2024-2025學(xué)年人教版高中物理必修第三冊《閉合電路的歐姆定律》壓軸題型訓(xùn)練【十一大題型】解析版

《閉合電路的歐姆定律》壓軸培優(yōu)題型訓(xùn)練【十一大題型】

電動(dòng)勢的概念和物理意義（共3小題）

二.閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式（共12小題）

三.用閉合電路的歐姆定律計(jì)算電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻（共2小題）

四.路端電壓和負(fù)載的關(guān)系（共4小題）

五.利用U-I圖像交點(diǎn)的物理意義求解導(dǎo)體的實(shí)際功率（共3小題）

六.電源的總功率、輸出功率和效率（共2小題）

七.電源的最大輸出功率和條件（共2小題）

八.電路動(dòng)態(tài)分析（共7小題）

九.含容電路的常規(guī)分析與計(jì)算（共4小題）

十.含容電路的動(dòng)態(tài)分析（共6小題）

十一.根據(jù)電路現(xiàn)象分析故障原因及位置（共3小題）

*密”題嚶荊秣

電動(dòng)勢的概念和物理意義（共3小題）

1.工信部于2019年6月6日正式發(fā)布5G牌照，意味著我國正式進(jìn)入5G商用時(shí)代。各家

手機(jī)廠商陸續(xù)發(fā)布5G手機(jī)，華為官方于7月26日正式發(fā)布華為Mate20X5G,該款手機(jī)

采用5000mA?h大容量鋰電池和無線快充技術(shù)。下列說法正確的是（）

A.mA?h是一種能量單位

B.鋰電池容量越大，電動(dòng)勢越大

C.快充時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

D.快充技術(shù)提高了鋰電池的原有容量

【答案】C

【解答】解：A、根據(jù)q=It,可知，mA?h是一種電荷量單位，不是能量單位，故A錯(cuò)

誤；

B、鋰電池的電動(dòng)勢與容量無關(guān)，故B錯(cuò)誤；

C、充電時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故C正確；

D、快充技術(shù)提高了鋰電池的充電速度，縮短了充電時(shí)間，故D錯(cuò)誤；

1

故選：Co

2.（多選）關(guān)于電源電動(dòng)勢概念的認(rèn)識(shí)，下列說法正確的是（）

A.電源電動(dòng)勢等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓

B.不同電源的電動(dòng)勢是一樣的

C.電源電動(dòng)勢由電源本身的性質(zhì)決定

D.電動(dòng)勢和電壓的單位相同且均是標(biāo)量

【答案】ACD

【解答】解：A、電源電動(dòng)勢等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓，故A正確；

B、不同電源的電動(dòng)勢可能不同；如干電池為L5V,手機(jī)鋰電池一般為3.7V；故B錯(cuò)誤；

C、電源電動(dòng)勢表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，其大小由電源本身決定;

故C正確；

D、電動(dòng)勢、電壓和電勢差雖然單位相同，但物理意義不同，是不同的物理量；但二者均

為標(biāo)量；故D正確；

故選：ACDo

3.電池的容量也是電池的一個(gè)重要參數(shù)，電池的容量就是電池放電時(shí)能輸出的總電荷量，

通常用安培小時(shí)（A?h）或毫安小時(shí)（mA?h）作單位.一節(jié)新的普通國產(chǎn)5號(hào)干電池，

電動(dòng)勢為1.5V.作放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，用0.3A的放電電流，每天放電5min,累計(jì)可放電15天，

此后基本失效，上述干電池用于石英電子鐘，可使鐘走動(dòng)一年時(shí)間.試估算該干電池的

容量及石英電子鐘的平均工作電流.

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：一節(jié)新的普通國產(chǎn)5號(hào)干電池，作放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，用0.3A的放電電流，每天

放電5min,累計(jì)可放電15天，故干電池的容量為：

q=It=0.3AX（_^h><15）=0-375A?h

該干電池用于石英電子鐘，可使鐘走動(dòng)一年時(shí)間，故石英電子鐘的平均工作電流為：

7=4.3X10-5人

tlX365X24h

答：該干電池的容量為0.375A?h,石英電子鐘的平均工作電流為4.3X10-5人.

二.閉合電路歐姆定律的內(nèi)容和表達(dá)式（共12小題）

4.如圖所示的電路中，電源電壓保持不變，定值電阻的阻值為Ro,燈絲電阻為RL，忽略

溫度對燈絲電阻的影響，Ro：RL=1：2,先將單刀雙擲開關(guān)S3撥至觸點(diǎn)a,只閉合開關(guān)

Si、S4,滑片P位于最右端時(shí)，電壓表示數(shù)為6V,電流表示數(shù)為h，電路的總功率為

P1；只閉合開關(guān)S2、S4,滑片P移至中點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)為2V,電流表示數(shù)為12，電路

