【-學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計】2020-2021學(xué)年高中物理(人教版-選修3-1)第2章-第7節(jié)-課時作業(yè)

第7節(jié)閉合電路的歐姆定律1．閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，表達(dá)式為I＝eq\f(E,R＋r)，適用于外電路是純電阻的電路．2．路端電壓是指外電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓U＝E－Ir.(1)當(dāng)外電阻R增大時，I減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓U增大．當(dāng)外電路斷開時，I＝0，U＝E.(2)當(dāng)外電阻R減小時，I增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓U減?。?dāng)電源兩端短路時，外電阻R＝0，I＝eq\f(E,r)，U＝0.3．由U外＝E－Ir可知，U外-I是一條斜向下的直線，直線斜率的確定值等于電源內(nèi)阻，直線在縱軸上的截距表示電動勢，直線在橫軸上的截距表示短路電流I＝eq\f(E,r).4．有兩個相同的電阻R，串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上，通過每個電阻的電流為I，若將這兩個電阻并聯(lián)起來，仍接在該電源上，此時通過一個電阻R的電流為2I/3，則該電源的內(nèi)阻是()A．RB．R/2C．4RD．答案C解析由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯(lián)時I＝eq\f(E,2R＋r)，兩電阻并聯(lián)時eq\f(2,3)I＝eq\f(1,2)·eq\f(E,\f(R,2)＋r)，解得r＝4R，故選C.5．一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA.若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V答案D解析由已知條件得：E＝800mV.又因I短＝eq\f(E,r)，所以r＝eq\f(E,I短)＝eq\f(800,40)Ω＝20Ω.所以U＝IR＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(800,20＋20)×20mV＝400mV＝0.40V，選項D正確．【概念規(guī)律練】學(xué)問點一閉合電路歐姆定律1.如圖1所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電壓表示數(shù)為3V，當(dāng)開關(guān)S閉合時，電壓表示數(shù)為1.8V，則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為()圖1A．5∶3B．3∶5C．2∶3D．3∶2答案D解析S斷開時，電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢，即：E＝3V．S閉合時，U外＝1.8V，所以U內(nèi)＝E－U外＝1.2V．因U外＝IR，U內(nèi)＝Ir，所以R∶r＝U外∶U內(nèi)＝1.8∶1.2＝3∶2.2.如圖2所示，電源電動勢E＝30V，內(nèi)阻r＝1Ω，燈泡上標(biāo)有“6V12W”字樣，直流電動機(jī)線圈電阻R＝2Ω，若燈泡恰好能正常發(fā)光，求電動機(jī)輸出的機(jī)械功率．圖2答案36W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所以電動機(jī)電壓為UM＝E－U內(nèi)－U＝30V－2V－6V＝22V電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝UMI－I2R＝22×2W－22×2W＝36W.學(xué)問點二路端電壓與負(fù)載的關(guān)系3．若E表示電動勢，U表示外電壓，U′表示內(nèi)電壓，R表示外電路的總電阻，r表示內(nèi)電阻，I表示電流，則下列各式中正確的是()A．U′＝IRB．U′＝E－UC．U＝E＋I(xiàn)rD．U＝eq\f(R,R＋r)·E答案BD4.如圖3所示為兩個獨立電路A和B的路端電壓與其總電流I的關(guān)系圖線，則()圖3A．路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等B．電流都是I1時，兩電源內(nèi)電壓相等C．電路A的電動勢大于電路B的電動勢D．A中電源的內(nèi)阻大于B中電源的內(nèi)阻答案ACD解析在路端電壓與總電流的關(guān)系圖線(U—I)中，圖線在U軸上的截距表示電動勢E，圖線斜率的確定值表示電源的內(nèi)阻，可見EA>EB，rA>rB.圖中兩直線的交點坐標(biāo)為(I1、U1)，由R＝eq\f(U,I)可知，路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等．