2020-2021学年新教材高中物理 第4章 闭合电路欧姆定律与科学用电 习题课 闭合电路欧姆定律的应用课后习题（含解析）鲁科版必修3.docx

1、习题课:闭合电路欧姆定律的应用1.如图所示的电路,闭合开关S,待电路中的电流稳定后,减小R的阻值。则()A.电流表的示数减小B.电压表的示数减小C.电阻R2两端的电压减小D.路端电压增大解析题图中的电路结构是R1与R先并联,再与R2串联,故RR总I干U内U外,A示数增大;R2两端电压U2=I干R2,U2增大,所以R与R1的并联电压减小,V示数减小,A、C、D错误,B正确。答案B2.为了儿童安全,布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针,可以先将玩具放置在强磁场中,若其中有断针,则断针被磁化,用磁报警装置可以检测到断针的存在。如图所示是磁报警装置中的一部分电路示意图,其中RB是磁敏传感器,它的电阻随

2、断针的出现而减小,a、b接报警器,当传感器RB所在处出现断针时,电流表的电流I,a、b两端的电压U将()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变大解析由题意知RB的电阻随断针的出现而减小,即外电路的总电阻R外减小,由闭合电路欧姆定律有I总=ER外+r可知I总增大,再由U=E-I总r可知,外电压U减小。而由U1=I总R1可知,U1增大,U2必减小,I2减小,由电流表的电流I=I总-I2可知,电流表的电流必变大。故A、B、D错误,选项C正确。答案C3.如图所示电路中,定值电阻R2=r(r为电源内阻),滑动变阻器的最大阻值为R1且R1R2+r。在滑动变阻器的滑片P由左端

3、a向右滑动的过程中,以下说法正确的是()A.电源的输出功率变小B.R2消耗的功率先变大后变小C.滑动变阻器消耗的功率先变大后变小D.以上说法都不对解析滑片向右滑动,滑动变阻器接入电路部分电阻变小,电路中的电流变大,通过电源内阻的电流和通过电阻R2的电流都变大,这两个电阻是定值电阻,消耗的功率变大,在滑动的过程中内阻始终小于外电阻,所以电源的输出功率增大。考虑滑动变阻器上的功率消耗时可以把R2看成电源的一部分,当滑动变阻器的阻值等于2r时,消耗的功率最大,当滑动变阻器阻值小于2r时,消耗的功率变小,故只有选项C正确。答案C4.(多选)(20192020学年云南楚雄州高二上期末)如图所示,电源电动

4、势为E、内阻为r,电流表、电压表均为理想电表,当开关闭合后,三个小灯泡均能正常发光,当滑动变阻器的触头P向右移动时,关于灯泡的亮度和电表示数变化情况,下列说法正确的是(小灯泡不会烧坏)()A.L1变亮,L2变暗,L3变暗B.L1变暗,L2变暗,L3变亮C.电流表A的示数变大,电压表V的示数变小D.电流表A的示数变小,电压表V的示数变大解析滑动变阻器滑片P向右移动,阻值增大,总阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,路端电压增大,故电流表示数变小,电压表示数变大,故C错误,D正确;干路电流减小,则灯泡L1两端电压减小,变暗;路端电压增大,则并联电路电压增大,灯泡L3两端电压增大,变亮;

5、流过灯泡L2的电流减小,变暗,故A错误,B正确。答案BD5.(多选)(20192020学年四川蓉城名校联盟高二上期末联考)自动控制电路中常用到半导体材料,光敏电阻便是其中的一种。光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。现将一只光敏电阻R连入电路,与定值电阻R1、小灯泡L(灯丝电阻RL视为不变)组成如图所示的电路,RL=r,无光照时R=RL+R1+r。若将照射R的光照强度减弱,则()A.小灯泡变暗B.光敏电阻R消耗的功率先增大后减小C.电源输出功率一直减小D.当RL+R1=R+r时,小灯泡与电阻R1消耗的总功率最大解析光照减弱,光敏电阻阻值增大,通过灯泡的电流变小,灯泡功率减小,变暗,A正确;由P

6、R=E2(R+r+RL+R1)2R,令r0=r+RL+R1,则PR=E2R+r02R+2r0E24r0,当且仅当R=r0=r+RL+R1时取等号,但光照减弱光敏电阻阻值R增大,故R消耗的功率在最大值右边一直减小,故B错误;由电源的输出功率为:P出=E2(r+R+RL+R1)2(R+RL+R1),因R+RL+R1r,则输出功率不能取最大值,在最高点右侧随R的增大而逐渐减小,C正确;由P1=I2(R1+RL)可知,(R1+RL)为定值电阻,当R取最小时电路的电流最大,此时P1最大,选项D错误。答案AC6.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

