高中物理《必修第三冊》課后習題 習題課 閉合電路歐姆定律的應用

習題課:閉合電路歐姆定律的應用合格考達標練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,200Ω答案C解析由歐姆表改裝原理及閉合電路歐姆定律可得,甲表頭滿偏電流為原表頭的2倍,內(nèi)阻與原表頭相同,在電動勢不變的情況下,其中值電阻變?yōu)樵瓉淼?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,在電動勢不變的情況下,其中值電阻不變,即100Ω,則C正確,A、B、D2.如圖所示,電源電動勢為E、內(nèi)阻為r,電流表、電壓表均為理想電表,當開關(guān)閉合后,三個小燈泡均能正常發(fā)光,當滑動變阻器的觸頭P向右移動時,關(guān)于燈泡的亮度和電表示數(shù)變化情況,下列說法正確的是(小燈泡不會燒壞)()A.L1變亮,L2變暗,L3變暗B.L1變暗,L2變暗,L3變亮C.電流表A的示數(shù)變大,電壓表V的示數(shù)變小D.電流表A的示數(shù)變小,電壓表V的示數(shù)變小答案B解析滑動變阻器滑片P向右移動,阻值增大,總阻值增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,干路電流減小,路端電壓增大,故電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,故C、D錯誤;干路電流減小,則燈泡L1兩端電壓減小,變暗,路端電壓增大,則并聯(lián)電路電壓增大,燈泡L3兩端電壓增大,變亮,流過燈泡L2的電流減小,變暗,故A錯誤,B正確。3.如圖所示的U-I圖像中,Ⅰ是電源的路端電壓隨電流變化的圖線,Ⅱ是某電阻兩端的電壓隨電流變化的圖線,該電源向該電阻供電時,電阻消耗的功率和電源的效率分別為()A.4W和33.3% B.2W和66.7%C.2W和33.3% D.4W和66.7%答案D解析由圖像可知,電阻的阻值大小為R=UI=22Ω=1Ω,電源的電動勢大小為E=3V,內(nèi)阻為r=0.5Ω,電源的效率η=UE=IRI(R+r)=RR+r=14.(2021重慶十八中月考)小華設計了如圖所示的輸液提示器,在護士站能夠觀察到藥液量的變化。當袋中藥液量減少時()A.電壓表示數(shù)減小,燈泡亮度變暗B.電壓表示數(shù)減小,燈泡亮度變亮C.電壓表示數(shù)增大,燈泡亮度變暗D.電壓表示數(shù)增大,燈泡亮度變亮答案B解析當袋中藥液量減少時,彈簧的形變量減小,彈簧會帶動滑片P向上滑動,所以變阻器接入電路的電阻減小,電路中的總電阻減小,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知電路中的電流增大,即通過燈泡的電流增大,所以燈泡的亮度變亮,電壓表測量的是變阻器兩端的電壓,電壓表示數(shù)U=E-I(RL+r),則電壓表示數(shù)減小,故選項B正確。5.如圖所示,直線AC為某一直流電源的總功率P隨電流I變化的圖線,曲線BC表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率P隨電流I變化的圖線。若A、B點的橫坐標均為1A,那么AB線段表示的功率為()A.1W B.6W C.2W D.2.5W答案C解析由題圖可以看出,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=EI=1Ω。題圖上AB線段表示的功率為PAB=P總-I2r=(1×3-12×1)W=2W。故正確選項為C6.圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池,R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻,R6是可變電阻。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位,5個擋位為:直流電壓1V擋和5V擋,直流電流1mA擋和2.5mA擋,歐姆擋為“×100Ω”。圖(a)圖(b)(1)圖(a)中的B端與(選填“紅”或“黑”)色表筆相連接。

(2)關(guān)于R6的使用,下列說法正確的是(填正確答案標號)。

A.在使用多用電表之前,調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B.使用電流擋時,調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置C.使用歐姆擋時,先將兩表筆短接,調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置(3)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的,則多用電表讀數(shù)為mA;若此時B端是與“3”相連的,則讀數(shù)為kΩ。

