高中物理《必修第三册》课后习题 习题课 闭合电路欧姆定律的应用

习题课:闭合电路欧姆定律的应用合格考达标练1.欧姆表电路及刻度盘如图所示,现因表头损坏,换用一个新表头。甲表头满偏电流为原来表头的2倍,内阻与原表头相同;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的2倍,则换用甲表头和换用乙表头后刻度盘的中值电阻分别为()A.100Ω,100Ω B.200Ω,100ΩC.50Ω,100Ω D.100Ω,200Ω答案C解析由欧姆表改装原理及闭合电路欧姆定律可得,甲表头满偏电流为原表头的2倍,内阻与原表头相同,在电动势不变的情况下,其中值电阻变为原来的12,即50Ω;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的2倍,在电动势不变的情况下,其中值电阻不变,即100Ω,则C正确,A、B、D2.如图所示,电源电动势为E、内阻为r,电流表、电压表均为理想电表,当开关闭合后,三个小灯泡均能正常发光,当滑动变阻器的触头P向右移动时,关于灯泡的亮度和电表示数变化情况,下列说法正确的是(小灯泡不会烧坏)()A.L1变亮,L2变暗,L3变暗B.L1变暗,L2变暗,L3变亮C.电流表A的示数变大,电压表V的示数变小D.电流表A的示数变小,电压表V的示数变小答案B解析滑动变阻器滑片P向右移动,阻值增大,总阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,路端电压增大,故电流表示数变小,电压表示数变大,故C、D错误;干路电流减小,则灯泡L1两端电压减小,变暗,路端电压增大,则并联电路电压增大,灯泡L3两端电压增大,变亮,流过灯泡L2的电流减小,变暗,故A错误,B正确。3.如图所示的U-I图像中,Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图线,Ⅱ是某电阻两端的电压随电流变化的图线,该电源向该电阻供电时,电阻消耗的功率和电源的效率分别为()A.4W和33.3% B.2W和66.7%C.2W和33.3% D.4W和66.7%答案D解析由图像可知,电阻的阻值大小为R=UI=22Ω=1Ω,电源的电动势大小为E=3V,内阻为r=0.5Ω,电源的效率η=UE=IRI(R+r)=RR+r=14.(2021重庆十八中月考)小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时()A.电压表示数减小,灯泡亮度变暗B.电压表示数减小,灯泡亮度变亮C.电压表示数增大,灯泡亮度变暗D.电压表示数增大,灯泡亮度变亮答案B解析当袋中药液量减少时,弹簧的形变量减小,弹簧会带动滑片P向上滑动,所以变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻减小,根据闭合电路的欧姆定律可知电路中的电流增大,即通过灯泡的电流增大,所以灯泡的亮度变亮,电压表测量的是变阻器两端的电压,电压表示数U=E-I(RL+r),则电压表示数减小,故选项B正确。5.如图所示,直线AC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线,曲线BC表示同一直流电源内部的热功率P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.6W C.2W D.2.5W答案C解析由题图可以看出,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=EI=1Ω。题图上AB线段表示的功率为PAB=P总-I2r=(1×3-12×1)W=2W。故正确选项为C6.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池,R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆挡为“×100Ω”。图(a)图(b)(1)图(a)中的B端与(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。

(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号)。

A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置C.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置(3)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为mA;若此时B端是与“3”相连的,则读数为kΩ。

