1、第第 4 章章 闭合电路欧姆定律与科学用电闭合电路欧姆定律与科学用电 (时间：60 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 8 小题，每小题 7 分，共 56 分。其中 14 题为单项选择题， 58 题为多项选择题。全部选对的得 7 分，选对但不全的得 4 分，有选错的得 0 分。) 1.两个电 源的 UI 图像如图所示，从图像中可以看出( ) A.电池 a 的电动势较大，内电阻较大 B.电池 a 的电动势较小，内电阻较小 C.电池 b 的电动势较小，内电阻较大 D.电池 b 的电动势较大，内电阻较小 解析 根据闭合电路欧姆定律知 UEIr，故 UI 图像中图像与纵轴的交点等 于电源的电
2、动势，由题图可知，a 的电动势较大，图像斜率的绝对值表示电源的 内阻，a 的斜率的绝对值较大，故 a 的内阻较大，故 A 正确，B、C、D 错误。 答案 A 2.如图所示，R4是半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，这 就是一个火警报警器的电路，电流表是安放在值班室的显示器，电源两极之间接 一个报警器， 当 R4所在处出现火情时， 显示器的电流 I 和报警器两端的电压 U 的 变化情况是( ) 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 解析 当 R4所在处出现火情时， R4阻值变小， 外电路总电阻变小， 则总电流变大， 电源的
3、内电压变大，路端电压变小，即 U 变小。电路中并联部分的电压 U并 EI 总(R1r)， I总变大， 则 U并变小， 流经 R3的电流减小， 所以电流表示数变大。 故 A 项正确。 答案 A 3.如图所示的电路中，电表都为理想电表，闭合开关并待所有电表读数稳定后， 将滑动变阻器的滑片 P 向右滑动一段距离后，发现电路中电表示数都有明显的变 化，三个电流表和电压表读数变化量的绝对值依次为 I1、I2、I3和 U。已知 电源内阻 r 的阻值小于定值电阻 R 的阻值，下列说法正确的是( ) A.R 消耗的功率将变小 B.电流表 A3的示数增大 C.U I3 U I2 D.U I3r 解析 当滑动变阻
4、器滑片向右滑动后，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电 阻增大， 则总电流减小， 所以电流表 A3的示数减小。 根据闭合电路欧姆定律可知， 外电路电压增加，即并联部分电压增大，所以电压表 V 的示数和电流表 A2的示 数都变大，再根据 PU 2 R 可知，R 消耗的功率将变大，故选项 A、B 都错误；根 据闭合电路欧姆定律 UEI3r 可知，U I3r，由部分电路的欧姆定律可知 U I2 R，据题 Rr，故选项 D 正确，C 错误。 答案 D 4.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图。 其中， 电流表的满偏电流为 300 A， 电阻 rg100 ，调零电阻最大值 R50 k，串联的定值电阻 R
5、050 ，电池电 动势 E1.5 V。用它测量电阻 Rx，能准确测量的阻值范围是( ) A.30 k80 k B.3 k8 k C.300 800 D.30 80 解析 欧姆表的中值电阻附近刻度最均匀，读数误差最小； 欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内电阻R总， 根据闭合电路欧姆定律， 满偏时， Ig E R总 半偏时， 1 2Ig E R总R中 联立解得 R中R总E Ig 1.5 V 30010 6 A5 000 5 k。 答案 B 5.如图所示， 图线 a 是某一电源的 UI 图线， 图线 b 是一定值电阻的 UI 图线。 若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(已知该电源的内阻 r2.0 )
6、，则下列说 法正确的是( ) A.该定值电阻为 6 B.该电源的电动势为 20 V C.将 2 只这种电阻串联作为外电阻，电源输出功率最大 D.将 3 只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大 解析 由图线 b 可知该定值电阻的阻值 RU I 6 ，A 正确；由图读出交点的电 压 U15 V，电流 I2.5 A，根据闭合电路欧姆定律得，电源的电动势 EUIr 15 V2.52 V20 V，B 正确；对于电源，当内外电路的电阻相等时输出功 率最大，故将 3 只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大，C 错误，D 正 确。 答案 ABD 6.一个电动势为 E，内电阻为 r 的电池，接上负载电阻
7、 R，构成闭合电路，下列说 法正确的是( ) A.当 Rr 时，路端电压为 UE 2 B.当 R0 时，路端电压为 UE C.当 Rr 时，电源输出的功率最大 D.当 Rr 时，电源的效率为 50% 解析 当 Rr 时，路端电压与内电压相等，而两者之和等于电动势 E，则路端电 压为 UE 2，选项 A 正确；当 R0 时，外电路短路，路端电压为 U0，选项 B 错误；R 获得的功率 P出I2R E Rr 2 R，根据数学知识可知，当 Rr 时，P出 有最大值，选项 C 正确；当 Rr 时，电源的效率 UI EI100%50%，选项 D 正确。 答案 ACD 7.如图所示的电路中，电源电动势为
