课时跟踪检测（三十七） 电源 闭合电路的欧姆定律

课时跟踪检测（三十七）电源闭合电路的欧姆定律一、立足主干知识，注重基础性和综合性1.在如图所示的电路中，干电池、开关和额定电压为1.5V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光。在闭合开关的情况下，某同学用多用电表直流电压挡进行检测。检测结果如下表所示，已知电路仅有一处故障，由此做出的判断中正确的是()测试点A、BD、EE、FF、B多用表示数1.5V01.5V0A．A、C间导线断路 B．D、E间导线断路C．灯泡断路 D．F、B间导线断路解析：选CE、F间电压值为1.5V，则A、C间导线，D、E间导线，F、B间导线均没有断路。故选C。2．(2023·连云港高三模拟)如图所示，当电路a、b两端接入100V电压时，则c、d两端输出电压为20V；当电路c、d两端接入100V电压时，则a、b两端输出电压为50V。据此可知R1∶R2∶R3为()A．4∶2∶1 B．2∶1∶1C．3∶2∶2 D．1∶1∶2解析：选A当ab端接入100V电压时，根据欧姆定律得20V＝eq\f(100,2R1＋R2)R2，解得R1∶R2＝2∶1，当cd端接入100V电压时，50V＝eq\f(100,2R3＋R2)R2，解得R2∶R3＝2∶1，联立得R1∶R2∶R3＝4∶2∶1，故A正确，B、C、D错误。3.在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是()A．电压表的示数变大 B．电流表的示数变大C．电源的效率变大 D．滑动变阻器消耗功率变大解析：选B开关闭合后，电压表测量路端电压，电流表测量总电流。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，接入电路的电阻减小，总电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，故电压表的示数变小，电流表的示数变大，A错误，B正确；根据电源效率公式η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(U,E)×100%可知，当路端电压U减小时，则电源的效率变小，C错误；将定值电阻r看成电源的内阻，则等效电源的内阻为2r，滑动变阻器的最大阻值也是2r，因为电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑动过程中，滑动变阻器消耗的功率变小，D错误。4.(2023·镇江模拟)如图所示为一加热装置的电路图，加热电阻R2＝2Ω，电源电动势E＝16V，内阻r＝1Ω。当调节电阻R1为13Ω时，一小时能烧开水。若要15分钟烧开同样质量的水，R1应该调节为多少()A．2Ω B．3ΩC．4Ω D．5Ω解析：选D本来一小时能烧开水，若要15分钟烧开同样质量的水，则热功率应提升为原来的4倍。当调节电阻R1为13Ω时，加热电阻功率P＝I2R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R2＋R1＋r)))2R2＝2W，R1调节后，功率为P′＝4P＝I′2R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,\a\vs4\al(R1′)＋R2＋r)))2R2，解得R1′＝5Ω，故选D。5．在如图甲所示的电路中，电源的U-I图像如图乙中的图线a所示，定值电阻R0的U-I图像如图乙中的图线b所示，滑动变阻器Rx的总电阻为1Ω，下列说法正确的是()A．定值电阻R0的阻值为4ΩB．电源的内阻为0.5ΩC．当Rx＝0时电源输出的功率最大D．当Rx＝0.5Ω时电源输出的功率最大解析：选B由定值电阻R0的U-I图像知其阻值R0＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.25Ω，故A错误；由电源的U-I图像知电源的电动势E＝3V，内阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.5Ω，故B正确；当Rx＋R0＝r，即Rx＝0.25Ω时，电源输出的功率最大，故C、D错误。6.如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，该故障可能是()A．灯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B如果灯L1灯丝烧断，即L1断路，总电阻增大，总电流减少，故L2分压减小，L2变暗，A错；电阻R2断路，导致总电阻增大，总电流减小，L1两端电压减小，而路端电压增大，则L2两端电压增大，L2变亮，B正确；若R2短路，L2熄灭，C错误；电容器被击穿短路，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，电压表读数减小，L2变亮，D错误。