2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章閉合電路歐姆定律與科學(xué)用電習(xí)題課閉合電路歐姆定律的應(yīng)用測評含解析魯科版必修第三冊

PAGE7-習(xí)題課:閉合電路歐姆定律的應(yīng)用課后篇素養(yǎng)形成合格考達標練1.如圖所示的電路,閉合開關(guān)S,待電路中的電流穩(wěn)定后,減小R的阻值。則()A.電流表的示數(shù)減小B.電壓表的示數(shù)減小C.電阻R2兩端的電壓減小D.路端電壓增大解析題圖中的電路結(jié)構(gòu)是R1與R先并聯(lián),再與R2串聯(lián),故R↓→R總↓→I干↑→U內(nèi)↑→U外↓,A示數(shù)增大;R2兩端電壓U2=I干R2,U2增大,所以R與R1的并聯(lián)電壓減小,V示數(shù)減小,A、C、D錯誤,B正確。答案B2.(2024福建南平檢測)如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,平行板電容器C的兩金屬板水平放置。G為靈敏電流計。開關(guān)S閉合后,兩板間恰好有一質(zhì)量為m、電荷量為q的油滴處于靜止狀態(tài)。則在滑動變阻器R的觸頭P向上移動的過程中,下列推斷正確的是()A.靈敏電流計G中有a→b的電流B.油滴向上加速運動C.電容器極板所帶電荷量將減小D.通過電阻R2的電流將減小解析在滑動變阻器R的觸頭P向上移動的過程中,R增大,總電阻增大,電動勢和內(nèi)阻不變,可知總電流減小,內(nèi)電壓減小,外電壓增大,外電壓等于R1上的電壓和R2與R的并聯(lián)電壓之和,而R1上的電壓減小,所以R2與R的并聯(lián)電壓增大,通過R2的電流增大。依據(jù)Q=CU可知,電容器所帶的電荷量增大,上極板帶正電,電容器充電,所以流過電流計的電流方向是b→a。電容器兩端電壓增大,電場強度增大,電場力增大,所以油滴會向上加速運動,故A、C、D項錯誤,B項正確。答案B3.如圖所示電路中,定值電阻R2=r(r為電源內(nèi)阻),滑動變阻器的最大阻值為R1且R1?R2+r。在滑動變阻器的滑片P由左端a向右滑動的過程中,以下說法正確的是()A.電源的輸出功率變小B.R2消耗的功領(lǐng)先變大后變小C.滑動變阻器消耗的功領(lǐng)先變大后變小D.以上說法都不對解析滑片向右滑動,滑動變阻器接入電路部分電阻變小,電路中的電流變大,通過電源內(nèi)阻的電流和通過電阻R2的電流都變大,這兩個電阻是定值電阻,消耗的功率變大,在滑動的過程中內(nèi)阻始終小于外電阻,所以電源的輸出功率增大。考慮滑動變阻器上的功率消耗時可以把R2看成電源的一部分,當滑動變阻器的阻值等于2r時,消耗的功率最大,當滑動變阻器阻值小于2r時,消耗的功率變小,故只有選項C正確。答案C4.(2024廣東部分重點中學(xué)聯(lián)考)硅光電池是一種太陽能電池,具有低碳環(huán)保的優(yōu)點,如圖所示,圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖像(電池內(nèi)阻不是常數(shù)),圖線b是某電阻R的U-I圖像,在該光照強度下將它們組成閉合回路時,硅光電池的內(nèi)阻為()A.8.0Ω B.10ΩC.12Ω D.12.5Ω解析由閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,當I=0時,E=U,由圖線a與縱軸的交點讀出電動勢E=3.6V。依據(jù)兩圖線交點處的狀態(tài)可知,電阻的電壓U1=2V,電流I1=0.2A,則內(nèi)阻r=E-U1I1答案A5.(2024遼寧撫順檢測)在如圖所示的電路中,開關(guān)S原來是閉合的,現(xiàn)將S斷開,則燈泡L的亮度改變和電容器C帶電荷量的改變狀況是()A.燈泡L變亮、電容器C帶電荷量增加B.燈泡L變亮、電容器C帶電荷量削減C.燈泡L變暗、電容器C帶電荷量增加D.燈泡L變暗、電容器C帶電荷量削減解析由題圖可知,當開關(guān)閉合時,R2與L串聯(lián)后與R3并聯(lián),再與R1串聯(lián);當開關(guān)斷開時,R3斷開,總電阻增大,總電流減小,R1分壓及內(nèi)電壓減小,燈泡兩端電壓增大,故燈泡變亮;電容器并聯(lián)在電源兩端,因內(nèi)電壓減小,路端電壓增大,故電容器兩端電壓增大,由Q=UC可知,電容器帶電荷量增加,故選A。答案A6.如圖所示,M、N是平行板電容器的兩個極板,R0為定值電阻,R1、R2為可調(diào)電阻,用絕緣細線將質(zhì)量為m、帶正電的小球懸于電容器內(nèi)部。閉合開關(guān)S,小球靜止時受到懸線的拉力為F。調(diào)整R1、R2,關(guān)于F的大小推斷正確的是()A.保持R1不變,緩慢增大R2時,F將變大B.保持R1不變,緩慢增大R2時,F將變小C.保持R2不變,緩慢增大R1時,F將變大D.保持R2不變,緩慢增大R1時,F將變小解析當電路接通后,對小球受力分析:小球受重力、電場力和懸線的拉力F三個力的作用,其中重力為恒力。當電路穩(wěn)定后,R1中沒有電流,兩端等電勢,因此電容器兩極板電壓等于R0兩端電壓。當R2不變,R1改變時,電容器兩極板電壓不變,板間電場強度不變,小球所受電場力不變,F不變,C、D兩項錯誤;若保持R1不變,緩慢增大R2,R0兩端電壓減小,電容器兩端電壓減小,內(nèi)部電場減弱,小球受到的電場力減小,F變小,故A項錯誤,B項正確。