2024-2025学年高中物理第2章恒定电流2.7闭合电路的欧姆定律练习含解析新人教版选修3-1

PAGEPAGE87闭合电路的欧姆定律课时过关·实力提升基础巩固1关于闭合电路中电源电动势、内电压、外电压,下列说法正确的是()A.外电路短路时,内电压等于零B.外电路断路时,外电压等于零C.外电路短路时,内电压等于电源电动势D.外电路断路时,内电压等于电源电动势答案:C2一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA,若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是()A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V解析:电源没有接入外电路时,路端电压值等于电动势,所以电动势E=800mV。由闭合电路的欧姆定律得短路电流I所以电源内阻rΩ=20Ω该电源与20Ω的电阻连成闭合电路时,电路中电流ImA=20mA。所以路端电压U=IR=400mV=0.40V,选项D正确。答案:D3右图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V。则该电路可能为()解析:由U-I曲线可以得出,电源电动势为6V,内阻rΩ=0.5Ω。当路端电压为4.8V时,电源内阻上的电压为1.2V,电路总电流2.4A,可得外电路总电阻为2Ω。A项,3个3Ω的电阻并联后阻值为1Ω,故A项错误。B项,2个3Ω电阻串联得到电阻为6Ω,再与3Ω电阻并联所得电阻为2Ω,故B项正确。C项,3个3Ω电阻串联所得电阻为9Ω,故C项错误。D项,2个3Ω电阻并联得到电阻为1.5Ω,再与3Ω电阻串联后得到电阻为4.5Ω,故D项错误。答案:B4在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r。L1、L2是两个小灯泡,闭合S后,两灯均能发光。当滑动变阻器的滑片向右滑动时,会出现()A.L1变暗,L2变暗 B.L1变亮,L2变暗C.L1变亮,L2变亮 D.L1变暗,L2变亮解析:滑动变阻器的滑片向右滑动,R外增大,I,L1变暗,U2增大,L2变亮。选项D正确。答案:D5如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=0.2Ω,标有“8V16W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.15Ω,则电源的输出功率为()A.16W B.440WC.80W D.400W解析:由E=U外+U内,U内=E-U外=(10-8)V=2V,U内=Ir,所以IA=10A,电源的输出功率P出=IE-I2r=(10×10-102×0.2)W=80W。答案:C6在如图所示的电路中,闭合开关S,灯泡L1和L2均正常发光,由于某种缘由灯泡L2灯丝突然烧断,其余用电器均不会损坏,则下列结论正确的是()A.电流表读数变大,电压表读数变小B.灯泡L1变亮C.电容器C上电荷量削减D.电源的输出功率可能变大解析:L2灯丝突然烧断后,电路总电阻将增大,总电流减小,内电压减小,外电压将增大,A错;灯泡L1电流减小,将变暗,B错;电阻R上的电压增大,电容器C上电压也增大,电荷量将增加,C错;由P=UI知,外电压U增大,而电流I减小,所以电源的输出功率可能变大,D对。答案:D7在如图所示的电路中,电源的内阻不能忽视。已知定值电阻R1=10Ω,R2=8Ω。当单刀双掷开关S置于位置1时,电压表读数为2V;则当S置于位置2时,电压表读数的可能值为()A.2.2V B.1.9V C.1.6V D.1.3V解析:S接1时,E=2S接2时,E=U有U=21.6V<U<2V。答案:B8在如图所示的电路中,电源的电动势E=9.0V,内电阻r=2.0Ω,固定电阻R1=1.0Ω,R2为可变电阻,其阻值在0~10Ω范围内调整,问:取R2=时,R1消耗的电功率最大。取R2=时,R2消耗的电功率最大。