2

的總功率為P2。再將單刀雙擲開關(guān)S3撥至觸點(diǎn)b,只閉合開關(guān)Si、S2時(shí)，電流表示數(shù)為

A.Pi：P2=2：3

B.電源電壓為12V

C.電路的最大功率為24.3W

D.滑動(dòng)變阻器的最大電阻為20。

【答案】C

【解答】解：A、單刀雙擲開關(guān)S3撥至觸點(diǎn)a,只閉合開關(guān)Si、S4,滑片P位于最右端

時(shí)，電阻Ro與滑動(dòng)變阻器的最大電阻串聯(lián)，電壓表測量滑動(dòng)變阻器的電壓，電流表測量

電路電流，電壓表示數(shù)為6V,電流表示數(shù)為L，則

二Up二6V

1

電路的總功率為

6V

P^UI^UX--

Rpmax

只閉合開關(guān)S2、S4,滑片P移至中點(diǎn)時(shí)，燈泡與滑動(dòng)變阻器最大阻值的一半串聯(lián)，電壓

表測量變阻器電壓，電流表測量電路電流，電壓表示數(shù)為2V,電流表示數(shù)為12,則

Up，2V4V

l2=Ip=Rp4/二

2/max

電路的總功率為

可得：PiiPo=(UX6V)s(UX4V)=3；2.故A錯(cuò)誤；

RpmaxRpmax

B、由串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律得，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S3拔至觸點(diǎn)a,只閉合開關(guān)Si、S4,

滑片P位于最右端時(shí)，電源電壓為：

6V

U=UU-----R0+6V

o+pRPmax

3

只閉合開關(guān)S2、S4,滑片P移至中點(diǎn)時(shí)，電源電壓為：

,2V

U=UL+UP'q-------瓦+2V

了Rpmax

已知：Ro：RL=1：2

解得：U=18V,Ro=2Rpmax，故B錯(cuò)誤：

D、將單刀雙擲開關(guān)S3撥至觸點(diǎn)b,只閉合開關(guān)Si、S2時(shí)，電路中只有燈泡L與電阻Ro

串聯(lián)，電流表測量電路電流，由歐姆定律得，電路總電阻為：

U18V

R-=600

T0.3A

由：R=RO+RL=RO+2R（）=60C,解得：R（）=20。，RL=40C

可得：電回卷RO=1X2OQ=1OQ，故D錯(cuò)誤；

C、當(dāng)將單刀雙擲開關(guān)S3撥至觸點(diǎn)a,閉合開關(guān)Si、S2、S4時(shí)，且滑動(dòng)變阻器的滑片移

到最左端時(shí)，電路中是由燈泡與電阻Ro并聯(lián)時(shí)，電路電功率最大，且為:

U2U2_(18V)2(18V)2

+400=24.3W，故C正確。

,葛工一20Q

故選：Co

5.如圖直線A為某電源的U-I圖線，曲線B為某小燈泡L的U-I圖線的一部分，用該

電源和小燈泡L串聯(lián)起來組成閉合回路時(shí)燈泡L恰能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是

A.燈泡L的額定電壓為4V

B.燈泡L的額定功率為6W

C.小燈泡隨電流增大時(shí)其電阻減小

D.電源的效率為50%

【答案】B

【解答】解：AB、兩圖線的交點(diǎn)表示小燈泡L與電源連接時(shí)的工作狀態(tài)，由于燈泡正常

發(fā)光，則知燈泡的額定電壓U=3V,額定電流I=2A,則額定功率為P=UI=3X2W=

6W,故A錯(cuò)誤，B正確；

C、燈泡的溫度隨通過電流的增大而升高，電阻隨溫度的升高而增大，故C錯(cuò)誤；

4

D、由題圖可知，電源的電動(dòng)勢為E=4V,止匕時(shí)電源的效率為n=』_X100%=_§_X

EI4X2

100%=75%,故D錯(cuò)誤；

故選:Bo

6.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，圖線b是某純電阻電器的U-I圖像則在該

光照強(qiáng)度下，把該電池和該電器組成一個(gè)電路時(shí)，電池的（）

A.內(nèi)阻為12.5。B.輸出功率為12.5W

C.內(nèi)耗功率為0.22WD.效率為50%

【答案】C

【解答】解：A、由歐姆定律得U=E-Ir,當(dāng)1=0時(shí)，E=U,由a與縱軸的交點(diǎn)讀出電

動(dòng)勢為E=3.6V,根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，電阻的電壓為2.5V,則內(nèi)阻r=旦衛(wèi)

I

代入數(shù)據(jù)解得：r=5.5。，故A錯(cuò)誤；

B、電源的路端電壓為2.5V,電流為0.2A,則輸出功率P=UI=2.5X0.2W=0.5W,故B

錯(cuò)誤；

C、內(nèi)阻消耗的功率：P=EI-UI=3.6X0.2A-2.5X0.2A=0.22W,故C正確；

D、電池的效率n=代入數(shù)據(jù)解得：11=69.4%,故D錯(cuò)誤。

EI

故選：Co

7.圖示電路中，電源E、r恒定，閉合S后，改變R|、R2接入電路的阻值，下列判斷正確

的是（）

A.若僅增大Ri阻值，則R2消耗的電功率必增大

B.若僅把滑片P從a滑到b,對消耗的功率一直增大

5

C.若增大Ri阻值，同時(shí)也增大R2接入電路的等效阻值，則兩電表示數(shù)變化量的比值也

增大

D.不論如何改變Ri和R2接入電路的總阻值，兩電表的示數(shù)變化必然相反

【答案】D

【解答】解：A、僅增大Ri阻值，總電阻增大，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，干路電流

減小，則滑動(dòng)變阻器R2消耗的電功率減小，故A錯(cuò)誤；

B、僅把滑片P從a滑到b,根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可知，并聯(lián)部分的電阻先增大后減小，根據(jù)閉

