动势为3 V、内阻为1 的电源。下列电阻与其连接后,电阻的功率大于2 W,且该电源的效率大于50%的是()A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 解析当内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,最大功率P=E24r=94W=2.25W,此时电源的效率=UE100%=50%,而外电阻越大,电源效率越大,故外电阻应大于1;由ER+r2R=2W,解得R=2或R=0.5,
5、要使电阻功率大于2W,则电阻应小于2且大于0.5,C正确。答案C6.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线,曲线OBC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 WB.6 WC.2 WD.2.5 W解析由题图不难看出,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=3V,短路电流为I=3A,所以电源的内阻为r=EI=1。题图上AB线段表示的功率为PAB=P总-I2r=(13-121)W=2W。故正确选项为C。答案C7.如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表,当电阻箱读数为R1=2 时,
6、电压表读数为U1=4 V;当电阻箱读数为R2=5 时,电压表读数为U2=5 V。(1)求电源的电动势E和内阻r。(2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?解析(1)由闭合电路欧姆定律E=U1+U1R1rE=U2+U2R2r联立并代入数据解得E=6V,r=1(2)由电功率表达式P=E2(R+r)2R将式变形为P=E2(R-r)2R+4r由式知,R=r=1时,P有最大值Pm=E24r=9W答案(1)6 V1 (2)1 9 W能力提升1.如图所示的电路中,R1、R2为定值电阻,电源的电动势为E、内阻为r。若开关S0、S1均闭合时,电压表读数为U,电流表读数为I,当S1断开时
7、()A.电压表示数变小,电流表示数变小B.电压表示数变小,电流表示数变大C.电压表示数变大,电流表示数变小D.电压表示数变大,电流表示数变大解析由电路图可知,当开关S1闭合时,R1被短路,此时电路是R2的简单电路,当开关S1断开时,R1、R2串联,总电阻变大,干路电流变小,所以电流表示数减小,根据欧姆定律U=IR可知,R2两端的电压减小,所以电压表示数也减小,故A正确。答案A2.电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、变阻器R串联,如图所示,设R0=r,Rab=2r,当变阻器的滑片自a端向b端滑动时,下列各物理量随之减小的是()A.电池的输出功率B.变阻器消耗的功率C.固定电阻R0消耗的功率
8、D.电池内阻消耗的功率解析根据推论:当外电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大,滑片自a端向b端滑动时,由于R0=r,Rab=2r,外电阻大于电源的内阻,当变阻器的滑片自a端向b端滑动时,则变阻器接入电路的电阻减小,电池的输出功率增大。故A错误。电路中电流增大,固定电阻R0上和电源的内阻上消耗功率增大。将R0看成电源的内阻,则有R0+r=2r,而Rab=2r,利用推论可知,滑片在a点时变阻器的功率最大,滑片向右滑动时,变阻器消耗的功率减小。故B正确,C、D错误。答案B3.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容
9、器内部。闭合开关S,小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是()A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小解析当电路接通后,对小球受力分析:小球受重力、电场力和悬线的拉力F三个力的作用,其中重力为恒力。当电路稳定后,R1中没有电流,两端等电势,因此电容器两极板电压等于R0两端电压。当R2不变,R1变化时,电容器两极板电压不变,板间电场强度不变,小球所受电场力不变,F不变,C、D两项错。若保持R1不变,缓慢增大R2,R0两端电压减小,电容器两
10、端电压减小,内部电场强度减弱,小球受到的电场力减小,F变小,故A项错,B项正确。答案B4.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比,如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线,直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线。直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线,将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么()A.R接到电源a上,电源的效率较低B.R接到电源b上,电源的输出功率较大C.R接到电源a上,电源的输出功率较大,电源效率较高D.R接到电源b上,电源的输出功率较小,电源效率较高解析电源的效率=UIEI=UE,由题中图象可知A与C交点处电压大于B与C交点处电压,则R接到电源a
11、上效率较高;电源输出功率P=UI,由题中图象易得R接到电源a上输出功率较大,A、B、D错误,C正确。答案C5.(多选)M、N是一对水平放置的平行板电容器,将它与一电动势为E0,内阻为r的电源组成如图所示的电路,R是并联在电容器上的滑动变阻器,G是灵敏电流计,在电容器的两极板间有一带电的油滴处于悬浮状态,如图所示,现保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片向上滑动,则()A.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从b向a的电流B.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从a向b的电流C.带电油滴将向上运动D.带电油滴将向下运动解析电容器两极板间的电压U=RR+rE0,当将滑动变阻器的滑片向上滑动时,R增大,U增大,电容器的
12、电荷量增加,处于充电状态,灵敏电流计中有电流,由于电容器上极板带正电,则灵敏电流计中有从a向b的电流,故A错误,B正确;U增大,由电场强度E=Ud分析得知,板间电场强度增大,则带电油滴将向上运动,故C正确,D错误。答案BC6.(多选)一辆电动观光车蓄电池的电动势为E,内阻不计,当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时,流过电动机的电流为I,电动车的质量为m,电动车受到的阻力是车重的k倍,忽略电动观光车内部的摩擦,重力加速度为g,则()A.电动机的内阻为R=EIB.电动机的内阻为R=EI-kmgvI2C.电动车的工作效率=kmgvEID.电动机的发热效率=EI-kmgvEI解析由功能关系EI
13、=kmgv+I2R,可得电动机的内阻为R=EI-kmgvI2,A错误,B正确;电动车的工作效率等于输出功率与总功率之比,即=kmgvEI,C正确;电动机的发热效率=EI-kmgvEI,D正确。答案BCD7.如图所示的电路中,R1=3 ,R2=6 ,R3=1.5 ,C=20 F。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?解析(1)S断开时外电路R2、R3串联:E=I1(R2+R3)+I1rP1=EI1S闭合时:外电路R1、R2并联后与R3串联R外=R3+R1R2R1+R2代入数据R外=1.5+363+6=3.5对闭合电路E=I2R外+I2rP2=EI2由可得E=4Vr=0.5I1=0.5AI2=1A(2)闭合S时,电源的输出功率P=I22R外=123.5W=3.5W(3)S断开时Q1=CUR2=2010-60.56C=610-5CS闭合,电容器两端的电势差为零,则Q2=0答案(1)4 V0.5 (2)3.5 W(3)610-5 C0