7、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,板间电场强度不变,小球所受电场力不变,F不变,C、D两项错误;若保持R1不变,缓慢增大R

8、2,R0两端电压减小,电容器两端电压减小,内部电场减弱,小球受到的电场力减小,F变小,故A项错误,B项正确。答案B7.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+U1R1rE=U2+U2R2r联立并代入数据解得E=6V,r=1(2)由电功率表达式P=E2(R+r)2R将式变形为P=E2(R-r)2R+4r由式知,R=r=1时,P有最大值Pm=E24r=9W答

9、案(1)6 V1 (2)1 9 W8.(20192020学年云南楚雄州高二上期末)如图所示,R1=R3=2R2=2R4,开关S闭合时,间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m,带电荷量为q的小球恰好处于静止状态;现将开关S断开,小球将向电容器某一个极板运动。若不计电源内阻,求:(1)电源的电动势大小;(2)小球第一次与极板碰撞前瞬间的速度大小。解析(1)开关S闭合时,R1、R3并联与R4串联,(R2中没有电流通过)UC=U4=12E对带电小球有:mg=qUCd=qE2d得:E=2mgdq(2)开关S断开后,R1、R4串联,则UC=E3=2mgd3q小球向下运动与下极板相碰前瞬间,由动能定理

10、得mgd2-qUC2=12mv2,解得:v0=gd3答案(1)2mgdq(2)gd3能力提升1.(20192020学年四川内江高二上期末)在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为其内阻,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表。当开关S闭合后,若将照射R3的光的强度减弱,则下列说法中正确的是()A.电压表的示数变小B.通过R2的电流变小C.小灯泡消耗的功率变大D.电源的内电压变大解析光敏电阻光照减弱,故光敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大。由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流减小,故R1两端的电压减小,故A

11、正确;因电路中电流减小,故电源内阻的电压减小,路端电压增大,同时R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,则流过R2的电流增大,故B、D错误;由并联电路的电流规律可知,总电流减小,流过支路R2的电流增大,所以流过灯泡的电流一定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率变小,故C错误。答案A2.(多选)(20192020学年四川广元高二上期末教学质量检测)如图所示,C1=6 F,C2=3 F,R1=3 ,R2=6 ,电源电动势E=18 V,内阻不计,下列说法正确的是()A.开关S断开时,a、b两点电势相等B.开关S闭合后,a、b两点间的电流是2 AC.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C

12、1带的电荷量大D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大解析当S断开时,两电容器并联在电源两端,所以电容两极板间的电势差相等,但是a接电源负极,b接电源正极,两点的电势不相等,A错误;当S闭合后,电路相当于两个定值电阻串联在电路中,ab两点间的电流为电路干路电流,故I=183+6A=2A,B正确;开关闭合时,电容器C1电压为R1两端的电压,开关断开时,其两端的电压大小等于电源电动势为18V,电压增大,故而电荷量增大,故C正确;当开关闭合时,C1两端的电压U1=23=6V;C2两端的电压为:U2=26=12V;则Q1=U1C1=6610-6=3.610-5C;Q2=U2C2=

13、12310-6=3.610-5C,故D错误。答案BC3.(多选)(20192020学年四川德阳高二上期末)在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,rR1,C为电容器,A、V为理想电流表和理想电压表。在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是()A.电压表示数变大B.电流表示数变小C.电源的输出功率增大D.电容器C所带电荷量增多解析在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,变阻器在接入电路中的电阻减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,电阻R1两端电压增大,则电压表示数变大,A正确;电阻R2两端的电压U2=E

14、-I(R1+r),I增大,则U2变小,流过R2的电流减小,则电流表示数变大,故B错误;据题:rR1,当外电路总电阻减小时,内外电阻更加接近,电源的输出功率增大,C正确;由于U2变小,电容器板间电压变小,其带电荷量减小,故D错误。答案AC4.如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 ,电阻R1=2 ,R2=3 ,R3=7.5 ,电容器的电容C=4 F。开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少?解析S断开时的等效电路如图甲所示,电容器C两端电压U为电阻R2两端电压U2,则U2=ER1+R2+rR2=3V。电容器C的电荷量Q=CU=CU2=1.210-5C。且a板带正电,b板带负电。S闭合时的等效电路如图乙所示,电容器C两端电压U为电阻R1两端电压U1。则有R外=R3(R1+R2)R3+(R1+R2)=3,电阻R1两端电压U1=R外ER外+rR1R1+R2=1.8V,电容器C的电荷量Q=CU1=7.210-6C。且a板带负电,b板带正电。故通过电流表的电荷量Q=Q+Q=1.9210-5C。答案1.9210-5 C