合電路歐姆定律可知，干路電流先減小后增大，則Ri消耗的功率先減小后增大，故B錯(cuò)

誤；

C、電壓表測量路端電壓，電流表測量干路電流，根據(jù)電源的路端電壓和干路電流的關(guān)系

可知，兩電表示數(shù)變化量的比值：密=匕比值恒定等于電源內(nèi)阻r,故C錯(cuò)誤；

△I

D、根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，如果電路總電阻增大，則干路電流減小，路端電壓增大；

如果電路總電阻減小，則干路電流增大，路端電壓減小，即不論如何改變Ri和R2接入

電路的總阻值，兩電表的示數(shù)變化必然相反，故D正確。

故選：D。

8.如圖所示，三個(gè)定值電阻的阻值都為R=4Q,開關(guān)K閉合時(shí)，有一質(zhì)量為m=1.2X10-

4kg帶電量為q=6X10-6c的小球靜止于平行板電容器極板間的中點(diǎn)O.現(xiàn)在把開關(guān)K

斷開，此小球向一個(gè)極板運(yùn)動(dòng)，并與此極板相碰，碰撞時(shí)無機(jī)械能損失，碰撞后小球恰

能運(yùn)動(dòng)到另一極板處，設(shè)兩極板間的距離為d=2cm,電源內(nèi)阻不計(jì)，g=10m/s2試求：

(1)電源電動(dòng)勢E；

(2)開關(guān)斷開后，兩極板間電壓U'；

(3)小球和電容器一個(gè)極板碰撞后所帶的電量q'.

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：(1)K閉合時(shí)，粒子靜止，受力平衡，貝IqE=mg

得￡=膽=L2X103=200v

qexio-6

電容器板間電壓U=Ed=200X0.02V=4V

6

由電路的結(jié)構(gòu)得U=T—E電，得電源的電動(dòng)勢E電=3U=3X4V=6V

R蔣R22

(2)開關(guān)斷開后，兩極板間電壓U'=_R_E電=3V；

R+R

(3)粒子向下運(yùn)動(dòng)，據(jù)動(dòng)能定理有：

(mg-E，q)-0

因?yàn)閙g=Eq,所以得(Eq-E，q).A=-0

粒子與極板碰后，速率不變，

碰后據(jù)動(dòng)能定理得(E'qz-mg)d=0-ymv2

聯(lián)立得(Eq-E,q)?&+(E'q'-Eq)d=0

2

可得E'q’二塔二一q

E，

66

根據(jù)E=U得q'=UtU_q=_4t3_X6X10-C=7X10-C

dU‘2X3

答：

(1)電源電動(dòng)勢E是6V；

(2)開關(guān)斷開后，兩極板間電壓U'是3V；

(3)小球和電容器一個(gè)極板碰撞后所帶的電量q'是7X106C.

9.在如圖(甲)所示的電路中，Ri、R2均為定值電阻，且Ri=100Q,R2阻值未知，R3是

一滑動(dòng)變阻器，當(dāng)其滑片從左端滑至右端時(shí)，測得電源的路端電壓隨電流的變化圖線如

圖(乙)所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片在變阻器的左右兩個(gè)不同端點(diǎn)得到的值.求：

(1)定值電阻R2的阻值；

(2)電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r；

(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3取何值時(shí)電源的輸出功率最大？最大輸出功率是多少？

---1I~~

Ri

________

圖（甲）圖(乙)

【答案】見試題解答內(nèi)容

7

【解答】解：(1)當(dāng)P滑到R3的右端時(shí)，電路參數(shù)對應(yīng)乙圖中的B點(diǎn)，只有電阻R2接

入電路，由圖乙所示圖象可知，U2=4V,I2=0.8A,

則定值電阻R2的阻值為：R2=—=-^<1=5(1；

S8

(2)將乙圖中AB線延長，交U軸于20V處，所以電源的電動(dòng)勢為E=20V.圖象斜率

表示內(nèi)阻為：r=__Q=20Q.

0.8-0.2

(3)當(dāng)R3的滑片從最左端滑到最右端時(shí)，外電路總電阻從。大于電源內(nèi)阻r變至小于

r,當(dāng)外阻和內(nèi)阻相等時(shí)，電源輸出功率最大，則有：

R1R3

r=R2+

Ri+R3

100R

代入:20=5+3

100+R3

解得：R3?17.611

其值為:P=ii=-2oL=5w.

4r4X20

答：(1)定值電阻R2的阻值為50；

(2)電源的電動(dòng)勢為20V和內(nèi)阻20。；

(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3取17.6。時(shí)電源的輸出功率最大，電源的最大輸出功率為5W.