解析:当R2=0时,电路中电流最大,R1消耗的电功率最大;将电源进行等效变换,保持电源电动势E不变,将固定电阻R1归并到内电路,则等效内电阻r'=r+R1,当R2=R1+r=3.0Ω时,电源输出功率最大。答案:03.0Ω9如图所示,线段A为某电源的U-I图线,线段B为某电阻的U-I图线,当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;(2)电源内部损耗的电功率;(3)电源的效率η。解析:(1)从A的图线可读出电源电动势E=3V,内阻rΩ=0.5Ω从图像的交点可读出路端电压U=2V,电路电流I=2A则电源的输出功率为P出=UI=4W。(2)电源内部损耗的电功率P内=I2r=2W。(3)电源的总功率为P总=IE=6W故电源的效率为η≈66.7%。答案:(1)4W(2)2W(3)66.7%实力提升1将一盏“6V12W”的小灯泡,一台线圈电阻是2Ω的电动机及电动势为30V、内阻为1Ω的电源组成串联闭合电路,小灯泡刚好正常发光,则电动机输出的功率是()A.36W B.44W C.50W D.63W解析:小灯泡正常发光,由P=IU,知IA。U内=Ir=2V,电动机两端的电压U'=E-U灯-U内=22V,电动机输出功率P出=IU'-I2R=36W,选项A正确。答案:A2一火警报警装置的一部分电路示意图如图所示,其中R2的电阻随温度上升而减小,a、b接报警器:当R2所在处出现火情时,电流表的电流I和a、b两端电压U与出现火情前相比()A.I变大,U变大 B.I变小,U变小C.I变大,U变小 D.I变小,U变大解析:当出现火情时R2减小,导致整个电路中干路电流增加,内电压增加,由U=E-U内减小,UR1增加,则R2、R3并联电压减小,通过R3的电流减小,R2的电流增加,故电流表示数I增大,C选项正确。答案:C3(多选)两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像如图所示,则下列说法正确的是()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更相同时,电源2的路端电压变更较大解析:闭合电路中电源的U-I图像在纵轴上的截距意义为电源电动势,在横轴上截距意义为电源短路电流,由题图可知,电动势E1=E2,短路电流I1>I2,所以A对,C错;由IE1=E2,短路电流I1>I2,可知内阻r1<r2,所以B错;路端电压U=E-Ir,因为内阻r1<r2,所以当两电源的工作电流变更相同时,电源2的路端电压变更较大,所以D对。答案:AD4★(多选)在如图所示的电路中,灯泡L的电阻大于电源的内阻r,闭合开关S,将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是()A.灯泡L变亮B.电源的输出功率变小C.电容器C上电荷量削减D.电流表读数变小,电压表读数变大解析:将滑动变阻器滑片P向左移动一段距离后,R的阻值变大,电路中电流变小,灯泡变暗,A选项错误;路端电压变大,电阻R两端电压变大,电容器C两端电压变大,电容器C上电荷量增加,C选项错误,D选项正确;当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大,灯泡L的电阻大于电源的内阻r,则外电路电阻比r大得越多,输出功率越小,B选项正确。答案:BD5如图所示,发电机的内阻r=0.1Ω,负载电阻R=22Ω,电路中电流为I=10A,每根连接导线的电阻RL=0.1Ω,则发电机的电动势E=V,电源的输出功率P输出=W。发电机的功率P=W。

解析:发电机的电动势E=I(r+2RL+R)=223V,电源的输出功率P出=I2R=2200W,发电机的功率P=EI=2230W。答案:223220022306如图所示,图线a是某一蓄电池组的U-I曲线,图线b是一只某种型号的定值电阻的U-I曲线。若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω,则这只定值电阻的阻值为Ω。现有4只这种规格的定值电阻,可随意选取其中的若干只进行组合,作为该蓄电池组的外电路,则所组成的这些外电路中,输出功率最大值是W。

解析:由题图可知蓄电池的电动势为20V,由斜率关系知外电阻为6Ω,用3只这种电阻并联作为外电阻,外电阻等于2Ω,此时输出功率最大为50W。答案:6507★(2024·北京卷)如图甲所示,用电动势为E,内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。变更变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变更。甲乙(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R变更过程中U-I图像的示意图,并说明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。(2)a.请在图乙画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输出功率;b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。(3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路电势着陆之和。解析:(1)U=E-I·r所以U与I为一次函数关系,U-I图像为直线,截距为E,斜率为-r与纵轴交点:I=0,U=E,即电动势;与横轴交点:U=0,I(2)a.输出功率P=U·I,即该点横纵坐标之积,即图中矩形部分的面积。b.方法一:因为网格面积代表输出功率,所以P=U·I=(E-I·r)·I=E·I-I2r=-r·当I,P有最大方法二:P=I2·R=·R·R由均值不等式,当RR=r时,R2r,所以P有最大(3)电动势定义式:E在时间t内通