2024-2025學(xué)年新教材高中物理素養(yǎng)培優(yōu)課練習(xí)3閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGE6-素養(yǎng)培優(yōu)課練習(xí)(三)閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用(老師用書獨(dú)具)(建議用時(shí)：25分鐘)1．歐姆表電路及刻度盤如圖所示，現(xiàn)因表頭損壞，換用一個(gè)新表頭。甲表頭滿偏電流為原來表頭的2倍，內(nèi)阻與原表頭相同；乙表頭滿偏電流與原表頭相同，內(nèi)阻為原表頭的2倍，則換用甲表頭和換用乙表頭后刻度盤的中值電阻分別為()A．100Ω，100Ω B．200Ω，100ΩC．50Ω，100Ω D．100Ω，200ΩC[由歐姆表改裝原理及閉合電路的歐姆定律可得，甲表頭滿偏電流為原表頭的2倍，內(nèi)阻與原表頭相同，在電動(dòng)勢不變的狀況下，其中值電阻變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，即50Ω；乙表頭滿偏電流與原表頭相同，內(nèi)阻為原表頭的2倍，在電動(dòng)勢不變的狀況下，其中值電阻不變，即100Ω，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]2．如圖所示，電源電動(dòng)勢E＝10V，內(nèi)阻r＝0.2Ω，標(biāo)有“8V16W”的燈泡L恰好正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)線圈電阻R0＝0.15Ω，則電源的輸出功率為()A．16WB．440WC．80WD．400WC[電路的總電流I＝eq\f(E－U額,r)＝eq\f(10－8,0.2)A＝10A，則電源的輸出功率為P＝IU額＝10×8W＝80W，C錯(cuò)誤。]3．如圖所示，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r。當(dāng)逐一閉合開關(guān)，接入燈泡增多時(shí)，以下說法不正確的是()A．燈少時(shí)燈泡較亮，燈多時(shí)燈泡較暗B．燈多時(shí)各燈兩端的電壓較低C．燈多時(shí)通過電源的電流較大D．燈多時(shí)通過各燈的電流較大D[隨著接入燈泡增多，外電路的總電阻減小，由閉合電路的歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)得，干路電流增大，由U＝E－Ir知，路端電壓U減小，則各燈兩端的電壓降低，電流減小，亮度變暗，選項(xiàng)A、B、C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。D符合題意。]4．如圖所示，電路中電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)電阻為r，開關(guān)S閉合后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片P向右移動(dòng)的過程中，三盞規(guī)格相同的小燈泡L1、L2、L3的亮度改變狀況是()A．燈L1、L2變亮，燈L3變暗B．燈L2、L3變亮，燈L1變暗C．燈L1、L3變暗，燈L2變亮D．燈L2、L3變暗，燈L1變亮C[變阻器與燈L1串聯(lián)后與燈L2并聯(lián)，再與燈L3串聯(lián)。將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)的過程中，變阻器接入電路的電阻增大，外電路總電阻增大，由閉合電路的歐姆定律得知：干路電流I減小，則通過L3的電流減小，L3變暗，L3兩端電壓和內(nèi)阻所占電壓都減小，則并聯(lián)部分電壓增大，所以流過燈L2的電流變大，L2變亮，I1＝I－I2，I減小，I2增大，則I1減小，燈L1變暗。故C正確。]5．有一個(gè)電動(dòng)勢為3V、內(nèi)阻為1Ω的電源。下列電阻與其連接后，電阻的功率大于2W，且該電源的效率大于50%的是()A．0.5Ω B．1ΩC．1.5Ω D．2ΩC[當(dāng)內(nèi)、外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，最大功率P＝eq\f(E2,4r)＝eq\f(9,4)W＝2.25W，此時(shí)電源的效率η＝eq\f(U,E)×100%＝50%，而外電阻越大，電源效率越大，故外電阻應(yīng)大于1Ω；由eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))eq\s\up12(2)R＝2W，解得R＝2Ω或R＝0.5Ω，要使電阻功率大于2W，則電阻應(yīng)小于2Ω且大于0.5Ω，C正確。]6．如圖所示，直線OAC為某始終流電源的總功率P隨電流I改變的圖線，曲線OBC表示同始終流電源內(nèi)部的熱功率P隨電流I改變的圖線。若A、B點(diǎn)的橫坐標(biāo)均為1A，那么AB線段表示的功率為()A．1W B．6WC．2W D．2.5WC[由題圖不難看出，在C點(diǎn)，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動(dòng)勢為E＝3V，短路電流為I＝3A，所以電源的內(nèi)阻為r＝eq\f(E,I)＝1Ω。題圖上AB線段表示的功率為PAB＝P總－I2r＝(1×3－12×1)W＝2W。故選項(xiàng)C正確。]7．(多選)在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E、內(nèi)電阻為r，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從圖示位置向右滑動(dòng)的過程中，關(guān)于各電表示數(shù)的改變，下列推斷中正確的是()A．電壓表V的示數(shù)變大B．電流表A2的示數(shù)變小C．電流表A1的示數(shù)變小D．電流表A的示數(shù)變大AB[當(dāng)滑片向右滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻增大，則總電阻增大；由閉合電路的歐姆定律可知，電路中總電流減小，則可知電流表A的示數(shù)變小，則由U＝E－Ir可知，路端電壓增大，電壓表V的示數(shù)變大，故A正確，D錯(cuò)誤；因路端電壓增大，R1中電流增大，電流表A1的示數(shù)變大，故C錯(cuò)誤；因總電流減小，而R1中電流增大，則R2中電流減小，電流表A2的示數(shù)變小，故B正確。]8．如圖所示電路中，定值電阻R2＝r(r為電源內(nèi)阻)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R1且R1?R2＋r。在滑動(dòng)變阻器的滑片P由左端a向右滑動(dòng)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(dòng)變阻器消耗的功領(lǐng)先變大后變小D．