10.圖甲是某同學(xué)在科技活動(dòng)中自制的電子秤原理圖，利用理想電壓表的示數(shù)來指示物體的

質(zhì)量.托盤與金屬彈簧(電阻可忽略)相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計(jì).滑動(dòng)變阻器的

滑動(dòng)端與彈簧上端連接，當(dāng)托盤中沒有放物體時(shí)，滑動(dòng)觸頭恰好指在變阻器R最上端，

此時(shí)電壓表示數(shù)為零.設(shè)變阻器總電阻為R,總長度為L,電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,

限流電阻阻值為Ro,彈簧勁度系數(shù)為k,若不計(jì)一切摩擦和其他阻力.

(1)求出電壓表示數(shù)Ux與所稱物體的質(zhì)量m之間的關(guān)系式；

(2)由(1)的計(jì)算結(jié)果可知，電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量不成正比，不便于進(jìn)行刻度,

為使電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量成正比，請利用原有器材進(jìn)行改進(jìn)，在圖乙上完成改進(jìn)

后的電路原理圖，并求出電壓表示數(shù)Ux'與所稱物體的質(zhì)量m的關(guān)系.

8

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：(1)根據(jù)歐姆定律得:

1=E

R]+R0+r

又因kx=mg

而Rj=『R

Ux=IRi

解得：

gERm

Ux=

mgR+kL(RQ+T)

(2)因?yàn)閁x'=IRi，所以為使電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量成正比，則電壓表要測量Ri

兩端的電壓即可，改裝電路如圖所示:

C

7^

W

W

W

W

H

一

一

同理求得:

kL(R+RQ+T)

答：(1)電壓表示數(shù)Ux與所稱物體的質(zhì)量m之間的關(guān)系式為：Ux=

gERm.

mgR+kL(RQ+T)

(2)改進(jìn)電路圖如圖所示，電壓表示數(shù)Ux，與所稱物體的質(zhì)量m的關(guān)系為：Ux，=

gER〉

kL(R+RQ+T)

11.如圖所示，內(nèi)壁光滑、內(nèi)徑很小的上圓弧管固定在豎直平面內(nèi)，圓弧的半徑為0.2m,

4

在圓心O處固定一個(gè)電荷量為-1.0X109c的點(diǎn)電荷。質(zhì)量為0.06kg、略小于圓管截面

的帶電小球，從與O點(diǎn)等高的A點(diǎn)沿圓管內(nèi)由靜止運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B,到達(dá)B點(diǎn)小球剛好

與圓弧沒有作用力，然后從B點(diǎn)進(jìn)入板距d=0.08m的兩平行板電容器后剛好能在水平方

向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，且此時(shí)電路中的電動(dòng)機(jī)剛好能正常工作-已知電源的電動(dòng)勢為12V,

內(nèi)阻為1。，定值電阻R的阻值為6Q,求(取g=10m/s2,靜電力常量k=9.0X109N?

9

m2/C2)

(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度;

(2)小球所帶的電荷量；

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：(1)由機(jī)械能守恒得：mgr=LmvW

2D

解得：VB=2m/s

(2)到達(dá)B點(diǎn)恰好作用力為0,由牛頓第二定律得：

kQq_VB

-z-mg=m----

r乙1T

解得：q=8X10-3C

(3)設(shè)電容器兩端電壓為U,由二力平衡得：

乎.①

d

由歐姆定律得：i=U②

R

所以，電動(dòng)機(jī)兩端電壓：UM=E-U-Ir③

電動(dòng)機(jī)的電功率：P=UMI④

聯(lián)立①②③④解得：P=5W

答：(1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為2m/s；

(2)小球所帶的電荷量為8X103c；

(3)電動(dòng)機(jī)的電功率為5W。

12.如圖所示，電解槽A和電爐B并聯(lián)后接到電源上，電源內(nèi)阻r=lQ,電爐電阻區(qū)=

1911,電解槽電阻r』0.5Q.當(dāng)Si閉合、S2斷開時(shí)，電爐消耗功率為304W；Si、S2都閉

合時(shí)，電爐消耗功率為171W(電爐電阻可看作不變).試求：

(1)電源的電動(dòng)勢；

(2)Si、S2閉合時(shí)，流過電解槽的電流大??；

(3)Si、S2閉合時(shí)，電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率。

10

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：(1)當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，設(shè)電源電動(dòng)勢為E,那么，通過電爐的電流w

為:

22

故電爐消耗功率為:P1=I1R=^-E(V)=304V>

所以，電源電動(dòng)勢為：E邛。,義400v=8o1

V19

(2)Si、S2都閉合時(shí)，電爐消耗功率為：p-ID2R

2XD

所以，通過電爐的電流為:

那么，電爐兩端電壓為：U=IBR=57V；

所以，通過電源的電流為：I支衛(wèi)=23A

r

所以，由并聯(lián)電路電流分流可知流過電解槽的電流為：IA=17B=2OA；

(3)電解槽中消耗的電功率為：P=UIA=57X20W=1140W

電解槽中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率為：p內(nèi)=1421=200W；

所以，由能量守恒可知電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率為：P化=P-P內(nèi)=940W；

