教科版高中物理必修第三册第二章电路及其应用6电源的电动势和内阻练习含答案

第二章电路及其应用6电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律基础过关练题组一对电源的理解1.(2023四川成都蓉城高中教育联盟)下列关于电源和电动势的说法正确的是()A.电路中有电源一定有持续的电流B.在电源内部,电流由电源正极流向电源负极C.电源电动势与外电路的组成有关D.外电路中电场力对电荷做正功,内电路中非静电力对电荷做正功2.(2023河南周口项城月考)下列有关电压与电动势的说法正确的是()A.电压与电动势的单位都是伏特,所以电压与电动势是同一物理量的不同叫法B.电动势是电源两极间的电压C.电动势公式E=Wq中的W与电压公式U=Wq中的W是一样的D.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量3.(多选题)(2022陕西咸阳期中)如图所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池,它的电动势约为1.2V,这表示()A.电路通过1C的电荷量,电源把1.2J其他形式的能转化为电能B.电源在每秒内把1.2J其他形式的能转化为电能C.该电源比电动势为1.5V的干电池做功少D.该电源与电动势为1.5V的干电池相比,通过1C电荷量时其他形式的能转化的电能少题组二闭合电路欧姆定律的应用4.(2024湖南永州一中月考)将两个相同的电阻R,串联起来接在电动势为E的电源上,电路中的电流为I;将它们并联起来接在同一电源上,此时流过电源的电流为4I3,A.RB.R2C.4RD.5.如图所示电路中,电源电动势恒定,内阻不计,电阻R1=10Ω,R2=20Ω,R的阻值未知但不为零,开关S断开时,电流表示数为0.20A,则当开关S闭合后,电流表的示数可能是()A.0.25AB.0.30AC.0.35AD.0.40A6.(多选题)(2022广东惠州一中期中)在如图所示的电路中,R1=10Ω,R2=8Ω,当a、b两点间接理想电流表时,其读数为0.5A,当a、b两点间接理想电压表时,其读数为2.5V,则该电源的电动势和内电阻分别为()A.E=2.5VB.E=5VC.r=1ΩD.r=2Ω7.(2023四川成都期中)如图所示的电路中,电源的电动势为E=20V,G为一满偏电流为Ig=100mA的小量程电流表,R为一电阻箱(0~9999.9Ω),当调节其阻值为20Ω时,电阻箱R两端的电压为5V,电流表G的示数为I1=50mA,R1=80Ω,R2=48Ω,闭合S后,求:(1)电流表G的内阻Rg;(2)电源的内阻r。8.(2023山东德州期中)在如图所示的电路中,电源电动势E=4V,内阻r=0.5Ω,R1=4Ω,R2=1.5Ω,电容器的电容C=8×10-6F。闭合开关S,待电路稳定。求:(1)R2两端的电压;(2)断开开关S后,通过R2的电荷量。题组三电源的U-I图像9.(2023四川成都蓉城名校联盟期中)如图所示为某电源的路端电压与电流的关系图像,则下列结论正确的是()A.电源的电动势为2.0VB.电源的内阻为4ΩC.电源的短路电流为0.5AD.将该电源与一阻值为1Ω的电阻串联,路端电压为0.4V10.(2024四川绵阳南山中学实验学校期中)如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像,则下列说法中正确的是()A.电动势E1=E2,短路电流I1>I2B.电动势E1=E2,内阻r1>r2C.电动势E1<E2,内阻r1<r2D.当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较小11.(2022河南许昌联考)在如图甲所示电路中,R1=20Ω,闭合开关S后,在滑动变阻器滑片P从右端滑到左端过程中,路端电压和干路电流变化如图乙所示,图线上A、B两点分别对应滑片P在滑动变阻器两端时的状态。求:(1)电源的电动势及内阻;(2)定值电阻R3的阻值;(3)滑动变阻器R2的最大阻值。甲乙能力提升练题组一闭合电路的动态分析1.(多选题)(2023四川成都期中)如图所示电路,闭合开关S,不考虑灯泡电阻的变化,电流表和电压表均为理想电表。