答案(1)紅(2)C(3)1.481.1解析(1)根據(jù)歐姆表原理可知,內(nèi)部電源的正極應接黑表筆,紅表筆與內(nèi)置電源負極相連,由題中電路圖可知,B端與紅表筆相連;(2)由電路圖可知,R6只在測量電阻時才接入電路,故其作用只能進行歐姆調(diào)零,不能進行機械調(diào)零,同時在使用電流擋時也不需要實行調(diào)節(jié),故C正確,A、B錯誤;(3)若與1連接,則量程為2.5mA,由圖示表盤可知,其分度值為0.05mA,讀數(shù)為1.48mA;選擇開關(guān)接3時為歐姆擋,讀數(shù)為1100Ω=1.1kΩ。7.如圖所示的電路中,直流電源電動勢為4V、內(nèi)阻為1Ω,電阻R1、R2、R3的阻值均為4Ω,電容器的電容為30μF,電流表的內(nèi)阻不計。閉合開關(guān),電路穩(wěn)定后,求:(1)電流表的讀數(shù)。(2)電容器所帶的電荷量。(3)斷開開關(guān)后,通過R2的電荷量。答案(1)0.8A(2)9.6×10-5C(3)4.8×10-5C解析(1)由于R1、R2被短路,接入電路的有效電阻僅有R3,則I=ER3+r=44+1A(2)電容器兩端電壓與R3兩端電壓相同,故電容器所帶電荷量Q=C·IR3=30×10-6×0.8×4C=9.6×10-5C。(3)斷開開關(guān),R1和R2并聯(lián),與R3、電容器構(gòu)成放電回路,因為并聯(lián)電路中R1、R2電阻相同,故通過R2的電荷量為總電荷量的一半,即Q2=Q2=9.6×10-52C等級考提升練8.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射光強度的增大而減小,V為理想電壓表。當開關(guān)S閉合后,若將照射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)電壓變大答案A解析光敏電阻光照減弱,則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一定減小,故由P=I2R可知,小燈泡消耗的功率變小,故C錯誤。9.(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,電流表和電壓表都為理想電表。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所帶電荷量增多答案AC解析滑動變阻器滑動頭P自a端向b端滑動的過程中,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,則流過電流表的電流增大,則電流表示數(shù)變大,故B錯誤;因為r<R1,故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。10.歐姆表的工作原理圖如圖所示。(1)若表頭的滿偏電流為Ig=500μA,干電池的電動勢為1.5V,求靈敏電流表的電流刻度值為50μA、250μA時對應的歐姆表的電阻值。(2)求表針偏轉(zhuǎn)到靈敏電流表滿刻度的13答案(1)2.7×104Ω3×103Ω(2)6000Ω解析(1)對應電流“0”刻度和滿偏電流“500μA”的電阻刻度分別為“∞”和“0”。由閉合電路的歐姆定律得,調(diào)零時:Ig=ERg+r+R0,所以歐姆表的總內(nèi)阻R內(nèi)=Rg+r+R0=EIg=3000Ω。測量電阻Rx時:I=ER內(nèi)+Rx,Rx=EI-R內(nèi),當I=50μA時,Rx=1.550×10-6Ω-3000Ω=3×104Ω-3×103(2)當表針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的13處時Rx'=EI'-R內(nèi)=1.513×500×10-611.如圖所示的電路中,R1=3Ω,R2=6Ω,R3=1.5Ω,C=20μF。當開關(guān)S斷開時,電源所釋放的總功率為2W;當開關(guān)S閉合時,電源所釋放的總功率為4W,求:(1)電源的電動勢和內(nèi)電阻。(2)閉合S時,電源的輸出功率。(3)S斷開和閉合時,電容器所帶的電荷量各是多少。答案(1)4V0.5Ω(2)3.5W(3)6×10-5C0解析(1)S斷開時外電路R2、R3串聯(lián)E=I1(R2+R3)+I1r①P1=EI1②S閉合時外電路R1、R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)R外'=R3+R代入數(shù)據(jù)R外'=1.5+3×63+6對閉合電路E=I2R外'+I2r④P2=EI2⑤由①②③④⑤可得E(2)閉合S時,電源的輸出功率P=I22R外'=12×3.5W=3.5(3)S斷開時Q1=CUR2=20×10-6×0.5×6C=6×10-5CS閉合,電容器兩端的電勢差為零,則Q2=012.如圖所示,R1=R3=2R2=2R4,開關(guān)S閉合時,間距為d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,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。答案(1)2mgdq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解得:v=gd13.(2021河北石家莊月考)如圖所示,已知電源電阻r=2Ω,定值電阻R1=0.5Ω,求:(1)當滑動變阻器的阻值多大時,電阻R1消耗的功率最大?(2)當變阻器的阻值為多大時,變阻器消耗的功率最大?(3)當變阻器的阻值多大時,電源的輸出功率最大?答案(1)0Ω(2)2.5Ω(3)1.5Ω解析(1)由閉合電路歐姆定律得電阻R1消耗的功率P1=E2(R1+R2+r)2R1