答：(1)電源的電動(dòng)勢為80V；

(2)Si、S2閉合時(shí)，流過電解槽的電流大小為20A；

(3)Si、S2閉合時(shí)，電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率為940W。

13.如圖所示，一電荷量q=3X104c帶正電的小球，用絕緣細(xì)線懸于豎直放置足夠大的

平行金屬板中的O點(diǎn).電鍵S合上后，當(dāng)小球靜止時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角€(=

37°.已知兩板相距d=0.1m,電源電動(dòng)勢E=12V,內(nèi)阻r=2C,電阻Ri=4Q,R2=

R3=R4=12n.g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求：

(1)通過電源的電流；

(2)兩板間的電場強(qiáng)度的大??；

(3)小球的質(zhì)量.

11

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：(1)R2與R3并聯(lián)后的電阻值為:

R2+R3

代入數(shù)據(jù)解得：R23=6C

由閉合電路歐姆定律得：

1=一旦一

R]+R234T

代入數(shù)據(jù)解得：1=1A

(2)電容器兩板間的電壓為：Uc=I(R1+R23)

電容器兩板間的電場強(qiáng)度為：Ei=U_rS=——I(R,1~+R至9O一)

dd

代入數(shù)據(jù)解得：Ei=100N/C

(3)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受電場力為F,由平衡條件得:F=mgtana

又有：F=qE

gtana

代入數(shù)據(jù)解得：m=4X103kg

答：(1)通過電源的電流為1A；

(2)兩板間的電場強(qiáng)度的大小100N/C；

(3)小球的質(zhì)量4X10-3kg.

14.已知UAB=10V,RI=5。，R2=R3=10C,求:

(1)A、B間的總電阻.

(2)經(jīng)過每個(gè)電阻上的電流大小.

(3)電流表和電壓表的示數(shù).

12

【解答】解：(1)A、B間的總電阻為：

RJ%+叼"=(5+IO)X10O=6。

R1+R3+R25+10+10

(2)根據(jù)歐姆定律得總電流為：

I=—A

R63

經(jīng)過電阻Ri與R3上的電流為：

ii=—壇---1=———義5=2A

R2+R1+R310+5+1033

經(jīng)過電阻R2上的電流為：

b=I-h=lA

(3)電流表的示數(shù)為：

I=8A

3

電壓表的示數(shù)為：

Uv=IiR3=—V

3

答：(1)A、B間的總電阻是60.

(2)經(jīng)過電阻Ri與R3上的電流為2A,經(jīng)過電阻R2上的電流是1A.

3

(3)電流表是互A,電壓表的示數(shù)是型V.

33

15.如圖甲所示的電路中，Ri、R2均為定值電阻，且Ri=100Q,R2阻值未知，R3為一滑

動(dòng)變阻器，當(dāng)其滑片P從左端滑至右端時(shí)，測得電源的路端電壓隨電源中流過的電流變

化圖線如圖乙所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)得到的.求：

13

,,P

I-

R?

此

Ei

甲

(1)定值電阻R2的阻值；

(2)滑動(dòng)變阻器的最大阻值.

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：(1)當(dāng)P滑到R3右端時(shí)，電路參數(shù)對應(yīng)圖乙中的B點(diǎn)，即U2=4V、b=

0.8A

得1<2=%=_1_=5。

12

(2)當(dāng)P滑到R3左端時(shí)，電路參數(shù)對應(yīng)圖乙中的A點(diǎn)，即U外=16V、I,s=0.2A

得R外=也>=_1^=80。

I總0.2

RR

因?yàn)镽外=.一1L+R2,所以滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R3=3OOQ

Ri+R3

答：

(1)定值電阻R2的阻值為5。；

(2)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為3000.

三.用閉合電路的歐姆定律計(jì)算電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻(共2小題)

16.如圖所示的電路，電阻R3=4Q,電流表A和電壓表V均為理想電表.閉合開關(guān)S后,

電流表示數(shù)為0.75A,電壓表示數(shù)2.0V.由于某種原因，電路有一只電阻發(fā)生斷路現(xiàn)象,

使電流表示數(shù)變?yōu)?.8A,電壓表示數(shù)為3.2V.試回答下列問題：

(1)分析判斷哪一個(gè)電阻發(fā)生了斷路.

(2)求電阻Ri、R2的值.

(3)求電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r.

14

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：(l)Ri斷路.斷路前后，R2均有電流，排除R2.斷路后，電壓表有讀數(shù),

排除R3，則必定是Ri發(fā)生斷路.

(2)根據(jù)斷路狀態(tài)時(shí)，R=—

2【20.8?

斷路前

R2的電壓UI=I1R2=0.75X4V=3V

U<-U?

