新课标2024-2025学年高中物理第二章恒定电流课时作业16含解析新人教版选修3-1

PAGE6-课时作业(十六)一、选择题(6、8、9为多项选择题，其余为单项选择题)1．关于电源的电动势和内、外电压，下面的说法正确的是()A．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生改变B．闭合电路时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势C．电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本事大小的物理量D．在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质上就是电压解析电动势不会变，用电压表干脆测量电源两端得到的电压比电动势小，电动势的大小仅仅在外电路断路时才等于电源两端的电压．答案C设置目的考查电动势的相关学问2．关于闭合电路，下列说法中正确的是()A．闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方B．闭合电路中，电源的路端电压越大，电源的输出功率就越大C．闭合电路中，电流越大，电源的路端电压就越大D．闭合电路中，外电阻越大(非无穷大)，电源的效率就越高解析在电源内部电流是从电势低的地方流向电势高的地方，A项错误．因为P＝I2R＝(eq\f(E,R＋r))2R＝eq\f(E2R,（R－r）2＋4Rr)，所以当R＝r时P最大，B项错误．闭合电路中，电源的路端电压与外电阻成正比，C项错误；η＝eq\f(P有,P总)＝eq\f(I2R,I2（R＋r）)＝eq\f(R,R＋r)，所以D项正确．答案D设置目的考查闭合电路的欧姆定律中各个物理量的相关学问3．当外电路的电阻分别为8Ω和2Ω时，单位时间内在外电路上产生的热量正好相等，则该电源的内电阻是()A．1Ω B．2ΩC．4Ω D．6Ω解析由(eq\f(E,R1＋r))2R1＝(eq\f(E,R2＋r))2R2，代入数据，解得r＝4Ω，选项C正确．答案C设置目的考查闭合电路中各种功率的关系4．如图所示电路中，A、B两灯均正常发光，R为一滑动变阻器，P为滑动片，若将滑动片向下滑动，则()A．A灯变亮 B．B灯变亮C．总电流变小 D．R1上消耗功率变大解析当外电阻改变时，紧紧抓住以下规律：R局eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→R总eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→I总eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(减小,增大))→U外eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(I分,U分)).答案D5.如图所示的电路，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电动势E恒定且内阻r不行忽视，现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些，关于三盏灯亮度改变的状况推断正确的是()A．a灯变亮，b灯和c灯变暗 B．a灯和c灯变亮，b灯变暗C．a灯和c灯变暗，b灯变亮 D．a灯和b灯变暗，c灯变亮解析R的滑片稍向上滑动时，变阻器R接入电路的电阻变小，外电路总电阻变小，依据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，a灯变亮，b的电压Ub＝E－I(r＋Ra)减小，b灯变暗，通过c灯的电流Ic＝I－Ib，I增大，Ib减小，则Ic增大，c灯变亮，故B项正确．答案B6.(2024·山东省寿光模拟)在如图所示的U­I图象中，直线a为某电源的路端电压与干路电流的关系图象，直线b为某电阻R的伏安特性曲线，用该电源和电阻R连接成闭合电路，由图象可知()A．R的阻值1.5ΩB．电源电动势为3V，内电阻为0.5ΩC．电源的输出功率为3.0WD．电阻R的电功率为1.5W解析电阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.5,1)Ω＝1.5Ω，故A项正确；依据闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，U＝E，读出电源的电动势E＝3V，内阻等于图线的斜率大小，则r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(3,2)Ω＝1.5Ω，故B项错误；两图线的交点表示该电源干脆与电阻R相连组成闭合电路工作状态，由图读出电压U＝1.5V，电流I＝1A，则电流的输出功率为P出＝UI＝1.5×1W＝1.5W，故C项错误；电阻R的功率为P＝UI＝1.5×1W＝1.5W，故D项正确．答案AD7.(2024·山西省临汾市)图示电路中，R1、R2为定值电阻，电源内阻为r，闭合开关S，电压表显示有读数，调整可变电阻R的阻值，使电压表示数增加ΔU，则在此过程中()A．可变电阻R阻值增大，通过它的电流增大B．电阻R2两端的电压减小，改变量等于ΔUC．通过电阻R2的电流减小，改变量大于eq\f(ΔU,R2)D．电源的路端电压增大，改变量小于ΔU解析由题，电压表的示数增大，R和R1并联的电阻增大，得知R增大，总电阻增大，总电流减小，并联部分电压增大，通过R1的电流增大，所以通过可变电阻R的电流减小，故A项错误；R增大，外电阻增大，干路电流减小，电阻R2两端的电压减小，路端电压增大，而路端电压等于外电路总电压，所以电阻R2两端的电压减小量小于ΔU，故B项错误；由欧姆定律得知，通过电阻R2的电流减小，减小量小于eq\f(ΔU,R2)，故C项错误；由于电阻R2两端的电压减小，所以路端电压的增大量小于ΔU，故D项正确．答案D8.有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线部分所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而改变的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是志向电流表)．