答案B7.如圖所示,R為電阻箱,V為志向電壓表,當電阻箱讀數(shù)為R1=2Ω時,電壓表讀數(shù)為U1=4V;當電阻箱讀數(shù)為R2=5Ω時,電壓表讀數(shù)為U2=5V。(1)求電源的電動勢E和內(nèi)阻r;(2)當電阻箱R讀數(shù)為多少時,電源的輸出功率最大?最大值Pm為多少?解析(1)由閉合電路歐姆定律E=U1+U1RE=U2+U2R聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)解得E=6V,r=1Ω(2)由電功率表達式P=E2(將③式變形為P=E2由④式知,R=r=1Ω時,P有最大值Pm=E24答案(1)6V1Ω(2)1Ω9W8.如圖所示,R1=R3=2R2=2R4,開關(guān)S閉合時,間距為d的平行板電容器C的正中間有一質(zhì)量為m,帶電荷量為q的小球恰好處于靜止狀態(tài);現(xiàn)將開關(guān)S斷開,小球?qū)⑾螂娙萜髂骋粋€極板運動。若不計電源內(nèi)阻,求:(1)電源的電動勢大小;(2)小球第一次與極板碰撞前瞬間的速度大小。解析(1)開關(guān)S閉合時,R1、R3并聯(lián)與R4串聯(lián),(R2中沒有電流通過)UC=U4=12對帶電小球有:mg=q得:E=2(2)開關(guān)S斷開后,R1、R4串聯(lián),則UC'=E小球向下運動與下極板相碰前瞬間,由動能定理得mg·d2-q·UC'2=12答案(1)2mgdq等級考提升練9.在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為其內(nèi)阻,L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變),R1、R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值大小隨所受照耀光強度的增大而減小,V為志向電壓表。當開關(guān)S閉合后,若將照耀R3的光的強度減弱,則下列說法中正確的是()A.電壓表的示數(shù)變小B.通過R2的電流變小C.小燈泡消耗的功率變大D.電源的內(nèi)電壓變大解析光敏電阻光照減弱,故光敏電阻的阻值增大,電路中的總電阻增大。由閉合電路歐姆定律可得,電路中電流減小,故R1兩端的電壓減小,故A正確;因電路中電流減小,故電源內(nèi)阻的電壓減小,路端電壓增大,同時R1兩端的電壓減小,故并聯(lián)電路部分電壓增大,則流過R2的電流增大,故B、D錯誤;由并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知,總電流減小,流過支路R2的電流增大,所以流過燈泡的電流肯定減小,故由P=I2R可知,小燈泡消耗的功率變小,故C錯誤。答案A10.(多選)如圖所示,C1=6μF,C2=3μF,R1=3Ω,R2=6Ω,電源電動勢E=18V,內(nèi)阻不計,下列說法正確的是()A.開關(guān)S斷開時,a、b兩點電勢相等B.開關(guān)S閉合后,a、b兩點間的電流是2AC.開關(guān)S斷開時C1帶的電荷量比開關(guān)S閉合后C1帶的電荷量大D.不論開關(guān)S斷開還是閉合,C1帶的電荷量總比C2帶的電荷量大解析當S斷開時,兩電容器并聯(lián)在電源兩端,所以電容兩極板間的電勢差相等,但是a接電源負極,b接電源正極,兩點的電勢不相等,A錯誤;當S閉合后,電路相當于兩個定值電阻串聯(lián)在電路中,ab兩點間的電流為電路干路電流,故I=183+6A=2A,B正確;開關(guān)閉合時,電容器C1電壓為R1兩端的電壓,開關(guān)斷開時,其兩端的電壓大小等于電源電動勢為18V,電壓增大,故而電荷量增大,故C正確;當開關(guān)閉合時,C1兩端的電壓U1=2×3=6V;C2兩端的電壓為:U2=2×6=12V;則Q1=U1C1=6×6×10-6=3.6×10-5C;Q2=U2C2=12×3×10-6=3.6×10-5答案BC11.(多選)在如圖所示的電路中,電源的負極接地,其電動勢為E、內(nèi)電阻為r,R1、R2為定值電阻,R3為滑動變阻器,r<R1,C為電容器,A、V為志向電流表和志向電壓表。在滑動變阻器滑動頭P自a端向b端滑動的過程中,下列說法中正確的是()A.電壓表示數(shù)變大B.電流表示數(shù)變小C.電源的輸出功率增大D.電容器C所帶電荷量增多解析在滑動變阻器滑動頭P自a端向b端滑動的過程中,變阻器在接入電路中的電阻減小,外電路總電阻減小,干路電流I增大,電阻R1兩端電壓增大,則電壓表示數(shù)變大,A正確;電阻R2兩端的電壓U2=E-I(R1+r),I增大,則U2變小,流過R2的電流減小,則電流表示數(shù)變大,故B錯誤;據(jù)題:r<R1,當外電路總電阻減小時,內(nèi)外電阻更加接近,電源的輸出功率增大,C正確;由于U2變小,電容器板間電壓變小,其帶電荷量減小,故D錯誤。答案AC12.如圖所示,電源電動勢E=6V,內(nèi)阻r=1Ω,電阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3=7.5Ω,電容器的電容C=4μF。開關(guān)S原來斷開,現(xiàn)在合上開關(guān)S到電路穩(wěn)定,試問