流過R3的電流l3=—.......=0.25A

R34

(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得：

E=Ui+(Ii+I2)r=3+r①

,

E=U2+I2r=3.2+0.8r②

由①②聯(lián)立組成方程組，解得E=4V,r=m

故答案為：(1)Ri斷路.(2)Ri=8C,R2=4Q(3)E=4V,r=l。

17.如圖所示，電燈L標(biāo)有“4V,1W”，滑動(dòng)變阻器Ri總電阻為50Q,當(dāng)滑片P滑至某

位置時(shí)，L恰好正常發(fā)光，此時(shí)電流表示數(shù)為0.45A,由于外電路發(fā)生故障，電燈L突然

熄滅，此時(shí)電流表示數(shù)為0.5A,電壓表示數(shù)為10V,若導(dǎo)線完好，電路各處接觸良好.試

問：

(1)發(fā)生的故障是短路還是斷路？發(fā)生在何處？

(2)發(fā)生故障前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為多大？

(3)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻為多大？

【答案】見試題解答內(nèi)容

15

【解答】解：(1)電燈L突然熄滅，且電流表示數(shù)變大，原來總電流為I=0.25A+0.45A

=0.7A,

現(xiàn)在總電流I'=0.5A,則總電流在減小，那么總電阻變大，且電壓表也有示數(shù)，所以故

障為斷路，只可能燈L發(fā)生斷路.

(2)L斷路后，外電路只有R2,因無電流流過R,故電壓表示數(shù)即為路端電壓U2=U端=

iov,R2=—=-A^Ln=2on

125

L未斷路時(shí)恰好正常發(fā)光，

UL=4V,IL=L=0.25A

U端'=U2'=}'?R2=045X20V=9V

Ri=—........Ic=20。

IL0.25

(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律￡=1；+1「

故障前：E=9+(0,45+0.25)r,故障后：E=10+0.5r,

解得(r=5Q

[E=12.5V

答：(1)故障為斷路，只可能燈L發(fā)生斷路；

(2)發(fā)生故障前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為20。；

(3)電源的電動(dòng)勢為12.5V,內(nèi)電阻為5。.

四.路端電壓和負(fù)載的關(guān)系(共4小題)

18.(多選)如圖所示，直線I、II分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流的變化的

特性圖線，曲線III是一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線。曲線III與直線I、II相交點(diǎn)的坐標(biāo)分

別為P(5,3.5)、Q(6,5)=如果把該小燈泡分別與電源1、電源2單獨(dú)連接，則下

列說法不正確的是()

A.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是3：2

B.電源1與電源2的電動(dòng)勢之比是1：1

C.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是21：26

D.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是7：10

16

【答案】CD

【解答】解：A、在電源的U-I圖象中，圖象的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)電阻，根據(jù)

電源U-I圖線，可知，電源1、電源2的內(nèi)阻分別為

ri=』lo=互Q,同理，「2=也＞。=$。，則"：以=3：2,故A正確；

84126

B、U-I圖象的縱軸截距表示電動(dòng)勢，故EI=E2=10V,即電源1與電源2的電動(dòng)勢之

比是1：1,故B正確；

CD、燈泡伏安特性曲線與電源外特性曲線的交點(diǎn)即為燈泡與這電源連接時(shí)的工作狀態(tài)，

則連接電源1時(shí)，Ui=3.5V,Ii=5A,故燈泡消耗的功率為Pi=UiIi=17.5W,燈泡的

電阻RI=H1_=AAC=0.7。

115

連接電源2時(shí)，U2=5V,I2=6A,故燈泡消耗的功率P2=U2I2=30W,燈泡的電阻R2=

故Ri：R2=21：25,Pi：P2=7：12,故CD不正確。

本題選擇不正確的，

故選：CDo

19.（多選）如圖，a表示某電源路端電壓隨電流變化的圖線，b表示外電阻兩端電壓隨電

流變化的圖線，下列判斷正確（）

A.陰影部分的面積表示電源內(nèi)阻上消耗的功率

B.陰影部分的面積表示電源的輸出功率

C.當(dāng)a=0時(shí)，電源的輸出功率最大

D.當(dāng)a=0時(shí)，電源的效率最高

【答案】BC

【解答】解：

A、B題中兩圖線的交點(diǎn)表示電阻R接在電源時(shí)工作狀態(tài)，由交點(diǎn)的坐標(biāo)可讀出路端電

壓U和電流I,求出電源的電源的輸出功率。而UI等于陰影部分的面積，所以陰影部分

的面積表示電源的輸出功率。故A錯(cuò)誤，B正確。

C、Db圖線的斜率大小等于電阻R的阻值，a圖線的斜率大小電源內(nèi)阻的大小，根據(jù)推

17

論得知，當(dāng)外電阻與電源的內(nèi)阻相等時(shí)電源的輸出功率最大，則電源的輸出功率最大時(shí),

兩圖線的斜率大小相等，則a=0.此時(shí)電源的效率為50%,不是最大。故C正確，D錯(cuò)

誤。

故選：BCo

20.某電源的電動(dòng)勢為4.5V,外電阻為4.0C,路端電壓為4.0V.如果在外電路并聯(lián)一個(gè)6.011

的電阻，路端電壓是多大？如果6.0。的電阻串聯(lián)在外電路中，路端電壓又是多大？（結(jié)

果在小數(shù)點(diǎn)后保留一位有效數(shù)字）

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：當(dāng)外電阻為4.0。，路端電壓為4.0V時(shí)：

