2024届高考物理一轮复习课时跟踪检测（三十五）电源闭合电路的欧姆定律含答案

课时跟踪检测（三十五）  电源  闭合电路的欧姆定律

一、立足主干知识，注重基础性和综合性

1.如图所示是研究电源电动势和电源内、外电压关系的实验装置，电池的两极A、B与电压传感器2相连，位于两个电极内侧的探针a、b与电压传感器1相连，R是滑动变阻器。则(　 )

A．电压传感器1测得的是外电压

B．电压传感器2测得的是电动势

C．移动挡板，减小内阻，传感器1的读数增大

D．变阻器R阻值增大时传感器2的读数增大

解析：选D　由题图可知，电压传感器1测得的是内电压，A错误；电压传感器2测得的是路端电压，B错误；移动挡板，减小内阻，则内电压减小，即传感器1的读数减小，C错误；变阻器R阻值增大时外电阻增大，路端电压增大即传感器2的读数增大，D正确。

2.在如图所示的电路中，电源内阻和定值电阻的阻值均为r，滑动变阻器的最大阻值为2r。闭合开关，将滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动的过程中，下列选项正确的是(　 )

A．电压表的示数变大  B．电流表的示数变大

C．电源的效率变大  D．滑动变阻器消耗功率变大

解析：选B　开关闭合后，电压表测量路端电压，电流表测量总电流。当滑动变阻器的滑片P由a端向b端滑动过程中，接入电路的电阻减小，总电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，故电压表的示数变小，电流表的示数变大，A错误，B正确；根据电源效率公式η＝×100%＝×100%可知，当路端电压U减小时，则电源的效率变小，C错误；将定值电阻r看成电源的内阻，则等效电源的内阻为2r，滑动变阻器的最大阻值也是2r，因为电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑动过程中，滑动变阻器消耗的功率变小，D错误。

3.(多选)直流电源E、定值电阻R1、R2以及电容器C和开关S构成的电路如图所示。电源的电动势E＝5 V，内阻忽略不计，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，C＝5 μF，开关S处于闭合状态，下面说法正确的是(　 )

A．电容器C上的电荷量为1.0×10－5 C

B．电容器C上的电荷量为1.5×10－5 C

C．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.5×10－5 C

D．断开开关S，电容器C增加的电荷量为1.0×10－5 C

解析：选BD　开关S闭合，电容器两极板间电压等于R2两端电压，由闭合电路的欧姆定律得U1＝R2＝3 V，由电荷量表达式可知Q1＝U1C＝1.5×10－5 C，故A错误，B正确；开关S断开，电容器两极板间电压等于电源电动势U2＝E＝5 V，由电荷量表达式可知Q2＝U2C＝2.5×10－5 C，ΔQ＝Q2－Q1＝1.0×10－5 C，故C错误，D正确。

4．(多选)在如图甲所示的电路中，电源的U-I图像如图乙中的图线a所示，定值电阻R0的U-I图像如图乙中的图线b所示，滑动变阻器Rx的总电阻为1 Ω，下列说法正确的是(　 )

A．定值电阻R0的阻值为4 Ω

B．电源的内阻为0.5 Ω

C．当Rx＝0时电源输出的功率最大

D．当Rx＝0.25 Ω时电源输出的功率最大

解析：选BD　由定值电阻R0的U-I图像知其阻值R0＝＝0.25 Ω，故A错误；由电源的U-I图像知电源的电动势 E＝3 V，内阻r＝＝0.5 Ω，故B正确；当Rx＋R0＝r，即Rx＝0.25 Ω时，电源输出的功率最大，故C错误，D正确。

5．有两位同学用同一组电学元件分别连接成图甲和图乙的调光电路。在闭合开关后，使滑动变阻器的滑片由最左端开始向右滑动，直到灯泡正常发光。则灯泡正常发光时电源总功率和整个过程中灯泡的亮度变化情况是(　 )

A．甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围大

B．甲电路中的电源总功率小，亮度变化范围小

C．乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围大

D．乙电路中的电源总功率小，亮度变化范围小

解析：选B　乙图是分压式控制电路，电压电流可以从0开始调节，则小灯泡的亮度变化范围较大，甲图是限流式控制电路，电压电流不能从0开始，则小灯泡的亮度变化范围较小。甲电路中的电源总功率为P＝EI灯，乙电路中的电源总功率为P＝E(I灯＋I滑)，则甲电路中的电源总功率较小。故选B。

6．有四个电源甲、乙、丙、丁，其路端电压U与电流I的关系图像分别如图1、2、3、4所示，将一个6 Ω的定值电阻分别与每个电源的两极相接，使定值电阻消耗功率最大的电源是(　 )

A．甲电源   B．乙电源

C．丙电源           D．丁电源

解析：选D　由闭合电路的欧姆定律U＝E－IR，可得U­I图像纵轴的截距为电源电动势，斜率的绝对值等于电源内阻，因此可知四个电源的电动势都为12 V，而内阻r甲＝＝12 Ω，同理可求得r乙＝6 Ω，r丙＝4 Ω，r丁＝3 Ω，定值电阻消耗的功率为P＝2R，可知内阻越大功率越小，因此与电源丁相连时，定值电阻消耗功率最大。

