2024-2025学年高中物理第二章直流电路4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律练习含解析教科版选修3-1

PAGE8-电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像,下面结论正确的是()A.电源的电动势为6.0VB.电源的内阻为12ΩC.电源的短路电流为0.5AD.电流为0.3A时的外电阻是18Ω【解析】选A、D。据图像可知,电源电动势大小为图线与纵坐标的交点,即为6V,A选项正确;电源内阻为r==Ω=2Ω,B选项错误;由于纵坐标不是从0起先,则图线与横坐标交点不是短路状态,C选项错误;电流为0.3A时外电压为5.4V,则依据R==18Ω,D选项正确。2.(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发生变更时,回路电流I、路端电压U、内电压U'都将随之发生变更。下列图像能正确表示其变更规律的是()【解析】选A、B。由闭合电路欧姆定律有I= ①U=E-Ir=E-r=E ②U'=Ir=E ③依据①式可知,I随R的增大单调递减,但不是线性变更,故A正确。将②式变形可得U=E,利用数学学问可知B正确,D错误。依据③式可知,C错误。故选A、B。3.用如图所示的电路测定电源电动势和内阻。其中V为电压表(其电阻足够大),定值电阻R=7.0Ω。在电键未接通时,V的读数为6.0V;电键接通后,V的读数变为5.6V。那么,电池组的电动势和内阻分别是()A.6.0V,0.5ΩB.6.0V,1.25ΩC.5.6V,1.25Ω D.5.6V,0.5Ω【解析】选A。电键未接通时,V的读数即为电源电动势的大小,故E=6.0V。电键接通后,依据欧姆定律得,A=,所以电源内阻r=0.5Ω,选项A正确。4.(2024·泸州高二检测)冬季我国有些内陆地区雾霾频发,为了监测PM2.5指数,某科技小组设计了一种报警装置,电路原理如图所示。RL是对PM2.5敏感的电阻元件,当环境中PM2.5指数增大时报警器S两端电压增大并发出警报声。E为内阻不计的电源,R为一可变电阻,下列说法正确的是()A.当PM2.5指数增大时RL的阻值增大B.当PM2.5指数增大时电流表A的示数减小C.当PM2.5指数增大时可变电阻R两端电压增大D.适当增大可变电阻R的阻值可以提高报警器的灵敏度【解析】选D。E为内阻不计的电源,可变电阻R两端电压UR=E-US,当环境中PM2.5指数增大时,报警器S两端电压增大,可变电阻R两端电压减小;报警器S两端电压增大,电路中总电流增大,可变电阻R两端电压减小,电阻R中电流减小,则流过RL的电流增大,电流表A的示数增大;可变电阻R两端电压减小,RL两端电压减小,流过RL的电流增大,RL的阻值减小。故A、B、C三项不符合题意;可变电阻R的阻值越大,并联部分总电阻越接近RL,RL对电路的影响越明显,从而提高报警器的灵敏度。故D项符合题意。5.在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表的读数为I,电压表的读数为U,当R5的滑动触点向图中a端移动时()A.I变大,U变小B.I变大,U变大C.I变小,U变大 D.I变小,U变小【解析】选D。当R5的滑动触点向图中a端移动时,变阻器接入电路的有效阻值减小,由电流随电阻变更的“并同串反”规律可知,与R5串联构成闭合电路的R1、R3中的电流(即总电流)增大,与R5并联的R2、R4中的电流减小,所以电路中的电流表的读数I变小,路端电压减小,即电压表的读数U变小,故选项D正确。6.在如图所示电路中,当滑动变阻器滑片P向下移动时,则()A.A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B.A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗C.A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D.A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮【解析】选D。滑片P向下移动,变阻器电阻减小,外电路总电阻减小,依据I=知,干路电流增大,灯A两端电压UA增大而变亮,依据U=E-Ir,路端电压变小,U=UA+UB,所以UB减小,灯B电阻不变,所以灯B电流IB减小,灯B变暗。干路电流I=IB+IC,因为I增大、IB减小,所以IC增大,灯C应变亮,故选项D正确。二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)在如图所示的电路中,R1=1Ω,R2=5Ω,当电键S接通时,R1消耗的电功率为P1=4W,当电键S断开时,志向电压表示数为U2=4.5V,试求:(1)电键S接通时,通过电源的电流I1和电源两端的电压U1;(2)电源的电动势E和内电阻r。