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- 2021-04-15 发布
课时作业23 闭合电路及其欧姆定律
一、不定项选择题
1．在闭合电路中，下列叙述正确的是( )
A．闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比
B．当外电路断开时，路端电压等于零，电流也等于零
C．当外电路短路时，电路中的电流趋于无穷大，电压为零
D．当外电阻增大时，路端电压增大
2．(2012·北京西城区模拟)将三个不同的电源的U-I图线画在同一坐标中，如图所示，其中1和2平行，它们的电动势分别为E1、E2、E3，它们的内阻分别为r1、r2、r3，则下列关系正确的是( )
A．r1＝r2＜r3 B．r1＞r2＞r3
C．E1＞E2＝E3 D．E1＝E2＜E3
3．如图所示，电源的电动势为E，内电阻为r，两电表均可看做是理想电表。闭合开关，使滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动，在此过程中( )
A．小灯泡L1、L2均变暗
B．小灯泡L1变暗，L2变亮
C．电流表A的读数变小，电压表V的读数变大
D．电流表A的读数变大，电压表V的读数变小
4．一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则( )
A．电动机消耗的总功率为UI
B．电动机消耗的热功率为
C．电源的输出功率为EI
D．电源的效率为1－
5．(2012·辽宁锦州模拟)在纯电阻电路中，当用一个固定的电源(设E、r是定值)向变化的外电阻供电时，关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示，则( )
A．当R＝r时，电源有最大的输出功率
B．当R＝r时，电源的效率η＝50%
C．电源的功率P′随外电阻R的增大而增大
D．电源的效率η随外电阻R的增大而增大
6．平行板电容器C与三个可变电阻器R1、R2、R3以及电源连成如图所示的电路。闭合开关S待电路稳定后，电容器C两极板带有一定的电荷，要使电容器所带电荷量增加，
以下方法中可行的是( )
A．只增大R1，其他不变
B．只增大R2，其他不变
C．只减小R3，其他不变
D．只减小a、b两极板间的距离，其他不变
7．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关S，小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是( )
A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大
B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小
C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大
D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小
8．在电学探究实验课中，某组同学在实验室利用如图甲所示的电路图连接好电路，并用于测定定值电阻R0，电源的电动势E和内电阻r。调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据，另一同学记录了电流表A和电压表V2的测量数据。根据所得数据描绘了如图乙所示的两条U-I直线。则有( )
A．图象中的图线乙是电压表V1的测量值所对应的图线
B．由图象可以得出电源电动势和内阻分别是E＝1.50 V，r＝1.0 Ω
C．图象中两直线的交点表示定值电阻R0上消耗的功率为0.55 W
D．图象中两直线的交点表示在本电路中该电源的效率达到最大值
二、非选择题
9．如图所示，电源的电动势E＝110 V，电阻R1＝21 Ω，电动机的电阻R0＝0.5 Ω，开关S1始终闭合。当开关S2断开时，电阻R1的电功率是525 W；当开关S2闭合时，电阻R1的电功率是336 W，求：
(1)电源的内电阻；
(2)当开关S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。
10．如图所示电路，已知R3＝4 Ω，闭合开关，电流表读数为0.75 A，电压表读数为2 V，经过一段时间，一个电阻被烧坏(断路)，使电流表读数变为0.8 A，电压表读数变为3.2 V，问：
(1)哪个电阻发生断路故障？
(2)R1的阻值是多少？
(3)能否求出电源电动势E和内阻r？如果能，求出结果；如果不能，说明理由。
