高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律课后复习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 闭合电路的欧姆定律课后复习题，共22页。试卷主要包含了7 V，0 W、2等内容，欢迎下载使用。
题组一 对电动势的理解
1.(2023重庆八中期中)锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作。图为常用手机锂电池的内部结构,某过程中Li+从负极脱嵌通过隔膜嵌入正极。此锂电池的电动势为3.7 V,则( )
A.将锂电池接入电路,锂电池两端电压为3.7 V
B.此过程电池内部电流方向从正极到负极
C.在电池中电荷量的单位通常表示为kW·h
D.电源每将一个Li+由负极移送到正极,非静电力做功3.7 eV
题组二 闭合电路的欧姆定律的简单应用
2.(2024北京西城八一中学期中)电源、电阻箱、理想电压表与开关连接成如图所示的电路,电源内电阻r=1.0 Ω。闭合开关S后,当电阻箱接入电路的阻值R=2.0 Ω时,电压表示数为U=2.0 V,此时电阻箱的电功率及电源的电动势分别为( )
A.2.0 W、2.0 VB.2.0 W、3.0 V
C.4.0 W、2.0 VD.4.0 W、3.0 V
3.(2024湖南永州期末)在如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电流表内阻不计,定值电阻R的阻值为1 Ω,滑动变阻器的最大阻值R1=4 Ω。在滑动变阻器的滑片移动的过程中,理想电压表的示数变化范围是( )
A.1~3 V
B.3~5 V
C.0~6 V
D.保持6 V不变
4.(2024江苏南京栖霞中学月考)如图所示,电源电动势为12 V,内阻为1 Ω,电阻R1为1 Ω,R2为6 Ω。开关闭合后,电动机恰好正常工作。已知电动机的额定电压U为6 V,线圈电阻RM为0.5 Ω,电动机正常工作时,以下说法正确的是( )
A.电动机的机械功率为72 W
B.电源的输出功率为36 W
C.电源总功率为36 W
D.流过R2的电流为2 A
题组三 电源的U-I图像与电阻的U-I图像
5.(2024北京石景山第九中学月考)如图所示的U-I图像中,直线I为某电源的路端电压与电流的关系,直线Ⅱ为某一电阻R两端的电压与流过的电流的关系,用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图像可知( )
A.R的阻值为2.0 Ω
B.电源电动势为3 V,内阻为1.5 Ω
C.电源的输出功率为3.0 W
D.电源的效率为50%
6.(2024江苏新海高级中学调研)如图所示,直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的U-I图线。曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5,3.75)、Q(6,5)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是( )
A.电源1与电源2的内阻之比是3∶2
B.电源1与电源2的电动势之比是1∶2
C.在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比是21∶26
D.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是7∶10
7.(2024辽宁锦州月考)如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器。当滑动变阻器的滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个不同端点得到的。求:

(1)电源的电动势和内阻;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)滑动变阻器的最大阻值。
题组四 欧姆表的原理
8.(2024河北保定期中)如图所示,甲、乙两个电路图都是由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R组成的,丙电路图是由一个灵敏电流表G和电源、滑动变阻器组成,已知这三个灵敏电流表规格相同,满偏电流Ig=2 mA,内电阻Rg=300 Ω,则下列说法正确的是( )

A.甲电路图表示电流表,R增大时量程增大
B.乙电路图表示电压表,R增大时量程减小
C.丙电路图表示欧姆表,插孔1是“+”插孔,表笔A是黑表笔