答案(1)红(2)C(3)1.481.1解析(1)根据欧姆表原理可知,内部电源的正极应接黑表笔,红表笔与内置电源负极相连,由题中电路图可知,B端与红表笔相连;(2)由电路图可知,R6只在测量电阻时才接入电路,故其作用只能进行欧姆调零,不能进行机械调零,同时在使用电流挡时也不需要实行调节,故C正确,A、B错误;(3)若与1连接,则量程为2.5mA,由图示表盘可知,其分度值为0.05mA,读数为1.48mA;选择开关接3时为欧姆挡,读数为1100Ω=1.1kΩ。7.如图所示的电路中,直流电源电动势为4V、内阻为1Ω,电阻R1、R2、R3的阻值均为4Ω,电容器的电容为30μF,电流表的内阻不计。闭合开关,电路稳定后,求:(1)电流表的读数。(2)电容器所带的电荷量。(3)断开开关后,通过R2的电荷量。答案(1)0.8A(2)9.6×10-5C(3)4.8×10-5C解析(1)由于R1、R2被短路,接入电路的有效电阻仅有R3,则I=ER3+r=44+1A(2)电容器两端电压与R3两端电压相同,故电容器所带电荷量Q=C·IR3=30×10-6×0.8×4C=9.6×10-5C。(3)断开开关,R1和R2并联,与R3、电容器构成放电回路,因为并联电路中R1、R2电阻相同,故通过R2的电荷量为总电荷量的一半,即Q2=Q2=9.6×10-52C等级考提升练8.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为其内阻,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表。当开关S闭合后,若将照射R3的光的强度减弱,则下列说法中正确的是()A.电压表的示数变小B.通过R2的电流变小C.小灯泡消耗的功率变大D.电源的内电压变大答案A解析光敏电阻光照减弱,则光敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流减小,故R1两端的电压减小,故A正确;因电路中电流减小,故电源内阻的电压减小,路端电压增大,同时R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,则流过R2的电流增大,故B、D错误;由并联电路的电流规律可知,总电流减小,流过支路R2的电流增大,所以流过灯泡的电流一定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率变小,故C错误。9.(多选)在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,r<R1,C为电容器,电流表和电压表都为理想电表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是()A.电压表示数变大B.电流表示数变小C.电源的输出功率增大D.电容器C所带电荷量增多答案AC解析滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大,A正确;电阻R2两端的电压:U2=E-I(R1+r),I增大,则U2变小,流过R2的电流减小,则流过电流表的电流增大,则电流表示数变大,故B错误;因为r<R1,故当外电路总电阻减小时,内外电阻更加接近,电源的输出功率增大,C正确;由于U2变小,电容器板间电压变小,其带电荷量减小,故D错误。10.欧姆表的工作原理图如图所示。(1)若表头的满偏电流为Ig=500μA,干电池的电动势为1.5V,求灵敏电流表的电流刻度值为50μA、250μA时对应的欧姆表的电阻值。(2)求表针偏转到灵敏电流表满刻度的13答案(1)2.7×104Ω3×103Ω(2)6000Ω解析(1)对应电流“0”刻度和满偏电流“500μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”。由闭合电路的欧姆定律得,调零时:Ig=ERg+r+R0,所以欧姆表的总内阻R内=Rg+r+R0=EIg=3000Ω。测量电阻Rx时:I=ER内+Rx,Rx=EI-R内,当I=50μA时,Rx=1.550×10-6Ω-3000Ω=3×104Ω-3×103(2)当表针偏转到满刻度的13处时Rx'=EI'-R内=1.513×500×10-611.如图所示的电路中,R1=3Ω,R2=6Ω,R3=1.5Ω,C=20μF。当开关S断开时,电源所释放的总功率为2W;当开关S闭合时,电源所释放的总功率为4W,求:(1)电源的电动势和内电阻。(2)闭合S时,电源的输出功率。(3)S断开和闭合时,电容器所带的电荷量各是多少。答案(1)4V0.5Ω(2)3.5W(3)6×10-5C0解析(1)S断开时外电路R2、R3串联E=I1(R2+R3)+I1r①P1=EI1②S闭合时外电路R1、R2并联后与R3串联R外'=R3+R代入数据R外'=1.5+3×63+6对闭合电路E=I2R外'+I2r④P2=EI2⑤由①②③④⑤可得E(2)闭合S时,电源的输出功率P=I22R外'=12×3.5W=3.5(3)S断开时Q1=CUR2=20×10-6×0.5×6C=6×10-5CS闭合,电容器两端的电势差为零,则Q2=012.如图所示,R1=R3=2R2=2R4,开关S闭合时,间距为d平行板电容器C的正中间有一质量为m、带电荷量为q的小球恰好处于静止状态;现将开关S断开,小球将向电容器某一个极板运动,不计电源内阻,求:(1)电源的电动势大小。(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。答案(1)2mgdq解析(1)开关S闭合时,R1、R3并联与R4串联,(R2中没有电流通过)UC=U4=12对带电小球有:mg=q得:E=2(2)开关S断开后,R1、R4串联,则UC'=E小球向下运动与下极板相碰前瞬间,由动能定理得mg·d2-q·UC解得:v=gd13.(2021河北石家庄月考)如图所示,已知电源电阻r=2Ω,定值电阻R1=0.5Ω,求:(1)当滑动变阻器的阻值多大时,电阻R1消耗的功率最大?(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?(3)当变阻器的阻值多大时,电源的输出功率最大?答案(1)0Ω(2)2.5Ω(3)1.5Ω解析(1)由闭合电路欧姆定律得电阻R1消耗的功率P1=E2(R1+R2+r)2R1