11．一电路如图所示，电源电动势E＝28 V，内阻r＝2 Ω，电阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3. 0 pF，虚线到两极板距离相等，极板长l＝0.20 m，两极板的间距d＝1.0×10－2 m。
(1)若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电荷量为多少？
(2)若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？(要求写出计算和分析过程，g取10 m/s2)
参考答案
1．AD 2.AC
3．BD 解析：分析电路图可知，L1和滑动变阻器并联后再与L2串联，当滑动变阻器连入电路部分的阻值变小后，整个电路的电流变大，外电压减小，故电流表读数增大，电压表读数减小，D项正确；流过L2的电流变大，加在L1两端的电压减小，故L1变暗，而L2变亮，B项正确。
4．AD 解析：电动机不是纯电阻，电动机消耗的总功率为UI，A选项正确；电动机消耗的热功率为I2R，B选项错误；电源的输出功率为UI，C选项错误；电源的效率为＝＝1－，D选项正确。
5．ABD 解析：由题图可知，R＝r时电源有最大输出功率，A正确；电源的功率P′＝IE＝，随外电阻R的增大而减小，C错误；由η＝＝＝可知B、D正确。
6．BD 解析：电容器两端电压等于电阻R2两端的电压，只增大R1时，电容器两端的电压减小，电容器所带电荷量减小，选项A错误；只增大R2时，电容器两端的电压增大，电容器所带电荷量增大，选项B正确；只减小R3时，电容器两端的电压不变，电容器所带电荷量不变，选项C错误；只减小a、b两极板间的距离时，电容变大，电容器所带电荷量增大，选项D正确。
7．B 解析：当R1不变，增大R2时，电路中总电流I减小，R0分压相应减小，MN极板间的电场强度也减少，所以F也变小。而当R2不变，调节R1时，MN极板间的电压不变，F应不变。选项B正确。
8．B 解析：题图中图线甲是由路端电压与干路电流的数据所描绘的，图线乙是R0的UI曲线且U2＝IR0，所以A错误；由甲图线可知，电源内阻r＝1.0 Ω，电源电动势E＝1.50 V，B选项正确；由乙图线可求出定值电阻R0＝2.0 Ω，图象中两直线的交点表示此时电路中的电流为0.5 A，电压表V1的示数U1＝1.0 V，电压表V2的示数U2＝1.0 V，此时R0上消耗的功率P0＝IU1＝0.5 W，所以C错误；由于电源的效率η＝＝＝，R外越大，η越大，所以当P滑到最右端时，R外最大，η最大，因此D选项错误。
9．答案：(1)1 Ω (2)26 A 1 606 W
解析：(1)电键S1闭合，R1的电功率525 W＝，U1＝105 V。＝，
则r＝＝ Ω＝1 Ω。
(2)电键S2闭合时，336 W＝，U1′＝84 V。
流过电源电流I＝＝ A＝26 A。
通过电动机的电流IM＝I－IR1＝(26－)A＝22 A
电动机的输入功率P入＝U1′IM＝84×22 W＝1 848 W
电动机的输出功率P出＝P入－IR0＝1 848－222×0.5 W＝1 606 W。
10．答案：(1)R2 (2)4 Ω (3)见解析
解析：(1)由电压表和电流表示数都增大可以确定R2断路。
(2)R2断路后，电压表测量的是R1两端的电压，根据R＝，R1＝ Ω＝4 Ω
(3)R2断路前，R3两端的电压为
U3＝I1R1－U2＝(0.75×4－2) V＝1 V
I3＝＝ A＝0.25 A
R2断路前后，根据闭合电路欧姆定律
E＝0.75×4 V＋(0.25 A＋0.75 A)(R4＋r)
E＝3.2 V＋0.8 A(R4＋r)
解得E＝4 V R4＋r＝1 Ω
故只能求出电源电动势E，而不能求出内阻r。
11．答案：(1)6.0×10－12 C (2)不能
解析：(1)当S断开时，电容器两极板间的电势差
U1＝×R3＝×8 V＝16 V，
电容器的带电荷量
Q1＝CU1＝3.0×10－12×16 C＝48×10－12 C 上极板为正。
当S闭合时，外电路的总电阻
R外＝＝ Ω＝6 Ω，
干路电流I＝＝＝ A，
流过R3的电流I3＝ A
R3分得的电压U2＝I3R3＝14 V。
电容器的带电量Q2＝CU2＝3.0×10－12×14 C＝42×10－12 C，上极板为正。
故流过R4的总电荷量ΔQ＝Q1－Q2＝6×10－12 C
(2)当S断开时，两板间电势差U1＝16 V，此时对于带电微粒mg＝q·
当S闭合时，两板间电势差U2＝14 V，此时mg＞q。
微粒水平方向做匀速直线运动，设能从板间飞出，则所用时间t＝＝ s＝0.1 s。
竖直方向匀加速运动，a＝＝＝g
t时间内竖直方向上的位移y＝at2＝×g×(0.1 s)2＝6.25×10－3 m＞＝5×10－3 m。
所以不能从C的电场中射出。