D.在乙图中,若改装成的电压表的量程为0~3 V,则R=1 200 Ω
9.(2024江苏无锡天一中学期末)某同学用内阻Rg=20 Ω、满偏电流Ig=5 mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表,电阻刻度值尚未标定,电路如图甲所示。该同学将两表笔短接,调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏,再将阻值为400 Ω的电阻接在两表笔之间,此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是( )

A.该电源的电动势为1.5 V
B.该电源的电动势为9.0 V
C.刻度2.5 mA处标注600 Ω
D.刻度4 mA处标注200 Ω
能力提升练
题组一 闭合电路的动态分析
1.(2024北京丰台期中)如图所示的电路中,恒流源可为电路提供恒定电流,R为定值电阻,RL为滑动变阻器,电流表、电压表均可视为理想电表,不考虑导线电阻对电路的影响。将滑动变阻器RL的滑片P向上移动过程中,下列说法正确的是( )
A.电路中总电阻减小
B.电流表的示数减小
C.电压表的示数减小
D.恒流源输出功率减小
2.(2024江苏泰州月考)如图甲所示是测量脂肪积累程度的仪器,原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电),模拟电路如图乙所示。电流表、电压表均可视为理想电表。测量时,闭合开关,测试者分握两手柄A、B。体型相近的两人相比,脂肪含量低者测量时( )

A.R1消耗的功率较小
B.电源的效率较低
C.电压表示数与电流表示数的比值UI较大
D.电源的总功率较小
3.(2024江苏盐城中学月考)在如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r,其中R1=r,现将滑动变阻器的滑片逐渐向a移动,在该过程中 ( )
A.电压表的示数减小,电流表的示数减小
B.电压表的示数增大,电流表的示数增大
C.电源的总功率增大
D.电源的输出功率减小
题组二 闭合电路中的故障问题
4.(2024江苏扬州中学月考)在如图所示的电路中,开关闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列哪种故障( )
A.R1短路B.R2短路C.R3短路D.R1断路
5.(2024江苏盐城阜宁中学期中)在如图所示的电路中,灯泡A和灯泡B原来都正常发光。现在突然发现灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是( )
A.R3断路
B.R1短路
C.R2断路
D.R1、R2同时短路
题组三 含容电路的分析与计算
6.(2024江苏昆山质检)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,R1、R3为滑动变阻器,R2为定值电阻,C为电容器。开始时开关S1、S2闭合,下列操作能使电容器所带电荷量增加的是( )
A.断开开关S1
B.断开开关S2
C.向左移动滑动变阻器R1的滑片
D.向左移动滑动变阻器R3的滑片
7.(2024河南开封期中)在如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,R1、R2、R3为定值电阻,C为电容器,初始状态开关S1、S2闭合。现断开开关S2,则( )
A.理想电流表示数增大
B.理想电压表示数减小
C.有短暂电流通过电阻R3
D.电容器下极板带负电
8.(2024江苏盐城中学月考)如图所示,电源的电动势E=24 V、内阻r=2 Ω,电阻R1=R2=R3=R=5 Ω,电容器的电容C=6 mF。
(1)当开关断开时,求R1两端的电压U1;
(2)当开关闭合时,求干路中的电流I;
(3)开关从断开到闭合直至电路稳定的过程中,求通过电阻R的电荷量Q。
题组四 欧姆表的原理分析
9.(2024江苏南京期中)如图所示,通过调节开关S,可使欧姆表具有“×1”和“×10”的两种倍率,可用器材如下:
A.干电池(电动势E=3.0 V,内阻不计);
B.电流表G(满偏电流Ig=1 mA,内阻Rg=90 Ω);
C.定值电阻R0(阻值为5.0 Ω);
D.滑动变阻器R1(最大阻值为150 Ω);
E.定值电阻R2、R3;
F.开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干。
(1)表笔B是 (填“红”或“黑”)表笔。
