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2018-2019物理新课堂同步选修3-1粤教版:重难强化训练3 闭合电路欧姆定律的应用

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 重难强化训练(三) 闭合电路欧姆定律的应
                                 用

                              (40 分钟 100  分)

     一、选择题(本题共        10 小题,每小题      6 分,共   60 分.1~6 题为单选,7~
 10 题为多选.)
     1.如图   7 所示,直线     A 为电源的    U­I 图线,直线     B 为电阻   R 的 U­I 图线,
用该电源和电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和效率分别是(  )


                                   图  7

     A.4 W,33.3%                   B.2 W,33.3%
     C.4 W,66.7%                   D.2 W,66.7%
     C [从题图中可知       E=3    V,直线    A 和直线   B 的交点是电源和电阻         R 构成

 闭合电路的工作点,因此           P 出=UI=4     W,P  总=EI=6     W.电源的效率        η=

 U
 E≈66.7%.]

     2.如图   8 所示,R1   阻值恒定,R2     为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而

 增大),L   为小灯泡,当      R2 所在位置温度升高时(  )


                                   图  8

     A.R1 两端的电压减小                  B.小灯泡的亮度变暗

     C.电流表的示数减小                    D.通过    R2 的电流减小

     B [当  R2 所在位置温度升高时         R2 阻值减小,总电阻减小,总电流增大,

 电流表的示数增大,R1         两端的电压     U1=IR1 增大,故     A、C  错误;总电流增大,
 内电压增大,则路端电压           U=E-Ir   减小,并联部分的电压减小,所以灯泡
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 L 变暗,故    B 正确;通过     L 的电流减小、而总电流增大,则通过                R2 的电流增大,
故  D 错误.]

     3.如图   9 所示的电路中,当可调电阻            R 的阻值增大时,关于电路中的电
 流表和电压表的读数,以下说法正确的是(  ) 
                                                  【导学号:52592083】


                                   图  9

     A.电流表的读数变大,电压表的读数变小
     B.电流表的读数变大,电压表的读数变大
     C.电流表的读数变小,电压表的读数变小
     D.电流表的读数变小,电压表的读数变大
     D [可调电阻     R 的阻值增大时,外电路总电阻增大,则知干路电流                      I 减小,
电源的内电压和干路中定值电阻的电压减小,根据闭合电路欧姆定律分析可知
并联部分电压增大,电压表读数增大.因为干路电流减小,而通过定值电阻

R2 的电流增大,则知电流表的读数减小,故                  D 正确.]
     4.如图  10 所示,直线     OAC 为某一直流电源的总功率随电流               I 变化的图线,
 曲线  OBC  表示同一直流电源内部的热功率随电流                 I 变化的图线.若       A、B  点的
 横坐标均为     1 A,那么   AB 线段表示的功率为(  )


                                   图 10
     A.1 W                         B.6 W
     C.2 W                         D.2.5 W
     C [由题图知,在       C 点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源

                                                         E
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= I =1 Ω.图象上

                               2          2
 AB 段所表示的功率为        PAB=P  总-I r=(1×3-1   ×1)W=2 W.]
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     5.如图   11 所示的电路中,闭合开关后,电压表有示数、电流表指针几乎
 不动.关于电路故障分析正确的是(  )


                                   图 11

     A.灯泡   L1 短路                  B.灯泡    L1 断路

     C.灯泡   L2 短路                  D.灯泡    L2 断路

     D [如果灯泡     L1 短路,电路电阻较小,电流表指针偏转角度应较大.此选

项不符合题意;如果灯泡            L1 断路,整个电路断路,电压表、电流表指针都不会

偏转.此选项不符合题意;如果灯泡                 L2 短路,电路电阻较小,电流表指针偏转
角度应较大;电压表相当于与导线并联无示数.此选项不符合题意;如果灯泡

L2 断路,电压表测量电源电压,指针会明显偏转;电路电流特别小,指针几乎
不动,此选项符合题意.]

     6.如图   12 所示,E   为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3             均为定值电阻,
  与Ⓐ均为理想电表;开始时开关               S 闭合,    Ⓐ均有读数,某时刻发现            和Ⓐ读
 数均变大,则电路中可能出现的故障是(  )


                                   图 12

     A.R1 断路                       B.R2  断路

     C.R1 短路                       D.R3  短路

     B [若  R1 断路,电流表Ⓐ中没有读数,不符合题意,故                    A 错误;若    R2 断

 路,外电路总电阻增大,总电流减小,内电压减小,则电压表读数变大;R3                                的

 分压增大,则电流表Ⓐ的读数变大,符合题意,故                      B 正确;若    R1 短路,外电路
 总电阻减小,总电流增大,内电压增大,则电压表读数变小,不符合题意,故

 C 错误;若    R3 短路,外电路总电阻减小,总电流增大,内电压增大,则电压表
读数变小,不符合题意,故             D 错误.]
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     7.如图  13 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 为一个电阻     R 两端电压与电流的
 关系图线.将这个电阻分别接到              a、b  两电源上,那么(  ) 
                                                  【导学号:52592084】


                                   图 13
     A.R  接到  b 电源上时电源的效率高
     B.R  接到  b 电源上时电源的输出功率较大
     C.R  接到  a 电源上时电源的输出功率较大,但电源效率较低
     D.R  接到  a 电源上时电阻的发热功率较大,电源效率也较高

     AC [由题图知      Ea>Eb,内阻   ra>rb,当电阻   R 接到电源两极时,电源的效

          I2R     R
 率为  η=I2 R+r =R+r,所以      R 接到电源    b 上时,电源的效率高,A           正确,
 D 错误.由题图知,R        接到电源     a 上时,电源的输出电压和电流均比接到                 b 上
 时大,故    R 接到电源    a 上时,电源的输出功率较大,B              错误,C   正确.]

