新課標(biāo)2024-2025學(xué)年高中物理第二章恒定電流課時(shí)作業(yè)16含解析新人教版選修3-1

PAGE6-課時(shí)作業(yè)(十六)一、選擇題(6、8、9為多項(xiàng)選擇題，其余為單項(xiàng)選擇題)1．關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)、外電壓，下面的說法正確的是()A．電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓，所以當(dāng)電源接入電路時(shí)，電動(dòng)勢(shì)將發(fā)生改變B．閉合電路時(shí)，并聯(lián)在電源兩端的電壓表的示數(shù)就是電源的電動(dòng)勢(shì)C．電源的電動(dòng)勢(shì)是表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本事大小的物理量D．在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電壓之和，所以電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)上就是電壓解析電動(dòng)勢(shì)不會(huì)變，用電壓表干脆測(cè)量電源兩端得到的電壓比電動(dòng)勢(shì)小，電動(dòng)勢(shì)的大小僅僅在外電路斷路時(shí)才等于電源兩端的電壓．答案C設(shè)置目的考查電動(dòng)勢(shì)的相關(guān)學(xué)問2．關(guān)于閉合電路，下列說法中正確的是()A．閉合電路中，電流總是從電勢(shì)高的地方流向電勢(shì)低的地方B．閉合電路中，電源的路端電壓越大，電源的輸出功率就越大C．閉合電路中，電流越大，電源的路端電壓就越大D．閉合電路中，外電阻越大(非無窮大)，電源的效率就越高解析在電源內(nèi)部電流是從電勢(shì)低的地方流向電勢(shì)高的地方，A項(xiàng)錯(cuò)誤．因?yàn)镻＝I2R＝(eq\f(E,R＋r))2R＝eq\f(E2R,（R－r）2＋4Rr)，所以當(dāng)R＝r時(shí)P最大，B項(xiàng)錯(cuò)誤．閉合電路中，電源的路端電壓與外電阻成正比，C項(xiàng)錯(cuò)誤；η＝eq\f(P有,P總)＝eq\f(I2R,I2（R＋r）)＝eq\f(R,R＋r)，所以D項(xiàng)正確．答案D設(shè)置目的考查閉合電路的歐姆定律中各個(gè)物理量的相關(guān)學(xué)問3．當(dāng)外電路的電阻分別為8Ω和2Ω時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)在外電路上產(chǎn)生的熱量正好相等，則該電源的內(nèi)電阻是()A．1Ω B．2ΩC．4Ω D．6Ω解析由(eq\f(E,R1＋r))2R1＝(eq\f(E,R2＋r))2R2，代入數(shù)據(jù)，解得r＝4Ω，選項(xiàng)C正確．答案C設(shè)置目的考查閉合電路中各種功率的關(guān)系4．如圖所示電路中，A、B兩燈均正常發(fā)光，R為一滑動(dòng)變阻器，P為滑動(dòng)片，若將滑動(dòng)片向下滑動(dòng)，則()A．A燈變亮 B．B燈變亮C．總電流變小 D．R1上消耗功率變大解析當(dāng)外電阻改變時(shí)，緊緊抓住以下規(guī)律：R局eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,減小))→R總eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,減小))→I總eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(減小,增大))→U外eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,減小))→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(I分,U分)).答案D5.如圖所示的電路，閉合開關(guān)S后，a、b、c三盞燈均能發(fā)光，電源電動(dòng)勢(shì)E恒定且內(nèi)阻r不行忽視，現(xiàn)將變阻器R的滑片稍向上滑動(dòng)一些，關(guān)于三盞燈亮度改變的狀況推斷正確的是()A．a(chǎn)燈變亮，b燈和c燈變暗 B．a(chǎn)燈和c燈變亮，b燈變暗C．a(chǎn)燈和c燈變暗，b燈變亮 D．a(chǎn)燈和b燈變暗，c燈變亮解析R的滑片稍向上滑動(dòng)時(shí)，變阻器R接入電路的電阻變小，外電路總電阻變小，依據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I增大，a燈變亮，b的電壓Ub＝E－I(r＋Ra)減小，b燈變暗，通過c燈的電流Ic＝I－Ib，I增大，Ib減小，則Ic增大，c燈變亮，故B項(xiàng)正確．答案B6.(2024·山東省壽光模擬)在如圖所示的U-I圖象中，直線a為某電源的路端電壓與干路電流的關(guān)系圖象，直線b為某電阻R的伏安特性曲線，用該電源和電阻R連接成閉合電路，由圖象可知()A．R的阻值1.5ΩB．電源電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)電阻為0.5ΩC．電源的輸出功率為3.0WD．