(2)虚线框内是双量程电流表,已知R2=1 Ω,当S接a时,对应电流表量程是0~0.1 A,那么定值电阻R3= Ω。
(3)当开关S拨向 (填“a”或“b”)时,欧姆表的倍率是“×10”。欧姆调零后,欧姆表内阻为 Ω。
(4)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,但此表仍能进行欧姆调零。若用此表测量电阻Rx的值,则测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
教材深研拓展
10.如图所示为汽车蓄电池供电简化电路图。汽车启动时,先闭合开关S1,车灯亮,再闭合开关S2,电动机工作,启动发动机。车辆启动完成后,断开开关S2。下列说法正确的是( )
A.闭合S2时车灯变亮
B.闭合S2时电流表示数变小
C.闭合S2时电压表的示数变化与电流表的示数变化之比的绝对值ΔUΔI变小
D.断开S2时电源的效率变大
答案与分层梯度式解析
2 闭合电路的欧姆定律
基础过关练
1.D 电源电动势的大小等于电源未接入电路中时其两端的电压,当电源接入电路时,由于电源内部分压,其两端电压小于电源电动势,故将锂电池接入电路,锂电池两端电压小于3.7V,A错误;由于Li+从负极脱嵌通过隔膜嵌入正极,则其形成的电流方向为从电池负极到正极,B错误;在电池中电荷量的单位通常用mA·h或A·h表示,而kW·h是电功的单位,C错误;根据E=W非q可知,将一个锂离子由负极移送到正极,非静电力做功W非=Eq=3.7eV,D正确。
2.B 闭合开关S后,由欧姆定律可得通过电阻箱的电流为I=UR=,则电阻箱的电功率为P=UI=2.0W;根据闭合电路欧姆定律可得电源电动势为E=U+Ir=3.0V,故选B。
3.B 由题图可知,电压表测量的是路端电压,由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可得U=E-Ir=E-ER外+rr,可知外电阻越大时,路端电压越大,故电压表的最大示数为Umax=E-ER+R1+r·r=5V,最小示数为Umin=E-ER+r·r=3V,选B。
4.C 电动机正常工作时,其两端电压等于额定电压,为6V,根据闭合电路欧姆定律可得I(r+R1)=E-U,解得干路电流I=3A,故电源的总功率为P电=EI=36W,C正确;路端电压U端=E-Ir=9V,则电源的输出功率为P出=U端I=27W,B错误;流过R2的电流为I2=UR2=1A,故流过电动机的电流IM=I-I2=2A,电动机的输入功率为P入=UIM=12W,热功率为P热=IM2RM=2W,故电动机的机械功率为P机=P入-P热=10W,A、D错误。
5.D 根据电阻的U-I图线可得电阻R的阻值为R=UI=1.53Ω=0.5Ω,A错误;根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,可知电源的U-I图线的纵轴截距表示电源的电动势,图线斜率的绝对值表示电源内阻,结合图像可知电源电动势为E=3V,内阻r=36Ω=0.5Ω,B错误;电源的U-I图线与电阻的U-I图线的交点表示电阻与电源直接相连时的工作状态,故电源的输出功率为P出=UI=1.5×3W=4.5W,电源的效率为η=P出P总=UIEI=UE=1.5V3V=50%,C错误,D正确。
6.A 在电源的U-I图像中,图线的纵轴截距表示电动势,图线的斜率的绝对值表示电源的内电阻,可知电源1、电源2的电动势为E1=E2=10V,内阻分别为r1=ΔU1ΔI1=54Ω,r2=ΔU2ΔI2=56Ω,则有r1∶r2=3∶2,故A正确,B错误;灯泡的U-I图线与电源的U-I图线的交点即为灯泡与这个电源单独连接时的工作状态,则连接电源1时,有U1=3.75V,I1=5A,故灯泡消耗的功率为P1=U1I1=18.75W,灯泡的电阻为R1=U1I1=34Ω,连接电源2时,则有U2=5V,I2=6A,故灯泡消耗的功率为P2=U2I2=30W,灯泡的电阻为R2=U2I2=56Ω,则有P1∶P2=5∶8,R1∶R2=9∶10,C、D错误。
7.答案 (1)20V 20Ω (2)5Ω (3)300Ω
解析 (1)由闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir
结合题图乙可知UA=E-IAr,UB=E-IBr
代入数据,联立解得E=20V,r=20Ω
(2)当P滑到R3的最右端时,R1被短路,外电路中只有R2,电路中的电阻最小,电流最大,电路参数对应题图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A
得R2=U2I2=5Ω