由歐姆定律得：U=IR=_E_E

R+r

代入得：4=-l-X4.5

4+r

可得電源的內(nèi)阻為：r=0.5Q

兩電阻并聯(lián)一個(gè)6。的電阻時(shí)，外電路總電阻為：-卜=咫'=12￡A=2.4C

R+R'4+6

則路端電壓為：U'=—^"-E=-Zi—X45VQ3.7V

R外+r2.4+0.5,

當(dāng)在外電路串聯(lián)一個(gè)6。的電阻時(shí)，外電路總電阻為：R外'=10。

則路端電壓為：U"=—^-----E=—"—x4.5V24.3V

R外出10+0.5

答：在外電路并聯(lián)一個(gè)6Q的電阻，路端電壓是3.7V；如果6Q的電阻串聯(lián)在外電路，路

端電壓是4.3V.

21.一個(gè)電源的路端電壓U隨外電路電阻R的變化規(guī)律如圖（甲）所示，圖中U=12V的

直線為圖線的漸近線.現(xiàn)將該電源和一個(gè)變阻器網(wǎng)接成如圖（乙）所示電路，已知電源

允許通過的最大電流為2A,變阻器的最大阻值為Ro=2OQ.求

（1）電源電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r.

（2）A、B兩端所能接負(fù)載的電阻的最小值.

18

【答案】見試題解答內(nèi)容

【解答】解：（1）由圖可知，當(dāng)外電阻無窮大時(shí)，路端電壓接近12V,故說明電源的電

動(dòng)勢E=12V；

由圖象可知，當(dāng)外電阻為2Q時(shí)，路端電壓為6V,由閉合電路歐姆定律可知：

電路中電流為：I=C=2A=3A,

R2

由Ur=E-U=Ir,得：r=^2=lZlL=2Q

I3

（2）當(dāng)I=2A時(shí)，有：?。伎?率=6。，R外=4。

RR

根據(jù)題意—5—=4。，

R0+R

解得：R=5。

答：（1）電源電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r分別為12V和20.

（2）A、B兩端所能接負(fù)載的電阻的最小值是5C.

五.利用U-I圖像交點(diǎn)的物理意義求解導(dǎo)體的實(shí)際功率（共3小題）

22.（多選）如圖所示，圖甲中M為一電動(dòng)機(jī)，開關(guān)S閉合后，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片從

一端滑到另一端的過程中，兩電壓表Vi和V2的讀數(shù)隨電流表A讀數(shù)的變化情況如圖乙

所示，已知電流表A讀數(shù)在0.2A以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，不考慮電表內(nèi)阻，以下判斷

正確的是（）

甲乙

A.圖線①為V2讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線

B.電路中電源電動(dòng)勢為3.4V

C.此電路中，電動(dòng)機(jī)的最大輸入功率是0.9W

D.滑動(dòng)變阻器的最大阻值為30Q

【答案】AC

【解答】解：A、電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)相當(dāng)于純電阻，可得到其電流與電壓成正比，由圖像可

得到Vi隨電流表讀數(shù)的變化的圖線為②，即①為V2隨電流表讀數(shù)的變化的圖線，故A

19

正確；

B、電流表示數(shù)為0.1A時(shí)，由閉合電路歐姆定律可得：E=3.4V+0.1AXr,即電源電動(dòng)勢

比3.4V大，故B錯(cuò)誤；

C、有圖可知，Vi隨電流表讀數(shù)的變化的圖線為②，電流表示數(shù)為0.3A、電壓表示數(shù)為

3.0V時(shí)，電動(dòng)機(jī)電功率最大，為：P=3.0VX0.3A=0.9W,故C正確；

D、滑動(dòng)變阻器阻值最大時(shí)，電流表示數(shù)為0.1A時(shí)，定值電阻和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，并聯(lián)

的總電阻為:R并=崎泮30。,由并聯(lián)后的總電阻小于任何一個(gè)分電阻，故滑

動(dòng)變阻器阻值大于30。，故D錯(cuò)誤。

故選：AC。

23.生活中有很多常見的、不同類型的電源，如充電寶、電解液電池、干電池、太陽能電池

等，不同類型的電源，工作時(shí)內(nèi)部的機(jī)制不同，用途和功能亦不同。

(1)如圖1甲所示，用充電寶為一手機(jī)電池充電，其等效電路如圖1乙所示。在充電開

始后的一段時(shí)間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電

池的內(nèi)阻為r,則時(shí)間t內(nèi)Do

A.充電寶輸出的電功率為UI+12r

B.充電寶產(chǎn)生的熱功率為12r

TT2

c.手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為口-t

D.手機(jī)電池儲(chǔ)存的化學(xué)能為Ult-I2rt

(2)如圖2甲所示中電源為可調(diào)高內(nèi)阻電池，電動(dòng)勢未知，內(nèi)電阻可調(diào)節(jié)，電極A、B

分別為該電源的正、負(fù)極。

①關(guān)于閉合電路，下列說法正確的是Do

A.電荷在電源內(nèi)部僅受非靜電力作用而運(yùn)動(dòng)