若将滑动变阻器的滑片P向上移动,则()A.灯泡L1变暗B.灯泡L2亮度不变C.电压表的示数变大D.电流表的示数变大2.(2023山东临沂沂水四中月考)如图所示的电路中,电源电动势不变、内阻不能忽略,R1、R2、R3、R4为定值电阻,L1、L2是小灯泡(阻值不变),电流表是理想电表。闭合开关S,两灯均正常发光。由于某种原因定值电阻R1处突然断路,假设小灯泡不会被烧坏,则()A.电流表的读数变小,L1变亮,L2变暗B.电流表的读数变小,L1变暗,L2变亮C.电流表的读数变大,L1变亮,L2变暗D.电流表的读数变大,L1变暗,L2变亮3.(2023四川泸州龙马高中期中)如图所示,当R3的触头向右移动时,电压表V1和电压表V2的示数的变化量分别为ΔU1和ΔU2(均取绝对值),则下列说法中正确的是()A.ΔU1>ΔU2B.路端电压增大C.电压表V1的示数变大D.电压表V2的示数变小4.(2023山东济宁期中)如图,电路中定值电阻R大于电源内阻r。闭合开关S,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,则下列说法错误的是()A.A的示数增大B.V2的示数增大C.ΔU3与ΔI的比值大于rD.ΔU1大于ΔU2题组二闭合电路中的故障问题5.(经典题)(2023江西吉安一中期末)如图所示电路,闭合开关S,两个灯泡都不亮,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的灯丝断了或灯座未接通D.电流表和灯L1、L2都坏了6.(2023广东佛山石门高中统测)如图所示电路,A、B两灯原来正常发光,忽然B灯比原来亮了,假如这是电路中某一处发生了故障造成的,那么这种故障可能是()A.R1短路B.R2断路C.R3断路D.电源断路7.(2024浙江台州书生中学开学考试)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,这种故障可能是()A.灯L1灯丝烧断B.电阻R2断路C.电阻R2短路D.电容器被击穿短路题组三含容电路的分析与计算8.(多选题)(2023山东济南章丘四中月考)如图所示,电源的电动势E=1.5V,内阻r=2Ω,R1、R2为两个定值电阻,阻值均为8Ω,平行板电容器的电容C=3×10-6F,则()A.开关断开时两极板间的电压为43B.开关断开时电容器带的电荷量为4×10-6CC.开关接通时两极板间的电压为1VD.开关接通时电容器带的电荷量为3×10-6C9.(多选题)(2024四川遂宁蓬溪中学月考)在报警电路中常用到蜂鸣器,其原理为当电流从蜂鸣器正极流入负极流出时,蜂鸣器会发出报警声。如图所示是一个断路报警电路,平行板电容器电容为C,电源电动势为E、内阻r≠0,D可视为理想二极管,R1、R2为定值电阻。当电路中的开关S在电路工作过程中断开时,蜂鸣器会发出报警声。对于该电路下列说法正确的是()A.a端为蜂鸣器的正极B.S闭合电路稳定后,电容器电荷量为CEC.S闭合电路稳定后,增加平行板间距离有可能会使蜂鸣器发出报警声D.S断开后,流过蜂鸣器的电荷量小于流过R2的电荷量10.(2024福建厦门六中期中)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,下列方法中可行的是()A.把R2的滑片向左移动B.把R2的滑片向右移动C.把R1的滑片向左移动D.把开关S断开11.(2022四川内江六中月考)在如图所示电路中,电源的电动势E=3V,内阻r=1Ω,电阻R1=2Ω,R2=R4=1Ω,R3=8Ω,R5=5Ω,电容器的电容C=100μF。求:(1)闭合开关S,电路稳定后电容器的带电荷量;(2)闭合开关S前后通过电阻R3的总电荷量。答案与分层梯度式解析第二章电路及其应用6电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律基础过关练1.D2.D3.AD4.C5.A6.BD9.A10.C1.D电路中有持续电流的条件是有电源且电路是闭合回路,有电源不一定有持续的电流,故A错误。在电源内部,电流由电源负极流向电源正极,故B错误。电源电动势反映电源的特性,与外电路的组成无关,故C错误。