设踏板的质量可忽视不计，已知志向电流表的量程为3A，电源电动势为12V，内阻为2Ω，电阻R随压力改变的函数为R＝30Ω－0.02F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是()A．该秤能测量的最大体重是1400NB．该秤能测量的最大体重是1300NC．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.375A处D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻度盘0.400A处解析当电流表示数达到3A时，压力传感器受到的压力最大，由E＝I(R＋r)可求得R＝2Ω，由R＝30Ω－0.02F，可求得F＝1400N，选项A正确，B项错误；当踏板空载时，R′＝30Ω，电流表G示数为I′＝eq\f(E,R′＋r)＝eq\f(12,30＋2)A＝0.375A，选项C正确，D项错误．答案AC9.(2024·河北省定州中学)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，C为电容器，A、V为志向电流表和电压表．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．电容器C所带电荷量增多 D．a点的电势降低解析在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，并联电阻减小，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，故A项正确；依据外电路中顺着电流方向，电势降低，可知，a的电势大于零，a点的电势等于R2两端的电压，U2变小，则a点的电势降低，通过R2的电流I2减小，通过电流表的电流IA＝I－I2，I增大，I2减小，则IA增大．即电流表示数变大，故B项错误，D项正确；电阻R2两端的电压U2＝E－I(R1＋r)，I增大，则U2变小，电容器板间电压变小，其带电量减小，故C项错误．答案AD二、非选择题10.如图所示，R为电阻箱，V为志向电压表．当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．求：(1)电源的电动势E和内阻r.(2)当电阻箱R的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？解析(1)由闭合电路欧姆定律有E＝U1＋eq\f(U1,R1)r，E＝U2＋eq\f(U2,R2)r即E＝4＋2r，E＝5＋r，解得E＝6V，r＝1Ω(2)电源的输出功率：P出＝(eq\f(E,R＋r))2R＝eq\f(E2,\f(（R＋r）2,R))＝eq\f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r)由数学学问可知，当R＝r＝1Ω时，电源的输出功率最大，最大输出功率为P出＝eq\f(E2,4r)＝9W.答案(1)6V1Ω(2)1Ω9W设置目的考查闭合电路中的欧姆定律以及各种功率的关系11.如图所示的电路，外电阻皆为R，电源内阻为eq\f(R,4)，当S断开时，在电容器极板间放一个质量为m，带电荷量为q的电荷恰能静止，在S闭合时，电容器极板间放一个质量仍为m，带电荷量为q′的电荷，恰能静止，则q∶q′＝________．解析S断开时，R外＝R，电容器两极板间电压为路端电压U＝IR＝eq\f(E,r＋R)R＝eq\f(4,5)E，电荷静止，则mg＝qeq\f(U,d).当S闭合时，R′外＝eq\f(3R·R,3R＋R)＝eq\f(3,4)R电容器两极板间电压：U′＝eq\f(1,3)U外＝eq\f(1,3)·eq\f(ER′外,r＋R′外)＝eq\f(1,3)eq\f(E,\f(R,4)＋\f(3,4)R)·eq\f(3,4)R＝eq\f(1,4)E电荷静止mg＝q′eq\f(U′,d)，所以q∶q′＝U′∶U＝5∶16答案5∶16设置目的在闭合电路中加入电容器，综合考查欧姆定律和电容器电场的学问12.如图所示，已知电源电动势E＝20V，内阻r＝1Ω，当接入固定电阻R＝4Ω时，电路中标有“3V4.5W”的灯泡L和内阻r′＝0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作，求：(1)电路中的电流？(2)电动机的额定工作电压？(3)电源的总功率？解析(1)因为灯正常发光，所以对灯有I＝eq\f(PL,UL)＝1.5A.(2)UM＝E－UL－IR－Ir＝(20－3－6－1.5)V＝9.5V.(3)电源的总功率P＝EI＝30W.答案(1)1.5A(2)9.5V(3)30W13.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，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出多大？(2)电源内部损耗的电功率是多大？(3)电源的效率η多大？解析对图象问题要做到四看：看横、纵坐标轴上的截距，看图线的斜率，看图象的交点，在此基础上进行正确的分析推断．(1)从A的图线可读出E＝3V，r＝eq\f(E,Im)＝eq\f(3,6)Ω＝0.5Ω，从图象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＝eq\f(P出,P总)＝66.7%.答案(1)4W(2)2W(3)66.7%14．(2024·河北省定州中学模拟)在如图所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电流的改变图线如图所示，其中A、B两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的．求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值．解析(1)电源的路端电压随电流的改变图线斜率大小等于电源的内阻，则有内阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(16－4,0.8－0.2)Ω＝20Ω电源的电动势为E＝U＋Ir，取电压U＝16V，