1、1闭合电路欧姆定律的应用课后篇巩固提升基础巩固1.如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关 S 闭合后,在变阻器 R0的滑片向下滑动的过程中( )A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大解析 由变阻器 R0的滑片向下滑可知 R0连入电路的有效电阻减小,则 R 总 减小,由 I= 可知 I 增ER总 +r大,由 U 内 =Ir 可知 U 内 增大,由 E=U 内 +U 外 可知 U 外 减小,故电压表示数减小。由 U1=IR1可知 U1增大,由 U 外 =U1+U2可知 U2减小,由 I2= 可知电流表示
2、数减小,故 A 正确。U2R2答案 A2.如图所示,电路中电源的电动势为 E,内电阻为 r,开关 S 闭合后,当滑动变阻器 R 的滑片 P 向右移动的过程中,三盏规格相同的小灯泡 L1、L 2、L 3的亮度变化情况是( )A.灯 L1、L 2变亮,灯 L3变暗B.灯 L2、L 3变亮,灯 L1变暗C.灯 L1、L 3变暗,灯 L2变亮D.灯 L2、L 3变暗,灯 L1变亮解析 变阻器与灯 L1串联后与灯 L2并联,再与灯 L3串联。将滑动变阻器的滑片 P 向右移动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律得知:干路电流 I 减小,则通过 L3的电流减小,L 3变暗
3、,L 3两端电压和内阻所占电压都减小,则并联部分电压增大,所以流过灯 L2的电流变大,L 2变亮, I1=I-I2,I 减小, I2增大,则 I1减小,灯 L1变暗。故 C 正确。答案 C3.两节电池 1 和 2 的电动势 E1E2,它们分别向同一电阻 R 供电,电阻 R 消耗的电功率相同。比较供电时电池 1 和 2 内部消耗的电功率 P1和 P2及电池的效率 1和 2的大小,则有( )A.P1P2, 1 2 B.P1P2, 1 2 D.P1E2,则 r1r2,所以 P1P2,而 = ,E1R+r1= E2R+r2 P出P总 =I2REI所以 与 E 成反比,故 1 2,故选 B。答案 B4.
4、如图所示的 U-I 图象中, 是电源的路端电压随电流变化的图象, 是某电阻两端的电压随电流变化的图象,该电源向该电阻供电时,电阻消耗的功率和电源的效率分别为( )A.4 W 和 33.3% B.2 W 和 66.7%C.2 W 和 33.3% D.4 W 和 66.7%解析 由图象可知,电阻的阻值大小为 R= =1 ,电源的电动势大小为 E=3 V,内阻为 r=0.5 UI=22,电源的效率 = 100%=66.7%,电阻消耗的功率 P=IU=22 W=4 W,故UE= IRI(R+r)= RR+r= 11+0.5选项 D 正确。答案 D5.有一个电动势为 3 V、内阻为 1 的电源。下列电阻
5、与其连接后,电阻的功率大于 2 W,且该电源的效率大于 50%的是( )A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 解析 当内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,最大功率 P= W=2.25 W,此时电源的效率 =E24r=94100%=50%,而外电阻越大,电源效率越大,故外电阻应大于 1 ;由 2R=2 W,解得 R=2 或UE ER+rR=0.5 ,要使电阻功率大于 2 W,则电阻应小于 2 且大于 0.5 ,C 正确。答案 C6.如图所示,直线 OAC 为某一直流电源的总功率 P 随电流 I 变化的图线,曲线 OBC 表示同一直流电源内部的热功率 P 随电流 I 变化的图线。若 A、 B
6、点的横坐标均为 1 A,那么 AB 线段表示的功率为( )A.1 W B.6 W C.2 W D.2.5 W3解析 由题图不难看出,在 C 点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源的电动势为 E=3 V,短路电流为 I=3 A,所以电源的内阻为 r= =1 。题图上 AB 线段表示的功率为 PAB=P 总 -I2r=(13-EI121) W=2 W。故正确选项为 C。答案 C7.如图所示, R 为电阻箱,V 为理想电压表,当电阻箱读数为 R1=2 时,电压表读数为 U1=4 V;当电阻箱读数为 R2=5 时,电压表读数为 U2=5 V。(1)求电源的电动势 E 和内阻 r。(2)当电阻箱
7、 R 读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值 Pm为多少?解析 (1)由闭合电路欧姆定律 E=U1+ r U1R1E=U2+ r U2R2联立 并代入数据解得 E=6 V,r=1 (2)由电功率表达式 P= R E2(R+r)2将 式变形为 P= E2(R-r)2R +4r由 式知, R=r=1 时,P 有最大值 Pm= =9 WE24r答案 (1)6 V 1 (2)1 9 W能力提升1.如图所示的电路中, R1、 R2为定值电阻,电源的电动势为 E、内阻为 r。若开关 S0、S 1均闭合时,电压表读数为 U,电流表读数为 I,当 S1断开时( )A.电压表示数变小,电流表示数变小B.电压表
8、示数变小,电流表示数变大C.电压表示数变大,电流表示数变小D.电压表示数变大,电流表示数变大4解析 由电路图可知,当开关 S1闭合时, R1被短路,此时电路是 R2的简单电路,当开关 S1断开时,R1、 R2串联,总电阻变大,干路电流变小,所以电流表示数减小,根据欧姆定律 U=IR 可知, R2两端的电压减小,所以电压表示数也减小,故 A 正确。答案 A2.电动势为 E、内阻为 r 的电池与定值电阻 R0、变阻器 R 串联,如图所示,设 R0=r,Rab=2r,当变阻器的滑片自 a 端向 b 端滑动时,下列各物理量随之减小的是( )A.电池的输出功率B.变阻器消耗的功率C.固定电阻 R0消耗的