(3)当P滑到R3的最左端时,外电路中R1与R3并联后与R2串联,即R外=R1R3R1+R3+R2,由题图乙知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外=U外I总=80Ω
故滑动变阻器的最大阻值为R3=300Ω
8.D 甲电路图由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R并联组成,利用并联电阻分流,改装成的是电流表,电流表的最大测量值为I=Ig+IgRgR,可知当R增大时,量程减小,故A错误;乙电路图由一个灵敏电流表G和一个电阻箱R串联组成,利用串联电阻分压,改装成的是电压表,电压表的最大测量值为U=Ug+IgR,可知当R增大时,量程增大,故B错误;丙电路图表示欧姆表,电流从红表笔流入欧姆表,表笔A是红表笔,红表笔与“+”插孔连接,则插孔1是“+”插孔,故C错误;根据电压表改装原理可得U=Ig(Rg+R),若改装成的电压表的量程为0~3V,分压电阻为R=1200Ω,故D正确。
9.C 根据闭合电路欧姆定律可得,两表笔短接,指针满偏时有E=Ig(Rg+r+R);两表笔间接入R1=400Ω的电阻时,通过毫安表的电流为3mA,得E=35Ig(Rg+r+R+R1),联立解得R+r=580Ω,E=3V,A、B错误;当电流为2.5mA时,接入两表笔间的电阻为R2=E12Ig-(Rg+r+R)=600Ω,C正确;当电流为4mA时,接入两表笔间的电阻为R3=E45Ig-(Rg+r+R)=150Ω,D错误。
能力提升练
1.B 根据题图可知,外电路为R与RL并联,滑动变阻器的滑片向上移动,接入电路的电阻变大,根据并联电路的特点可知,电路中总电阻增大,A错误;恒流源提供的总电流不变,则并联部分的总电压增大,即电压表的示数增大,流过R的电流增大,则流过RL的电流减小,即电流表的示数减小,B正确,C错误;根据P=I2R,由于恒流源提供的电流大小不变,总电阻变大,所以恒流源的输出功率增大,D错误。
易错警示 本题易犯的错误是:将恒流源当成内阻、电动势恒定的常规电源进行分析,认为当外电路电阻增大时,总电流减小,电源的输出功率减小,误选D。
2.B 由于脂肪不容易导电,脂肪含量低者,人体的电阻R较小,电路中的电流较大,R1消耗的功率较大,A错误;电源的效率η=I2R外I2R外+r×100%=11+rR外×100%,由于脂肪含量低者人体电阻R较小,外电路电阻较小,故电源的效率较低,B正确;电压表示数与电流表示数的比值等于人体电阻R,故对于脂肪含量低者,UI较小,C错误;电源的总功率为P总=EI,脂肪含量低者测量时,电路中电流较大,所以电源的总功率较大,D错误。
3.C 滑动变阻器的滑片向a移动时,R0接入电路的电阻减小,电路中的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知电路中的总电流增大,由U=E-Ir可知,电源的路端电压减小,即电压表的示数减小;总电流增大,则R1两端电压增大,R2与R0并联电路的电压减小,则通过R2的电流减小,故通过R0的电流增大,即电流表的示数增大,A、B错误。由P=EI可知,电源的总功率增大,C正确。由题意可知R1=r,故外电路电阻大于内电阻,当外电阻减小时,外电阻与内电阻更接近,所以电源的输出功率增大,D错误。
秒杀技法 在分析电压表和电流表的示数变化时,可用“串反并同法”分析。所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小,反之则增大;所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增大,反之则减小。如本题中当R0接入电路的电阻减小时,由于电流表与R0串联,电压表与R0间接并联,故电流表示数增大,电压表示数减小。应用“串反并同法”可快速解决动态电路问题。
4.A 若R1短路,则R2被短路,电路总电阻减小,总电流增大,R3两端电压增大,故电压表和电流表的读数都增大,A符合题意;若R2短路,则R1支路被短路,电流表的读数减小为0,电路总电阻减小,总电流增大,R3两端电压增大,故电压表读数增大,B不符合题意;若R3短路,则电压表被短路,读数减小为0,电路总电阻减小,总电流增大,通过R1的电流增大,即电流表的读数增大,C不符合题意;若R1断路,电流表的读数减小为0,电路总电阻增大,电路中的总电流减小,R3两端电压减小,即电压表读数减小,D不符合题意。