8、12 V，内阻为 2 ，四个电阻的阻值已在图 中标出。闭合开关 S，下列说法正确的有( ) A.路端电压为 10 V B.电源的总功率为 10 W C.a、b 间电压的大小为 5 V D.a、b 间用导线连接后，电路的总电流为 1 A 解析 根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为 10 ，根据闭合电路欧姆定 律得通过电源的电流为 I 12 210 A1 A，则路端电压为 UIR 外10 V，选项 A 正确；电源的总功率 PEI12 W，选项 B 错误；若取电源负极的电势为 0，则 a 点电势为 A2.5 V，b 点电势为 B7.5 V，a、b 间电压的大小为 5 V，选项 C 正确；若 a、
9、b 间用导线连接起来，根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为 7.5 ，根据闭合电路欧姆定律得电路的总电流为 I 12 27.5 A1.26 A，选项 D 错误。 答案 AC 8.如图所示，电源的电动势 E2 V，内阻 r2 ，两个定值电阻均为 8 ，平行 板电容器的电容 C310 6 F，则( ) A.开关断开时两极板间的电压为4 3 V B.开关断开时电容器所带电荷量为 410 6 C C.开关接通时两极板间的电压为4 3 V D.开关接通时电容器所带电荷量为 410 6 C 解析 电容器两极板间的电压等于 R2两端的电压， 开关 S 断开时， 电路中的总电 流为 I E R2r 2 8
10、2 A0.2 A，电容器两极板间的电压为 UIR20.28 V 1.6 V，此时电容器所带电荷量为 QCU310 61.6 C4.8106 C，故选项 A、B 错误；开关接通时两定值电阻并联 R外 R1 R2 R1R2 88 88 4 ，电容器两 极板间的电压等于路端电压，电路中的总电流 I E R外r 2 42 A 1 3 A，电容器 的两极板间的电压 UIR外1 34 V 4 3 V，此时电容器所带的电荷量 QCU 310 64 3 C410 6 C，故选项 C、D 正确。 答案 CD 二、实验题(本题共 1 个小题，共 15 分) 9.在一次课外实践活动中，某课题研究小组收集到数码相机、
11、手机等电子产品中 的一些旧电池以及从废旧收音机上拆下的电阻、电容、电感线圈等电子元件。现 从这些材料中选取两个待测元件，一是电阻 R0(约为 2 k)，二是手机中常用的锂 电池(电动势 E 标称值为 3.7 V，允许最大放电电流为 100 mA )。在操作台上还准 备了如下实验器材： A.电压表(量程 4 V，电阻 RV约为 4.0 k) B.电流表 A1(量程 100 mA，内阻不计) C.电流表 A2(量程 2 mA，内阻不计) D.滑动变阻器 R1(02 k，额定电流 0.1 A) E.电阻箱 R2(0999.9 ) F.开关 S 一只，导线若干。 (1)为了测定电阻 R0的阻值，小组的
12、一位成员设计了如图甲所示的电路原理图， 所选取的相应器材(电源用待测的锂电池)均标在图上，其器材选取中有不妥之处， 你认为应该怎样调整？ (2)如果在实际操作过程中，发现滑动变阻器 R1、电压表已损坏，用余下的器材测 量锂电池的电动势 E 和内阻 r。 请你在图乙方框中画出实验电路原理图(标注所用器材符号)； 该实验小组的同学在实验中取得多组数据，然后作出如图丙所示的线性图像处 理数据，则电源电动势为_ V，内阻为_ 。 解析 (1)根据闭合电路欧姆定律，当滑动变阻器短路时，电流为 I E R0r 3.7 V r2 000 1.8510 3 A，故用电流表 A 1量程太大，读数不准确；故答案为
13、用 A2替换 A1。 (2)根据题意可知，要利用给定的条件测量电动势和内电阻，故应采用电流表和 电阻箱串联进行测量；如图所示。 根据闭合电路欧姆定律，电流的表达式为 I E rR2，即 R2E 1 Ir 结合图像可得 r7 ，E3.5 V 答案 (1)用 A2替换 A1 (2)见解析图 3.5 7.0 三、计算题(本大题共 2 小题，共 29 分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数 值计算的要注明单位) 10.(14 分)如图所示的电路中，电源的电动势 E12 V，内阻未知，R18 ，R2 1.5 ，L 为规格“3 V，3 W”的灯泡，开关 S 断开时，灯泡恰好正常发光。(不 考虑温度对灯丝电
14、阻的影响)试求： (1)灯泡的额定电流和灯丝电阻； (2)电源的内阻； (3)开关 S 闭合时，灯泡实际消耗的功率。 解析 (1)灯泡的额定电流 I0P0 U0 3 3 A1 A 灯丝电阻 RLU 2 0 P0 32 3 3 (2)断开 S 时，灯 L 正常发光，即 I1I0，根据闭合电路欧姆定律 EI0(R1RL r) 得 rE I0(R1RL) 12 1 (83) 1 (3)闭合 S 时，设外电路总电阻为 R外 R外 RLR2 RLR2 R19 干路电流为 I总 E R外r1.2 A 灯泡两端的电压 ULI总RLR2 RLR21.2 V 灯泡实际消耗的功率 PU 2 L RL0.48 W
15、答案 (1)1 A 3 (2)1 (3)0.48 W 11.(15 分)如图所示， 甲、 乙两电路中电源电动势均为 E12 V， 内阻均为 r3 ， 电阻 R01 ，直流电动机内阻 R01 ，调节滑动变阻器 R1、R2，使甲、乙两 电路的电源输出功率均为最大，且此时电动机刚好正常工作，已知电动机的额定 功率为 6 W，求： (1)电动机的热功率 P热； (2)此时滑动变阻器 R1、R2连入电路部分的阻值。 解析 (1)题图乙是非纯电阻电路，电源的输出功率 PUI(EIr)II2rEI 当 I E 2r 12 23 A2 A 时， 电源的输出功率最大， 此时电动机的热功率 P 热I2R0 4 W。 (2)纯电阻电路中，当电路的外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大，所以题图 甲中，R1rR03 1 2 题图乙中，根据闭合电路欧姆定律，有 EIrIR2P 额 I 代入数据，解得 R21.5 。 答案 (1)4 W (2)2 1.5