2019版物理人教版选修3-1训练：2.7 闭合电路的欧姆定律 .docx

7闭合电路的欧姆定律课时过关能力提升基础巩固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800 mV,短路电流为40 mA,若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是()A.0.10 VB.0.20 VC.0.30 VD.0.40 V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=800 mV。由闭合电路的欧姆定律得短路电流I短=Er所以电源内阻r=EI短=80010-34010-3 =20 该电源与20 的电阻连成闭合电路时,电路中电流I=ER+r=80020+20 mA=20 mA。所以路端电压U=IR=400 mV=0.40 V,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3 的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为()解析:由U-I曲线可以得出,电源电动势为6 V,内阻r=UI=24 =0.5 。当路端电压为4.8 V时,电源内阻上的电压为1.2 V,电路总电流2.4 A,可得外电路总电阻为2 。A项,3个3 的电阻并联后阻值为1 ,故A项错误。B项,2个3 电阻串联得到电阻为6 ,再与3 电阻并联所得电阻为2 ,故B项正确。C项,3个3 电阻串联所得电阻为9 ,故C项错误。D项,2个3 电阻并联得到电阻为1.5 ,再与3 电阻串联后得到电阻为4.5 ,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=ER外+r变小,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=10 V,内阻r=0.2 ,标有“8 V16 W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.15 ,则电源的输出功率为()A.16 WB.440 WC.80 WD.400 W解析:由E=U外+U内,U内=E-U外=(10-8) V=2 V,U内=Ir,所以I=U内r=20.2 A=10 A,电源的输出功率P出=IE-I2r=(1010-1020.2) W=80 W。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,由于某种原因灯泡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上电荷量减少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,电源的内阻不能忽略。已知定值电阻 R1=10 ,R2=8 。当单刀双掷开关S置于位置1时,电压表读数为2 V;则当S置于位置2时,电压表读数的可能值为()A.2.2 VB.1.9 VC.1.6 VD.1.3 V解析:S接1时,E=2+210rS接2时,E=U+U8r有U=2-2r40+5r,所以1.6 V<U<2 V。答案:B8在如图所示的电路中,电源的电动势E=9.0 V,内电阻r=2.0 ,固定电阻R1=1.0 ,R2为可变电阻,其阻值在010 范围内调节,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=3.0 时,电源输出功率最大。答案:03.0 9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。解析:(1)从A的图线可读出电源电动势E=3 V,内阻r=EIm=36 =0.5 从图像的交点可读出路端电压U=2 V,电路电流I=2 A则电源的输出功率为P出=UI=4 W。(2)电源内部损耗的电功率P内=I2r=2 W。(3)电源的总功率为P总=IE=6 W故电源的效率为=P出P总100%66.7%。答案:(1)4 W(2)2 W(3)66.7%能力提升1将一盏“6 V12 W”的小灯泡,一台线圈电阻是2 的电动机及电动势为30 V、内阻为1 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.36 WB.44 WC.50 WD.63 W解析:小灯泡正常发光,由P=IU,知I=PU=2 A。U内=Ir=2 V,电动机两端的电压U=E-U灯-U内=22 V,电动机输出功率P出=IU-I2R=36 W,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的电阻随温度升高而减小,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化相同时,电源2的路端电压变化较大解析: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I短=Er,电动势E1=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化相同时,电源2的路端电压变化较大,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上电荷量减少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=0.1 ,负载电阻R=22 ,电路中电流为I=10 A,每根连接导线的电阻RL=0.1 ,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)=223 V,电源的输出功率P出=I2R=2 200 W,发电机的功率P=EI=2 230 W。答案:2232 2002 2306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2.0 ,则这只定值电阻的阻值为。现有4只这种规格的定值电阻,可任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20 V,由斜率关系知外电阻为6 ,用3只这种电阻并联作为外电阻,外电阻等于2 ,此时输出功率最大为50 W。答案:6507(2018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。改变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。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变化过程中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、外电路电势降落之和。解析:(1)U=E-Ir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=Er,即电源短路时的电流。(2)a.输出功率P=UI,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=UI=(E-Ir)I=EI-I2r=-rI-E2r2+E24r当I=E2r,即ER+r=E2r,R=r时,P有最大值E24r。方法二:P=I2R=ER+r2R=E2R2+2Rr+r2R=E2R+r2R+2r由均值不等式,当R=r2R,即R=r时,R+r2R有最小值2r,所以P有最大值E24r。(3)电动势定义式:E=W非q在时间t内通过电路的电荷量为q=It根据能量守恒定律,非静电力做的功应该等于内外电路产生的焦耳热的总和。即W非=Q内+Q外在时间t内:Q外=I2Rt,Q内=I2rt联立式,EIt=I2Rt+I2rt即E=IR+Ir得到:E=U外+U内其中U外即外电路电势降落,U内即内电路电势降落。答案:(1)图像见解析,与纵轴交点表示电动势,与横轴交点表示电源短路时的电流(2)a.图见解析;b.见解析(3)E=W非q,证明见解析