5.C 若R3断路,外电阻增大,路端电压U增大,A、B两灯两端的电压和通过的电流均增大,两灯均变亮,A不符合题意。若R1短路,外电阻减小,总电流增大,路端电压减小,通过R3的电流减小,则通过A灯的电流增大,A灯变亮;通过B灯的电流增大,B灯变亮,B不符合题意。若R2断路,外电阻增大,路端电压U增大,干路电流I减小,R3中的电流I3增大,则通过A的电流IA=I-I3减小,A灯变暗;B灯两端的电压UB=U-IA(RA+R1)增大,B灯变亮,C符合题意。若R2短路,B灯被短路,将会不亮,D不符合题意。
6.B 断开开关S1,电容器通过R1、R2放电,电荷量减少,故A错误;断开开关S2,电容器稳定后的电压等于电源的电动势,即两极板间的电压增大,电容器所带电荷量增加,故B正确;向左移动滑动变阻器R1的滑片,不会影响电容器两极板间的电压,电容器所带电荷量不变,故C错误;向左移动滑动变阻器R3的滑片,总电阻增大,干路电流减小,则电容器两极板间的电压(R2的分压)减小,电容器所带电荷量减少,故D错误。
7.C 开关S1、S2闭合时,外电路为R1、R2串联后与R3并联,电压表测R2两端的电压,电流表测干路电流;断开开关S2后,R3支路断路,外电路为R1、R2串联,外电路总电阻R总增大,根据闭合电路的欧姆定律有I=ER总+r,总电流减小,电流表示数减小,A错误。路端电压为U=E-Ir,由于I减小,所以U增大,R1和R2两端电压的总值始终为路端电压,由串联电路的分压关系可知电压表的示数增大,B错误。开关S1、S2都闭合时,电容器两端的电压等于R2两端的电压,上极板带正电;断开开关S2后,电容器两端的电压等于R1两端的电压,下极板带正电,所以开关S2断开后,电容器先放电,后反向充电,有短暂电流通过电阻R3,C正确,D错误。
8.答案 (1)10V (2)4.5A (3)0.105C
解析 (1)开关断开时,等效电路图如图甲所示,外电路为R1和R2串联,根据闭合电路欧姆定律可得I=Er+R1+R2=2A
R1两端的电压为U1=IR1=10V

(2)开关闭合时,等效电路图如图乙所示,外电路为R1、R2串联后再与R3并联,设外电路总电阻为R0,则有1R0=1R3+1R2+R1,得R0=103Ω
根据闭合电路欧姆定律得,干路中的电流为I'=ER0+r=4.5A
(3)开关断开时,电容器与R2并联,R2两端电压U2与R1两端的电压U1相等,则U2=10V,电容器所带的电荷量为Q1=CU2=6×10-2C,且a板电势高
开关闭合时,电容器与R1并联,电路的路端电压为U0=E-I'r=15V,R1两端的电压为U1'=R1R1+R2U0=7.5V,则电容器所带的电荷量为Q2=CU1'=4.5×10-2C,且b板电势高
故通过电阻R的电荷量为Q=Q1+Q2=0.105C。
方法技巧 含容电路的处理技巧
(1)电容器的简化处理:电路稳定后,可以把电容器所在支路作为断路,简化电路时可以将该断路去掉,求电荷量时在相应位置再补上。
(2)电阻的简化处理:电路稳定后,与电容器同支路的电阻相当于导线。
(3)电荷量变化的计算:电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。
9.答案 (1)黑 (2)9 (3)b 300 (4)偏大
解析 (1)电流从黑表笔流出欧姆表,从红表笔流入欧姆表,所以B表笔是黑表笔。
(2)根据并联电路的分流特点,当S接a时,有Rg+R3R2=I2-IgIg,结合I2=0.1A、Ig=1mA,解得R3=9Ω。
(3)设S接b时对应的满偏电流为I,根据并联电路分流特点有RgR2+R3=I-IgIg,解得I=0.01A,即S接b时对应电流表量程是0~10mA,可得对应的欧姆表内阻为Rb=EI=300Ω;由(2)知当S接a时,对应电流表量程是0~0.1A,即I2=0.1A,得欧姆表内阻Ra=EI2=30Ω,所以S接b时是较大倍率(×10),欧姆调零后,其内阻为300Ω。
(4)红、黑表笔短接后满偏电流不变,则Ig=ER内,I=ER内+Rx,联立解得I=EEIg+Rx=11Ig+RxE,所以当欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,电路中电流I减小,用此表测量电阻Rx的值,测量结果会偏大。
10.D 闭合S2,电动机开始工作,电路总电流变大,故电流表示数变大,电源内电压变大,路端电压变小,车灯变暗,A、B错误;根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,可知ΔUΔI=r,所以闭合S2时ΔUΔI大小不变,C错误;断开开关S2,电路总电流变小,电源内电压变小,路端电压变大,而电源效率为η=UIEI×100%=UE×100%,所以η变大,D正确。1.D
2.B
3.B
4.C
5.D
6.A
8.D
9.C
1.B
2.B
3.C
4.A
5.C
6.B
7.C
10.D