電阻R的電功率為1.5W解析電阻R＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.5,1)Ω＝1.5Ω，故A項(xiàng)正確；依據(jù)閉合電路歐姆定律得U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時(shí)，U＝E，讀出電源的電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)阻等于圖線的斜率大小，則r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(3,2)Ω＝1.5Ω，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；兩圖線的交點(diǎn)表示該電源干脆與電阻R相連組成閉合電路工作狀態(tài)，由圖讀出電壓U＝1.5V，電流I＝1A，則電流的輸出功率為P出＝UI＝1.5×1W＝1.5W，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；電阻R的功率為P＝UI＝1.5×1W＝1.5W，故D項(xiàng)正確．答案AD7.(2024·山西省臨汾市)圖示電路中，R1、R2為定值電阻，電源內(nèi)阻為r，閉合開關(guān)S，電壓表顯示有讀數(shù)，調(diào)整可變電阻R的阻值，使電壓表示數(shù)增加ΔU，則在此過程中()A．可變電阻R阻值增大，通過它的電流增大B．電阻R2兩端的電壓減小，改變量等于ΔUC．通過電阻R2的電流減小，改變量大于eq\f(ΔU,R2)D．電源的路端電壓增大，改變量小于ΔU解析由題，電壓表的示數(shù)增大，R和R1并聯(lián)的電阻增大，得知R增大，總電阻增大，總電流減小，并聯(lián)部分電壓增大，通過R1的電流增大，所以通過可變電阻R的電流減小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；R增大，外電阻增大，干路電流減小，電阻R2兩端的電壓減小，路端電壓增大，而路端電壓等于外電路總電壓，所以電阻R2兩端的電壓減小量小于ΔU，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由歐姆定律得知，通過電阻R2的電流減小，減小量小于eq\f(ΔU,R2)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于電阻R2兩端的電壓減小，所以路端電壓的增大量小于ΔU，故D項(xiàng)正確．答案D8.有一種測(cè)量體重的電子秤，其原理圖如圖中的虛線部分所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(是一個(gè)阻值可隨壓力大小而改變的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是志向電流表)．設(shè)踏板的質(zhì)量可忽視不計(jì)，已知志向電流表的量程為3A，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為2Ω，電阻R隨壓力改變的函數(shù)為R＝30Ω－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)．下列說法正確的是()A．該秤能測(cè)量的最大體重是1400NB．該秤能測(cè)量的最大體重是1300NC．該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.375A處D．該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤0.400A處解析當(dāng)電流表示數(shù)達(dá)到3A時(shí)，壓力傳感器受到的壓力最大，由E＝I(R＋r)可求得R＝2Ω，由R＝30Ω－0.02F，可求得F＝1400N，選項(xiàng)A正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)踏板空載時(shí)，R′＝30Ω，電流表G示數(shù)為I′＝eq\f(E,R′＋r)＝eq\f(12,30＋2)A＝0.375A，選項(xiàng)C正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案AC9.(2024·河北省定州中學(xué))在如圖所示的電路中，電源的負(fù)極接地，其電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r，R1、R2為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器，C為電容器，A、V為志向電流表和電壓表．在滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭P自a端向b端滑動(dòng)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．電容器C所帶電荷量增多 D．a(chǎn)點(diǎn)的電勢(shì)降低解析在滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)頭P自a端向b端滑動(dòng)的過程中，變阻器接入電路的電阻減小，并聯(lián)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，故A項(xiàng)正確；依據(jù)外電路中順著電流方向，電勢(shì)降低，可知，a的電勢(shì)大于零，a點(diǎn)的電勢(shì)等于R2兩端的電壓，U2變小，則a點(diǎn)的電勢(shì)降低，通過R2的電流I2減小，通過電流表的電流IA＝I－I2，I增大，I2減小，則IA增大．即電流表示數(shù)變大，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；電阻R2兩端的電壓U2＝E－I(R1＋r)，I增大，則U2變小，電容器板間電壓變小，其帶電量減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤．