物理人教版选修3-1重难点强化练（三）闭合电路的综合问题

重难点强化练（三）闭合电路的综合问题1．关于闭合电路(电源内阻不能忽略)，下列说法中正确的是()A．闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方B．闭合电路中，电源的路端电压越大，电源的输出功率就越大C．闭合电路中，外电阻越大，电源的路端电压就越大D．闭合电路中，电流越大，电源的路端电压就越大解析：选C闭合电路的外电路中，电流从电势高的地方流向电势低的地方，内电路中，电流从电势低的地方流向电势高的地方，选项A错误；闭合电路中，当内外电路的电阻相等时，电源的输出功率最大，故当电源的路端电压越大，电源的输出功率不一定大，选项B错误；根据U＝eq\f(ER,R＋r)可知闭合电路中，外电阻越大，电源的路端电压就越大，选项C正确；闭合电路中，电流越大，电源的路端电压不一定大，选项D错误。2.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1A，那么AB线段表示的功率为()A．1W B．6WC．2W D．2.5W解析：选C由题图知，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＝eq\f(E,I)＝1Ω。图像上AB段所表示的功率为PAB＝P总－I2r＝(1×3－12×1)W＝2W。3.如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置。闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值C．增大两板间的距离 D．断开电键S解析：选B在直流电路中，R2与电容器串联的支路不通，因此电容器两端的电压等于R1两端的电压，增大R1的阻值，R1两端的电压增大，电容器两端的电压增大，由E＝eq\f(U,d)可知，电容器两极板间的电场强度增大，因此板间带电油滴受到的电场力增大，会向上运动，A项错误；增大R2的阻值不改变电路中的总电阻，不改变R1两端的电压，因此电容器中的油滴仍保持静止，B项正确；增大两板间的距离，而电容器的两板间的电压一定，由E＝eq\f(U,d)可知，板间的场强减小，油滴受到的电场力减小，油滴会向下运动，C项错误；断开电键S，电容器会通过R1、R2进行放电，使板间场强减小，油滴受到的电场力减小而向下运动，D项错误。4．如图所示，C为两极板水平放置的平行板电容器。闭合开关S，当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态，要使尘埃P向下加速运动，下列方法中唯一可行的是()A．把R1的滑片向左移动B．把R2的滑片向左移动C．把R2的滑片向右移动D．把闭合的开关S断开解析：选BR1和电容器是串联关系，只是起到接通电容器作用，改变该电阻不会影响电容器板间电场，带电尘埃依然静止，A错误；对于带电尘埃eq\f(U,d)q＝mg，增加R2左侧部分电压可以增加板间电压，反之可以减小板间电压，当减小电压时，尘埃将向下加速运动，所以B正确，C错误；断开开关，电容器充电，极板电压增加，尘埃将向上做加速运动，所以D错误。5．如图所示为一个电池组和一只电阻R的UI图线。用该电池组与电阻R连接成闭合电路，则以下说法正确的是()A．电池组的内阻是0.5ΩB．电阻的阻值为2ΩC．电池组的输出功率将是5WD．改变电阻R的阻值时，则电池组的最大输出功率为6.25W解析：选D电池组的内阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(5,5)Ω＝1Ω，故A错误。电阻的阻值约R＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(2,3)Ω，故B错误。两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端时电路的工作状态，由图读出路端电压为U＝2V，电流为I＝3A，电池组的输出功率是P＝UI＝6W，故C错误。当外电阻等于电池的内阻时，即外电阻R＝r＝1Ω时，电池组的最大输出功率P出＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,1＋1)))2×1＝6.25W，故D正确。6.如图所示的电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()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：选A由变阻器R0的滑动端向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小，则R外减小，由I＝eq\f(E,R外＋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＝eq\f(U2,R2)可知电流表示数变小，故A正确。