高二物理人教版選修31練習(xí)課下能力提升二十實(shí)驗(yàn)四測定電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻

[基礎(chǔ)練]一、選擇題1．某同學(xué)做電學(xué)實(shí)驗(yàn)(電源內(nèi)阻r不能忽略)，通過改變滑動(dòng)變阻器電阻大小，觀察到電壓表和電流表的讀數(shù)同時(shí)變大，則他所連接的電路可能是選項(xiàng)圖中的()解析：選C設(shè)圖中定值電阻的阻值為R，則四個(gè)選項(xiàng)中電壓表的讀數(shù)分別為UA＝E－I(r＋R)、UB＝E－Ir、UC＝IR和UD＝E－Ir，則可知只有C項(xiàng)滿足題中要求，所以選項(xiàng)C正確。2．如圖所示的電路中，R1、R2、R3和R4都是定值電阻，RP是可變電阻，電源的電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r。設(shè)電路中的總電流為I，電流表的示數(shù)為I′，電壓表的示數(shù)為U，閉合開關(guān)S，當(dāng)RP的滑片P向a端移動(dòng)時(shí)()A．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變小解析：選D當(dāng)滑片P向a端移動(dòng)時(shí)，RP減小，外電路總電阻也隨著減小。由I＝eq\f(E,R＋r)知，電路中的總電流I增大。由U＝E－Ir知，路端電壓U減小，即電壓表的示數(shù)減小。同時(shí)，I的增大使R1與R3兩端的電壓增大，而U＝U1＋Uab＋U3，則Uab必減小，通過電流表的電流I′也減小，所以選項(xiàng)D正確。3．夜間，居民樓的樓道里只是偶爾有人經(jīng)過，“長明燈”會造成浪費(fèi)?？蒲腥藛T利用“光敏”材料制成“光控開關(guān)”——天黑時(shí)自動(dòng)閉合，天亮?xí)r自動(dòng)斷開；利用“聲敏”材料制成“聲控開關(guān)”——當(dāng)有人走動(dòng)發(fā)出聲音時(shí)自動(dòng)閉合，無人走動(dòng)時(shí)自動(dòng)斷開。若將這兩種開關(guān)配合使用，就可以使樓道里的燈變“聰明”。這種“聰明”的電路是圖中的()解析：選D在白天時(shí)，一般不需要燈照明的；天黑以后，特別是夜深人靜時(shí)，一般也不需要燈照明的，即天黑且人在樓道里走動(dòng)時(shí)需要燈照明；對于選項(xiàng)A，“聲控開關(guān)”閉合時(shí)，發(fā)生短路；對于選項(xiàng)B，不管是“光控開關(guān)”，還是“聲控開關(guān)”都能各自讓燈發(fā)光，達(dá)不到節(jié)能目的；對于選項(xiàng)C，“光控開關(guān)”閉合時(shí)，發(fā)生短路；對于選項(xiàng)D，“光控開關(guān)”與“聲控開關(guān)”同時(shí)閉合時(shí)，燈才亮，所以達(dá)到節(jié)能的目的，故D正確。4.[多選]如圖所示的電路，L是小燈泡，C是極板水平放置的平行板電容器。有一帶電油滴懸浮在兩極板間靜止不動(dòng)。若滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，則()A．L變亮B．L變暗C．油滴向上運(yùn)動(dòng)D．油滴向下運(yùn)動(dòng)解析：選BD滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入回路電阻變小，外電路的總電阻變小，回路電流變大，內(nèi)電壓變大，路端電壓變小，L變暗，電容器兩端的電壓變小，電場強(qiáng)度變小，帶電油滴所受電場力變小，油滴向下運(yùn)動(dòng)，B、D正確。5．[多選]在如圖所示的電路中，由于某一電阻發(fā)生短路或斷路，A燈變暗，B燈變亮，則故障可能是()A．R1短路B．R2斷路C．R3斷路D．R4短路解析：選BC由于A燈串聯(lián)于干路中，且故障發(fā)生后，A燈變暗，故知電路中總電流變小，即電路總電阻變大，由此推知，故障應(yīng)為某一電阻斷路，排除選項(xiàng)A、D；假設(shè)R2斷路，則其斷路后，電路總電阻變大，總電流變小，A燈變暗，同時(shí)R2斷路必引起與之并聯(lián)的B燈中電流變大，使B燈變亮，推理結(jié)果與現(xiàn)象相符，故選項(xiàng)B正確；假設(shè)R3斷路，則也引起總電阻變大，總電流變小，使A燈變暗，同時(shí)R3斷路也必引起與之并聯(lián)的電路(即R1所在支路)中電流增大，B燈中分得的電流也變大，B燈變亮，故選項(xiàng)C正確。二、非選擇題6．如圖所示，電阻R1＝12Ω，R2＝8Ω，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表A的示數(shù)為0.5A；當(dāng)S閉合時(shí)，A的示數(shù)為0.75A。問：(1)電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻分別是多少？(2)S閉合時(shí)，電源的效率是多大？解析：(1)當(dāng)S斷開時(shí)，由閉合電路歐姆定律有：E＝I1(R1＋R2＋r)當(dāng)S閉合時(shí)，R2被短路，同理有：E＝I2(R1＋r)代入數(shù)據(jù)解得：E＝12V，r＝4Ω。(2)S閉合時(shí)，電源的效率為：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(I2U,I2E)×100%＝eq\f(R1,R1＋r)×100%＝75%。