答案AD二、非選擇題10.如圖所示，R為電阻箱，V為志向電壓表．當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1＝2Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1＝4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2＝5Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2＝5V．求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.(2)當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大？最大輸出功率為多少？解析(1)由閉合電路歐姆定律有E＝U1＋eq\f(U1,R1)r，E＝U2＋eq\f(U2,R2)r即E＝4＋2r，E＝5＋r，解得E＝6V，r＝1Ω(2)電源的輸出功率：P出＝(eq\f(E,R＋r))2R＝eq\f(E2,\f(（R＋r）2,R))＝eq\f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r)由數(shù)學(xué)學(xué)問可知，當(dāng)R＝r＝1Ω時(shí)，電源的輸出功率最大，最大輸出功率為P出＝eq\f(E2,4r)＝9W.答案(1)6V1Ω(2)1Ω9W設(shè)置目的考查閉合電路中的歐姆定律以及各種功率的關(guān)系11.如圖所示的電路，外電阻皆為R，電源內(nèi)阻為eq\f(R,4)，當(dāng)S斷開時(shí)，在電容器極板間放一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為q的電荷恰能靜止，在S閉合時(shí)，電容器極板間放一個(gè)質(zhì)量仍為m，帶電荷量為q′的電荷，恰能靜止，則q∶q′＝________．解析S斷開時(shí)，R外＝R，電容器兩極板間電壓為路端電壓U＝IR＝eq\f(E,r＋R)R＝eq\f(4,5)E，電荷靜止，則mg＝qeq\f(U,d).當(dāng)S閉合時(shí)，R′外＝eq\f(3R·R,3R＋R)＝eq\f(3,4)R電容器兩極板間電壓：U′＝eq\f(1,3)U外＝eq\f(1,3)·eq\f(ER′外,r＋R′外)＝eq\f(1,3)eq\f(E,\f(R,4)＋\f(3,4)R)·eq\f(3,4)R＝eq\f(1,4)E電荷靜止mg＝q′eq\f(U′,d)，所以q∶q′＝U′∶U＝5∶16答案5∶16設(shè)置目的在閉合電路中加入電容器，綜合考查歐姆定律和電容器電場(chǎng)的學(xué)問12.如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝20V，內(nèi)阻r＝1Ω，當(dāng)接入固定電阻R＝4Ω時(shí)，電路中標(biāo)有“3V4.5W”的燈泡L和內(nèi)阻r′＝0.5Ω的小型直流電動(dòng)機(jī)恰能正常工作，求：(1)電路中的電流？(2)電動(dòng)機(jī)的額定工作電壓？(3)電源的總功率？解析(1)因?yàn)闊粽０l(fā)光，所以對(duì)燈有I＝eq\f(PL,UL)＝1.5A.(2)UM＝E－UL－IR－Ir＝(20－3－6－1.5)V＝9.5V.(3)電源的總功率P＝EI＝30W.答案(1)1.5A(2)9.5V(3)30W13.如圖所示，線段A為某電源的U-I圖線，線段B為某電阻的U-I圖線，當(dāng)上述電源和電阻組成閉合電路時(shí)，求：(1)電源的輸出功率P出多大？(2)電源內(nèi)部損耗的電功率是多大？(3)電源的效率η多大？解析對(duì)圖象問題要做到四看：看橫、縱坐標(biāo)軸上的截距，看圖線的斜率，看圖象的交點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正確的分析推斷．(1)從A的圖線可讀出E＝3V，r＝eq\f(E,Im)＝eq\f(3,6)Ω＝0.5Ω，從圖象的交點(diǎn)可讀出路端電壓U＝2V，電路電流I＝2A，則電源的輸出功率為P出＝UI＝4W.(2)電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)＝I2r＝2W.(3)電源的總功率為P總＝IE＝6W，故電源的效率為：η＝eq\f(P出,P總)＝66.7%.答案(1)4W(2)2W(3)66.7%14．(2024·河北省定州中學(xué)模擬)在如圖所示的電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝100Ω，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(cè)得電源的路端電壓隨電流的改變圖線如圖所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)得到的．求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；(2)定值電阻R2的阻值；(3)滑動(dòng)變阻器的最大阻值．解析(1)電源的路端電壓隨電流的改變圖線斜率大小等于電源的內(nèi)阻，則有內(nèi)阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(16－4,0.8－0.2)Ω＝20Ω電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝U＋I(xiàn)r，取電壓U＝16V，