7．有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U与电流I的关系图像分别如图(a)、(b)、(c)、(d)所示，将一个6Ω的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是()A．甲电源 B．乙电源C．丙电源 D．丁电源解析：选D由闭合电路的欧姆定律U＝E－IR，可得U-I图像纵轴的截距为电源电动势，斜率的绝对值等于电源内阻，因此可知四个电源的电动势都为12V，而内阻r甲＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝12Ω，同理可求得r乙＝6Ω，r丙＝4Ω，r丁＝3Ω，定值电阻消耗的功率为P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R，可知内阻越大功率越小，因此与电源丁相连时，定值电阻消耗功率最大。二、强化迁移能力，突出创新性和应用性8.(2023·淮安高三模拟)在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，滑动变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，当滑动变阻器的滑片P由a端向b端移动过程中，以下说法中正确的是()A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮C．电容器极板所带的电荷量先减小后增大D．电源的效率先减小后增大解析：选AR0＞R2时，灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻先大于后小于右部分的电阻，当变阻器的滑片P由a端向b端移动时，总电阻先增大，后减小，所以总电流先减小后增大，所以通过灯L1的电流先减小后增大，故L1先变暗后变亮，而通过L2的电流一直变大，L2不断变亮，A正确，B错误；电容器C上的电压UC＝E－I(r＋RL1)，总电流先减小后增大，所以电容器C上的电压先增大后减小，则电容器极板所带的电荷量先增大后减小，C错误；电源的效率η＝eq\f(P外,P总)×100%＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U,E)＝eq\f(E－Ir,E)＝1－eq\f(Ir,E)，因为总电流先减小后增大，所以电源的效率先增大后减小，则D错误。9．某同学按如图甲所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电压表的电压传感器将电压信息传入计算机，屏幕上显示出电压随时间变化的U-t曲线如图乙所示。电容器的电容C已知，且从图中可读出最大放电电压U0、图线与坐标轴围成的面积S、任一点的切线斜率k，但电源电动势和内阻、定值电阻R均未知。根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是()A．电容器放出的总电荷量B．通过电阻R的最大电流C．定值电阻RD．电源的内阻解析：选D根据图像的含义，U-t图像中，图线与纵轴的交点的纵坐标表示最大放电电压U0，因Q＝CU0，可以求出电容器放出的总电荷量；由图像可知，图线切线斜率k＝eq\f(ΔU,Δt)＝eq\f(ΔQ,CΔt)，根据电流的定义可知I＝eq\f(ΔQ,Δt)，故t＝0时，放电电流可以求出，这就是通过电阻R的最大电流I，故通过电阻R的最大电流可以求出；电阻两端的最大电压是最大的放电电压U0，通过选项B分析可知，最大电压和最大电流均可以求出，根据欧姆定律可知，定值电阻R＝eq\f(U,I)，故定值电阻R可以求出；根据题意可知E＝U0，而电源内阻r无法求出。故选D。10.如图为某控制电路的一部分，已知AA′的输入电压为24V，如果电阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，则BB′不可能输出的电压是()A．12V B．8VC．6V D．3V解析：选D①若两开关都闭合，则电阻R1和R2并联，再和R串联，UBB′为并联电路两端电压，则R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝2kΩ，UBB′＝eq\f(R并,R并＋R)UAA′＝eq\f(2,2＋6)×24V＝6V。②若S1闭合S2断开，则R1和R串联，则UBB′＝eq\f(R1,R1＋R)UAA′＝eq\f(6,6＋6)×24V＝12V。