外电路中,电荷在导线中电场的作用下运动,此过程电场力对电荷做正功;根据稳定电流的闭合性和电荷守恒定律,在内电路中,电荷运动方向与电场力的方向相反,电场力对电荷做负功,非静电力对电荷做正功,故D正确。2.D电压与电动势是两个不同的概念,电动势公式E=Wq中的W是非静电力做的功,电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量;而电压公式U=Wq中的W则是电场力做的功,故A、B、C错误,D方法技巧对电源的理解(1)非静电力仅存在于电源的内部,使正负电荷分开。非静电力的方向与电场力方向相反。(2)不同的电源,非静电力做功的本领不同,这是由电源本身性质决定的。3.AD电动势在数值上等于将1C电荷量的正电荷从电源的负极移到正极过程中非静电力做的功,该电池的电动势为1.2V,表示该电池将1C电荷量的正电荷由负极移到正极的过程中,非静电力做了1.2J的功,电源把1.2J其他形式的能转化为电能,故A正确,B错误;电动势表示电源内非静电力做功本领的大小,不表示做功的多少,故C错误;电动势为1.2V的锌汞电池与电动势为1.5V的干电池相比,通过1C电荷量时其他形式的能转化的电能少,D正确。故选A、D。4.C由串、并联电路的特点可知,串联时外电阻为2R,并联时外电阻为R2,由闭合电路的欧姆定律可得E=I(2R+r),E=43IR25.A根据闭合电路的欧姆定律可知,当S断开时E=I1×(R1+R2+R)=0.2×(30+R),当S闭合时,R1被短路,有E=I2(R2+R)=I2×(20+R),联立解得I2=0.2×(30+R)20+R=0.2+220+R,R的阻值未知但不为6.BD当a、b两点间接理想电流表时,R1被短路,根据闭合电路的欧姆定律有Er+R2=0.5A;当a、b两点间接理想电压表时,电压表读数即R1两端电压,可得Er+R1+R2R1=2.5V,7.答案(1)20Ω(2)2Ω解析(1)电流表G和R1串联后再与电阻箱R并联,则有U1=I1(Rg+R1)解得Rg=20Ω。(2)流过电阻箱R的电流I2=U1R=0.25干路电流I=I1+I2由闭合电路欧姆定律有E=U1+I(R2+r)联立解得r=2Ω。方法技巧解决闭合电路问题的一般步骤(1)分析电路特点:认清各元件之间的串并联关系,特别要注意电压表测量哪一部分两端的电压,电流表测量流过哪个用电器的电流。(2)应用闭合电路欧姆定律求干路中的电流。(3)根据部分电路欧姆定律和电路的串并联特点,求出部分电路两端的电压和通过的电流。8.答案(1)3V(2)2.4×10-5C解析(1)闭合开关S,电路稳定时电路中的总电流为I=ER2+rR2两端的电压为U=IR2=2×1.5V=3V(2)闭合开关S时,电容器两端电压等于R2两端电压,所以电容器所带的电荷量Q=CU=8×10-6F×3V=2.4×10-5C断开开关S,电容器放电,通过R2的电荷量为2.4×10-5C9.A根据U=E-Ir可知电源的U-I图像的纵轴截距等于电源电动势,图线斜率的绝对值等于电源内阻,则有E=2.0V,r=2.0-1.50.5Ω=1Ω,故A正确,B错误;当外电阻为零时,电源被短路,此时的短路电流为I短=Er=2.01A=2.0A,故C错误;将该电源与一阻值为1Ω的电阻串联,则电路中的电流为I=E易错分析10.CU-I图线与U轴的交点表示电源电动势,与I轴的交点表示短路电流,则有E1<E2,I1>I2,故A错误;根据闭合电路欧姆定律得U=E-rI,可知电源U-I图线斜率的绝对值表示电源内阻,即|k|=r,故内阻r1<r2,故B错误,C正确;根据闭合电路欧姆定律可得|ΔU|=|ΔI|·r,可知当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较大,故D错误。归纳总结对于电源的U-I图像,由U=E-Ir可知:(1)纵轴截距等于电源的电动势E,横轴截距等于外电路短路时的电流I短=Er;(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r=Δ11.答案(1)12V4Ω(2)5Ω(3)16Ω解析(1)由U-I图像可知电源电动势为12V,图线斜率的绝对值即电源内阻r,可得r=ΔUΔI=12(2)设R1、R3并联后的总电阻为R,则R=R当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,根据闭合电路的欧姆定律得Er+联立并代入数据解得R=4Ω,R3=5Ω(3)当电路中电流最小时,R2接入电路中的阻值最大,根据闭合电路的欧姆定律得IA=E代入数据解得R2的最大阻值为16Ω。