高考人教版物理一轮复习训练 第7章 第2节 闭合电路及其欧姆定律 5页

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U2 R C．电源的输出功率为 EI D．电源的效率为 1－Ir E 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U E ＝E－Ir E ＝1－Ir E ，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E2 4r ，A 正确；电源的功率 P′ ＝IE＝ E2 R＋r ，随外电阻 R 的增大而减小，C 错误；由η＝IU IE ＝ R R＋r ＝ 1 1＋r R 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＝ I2R 外 I2(R 外＋r) ＝ R 外 R 外＋r ＝ 1 1＋ r R 外 ，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＝ U21 21 Ω ，U1＝105 V。E－U1 r ＝U1 R1 ， 则 r＝(E－U1)R1 U1 ＝(110－105)×21 105 Ω＝1 Ω。 (2)电键 S2 闭合时，336 W＝U1′2 21 Ω ，U1′＝84 V。 流过电源电流 I＝E－U1′ r ＝110－84 1 A＝26 A。 通过电动机的电流 IM＝I－IR1＝(26－84 21)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－I2MR0＝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＝U I ，R1＝3.2 0.8 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＝U3 R3 ＝1 4 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＝ E R2＋R3＋r ×R3＝ 28 4＋8＋2 ×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＝R1×(R2＋R3) R1＋R2＋R3 ＝12×(4＋8) 12＋4＋8 Ω＝6 Ω， 干路电流 I＝ E r＋R 外 ＝ 28 2＋6 ＝7 2 A， 流过 R3 的电流 I3＝7 4 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·U d 当 S 闭合时，两板间电势差 U2＝14 V，此时 mg＞qU2 d 。 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＝ l v0 ＝0.20 2.0 s＝0.1 s。 竖直方向匀加速运动，a＝ mg－qU2 d m ＝ mg－7 8mg m ＝1 8g t 时间内竖直方向上的位移 y＝1 2at2＝1 2 ×1 8g×(0.1 s)2＝6.25×10－3 m＞d 2 ＝5×10－3 m。 所以不能从 C 的电场中射出。