由U′＝Ir可知，電流都是I1時，因r不相等，故兩電源內(nèi)電壓不相等．所以選項A、C、D正確．【方法技巧練】一、閉合電路動態(tài)問題的分析方法5．如圖4所示的電路中，在滑動變阻器的滑片P向上端a滑動過程中，兩表的示數(shù)狀況為()圖4A．電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小B．電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大C．兩電表示數(shù)都增大D．兩電表示數(shù)都減小答案A6．在如圖5所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，設(shè)電流表○A的讀數(shù)為I，電壓表○V的讀數(shù)為U，當(dāng)R5的滑動觸點向圖中a端移動時()圖5A．I變大，U變小B．I變大，U變大C．I變小，U變大D．I變小，U變小答案D解析本題考查閉合電路的動態(tài)分析．當(dāng)R5的滑動觸點向圖中a端移動時，R5接入電路的電阻變小，外電路的總電阻就變小，總電流變大，路端電壓變小即電壓表○V的讀數(shù)U變??；由于總電流變大，使得R1、R3兩端電壓都變大，而路端電壓又變小，因此，R2和R4串聯(lián)兩端電壓變小，則電流表○A的讀數(shù)I變小，故選D.方法總結(jié)閉合電路的動態(tài)分析是一類格外典型的題目類型，解決這類問題的關(guān)鍵是抓住電源的E、r不變，思路是外電路電阻變化，引起全電路中電流的變化，依據(jù)閉合電路歐姆定律公式I＝eq\f(E,R＋r)，以及E＝U外＋U內(nèi)＝IR＋I(xiàn)r進(jìn)行正確推理，從而判定路端電壓U外和內(nèi)電壓U內(nèi)的變化．然后再應(yīng)用串、并聯(lián)電路的特點推斷外電路的電流或某個電阻的變化狀況，即應(yīng)用“部分——整體——部分”這樣的挨次分析．二、閉合電路功率問題的分析7.如圖6所示，直線A為電源的路端電壓U與電流I關(guān)系的圖象，直線B是電阻R的兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖象．用該電源與電阻R組成閉合電路，電源的輸出功率和效率分別為()圖6A．4W,33%B．2W,33%C．2W,67%D．4W,67%答案D8.如圖7所示的電路中，電池的電動勢E＝5V，內(nèi)電阻r＝10Ω，固定電阻R＝90Ω，R0是可變電阻．在R0由0增加到400Ω的過程中，求：圖7(1)可變電阻R0上消耗熱功率最大的條件和最大熱功率；(2)電池的內(nèi)電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和．答案(1)R0＝100Ω時，Pm＝eq\f(1,16)W(2)0.01W解析(1)可變電阻R0上消耗的熱功率P1＝I2R0＝(eq\f(E,R＋R0＋r))2R0＝eq\f(25R0,R0＋1002)＝eq\f(25,\f(R0－1002,R0)＋400)由上式可得：當(dāng)R0＝100Ω時，P1有最大值Pm＝eq\f(25,400)W＝eq\f(1,16)W.(2)r和R上消耗的熱功率之和P2＝I2(R＋r)＝eq\f(25,R0＋1002)×100由上式可知，R0最大時，P2最小，即當(dāng)R0＝400Ω時，P2有最小值P2min＝eq\f(25,400＋1002)×100W＝0.01W.方法總結(jié)電源的輸出功率P與外電阻R的關(guān)系P出＝UI＝I2R＝(eq\f(E,R＋r))2R＝eq\f(E2R,R－r2＋4Rr)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)由上式可知：當(dāng)R＝r時，P出有最大值，且最大值Pm＝eq\f(E2,4r).依據(jù)電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系可知，二者關(guān)系如圖所示．1．在閉合電路中，下列敘述正確的是()A．閉合電路中的電流跟電源電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比B．當(dāng)外電路斷開時，路端電壓等于零C．當(dāng)外電路短路時，電路中的電流無窮大D．當(dāng)外電阻增大時，路端電壓也增大答案AD2．在已接電源的閉合電路里，關(guān)于電源的電動勢、內(nèi)電壓、外電壓的關(guān)系下列說法正確的是()A．若外電壓增大，則內(nèi)電壓增大，電源電動勢也會隨之增大B．若外電壓減小，內(nèi)電阻不變，內(nèi)電壓也就不變，電源電動勢必定減小C．若外電壓不變，則內(nèi)電壓減小，電源電動勢也會隨內(nèi)電壓減小D．若外電壓增大，則內(nèi)電壓減小，電源的電動勢始終等于二者之和答案D3.如圖8所示為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的U—I圖象，則下列說法中正確的是()圖8A．電動勢E1＝E2，短路電流I1>I2B．電動勢E1＝E2，內(nèi)阻r1>r2C．