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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
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