9、功率D.电池内阻消耗的功率解析 根据推论:当外电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大,滑片自 a 端向 b 端滑动时,由于R0=r,Rab=2r,外电阻大于电源的内阻,当变阻器的滑片自 a 端向 b 端滑动时,则变阻器接入电路的电阻减小,电池的输出功率增大。故 A 错误。电路中电流增大,固定电阻 R0上和电源的内阻上消耗功率增大。将 R0看成电源的内阻,则有 R0+r=2r,而 Rab=2r,利用推论可知,滑片在 a 点时变阻器的功率最大,滑片向右滑动时,变阻器消耗的功率减小。故 B 正确,C、D 错误。答案 B3.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、
10、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 将变小解析 当电路接通后,对小球受力分析:小球受重力、电场力和悬线的拉力 F 三个力的作用,其中重力为恒力。当电路稳定后, R1中没有电流,两端等电势,因此电容器两极板电压等于 R0两端电压。当R2不变, R1变化时,电容器两极板电压不变
11、,板间电场强度不变,小球所受电场力不变, F 不变,C、D两项错。若保持 R1不变,缓慢增大 R2,R0两端电压减小,电容器两端电压减小,内部电场强度减弱,小球受到的电场力减小, F 变小,故 A 项错,B 项正确。答案 B54.电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比,如图所示,直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图线,直线 B 为电源 b 的路端电压与电流的关系图线。直线 C 为电阻 R 两端的电压与电流的关系图线,将这个电阻 R 分别接到 a、 b 两电源上,那么( )A.R 接到电源 a 上,电源的效率较低B.R 接到电源 b 上,电源的输出功率较大C.R 接到
12、电源 a 上,电源的输出功率较大,电源效率较高D.R 接到电源 b 上,电源的输出功率较小,电源效率较高解析 电源的效率 = ,由题中图象可知 A 与 C 交点处电压大于 B 与 C 交点处电压,则 R 接到电UIEI=UE源 a 上效率较高;电源输出功率 P=UI,由题中图象易得 R 接到电源 a 上输出功率较大,A、B、D 错误,C正确。答案 C5.(多选) M、 N 是一对水平放置的平行板电容器,将它与一电动势为 E0,内阻为 r 的电源组成如图所示的电路, R 是并联在电容器上的滑动变阻器,G 是灵敏电流计,在电容器的两极板间有一带电的油滴处于悬浮状态,如图所示,现保持开关 S 闭合,
13、将滑动变阻器的滑片向上滑动,则( )A.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从 b 向 a 的电流B.在滑片滑动时,灵敏电流计中有从 a 向 b 的电流C.带电油滴将向上运动D.带电油滴将向下运动解析 电容器两极板间的电压 U= E0,当将滑动变阻器的滑片向上滑动时, R 增大, U 增大,电容器的RR+r电荷量增加,处于充电状态,灵敏电流计中有电流,由于电容器上极板带正电,则灵敏电流计中有从a 向 b 的电流,故 A 错误,B 正确; U 增大,由电场强度 E= 分析得知,板间电场强度增大,则带电油滴将Ud向上运动,故 C 正确,D 错误。答案 BC6.(多选)(2017湖南衡阳八中月考)一辆电动观
14、光车蓄电池的电动势为 E,内阻不计,当空载的电动观光车以大小为 v 的速度匀速行驶时,流过电动机的电流为 I,电动车的质量为 m,电动车受到的阻力是车重的 k 倍,忽略电动观光车内部的摩擦,重力加速度为 g,则( )A.电动机的内阻为 R=EI6B.电动机的内阻为 R=EI-kmgvI2C.电动车的工作效率 =kmgvEID.电动机的发热效率 =EI-kmgvEI解析 由功能关系 EI=kmgv+I2R,可得电动机的内阻为 R= ,A 错误,B 正确;电动车的工作效率等EI-kmgvI2于输出功率与总功率之比,即 = ,C 正确;电动机的发热效率 = ,D 正确。kmgvEI EI-kmgvE
15、I答案 BCD7.如图所示的电路中, R1=3 , R2=6 , R3=1.5 , C=20 F。当开关 S 断开时,电源所释放的总功率为 2 W;当开关 S 闭合时,电源所释放的总功率为 4 W,求:(1)电源的电动势和内电阻。(2)闭合 S 时,电源的输出功率。(3)S 断开和闭合时,电容器所带的电荷量各是多少?解析 (1)S 断开时外电路 R2、 R3串联:E=I1(R2+R3)+I1r P1=EI1 S 闭合时:外电路 R1、 R2并联后与 R3串联R 外 =R3+R1R2R1+R2代入数据 R 外 = =3.5 (1.5+363+6)对闭合电路 E=I2R 外 +I2r P2=EI2 由 可得E=4Vr=0.5I1=0.5AI2=1A(2)闭合 S 时,电源的输出功率P= R 外 =123.5 W=3.5 WI227(3)S 断开时Q1=CUR2=2010-60.56 C=610-5 CS 闭合,电容器两端的电势差为零,则 Q2=0答案 (1)4 V 0.5 (2)3.5 W (3)610-5 C 0