B.圖中電源內(nèi)部層兩電極附近薄層區(qū)域是靜電力做功的區(qū)域

C.電壓和電動(dòng)勢這兩個(gè)概念包含的能量轉(zhuǎn)化方向相同

D.靜電力和非靜電力都使電荷做定向運(yùn)動(dòng)，對循環(huán)回路來說兩者使電荷沿電路運(yùn)動(dòng)的方

向相同

②如圖2乙是在內(nèi)阻一定的條件下，由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的U-I圖像。由此可知這個(gè)干電

池的電動(dòng)勢E=2.8V,干電池的內(nèi)阻為4Q。

③保持滑動(dòng)變阻器的阻值不變，調(diào)節(jié)增大電池的內(nèi)電阻，電源的輸出功率減小(選

填“增大”“減小”、“不變”或“無法確定”)。

(3)用如圖3甲電路，探究太陽能電池的特性，其中P是電阻箱，E是太陽能電池，電

流、電壓表均可視作理想電表。在某恒定光照強(qiáng)度下，測得太陽能電池兩端電壓隨電流

20

變化關(guān)系如圖3乙曲線所示，則太陽能電池內(nèi)阻隨電流增大而增大（選填“增大”

“減小”或“不變”），根據(jù)圖像估算，若電阻箱阻值調(diào)至500。，則此時(shí)電池的輸出功

率約為9.3mW：要使輸出功率達(dá)到最大，應(yīng)將電阻箱調(diào)至約為220flo

（4）某興趣小組對研究手機(jī)電池，利用圖4甲電路圖，測量電池組的電動(dòng)勢和內(nèi)阻。改

變電阻箱的阻值R,記錄對應(yīng)電壓表的讀數(shù)U,作出如圖4乙的上二圖像，圖線與橫、

UR

縱坐標(biāo)軸的截距分別為-b、a,定值電阻的阻值用Ro表示，則可得該電池組的內(nèi)阻為

l_Rn（用字母表示）；若該電壓表不能視作理想電表，則該實(shí)驗(yàn)測出的電源電動(dòng)勢

bKL

比真實(shí)值減小

手

a機(jī)

+

-電

池

充電寶

乙圖甲圖乙

圖2

I/mA

甲

【答案】（1）D；(2)D、2.8、4、減??；（3）增大、9.3、220；（4）L_R、偏小。

b

21

【解答】解：（1）A、充電寶輸出的電功率為P出=UI,故A錯(cuò)誤；

B、充電寶的內(nèi)阻未知，由已知條件充電寶產(chǎn)生的熱功率不可求出，故B錯(cuò)誤;

C、手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為：P熱=「r,故C錯(cuò)誤；

D、手機(jī)電池儲(chǔ)存的化學(xué)能為：￡化=111—1211,故D正確。

故選：D。

（2）①A、電源在其內(nèi)部的a、b兩個(gè)區(qū)域依靠非靜電力做功，將其他形式的內(nèi)轉(zhuǎn)化為

電能，在中間區(qū)域仍然是靜電力做功，故A錯(cuò)誤；

B、圖中電源內(nèi)部層兩電極附近薄層區(qū)域是非靜電力做功的區(qū)域，故B錯(cuò)誤；

C、電動(dòng)勢表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力，而電壓表征電能轉(zhuǎn)化為其他形式

的能的能力，故C錯(cuò)誤；

D、在閉合電路中，在電源的外電路中，靜電力使正電荷從電源正極移到負(fù)極，使電荷發(fā)

生定向移動(dòng)；在電源內(nèi)部，非靜電力將電荷從電源負(fù)極搬到正極，使電荷發(fā)生定向移動(dòng),

從而

移動(dòng)閉合電流，可見靜電力和非靜電力都使電荷做定向運(yùn)動(dòng)，對循環(huán)回路來說兩者使電

荷沿電路運(yùn)動(dòng)的方向相同，故D正確。

故選：D。

②由閉合電路歐姆定律￡=1；+k，可得：U=E-Ir

由圖乙可知，這個(gè)干電池的電動(dòng)勢：E=2.8V

根據(jù)圖像的斜率可知，電源的內(nèi)阻：r=2&Q=4O

0.7

③電源的輸出功率：P=I2R=（L）2R=_針_，保持滑動(dòng)變阻器的阻值不變，調(diào)

R七T丁2

4+2r

節(jié)增大電池的內(nèi)電阻，電源的輸出功率減小。

（3）電源的U-I圖像斜率絕對值表示電源的內(nèi)阻，則太陽能電池內(nèi)阻隨電流增大而增大，

找出交點(diǎn)，電壓約2.16V,電流約4.3mA,功率：P=UI=2.16VX4.3mA=9.3mW

22

最大功率用逼近法湊出，大約在1.67V、7.6mA處取得，故此時(shí)外電阻為R=U==

I，

—L67_0=220。

7.6X10-3

(4)閉合電路歐姆定律得：E=U+^-(r+RA)

解得：,1=I'+RAXJL+JL

UERE

由上」圖像得圖像的斜率得：1<=￡里=至

UREb

縱軸截距為：a=l