【解析】(1)电键S接通时,R2短路由P1=得,U1=2V,I1=解得I1=2A。(2)电键S接通时,E=U1+I1r,代入数据E=2V+2A×r电键S断开时:E=U2+I2r,I2=,代入数据I2=A=0.75A联立解得E=6V,r=2Ω。答案:(1)2A2V(2)6V2Ω8.(12分)在图所示的电路中,R1=9Ω,R2=5Ω,当a、b两点间接志向的电流表时,其读数为0.5A;当a、b两点间接志向的电压表时,其读数为1.8V。求电源的电动势和内电阻。【解题指南】a、b两点间接志向的电流表时,电阻R1被短路;a、b两点间接志向的电压表时,其读数为电阻R1的分压。【解析】当a、b两点间接志向的电流表时,回路中的电流I1=0.5A,由闭合电路欧姆定律得:E=I1(R2+r)代入数据得:E=0.5(5+r) ①当a、b两点间接志向的电压表时,回路中的电流I2==A=0.2A由闭合电路欧姆定律得:E=I2(R2+R1+r)E=0.2(14+r) ②联立①②得:E=3V,r=1Ω答案:3V1Ω(15分钟·40分)9.(7分)(多选)如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽视,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。假如仅变更下列某一个条件,油滴向下运动的是()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C、D。增大R1的阻值,稳定后电容器两板间的电压上升,带电油滴所受电场力增大,将向上运动,A错误。电路稳定后,电容器相当于断路,无电流通过电阻R2,故R2两端无电压,所以,增大R2的阻值,电容器两板间的电压不变,带电油滴仍处于静止状态,B错误。增大两板间的距离,两板间的电压不变,电场强度减小,带电油滴所受电场力减小,将向下运动,C正确。断开电键S后,两板间的电势差为零,带电油滴只受重力作用,将向下运动,D正确。10.(7分)(多选)如图所示电路中,电源内阻忽视不计。闭合电键,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中()A.U先变大后变小B.I先变小后变大C.U与I比值先变大后变小D.U变更量与I变更量比值等于R3【解析】选B、C。由题图可知电压表测量的是电源的电压,由于电源内阻忽视不计,则电压表的示数总是不变,故A错误;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中,滑动变阻器R1的电阻先增大后减小,由于电压不变,依据闭合电路欧姆定律可知电流表示数先减小后增大,B正确;U与I的比值就是接入电路的R1的电阻与R2的电阻的和,所以U与I比值先变大后变小,故C正确;由于电压表示数没有变更,所以U变更量与I变更量比值等于0,故D错误。11.(7分)如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r。闭合电键S后,将滑动变阻器R0滑片向下滑动,志向电压表V1、V2、V3示数变更量的肯定值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,志向电流表A示数变更量的肯定值为ΔI,则()A.电流表A示数减小B.ΔU1<ΔU2C.>rD.ΔU2>(ΔU1+ΔU3)【解析】选C。由于电压表和电流表都是志向电表,所以电路可简化为外电路就是电阻R和滑动变阻器R0串联。其中V1是电阻R两端电压,V2是路端电压,V3是R0两端电压。当滑动变阻器R0滑片向下滑动时,电阻减小,电路总电阻减小,干路电流I总增大,即电流表A示数增大,故A错。V1示数变更量ΔU1=ΔI·R,V2示数变更量ΔU2=ΔI·r,因为R>r,故ΔU1>ΔU2,故B错。路端电压减小,R两端电压增大,且电源输出电压变更量ΔU2小于电阻R两端电压变更量ΔU1,所以R0两端电压肯定减小,且ΔU3=ΔU1+ΔU2,所以==R+r>r,故C对。ΔU3=ΔU1+ΔU2,故D错。故选C。12.(19分)(2024·绵阳高二检测)如图所示,电灯L的规格为“4V1W”,滑动变阻器R的总电阻为50Ω。当滑片P滑至某位置时,电灯L恰好正常发光,此时电流表示数为0.45A。由于外电路发生故障,电灯L突然熄灭,此时电流表示数变为0.5A,电压表示数为10V。若导线连接完好,电路中各处接触良好。试问:(1)发生的故障是短路还是断路?发生在何处?(2)发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为多大?(3)电源的电动势和内电阻为多大?【解析】(1)电路发生故障后,电流表读数增大,路端电压U端=U2=I2R2也增大,因此外电路总电阻增大,在外电路某处肯定发生了断路。由于电流表有读数,R2不行能断路,电压表也有读数,滑动变阻器R也不行能断路,因此,只可能是电灯L发生断路。(2)电灯L断路后,外电路只有R2,因无电流流过R,电压表示数即路