能力提升练1.AC2.A3.A4.B5.B6.C7.B8.CD9.AC10.A1.AC滑动变阻器的滑片P向上移动,其接入电路的阻值变大,则电路中的总电阻变大,电路中的总电流变小,灯泡L1变暗,故A正确;电源的内电压变小,路端电压变大,故电压表的示数变大,C正确;由于电路中的总电流变小,不考虑灯泡电阻的变化,灯泡L1两端的电压变小,而路端电压变大,则灯泡L2两端的电压变大,灯泡L2变亮,故B错误;通过灯泡L2的电流变大,而电路中的总电流变小,则通过滑动变阻器的电流变小,即电流表的示数变小,D错误。一题多解滑动变阻器的滑片P向上移动,其接入电路的阻值变大,根据“串反并同”可知,通过滑动变阻器和L1的电流减小(“串反”),通过L2的电流增大(“并同”),故灯泡L1变暗,电流表的示数减小,灯泡L2变亮。2.AR1断路,则电路中的总电阻变大,根据I=ER总可知电路中的总电流减小,L2并联部分的电路结构不变,分流关系不变,所以通过L2的电流变小,L2变暗,流过电流表的电流变小,L2分压变小;路端电压U=E-Ir,由于总电流减小,可知路端电压变大,故L1两端电压变大,所以L1变亮,A3.A当R3的触头向右移动时,外电路总电阻减小,干路电流增大,可知R2两端的电压增大,即电压表V2示数增大;R1两端的电压U1=E-I(R2+r),I增大,故U1减小,即电压表V1示数减小;路端电压U=E-Ir,干路电流增大,路端电压减小,即U1+U2减小,故ΔU1>ΔU2,选A。4.B理想电压表V1、V2、V3分别测定值电阻两端的电压、路端电压、滑动变阻器两端的电压,理想电流表A测的是电路中的电流。滑动变阻器滑片向下滑动,其接入电路的电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流增大,电流表A的示数增大,内电压增大,路端电压减小,即V2的示数减小,A正确,B错误;因为ΔU1ΔI=R,ΔU2ΔI=r,ΔU3ΔI=r+R,C正确;ΔU2=ΔI·r,ΔU1=5.B电流表坏了、L2灯丝断了都会使电路断路,电路中都没有电流,电压表指针不偏转,选项A、C、D不符合题意;若从点a经过灯L1到点b的电路中有断路,电压表与电流表、灯L2串联,电路中电阻很大,电流很小,电流表示数几乎为零,电压表示数近似等于电源电动势,选项B符合题意。6.CR1短路,则电源被短路,灯泡都不亮,选项A不符合题意;电阻R2与灯泡A是并联的,如果R2断路,该并联部分只剩灯泡A,电阻增大,所以灯泡A两端电压增大,灯泡B两端电压减小,灯泡B变暗,选项B不符合题意,同理知R3断路,灯泡B变亮,选项C符合题意;电源断路,电路中没有电流,灯泡都不亮,选项D不符合题意。7.B若灯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不符合题意;若电阻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,则电压表读数增大,L2两端电压增大,L2变亮,B正确;若R2短路,L2熄灭,C不符合题意;若电容器被击穿短路,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不符合题意。故选B。8.CD开关断开时,R2与电容器并联在电路中,结合闭合电路的欧姆定律可知R2两端的电压为U=R2ER2+r=1.2V,电容器与R2两端的电压相同,则电容器带的电荷量为Q=CU=3×10-6×1.2C=3.6×10-6C,A、B错误;开关接通时R1、R2和电容器C并联,R1、R2并联的等效电阻为R=R1R2R1+R2=4Ω,则电容器两极板间的电压为U'=RER+r=1V,电容器带的电荷量为9.AC开关S闭合时,电流从b端流过蜂鸣器,则电容器C的右端为正极板,开关S断开时,电容器放电,电流从a端流过蜂鸣器,此时蜂鸣器发出报警声,则a端为蜂鸣器的正极,故A正确;S闭合电路稳定后,电容器两端电压为电阻R2两端电压,小于电源电动势E,故电容器电荷量小于CE,故B错误