二、强化迁移能力，突出创新性和应用性

7.在图示电路中，灯L1、L2的电阻分别为R1、R2，变阻器的最大电阻为R0，且R0＞R2，电容器的电容量为C。若有电流通过，灯就能发光，假设灯的电阻不变，当变阻器的滑片P由a端向b端移动过程中，以下说法中正确的是(　 )

A．L1先变暗后变亮，L2一直变亮

B．L1先变亮后变暗，L2先变暗后变亮

C．电容器极板所带的电量先减小后增大

D．电源的效率先减小后增大

解析：选A　R0＞R2时，灯L2与滑动变阻器的左部分串联的总电阻先大于后小于右部分的电阻，当变阻器的滑片P由a向b端移动时，总电阻先增大，后减小，所以总电流先减小后增大，所以通过灯L1的电流先减小后增大，故L1先变暗后变亮，而通过L2的电流一直变大，L2不断变亮，A正确，B错误；电容器C上的电压UC＝E－I(r＋RL1)，总电流先减小后增大，所以电容器C上的电压先增大后减小，则电容器极板所带的电量先增大后减小，C错误；电源的效率η＝×100%＝×100%＝＝＝1－，因为总电流先减小后增大，所以电源的效率先增大后减小，则D错误。

8.(多选)在如图所示电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，各电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是(　 )

A.不变，不变　　　 B.变大，变大

C.变大，不变   D.变大，不变

解析：选ACD　由题图可知，U1、U2分别是R1、R2两端的电压，电流表测通过这个电路的总电流，U3是路端电压，由欧姆定律可知R1＝＝(因R1是定值电阻)，A正确；由闭合电路的欧姆定律有U2＝E－I(R1＋r)(因E、R1、r均是定值)，＝R2，R2变大，变大，的大小为R1＋r，保持不变，故B错误，C正确；由欧姆定律有＝R1＋R2，因R2变大，则变大，又由于U3＝E－Ir，可知的大小为r，保持不变，故D正确。

9.在如图所示的电路中，电源的电动势E＝28 V，内阻r＝2 Ω，电阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0 pF，虚线到两极板的距离相等，极板长L＝0.20 m，两极板的间距d＝1.0×10－2 m，g取10 m/s2。

(1)若最初开关S处于断开状态，则将其闭合后，流过R4的电荷量为多少；

(2)若开关S断开时，有一个带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入平行板电容器的两极板间，带电微粒刚好沿虚线匀速运动，则：当开关S闭合后，此带电微粒以相同的初速度沿虚线方向射入两极板间后，能否从极板间射出？(要求写出计算和分析过程)

解析：(1)S断开时，电阻R3两端的电压

U3＝＝16 V

S闭合后，外电路的总电阻R＝＝6 Ω

路端电压U＝＝21 V

电阻R3两端的电压U3′＝U＝14 V

闭合开关后流过R4的电荷量

ΔQ＝CU3－CU3′＝6.0×10－12 C。

(2)设带电微粒的质量为m、带电荷量为q，当开关S断开时有：q＝mg

当开关S闭合后，设带电微粒的加速度为a，则有：

mg－q＝ma

假设带电微粒能从极板间射出，则水平方向有：

t＝

竖直方向有：y＝at2

由以上各式得y＝6.25×10－3 m＞

故带电微粒不能从极板间射出。

答案：(1)6.0×10－12 C　(2)带电微粒不能从极板间射出

10．(2022·山东六校联考)如图甲所示电路中，R1为滑动变阻器，R2、R3均为定值电阻，且R2＝135 Ω，R3阻值未知。当滑动变阻器的滑片P从右端滑至左端时，测得电源的路端电压随流过电源的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点对应的U、I值。求：

(1)电源的电动势E和内阻r；

(2)滑动变阻器的最大阻值；

(3)当输出功率最大时滑动变阻器的阻值(保留两位有效数字)。

解析：(1)题图乙中BA延长，交U轴于6.0 V处，所以电源的电动势为E＝6.0 V，由U-I图像斜率绝对值表示电源的内阻可知，r＝＝12 Ω。

(2)当P位于R1的右端时，对应题图乙中的B点，只有电阻R3接入电路，由题图乙可知U3＝1.2 V，I3＝0.40 A，则定值电阻R3的阻值为R3＝＝3 Ω，当P位于R1的左端时，对应题图乙中的A点，由题图乙可知，路端电压UA＝4.8 V，IA＝0.10 A，由欧姆定律得＝R3＋，解得R1＝67.5 Ω。

(3)当R1的滑片从最右端滑到左端时，外电路总电阻从小于电源内阻r逐渐大于r，当外电路总电阻和内阻相等时，电源输出功率最大，则有r＝R3＋，解得R1′≈9.6 Ω。

答案：(1)6.0 V　12 Ω　(2)67.5 Ω　(3)9.6 Ω