③若S2闭合S1断开，则R2和R串联，则UBB′＝eq\f(R2,R2＋R)UAA′＝eq\f(3,3＋6)×24V＝8V。④若两开关都断开，则UBB′＝UAA′＝24V。选项A、B、C都有可能，D不可能。故选D。11．图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙)，用这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的电阻温度计，下列对此温度计的描述正确的是()A．温度升高，指针偏转角变大B．表盘上的温度刻度均匀分布C．电池内阻变大后测得的温度值偏高D．若要提高温度计的精确度，可以在电路中串联一个大电阻解析：选C由题图甲可知，温度升高，电阻阻值变大，根据闭合电路欧姆定律可知，对应电路中的电流减小，所以指针偏转角变小，A错误；由题图甲可知R＝R0＋kt，根据闭合电路欧姆定律可得I＝eq\f(E,R＋Rg＋r)，联立可得t＝eq\f(E,kI)－eq\f(R0＋Rg＋r,k)，可知t与I不是一次线性关系，所以电阻温度计的刻度是不均匀的，B错误；电池内阻变大后，电流的测量值会小于实际值，导致测得的温度值偏高，C正确；串联一个大电阻，会导致电路中的最大电流减小，所以不能提高温度计精确度，D错误。12.阻值相等的三个电阻R、电容为C的平行板电容器、电动势为E且内阻可以忽略的电源与开关S连接成如图所示的电路，其中电源负极接地。开始时，开关S断开，电路稳定后有一带电液滴位于电容器极板间的P点并处于静止状态，整个装置处于真空中，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．若将电容器上极板上移少许，则液滴的电势能不变B．若减小电容器两极板的正对面积，则液滴向下加速运动C．闭合S，则电路稳定后电容器所带电荷量比原来增加eq\f(CE,3)D．闭合S，若电路稳定后液滴还在板间运动，则其加速度大小为eq\f(1,3)g解析：选D若将电容器上极板上移少许，和电容器并联部分电路没有发生改变，电容器两端的电压不变，根据E＝eq\f(U,d)可知电场强度变小，则液滴所受向上电场力变小，液滴向下运动，电场力做负功，液滴的电势能增大，故A错误；若减小电容器两极板的正对面积，不改变极板间的电场强度，则液滴所受向上电场力不变，液滴仍然静止，故B错误；开关闭合前，电容器两端的电压为U＝eq\f(R,R＋R)E＝eq\f(E,2)，电容器的电荷量为q＝CU＝eq\f(CE,2)，开关闭合后，电容器两端的电压为U′＝eq\f(\f(R,2),\f(R,2)＋R)E＝eq\f(E,3)，电容器的电荷量为q′＝CU′＝eq\f(CE,3)，可知电荷量减少，根据平衡条件可得eq\f(U,d)q1＝mg，根据牛顿第二定律得mg－eq\f(U′,d)q1＝ma，联立解得a＝eq\f(g,3)，故D正确，C错误。13．用多用电表探测黑箱内电学元件的实验中，某次测量结果如下：(1)用直流电压挡测量，A、B、C三点均无电压。(2)用欧姆挡测量，A、B间正、反接阻值不变。(3)用欧姆挡测量，黑表笔接A点，红表笔接C点，有阻值；反接阻值很大。(4)用欧姆挡测量，黑表笔接B点，红表笔接C点，有阻值，阻值比第(2)步测得的大；反接阻值很大。依据以上结论可判断箱内元件接法为()解析：选A(1)使用电压挡进行测量，目的是看内部是否有电源，由于A、B、C任意两点间均无电压，因此内部无电源，故黑箱内不存在电源；(2)使用欧姆挡进行测量时注意黑表笔是和内部电源的正极相连的，可知在测量AB之间的电阻时，对两个接线柱进行正反测量，其阻值相同，说明AB之间接有一个定值电阻；(3)在测量AC之间电阻时，黑表笔接A时有阻值，接C时电阻很大，说明AC之间有二极管，而且A应该接二极管的正极；(4)用欧姆挡测量，黑表笔接B点，红表笔接C点，有阻值，阻值比第(2)步测得的大，说明BAC之间串联了二极管、电阻两个元件，反接阻值很大，则C到B二极管反接。故黑箱内元件的连接为图A所示。14．(2023·太仓高三调研)如图甲所示电路中，R1为滑动变阻器，R2、R3均为定值电阻，且R2＝135Ω，R3阻值未知。当滑动变阻器的滑片P从右端滑至左端时，测得电源的路端电压随流过电源的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点对应的U、I值。求：(1)电源的电动势E和内阻r；(2)滑动变阻器的最大阻值；(3)当电源输出功率最大时滑动变阻器接入电路的阻值(保留两位有效数字)。解析：(1)题图乙中BA延长，交U轴于6.0V处，所以电源的电动势为E＝6.0V，由U-I图像斜率绝对值表示电源的内阻可知，r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝12Ω。(2)当P位于R1的右端时，对应题图乙中的B点，只有电阻R3接入电路