電動勢E1>E2，內(nèi)阻r1<r2D．當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓變化較大答案AD解析由圖象可知兩電源的U—I圖線交縱軸于一點，則說明兩電源的電動勢相同；交橫軸于兩不同的點，很簡潔推斷電源1的短路電流大于電源2的短路電流，則A項正確．又由兩圖線的傾斜程度可知圖線2的斜率的確定值大于圖線1的斜率的確定值，即電源2的內(nèi)阻大于電源1的內(nèi)阻，則可知B、C項錯誤．由圖象可推斷當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時，電源2的路端電壓的變化量大于電源1的路端電壓的變化量，可知D項正確．4.如圖9所示是一試驗電路圖．在滑動觸頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是()圖9A．路端電壓變小B．電流表的示數(shù)變大C．電源內(nèi)阻消耗的功率變小D．電路的總電阻變大答案A解析滑動觸頭由a端滑向b端的過程中，R1值減小，因此總電阻變小，D錯誤；干路電流變大，路端電壓變小，A正確；內(nèi)阻消耗的功率變大，C錯誤；定值電阻R3兩端的電壓變小，電流表示數(shù)變小，B錯誤．5.在如圖10所示電路中，當(dāng)變阻器的滑動頭P由a向b端移動時()圖10A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小答案B6.如圖11所示，直線OAC為某始終流電源的總功率隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同始終流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I變化的圖線．若A、B點的橫坐標(biāo)均為1A，那么AB圖11A．1WB．6WC．2WD．2.5W答案C解析由圖象中不難看出，在C點，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動勢為E＝3V，短路電流為I＝3A，所以電源的內(nèi)阻為r＝eq\f(E,I)＝1Ω.圖象上AB段所表示的功率為PAB＝P總－I2r＝(1×3－12×1)W＝2W．故正確選項為C.7.如圖12所示的電路中，燈泡A、燈泡B原來都是正常發(fā)光的．現(xiàn)在突然燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中毀滅的故障可能是()圖12A．R1短路B．R2斷路C．R3斷路D．R1、R2同時短路答案C8.如圖13所示，用電池對電容器充電，電路a、b之間接有一靈敏電流表，兩極板之間有一個電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將兩極板的間距變大，則()圖13A．電荷將向上加速運(yùn)動B．電荷將向下加速運(yùn)動C．電流表中將有從a到b的電流D．電流表中將有從b到a的電流答案BD9．如圖14所示，電動勢為E、內(nèi)阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接．只合上開關(guān)S1，三個燈泡都能正常工作．假如再合上S2，則下列表述正確的是()圖14A．電源輸出功率減小B．L1上消耗的功率增大C．通過R1上的電流增大D．通過R3上的電流增大答案C解析合上S2之前，R3與L3串聯(lián)后與L1、L2并聯(lián)，最終與R1串聯(lián)．合上S2之后，在并聯(lián)電路部分又增加了一個并聯(lián)的支路，電路的總阻值減小，電路的總電流也即流過R1的電流增大，C正確．因電源的內(nèi)阻不計，則電源的輸出功率P＝IE增大，A錯誤．通過R1中的電流增大時R1兩端電壓上升，則并聯(lián)電路部分的兩端電壓降低，L1消耗的功率降低，通過R3與L3的電流減小，B、D均錯誤．10.如圖15所示，電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻r＝0.2Ω，標(biāo)有“8V16W”的燈泡L恰好正常發(fā)光，電動機(jī)線圈電阻R0＝0.15Ω，則電源的輸出功率為()圖15A．16WB．440WC．80WD．400W答案C解析電路的總電流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＝80W11．如圖16所示的電路中，當(dāng)開關(guān)S接a點時，標(biāo)有“5V2.5W”的小燈泡L正常發(fā)光，當(dāng)開關(guān)S接b點時，通過電阻R的電流為1A，這時電阻R兩端的電壓為4V．圖16(1)電阻R的值；(2)電源的電動勢和內(nèi)阻．答案(1)4Ω(2)6V2Ω解析(1)電阻R的值為R＝eq\f(U2,I2)＝eq\f(4,1)Ω＝4Ω.(2)當(dāng)開關(guān)接a時，有E＝U1＋I(xiàn)1r，又U1＝5V，I1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(2.5,5)A＝0.5A.當(dāng)開關(guān)接b時，有E＝U2＋I(xiàn)2r，又U