7．如图所示，电源和电压表都是好的，当滑片由a滑到b的过程中，电压表的示数几乎都为U，下列判断正确的是()A．a处接线断开B．触头P开路C．a、b间电阻丝开路D．b处接线开路解析：选D若a处接线断开，电压表的示数为零，不符合题意，故A错误。若触头P开路，电压表的示数为零，不符合题意，故B错误。若a、b间电阻丝开路，电压表示数几乎为U，后变为零，不符合题意，故C错误。若b处接线开路，ab上没有电压，电压表的示数几乎为U，故D正确。8.如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则()A．电灯L更亮，电流表的示数减小B．定值电阻R2消耗的功率增大C．电灯L变暗，电源的总功率减小D．电灯L变暗，电流表的示数增大解析：选A滑片向b端滑动，R1变大，电路中总电阻变大，路端电压变大，根据I＝eq\f(E,R总＋r)知I减小，电流表示数减小，根据E＝U外＋Ir，U外变大，灯泡两端电压变大，故电灯L更亮。再根据P2＝I22R2，I总减小，IL变大，故I2变小，R2功率变小，故B、C、D错误，A正确。9．如图所示，电动势为E，内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2，则下列表述正确的是()A．电源输出功率减小B．L1上消耗的功率增大C．通过R1上的电流增大D．通过R3上的电流增大解析：选C只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，再合上S2，并联部分的电阻减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流增大。由于电源的内阻不计，电源的输出功率P＝EI，与电流成正比，则电源输出功率增大，故A错误。由于并联部分的电阻减小，根据串联电路的特点，并联部分分担的电压减小，L1两端的电压减小，其消耗的功率减小，故B错误。合上S2，外电路总电阻减小，干路电流增大，而R1在干路中，通过R1上的电流增大，故C正确。并联部分的电压减小，通过R3上的电流将减小，故D错误。10．如图所示的电路，闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向右移动时，下列说法正确的是()A．电流表读数变小，电压表读数变大B．小灯泡L变暗C．电容器C上电荷量减小D．电源的总功率变小解析：选C当滑动变阻器滑片P向右移动时，接入电路中的阻值变小，回路的总阻值R减小，干路电流增大，电流表读数变大，小灯泡L变亮，而内电压U内＝Ir增大，故路端电压减小，选项A、B错误；由P＝EI得，电源的总功率变大，选项D错误；由UC＝E－I(r＋R灯)及q＝C·UC知，电容器C上电荷量减小，故C正确。11.如图所示的电路中，电源的电动势E＝12V，内阻未知，R1＝8Ω，R2＝1.5Ω，L为规格为“3V3W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光。不考虑温度对灯泡电阻的影响。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)I＝eq\f(P,U)＝eq\f(3W,3V)＝1ARL＝eq\f(U,I)＝eq\f(3V,1A)＝3Ω(2)S闭合前，E＝Ir＋IR1＋IRL将E＝12V，I＝1A，R1＝8Ω，RL＝3Ω代入求解得r＝1Ω。(3)开关S闭合后，E＝I′r＋I′R1＋U2I′＝eq\f(U2,R2)＋eq\f(U2,RL)代入数据联立求解得U2＝1.2V灯泡实际消耗的功率P′＝eq\f(U22,RL)＝0.48W。答案：(1)1A3Ω(2)1Ω(3)0.48W12．如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，极板长l＝80cm，两板间的距离d＝40cm。电源电动势E＝40V，内阻r＝1Ω，电阻R＝15Ω，闭合开关S，待电路稳定后，将一带负电的小球从B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝4m/s水平向右射入两板间，该小球可视为质点。若小球带电荷量q＝1×10－2C，质量为m＝2×10－2kg，不考虑空气阻力，电路中的电压表、电流表均是理想电表。若小球恰好从A板右边缘射出(g取10m/s2)。求：(1)滑动变阻器接入电路的阻值为多大？(2)此时电流表、电压表的示数分别为多少？(3)此时电源的输出功率是多大？解析：(1)设小球在板间飞行时间为t，t＝eq\f(l,v0)＝eq\f(0.8,4)s＝0.2s，根据d＝eq\f(1,2)at2，得飞行加速度a＝eq\f(2d,t2)＝eq\f(2×0.4,0.22)m/s2＝20m/s2。对小球根据牛顿第二定律得qeq\f(UAB,d)－mg＝ma，解得：UAB＝eq\f(mg＋ad,q)＝eq\f(2×10－2×10＋20×0.4,1×10－2)V