新高考物理一轮复习考点课时练第10章第51练　闭合电路的欧姆定律（含答案解析）

这是一份新高考物理一轮复习考点课时练第10章第51练　闭合电路的欧姆定律（含答案解析），共24页。试卷主要包含了5 Ω等内容，欢迎下载使用。

1~6题每小题7分，共42分
1.如图所示的电路中，电阻R＝2 Ω。断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，电压表为理想电表，则电源的内阻r为( )
A.1 ΩB.2 ΩC.3 ΩD.4 Ω
2.(多选)(2024·山东青岛市联考)在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知( )
A.电源的电动势为3 V，内阻为0.5 Ω
B.电阻R的阻值为1 Ω
C.电源的输出功率为4 W
D.电源的效率为50%
3.(2025·山东济宁市育才中学月考)在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，导致电压表和电流表的读数都增大，电压表和电流表均为理想电表，则可能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
4.(多选)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中，现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，锂电池的内阻为r，下列说法正确的是( )
A.锂电池产生的热功率为UI
B.充电器的充电效率为IrU×100%
C.电能转化为化学能的功率为UI－I2r
D.充电器输出的电功率为UI
5.(2024·山东枣庄市检测)如图所示，在平行板电容器中固定一个带负电质点P，电容器下极板接地，电源电动势和内阻分别为E和r，电流表和电压表均视为理想电表，电压表和电流表示数分别为U和I。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表示数都变大
B.P质点的电势能增加
C.R3消耗的电功率变大
D.电源的输出功率一定减小
6.(多选)(2024·山东滨州市期中)在图甲电路中，电表均为理想电表，a、b两端分别接上元件A、B时移动滑片P以改变滑动变阻器R(量程为0~100 Ω)的阻值，测得元件A和B的伏安特性曲线分别如图乙中图线A、B所示，倾斜虚线为曲线B的切线；a、b两端接上导线时，测得电源的伏安特性曲线如图乙中图线C所示。若改变滑动变阻器R的阻值，电压表V1、V2和电流表A的示数变化分别表示为ΔU1、ΔU2和ΔI，则下列说法正确的是( )
A.当电压表V2的示数为9 V时，元件B的电阻为30 Ω
B.当a、b两端接上元件B时，滑动变阻器R的滑片P从左向右滑动时，ΔU2ΔI变小
C.当a、b两端接上元件A时，|ΔU1ΔI|＝10 Ω
D.当a、b两端接上元件A时，滑动变阻器R消耗的最大功率为0.9 W
7~10题每小题8分，11题16分，共48分
7.(2025·山东淄博市期中)某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是( )
A.电源的电动势E＝3 V，内阻r＝0.5 Ω
B.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶2
C.电源的最大输出功率Pm＝9 W
D.在a、b、c三条图线上分取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC
8.“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示，其中太阳能电池电动势E＝120 V，内阻r未知，电动机线圈电阻rM＝1.6 Ω，电热丝定值电阻R＝4 Ω。当火星车正常行驶时，电动机两端电压UM＝80 V，电热丝R消耗功率P＝100 W。则( )
A.火星车正常行驶时，通过电热丝电流为1.25 A
B.太阳能电池的内阻为3 Ω
C.若电动机的转子被卡住不动，电热丝消耗的功率为625 W
D.火星车正常行驶时，电动机的效率为80%
9.(2023·海南卷·7)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，闭合开关K，待电路稳定后，电容器上电荷量为( )
A.CEB.12CEC.25CED.35CE
10.(2025·山东烟台市第一中学月考)如图所示，电源电动势E＝1.5 V，内阻不计，滑动变阻器R1的最大阻值为2 Ω，两定值电阻R2、R3的阻值均为1 Ω，电容器C的电容为3 μF。初始时R1的滑片置于最上端，开关S掷于a端。下列说法正确的是( )
A.当R1的滑片向下移动时，R2两端的电压减小
B.移动R1的滑片过程中，R1消耗的最大功率为1.125 W
C.开关从a掷向b，流过R3的电流方向由d到c
D.开关从a掷向b，流过R3的电荷量为4.5×10－6 C
11.(16分)(2024·山东济宁市检测)如图甲所示电路中，R1是滑动变阻器，R2是定值电阻。实验时从最左端向最右端拨动滑片调节R1的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U－I图像如图乙所示。求：
(1)(4分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R2消耗的功率最大；