以上說法都不對(duì)C[滑片向右移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路部分電阻變小，電路中的電流變大，通過電源的電流和通過電阻R2的電流都變大，這兩個(gè)電阻是定值電阻，消耗的功率變大，在滑片滑動(dòng)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?？紤]滑動(dòng)變阻器上的功率消耗時(shí)可以把R2看成電源的一部分，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值等于2r時(shí)，消耗的功率最大，當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值小于2r時(shí)，消耗的功率變小。故C正確。]9．如圖所示，電源電動(dòng)勢E＝30V，內(nèi)阻r＝1Ω，燈泡上標(biāo)有“6V12W”字樣，直流電動(dòng)機(jī)線圈電阻R＝2Ω，若燈泡恰好能正常發(fā)光，求電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率。[解析]因燈泡正常發(fā)光，所以I＝eq\f(P,U)＝eq\f(12,6)A＝2AU內(nèi)＝Ir＝2×1V＝2V所以電動(dòng)機(jī)電壓為UM＝E－U內(nèi)－U＝30V－2V－6V＝22V電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝UMI－I2R＝22×2W－22×2W＝36W。[答案]36W(建議用時(shí)：15分鐘)10．硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)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(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)，下列相關(guān)敘述說法正確的是()A．此時(shí)硅光電池的內(nèi)阻為12.5ΩB．此時(shí)硅光電池的輸出功率為0.2WC．此時(shí)硅光電池的總功率為0.72WD．此時(shí)硅光電池的輸出效率為40%C[由閉合電路的歐姆定律得U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時(shí)，E＝U，由a與縱軸的交點(diǎn)讀出電動(dòng)勢為E＝3.6V。依據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，將它們組成閉合回路時(shí)路端電壓為U＝2V，回路中的電流為I＝0.2A，則電池的內(nèi)阻為r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f(3.6－2,0.2)Ω＝8Ω，A錯(cuò)誤；電池的輸出功率為P出＝UI＝0.4W，B錯(cuò)誤；此時(shí)硅光電池的總功率為P總＝EI＝3.6×0.2W＝0.72W，C正確；此時(shí)硅光電池的輸出效率為η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(0.4,0.72)×100%≈55.6%，D錯(cuò)誤。]11．如圖所示電路中，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，各電阻阻值如圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中，下列說法正確的是()A．電壓表的讀數(shù)U先減小后增大B．電流表的讀數(shù)I先增大后減小C．電壓表讀數(shù)U與電流表讀數(shù)I的比值eq\f(U,I)不變D．電壓表讀數(shù)的改變量ΔU與電流表讀數(shù)的改變量ΔI的比值eq\f(ΔU,ΔI)不變D[對(duì)電路圖分析可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中，外電路總電阻先增大后減小，路端電壓先增大后減小，總電流先減小后增大，A、B錯(cuò)誤；電壓表讀數(shù)U與電流表讀數(shù)I的比值eq\f(U,I)是反映外電路電阻的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中，外電路電阻先增大后減小，而電壓表讀數(shù)的改變量ΔU與電流表讀數(shù)的改變量ΔI的比值eq\f(ΔU,ΔI)反映電源內(nèi)阻，不發(fā)生改變，C錯(cuò)誤，D正確。]12．如圖所示的電路中，R1＝3Ω，R2＝6Ω，R3＝1.5Ω，C＝20μF。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電源所釋放的總功率為2W；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電源所釋放的總功率為4W，求：(1)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻；(2)閉合S時(shí)，電源的輸出功率；(3)S斷開和閉合時(shí)，電容器所帶的電荷量各是多少。[解析](1)S斷開時(shí)外電路R2、R3串聯(lián)E＝I1(R2＋R3)＋I(xiàn)1r ①P1＝EI1 ②S閉合時(shí)外電路R1、R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)R外′＝R3＋eq\f(R1R2,R1＋R2)代入數(shù)據(jù)R外′＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1.5＋\f(3×6,3＋6)))Ω＝3.5Ω ③對(duì)閉合電路E＝I2R外′＋I(xiàn)2r ④P2＝EI2⑤由①②③④⑤可得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝4V,r＝0.5Ω,I1＝0.5A,I2＝1A。))(2)閉合S時(shí)，電源的輸出功率P＝Ieq\o\al(2,2)R外′＝12×3.5W＝3.5W。(3)S斷開時(shí)Q1＝CUR2＝20×10－6×0.5×6C＝6×10－5S閉合，電容器兩端的電勢差為零，則Q2＝0。[答案](1)4V0.5Ω(2)3.5W(3)6×10－5C13．如圖所示的電路中，所用電源的電動(dòng)勢E＝4V，內(nèi)電阻r＝1Ω，電阻R1可調(diào)?，F(xiàn)將R1調(diào)到3Ω后固定。已知R2＝6Ω，R3＝3Ω，求：(1)開關(guān)S斷開和接通時(shí)，通過R1的電流分別為多大？(2)為了使A、B之間電路的電功率在開關(guān)S接通時(shí)能達(dá)到最大值，應(yīng)將R1的阻值調(diào)到多大？這時(shí)A、B間消耗的最大電功率是多少？[解析](1)開關(guān)S斷開時(shí)，I1＝eq\f(E,r＋R1＋R2)＝eq\f(4,1＋3＋6)A＝0.4A開關(guān)接通時(shí)，R2、R3并聯(lián)的總電阻R23＝eq\f(R2R3,R2＋R3)＝2ΩI′1＝eq\f(E,r＋R1＋R23)＝eq\f(4,1＋3＋2)A＝0.