鲁科版（2019）高中物理必修第三册素养培优课练习3　闭合电路的分析与计算练习题（含答案）

素养培优课练习(三)闭合电路的分析与计算(教师用书独具)(建议用时：25分钟)1．如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)()A．a、c间断路 B．c、d间断路C．b、d间断路 D．b、d间短路B[因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中必是断路，故D错误。电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势。故B正确。]2．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为()A．A灯和B灯都变亮B．A灯和B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗D．A灯变暗，B灯变亮B[当滑动变阻器的滑片向下滑动时，电阻变小，总电阻减小，干路电流增大，内电压增大，外电压减小，则A灯变暗；同时A灯上电流减小，则通往左路的电流增大，定值电阻两端的电压增大，B灯两端电压减小，B灯变暗，故B正确。]3．电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb的值分别为()A.eq\f(3,4)，eq\f(1,4) B.eq\f(1,3)，eq\f(2,3)C.eq\f(1,2)，eq\f(1,2) D.eq\f(2,3)，eq\f(1,3)D[电源的效率η＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U,E)×100%。a点对应的路端电压U为4个格，而电动势E为6个格，因此ηa＝eq\f(2,3)；b点对应的路端电压为2个格，因此ηb＝eq\f(1,3)。故D项正确。]4．如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，灯泡L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则()A．灯泡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．灯泡L变暗，电源的总功率减小D．灯泡L变暗，电流表的示数增大A[滑片向b端滑动，R1变大，电路中总电阻变大，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，故灯泡L更亮。再根据P2＝Ieq\o\al(2,2)R2，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。]5．如图所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值。则()A．电流表的示数减小B．电压表的示数减小C．电阻R2两端的电压减小D．路端电压增大B[题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故R↓→R总↓→I干↑→U内↑→U外↓。R2两端电压U2＝I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小，电压表的示数减小，A、C、D错误，B正确。]6．(多选)在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是()A．灯泡L将变暗B．灯泡L将变亮C．电容器C的电荷量将减小D．电容器C的电荷量将增大AD[由题意可知R增大，电流I＝eq\f(E,R＋RL＋r)减小，灯泡L将变暗，故A正确，B错误；路端电压U＝E－Ir增大，则电容器所带电荷量Q＝CU增大，故C错误，D正确。]7．(多选)在如图所示的电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，回路电流I、路端电压U、内电压U′都将随之发生变化。下列图像能正确表示其变化规律的是()ABCDAB[由闭合电路欧姆定律有I＝eq\f(E,R＋r) ①U＝E－Ir＝E－eq\f(E,R＋r)r＝eq\f(R,R＋r)E ②U′＝Ir＝eq\f(r,R＋r)E ③根据①式可知，I随R的增大单调递减，但不是线性变化，A正确；将②式变形可得U＝eq\f(1,1＋\f(r,R))E，利用数学知识可知B正确，D错误；根据③式可知，C错误。]8．如图所示，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。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()A．A的示数减小 B．V2的示数增大C．ΔU1小于ΔU2 D．ΔU3与ΔI的比值大于rD[理想电压表内阻无穷大，相当于断路，理想电流表内阻为零，相当于短路，所以R与变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测量R两端电压、路端电压和变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则A的示数增大，故A错误；根据闭合电路欧姆定律得，V2的示数U2＝E－Ir，I增大，U2减小，故B错误；根据U2＝E－Ir得eq\f(ΔU2,ΔI)＝r，eq\f(ΔU1,ΔI)＝R，已知R＞r，则eq\f(ΔU1,ΔI)＞eq\f(ΔU2,ΔI)，故ΔU1大于ΔU2，C错误；根据闭合电路欧姆定律得U3＝E－I(R＋r)，得eq\f(ΔU3,ΔI)＝R＋r＞r，则ΔU3与ΔI的比值大于r，故D正确。]9．如图所示，线段A为某电源的U­I图线，线段B为某电阻的U­I图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率η为多大？[解析](1)根据题意从A的图线可读出E＝3V，r＝eq\f(E,I短)＝eq\f(3,6)Ω＝0.5Ω，从B图线中可读出外电阻R＝1Ω。由闭合电路欧姆定律可得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(3,1＋0.5)A＝2A，则电源的输出功率P出＝I2R＝4W。(2)电源内部消耗的功率P内＝I2r＝2W。(3)电源的总功率P总＝IE＝6W故电源的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%≈66.7%。[答案](1)4W(2)2W(3)66.7%(建议用时：15分钟)10．如图所示，平行金属板中带电质点P原来处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1的阻值和电源内阻r相等。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时()A．电压表读数增大B．电流表读数减小C．电源的输出功率逐渐增大D．质点P将向上运动C[当R4的滑片向b端移动时，其接入电路的阻值减小，由“串反并同”原则可知，电压表示数减小，电流表示数增大，A、B错误；当R外>r时，R外变小则P出增大，C正确；电容器两端电压减小，带电质点P受电场力变小，重力大于电场力，质点将向下运动，D错误。]11．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。]12．如图所示的电路中，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，电动机的电阻R0＝1.0Ω，电阻R1＝1.5Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1＝3.0V，求：(1)电源的总功率；(2)电动机消耗的电功率和将电能转化为机械能的功率；(3)电源的输出功率和效率。[解析](1)电动机正常工作时，电流为I＝eq\f(U1,R1)＝eq\f(3.0,1.5)A＝2A电源的总功率为P总＝IE＝2×10W＝20W。(2)电动机两端的电压为U＝E－Ir－U1＝(10－2×0.5－3.0)V＝6V电动机消耗的电功率为P电＝IU＝2×6W＝12W电动机的热功率为P热＝I2R0＝22×1W＝4W电动机将电能转化为机械能的功率P机＝P电－P热＝(12－4)W＝8W。(3)电源的输出功率为P出＝P总－P内＝P总－I2r＝(20－22×0.5)W＝18W电源的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%＝eq\f(18,20)×100%＝90%。[答案](1)20W(2)12W8W(3)18W90%13．如图所示电路中，电阻R1＝9Ω，R2＝15Ω，电源电动势E＝12V，内电阻r＝1Ω。求：(1)当电流表示数为0.4A时，变阻器R3的阻值是多大？(2)R3阻值多大时，它消耗的电功率最大？(3)R3阻值多大时，电源的输出功率最大？[解析](1)由电路图得U并＝I2R2＝0.4×15V＝6V据闭合电路欧姆定律得E＝U并＋I(R1＋r)所以I＝eq\f(12V－6V,1Ω＋9Ω)＝0.6A据分流规律得IR3＝I－IR2＝0.6A－0.4A＝0.2A所以R3＝eq\f(U并,IR3)＝eq\f(6V,0.2A)＝30Ω。(2)将R1、R2等