答案：(1)12V4Ω(2)75%[提能練]一、選擇題1．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，使電阻的功率大于2W，且使該電源的效率大于50%的是()A．0.5ΩB．1ΩC．1.5ΩD．2Ω解析：選C由閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)，η＝eq\f(IR,IR＋r)×100%＞50%，P＝I2R＞2W，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＞2W，得eq\f(1,2)Ω＜R＜2Ω，要使電源的效率大于50%，應(yīng)使R＞r＝1Ω，故選項(xiàng)C正確。2．如圖所示為一個(gè)電池組和一只電阻R的U-I圖線。用該電池組與電阻R直接連接成閉合電路，則以下說法正確的是()A．電池組的內(nèi)阻是0.5ΩB．電阻的阻值為2ΩC．電池組的輸出功率是5WD．改變電阻R的阻值時(shí)，該電池組的最大輸出功率為6.25W解析：選D電池組的內(nèi)阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(5,5)Ω＝1Ω，故A錯(cuò)誤；兩圖線的交點(diǎn)表示將該電阻接在該電池組兩端時(shí)電路的工作狀態(tài)，由題圖讀出路端電壓為U＝2V，電流為I＝3A，電阻的阻值R＝eq\f(U,I)＝eq\f(2,3)Ω，電池組的輸出功率是P＝UI＝6W，故B、C錯(cuò)誤；當(dāng)外電阻等于電池的內(nèi)阻時(shí)，電池組的輸出功率最大，即外電阻R′＝r＝1Ω時(shí)，電池組的最大輸出功率P出＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R′＋r)))2R′＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5,1＋1)))2×1W＝6.25W，故D正確。3.如圖所示的電路，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是()A．電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大B．小燈泡L變暗C．電容器C上電荷量減小D．電源的總功率變小解析：選C當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路中的阻值變小，回路的總阻值減小，干路電流增大，電流表讀數(shù)變大，小燈泡L變亮，而內(nèi)電壓增大，故路端電壓減小，電壓表讀數(shù)變小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由P＝EI得，電源的總功率變大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由UC＝E－I(r＋R燈)及Q＝CUC知，電容器C上電荷量減小，選項(xiàng)C正確。4.如圖所示為一玩具起重機(jī)的電路示意圖。電源電動(dòng)勢為6V，內(nèi)阻為0.5Ω，電阻R＝2.5Ω，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以0.5m/s的速度勻速向上提升一質(zhì)量為320g的物體時(shí)(不計(jì)一切摩擦阻力，g取10m/s2)，標(biāo)有“3V,0.6W”的燈泡正好正常發(fā)光，則電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為()A．1.25ΩB．3.75ΩC．5.625ΩD．1Ω解析：選A電動(dòng)機(jī)輸出功率P出＝mgv＝1.6W，燈泡中電流IL＝eq\f(P額,U額)＝0.2A，干路電流I＝eq\f(E－U額,r＋R)＝1A，電動(dòng)機(jī)中電流IM＝I－IL＝0.8A，電動(dòng)機(jī)的功率P＝U額IM＝3×0.8W＝Ieq\o\al(2,M)RM＋1.6W，解得RM＝1.25Ω，A項(xiàng)正確。5.在如圖所示的電路中，定值電阻的阻值R＝10Ω，電動(dòng)機(jī)M的線圈電阻值為2Ω，a、b兩端加有44V的恒定電壓，理想電壓表的示數(shù)為24V,由此可知()A．通過電動(dòng)機(jī)的電流為12AB．電動(dòng)機(jī)消耗的功率為24WC．電動(dòng)機(jī)線圈在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為480JD．電動(dòng)機(jī)輸出的功率為8W解析：選C通過電動(dòng)機(jī)的電流與通過定值電阻的電流相同，I＝eq\f(U－U1,R)＝eq\f(44－24,10)A＝2A,故A錯(cuò)；電動(dòng)機(jī)消耗的功率為P＝U1I＝24×2W＝48W,故B錯(cuò)；電動(dòng)機(jī)的電熱功率P熱＝I2r＝22×2W＝8W,其1min產(chǎn)生的熱量Q＝P熱t(yī)＝8×60J＝480J,故C對；電動(dòng)機(jī)的輸出功率P出＝P－P熱＝(48－8)W＝40W，故D錯(cuò)。二、非選擇題6．如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢E＝3.0V，內(nèi)阻r＝1.0Ω；電阻R1＝10Ω，R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω；電容器的電容C＝100μF，電容器原來不帶電。求接通電