     8.在如图    14 所示的电路中,电源电动势为             E、内电阻为      r,C 为电容器,

 R0 为定值电阻,R     为滑动变阻器.开关闭合后,灯泡                L 能正常发光.当滑动变
阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是(  )


                                   图 14

     A.灯泡   L 将变暗
     B.灯泡   L 将变亮
     C.电容器    C 的电荷量将减小
     D.电容器    C 的电荷量将增大
                                E
     AD [由于    R 增大,电流     I=R+RL+r减小,灯泡       L 将变暗,故     A 正确,
 B 错误.路端电压       U=E-Ir,增大.则电容器电荷量             Q=CU   增大,故     C 错误,
               中国现代教育网    www.30edu.com  全国最大教师交流平台

D 正确.]

    9.一辆电动观光车蓄电池的电动势为                E,内阻为     r,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,则有(  )
                         E
    A.电动机的内阻为        R=  I -r
                         E    Kmgv
    B.电动机的内阻为        R=  I -r-  I2
                          kmgv
    C.电动车的工作效率         η=  EI
    D.电动机的输入功率为          P=EI-I2r
    BD [电池的总功率要用         P=EI  来计算,根据总功率等于输出的机械功率
加上电动机内的发热的功率,可以求得电动机的发热功率的大小,由于电动车

匀速运动,所以电动机的输出功率为                P=Fv=Fv.
    匀速运动,阻力和牵引力相等,故               P=Fv=kmgv,过程中电能转化为动能

                                         E    kmgv
以及内能,故有       EI=kmgv+I2R+I2r,解得     R=  I -r-  I2 ,A 错误   B 正确;电
                                               kmgv
                          2
动机的输入功率为        P 入=EI-I  r,电动车的效率为         η=EI-I2r,C  错误  D 正确.]
    10.如图   15 所示的电路中,电源内阻不能忽略.闭合                  S 后,调节    R 的阻
值,使电压表示数增大          ΔU,在这一过程中,有(  )


                                  图 15
                        ΔU

    A.通过   R1 的电流增大R1

    B.R2 两端电压减小       ΔU
                              ΔU

    C.通过   R2 的电流减小量小于R2
    D.路端电压增大量为         ΔU
                  U                                           ΔU

    AC [由电流     I=R可知,当电压增加         ΔU 时,通过     R1 的电流就增加R1,故
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 A 正确;由于电源的内阻不能忽略,故                R2 两端电压减小量比        ΔU 小,B   错误,

 C 正确;因    R2 两端的电压减小,故路端电压增大量比                 ΔU 要小,故    D 错误.]
     二、非选择题(本题共         2 小题,共    40 分)

     11.(20 分)在如图    16 所示的电路中,电阻         R1=12 Ω,R2=8 Ω,R3=4 Ω,
当开关    S 断开时,电流表示数为          0.25 A,当  S 闭合时电流表示数为         0.36 A.求:
  
                                                  【导学号:52592085】


                                   图 16

     (1)开关 S 断开和闭合时的路端电压           U 及  U′;
     (2)电源的电动势和内电阻.

     【解析】 (1)S    断开时,路端电压为          U=I(R2+R3)=0.25×(8+4)V=3 V

     S 闭合时:U′=I′R2=0.36×8 V=2.88 V;

                                 R2+R3 R1
     (2)S 断开时:外电路总电阻         R=  R1+R2+R3 =6 Ω
                               R1R2
     S 闭合时,外电路总电阻          R′=R1+R2=4.8 Ω
                       U            U′
     则断开时有:E=U+Rr①,E=U′+R′r②                由①②代入数据解得:E=3.6 
 V,r=1.2 Ω.

     【答案】 (1)3 V 2.88 V (2)3.6 V 1.2 Ω
     12.(20 分)如图   17 所示,内壁光滑、内径很小的             1/4 圆弧管固定在竖直平
面内,圆弧的半径         r 为 0.2 m,在圆心    O 处固定一个电荷量为-1.0×10-9            C 的
点电荷.质量为        0.06 kg、略小于圆管截面的带电小球,从与                O 点等高的    A 点沿
圆管内由静止运动到最低点             B,到达    B 点小球刚好与圆弧没有作用力,然后从
B 点进入板距      d=0.08   m 的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线
运动,且此时电路中的电动机刚好能正常工作.已知电源的电动势为                               12 V,内
阻为   1 Ω,定值电阻      R 的阻值为    6 Ω,电动机的内阻为         0.5 Ω.(g 取 10 m/s2,静
电力常量     k=9.0×109 N·m2/C2)求:
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                              图 17
(1)小球到达   B 点时的速度;
(2)小球所带的电荷量;
(3)电动机的机械功率.
                                 1
【解析】 (1)由机械能守恒得:mgr=2mvB2

解得  vB=2 m/s.
(2)到达 B 点恰好作用力为        0,由牛顿第二定律得:

kQq       vB2
r2 -mg=m   r
解得  q=8×10-3C.
(3)设电容器两端电压为        U,由二力平衡得:

qU
d =mg                                                 ①
                U
由欧姆定律得:I=R                                            ②

所以,电动机两端电压:UM=E-U-Ir                                  ③

                     2
P 机=P 总-P  热=IUM-I   rM                               ④

联立①②③④解得          P 机=4.5 W.
【答案】 (1)2 m/s (2)8×10-3 C
(3)4.5 W
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