(2)(8分)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R1消耗的功率最大；
(3)(4分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大。
(10分)
12.(2025·山东济南市检测)工程师对某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试，测试过程中系统输出的PI2－1I图像如图，其中P为直流电源的输出功率，I为总电流，下列说法正确的是( )
A.该蓄电池的电动势为12 V
B.该蓄电池的内阻为2 Ω
C.该蓄电池的最大输出功率为144 W
D.该蓄电池的短路电流为12 A
答案精析
1.A [当S断开后，电压表读数为U＝3 V，
则电动势E＝3 V，
当S闭合后，由闭合电路欧姆定律知
E＝U'＋Ir，且I＝U'R
整理得电源内阻r＝(E−U')RU'＝1 Ω，选项A正确。]
2.ABC [由题图中图线Ⅰ可知，电源的电动势为3 V，内阻为r＝EI短＝0.5 Ω；由图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1 Ω，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I＝Er＋R＝2 A，路端电压U＝IR＝2 V，电源的输出功率为P＝UI＝4 W，电源的效率为η＝UIEI×100%≈66.7%，故选项A、B、C正确，D错误。]
3.A [若电路正常，则电流表测量流过R1的支路电流，电压表测量R3两端的电压；若R1短路，则R2被短路，外电路只有电阻R3接在电源两端，电流表测量干路电流，电压表测量路端电压，两表示数均增大，故A正确；若R2短路，则R1被短路，电流表示数为零，故B错误；若R3短路，则电压表示数为零，故C错误；若R1断路，则电流表示数为零，故D错误。]
4.CD [锂电池产生的热功率P热＝I2r，小于UI，A错误；充电器输出的电功率P输出＝UI，D正确；电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律，有UI＝I2r＋P，故P＝UI－I2r，C正确；充电器的充电效率η＝UI−I2rUI×100%＝U−IrU×100%，B错误。]
5.B [当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，外电路总电阻变小，电路干路的电流增大，R3和R2、R4并联电路两端的电压U＝E－I(R1＋r)，可知R3和R2、R4并联电路两端的电压变小，根据欧姆定律可知流过R3的电流变小，根据P＝I32R3可知R3消耗的电功率变小，干路电流变大，则流过R2、R4的电流变大，即电流表示数变大，根据U V＝U－I24R2可知电压表示数变小，故A、C错误；根据E场强＝Ud可知电容器极板间的电场强度减小，根据U'＝E场强d'可知质点P所在位置的电势降低，质点P带负电，根据Ep＝qφ可知P质点的电势能增加，故B正确；当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大，由于外电阻和内阻的具体数据未知，则无法判断电源的输出功率变化情况，故D错误。]
6.ACD [根据元件B的I－U图线知，当电压表V2示数为9 V时，流过元件B的电流为0.3 A，故元件B的电阻为90.3 Ω＝30 Ω，故A正确；元件B在不同电压下的阻值不同，RB＝U2I≠ΔU2ΔI，当滑动变阻器R的滑片从左向右移动时，元件B两端的电压逐渐减小，由题图乙可知，ΔU2ΔI变大，故B错误；当a、b两端接上元件A时，根据闭合电路欧姆定律有E＝U1＋Ir，即I＝－1rU1＋Er，结合图线C可知，－1r＝ΔIΔU1＝0−1.212−0 Ω－1，得电源的内阻r＝10 Ω，即|ΔU1ΔI|＝r＝10 Ω，故C正确；由题图乙中图线A知，元件A的电阻RA＝90.3 Ω＝30 Ω，由题图乙中图线C知，电源的电动势E＝12 V，当a、b两端接上元件A时，令R'＝r＋RA＝40 Ω，滑动变阻器R消耗的功率为P＝I2R＝(ER＋R')2R＝E2(R−R')2R＋4R'，当R＝R'＝40 Ω时，滑动变阻器R消耗的最大功率为Pm＝E24R'＝0.9 W，故D正确。]
7.D [由电源的总功率和电源内部的发热功率表达式PE＝EI，Pr＝I2r可知，a是直线，表示的是电源的总功率随电流变化的图线，b是抛物线，表示的是电源内部的发热功率随电流变化的图线，c表示外电阻的功率即为电源的输出功率PR随电流变化的图线，由题图可知，当外电阻短路时，电流为3 A，总功率P＝9 W；则由P＝EI可知，E＝3 V，内阻r＝1 Ω，故A错误；当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b、c线的交点处的功率，此时电流的大小为I＝ER＋r＝E2r＝1.5 A，最大输出功率的大小为Pm＝E24r＝2.25 W，a、b线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时只有电源的内电阻，所以此时的电流的大小为I'＝Er＝3 A，功率的大小为P'＝E2r＝9 W，所以横坐标之比为1∶2，纵坐标之比为1∶4，故B、C错误；在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC，故D正确。]
8.C [对电热丝，有P＝I2R，解得回路电流为I＝5 A，故A错误；根据闭合电路欧姆定律，有E＝Ir＋UM＋IR，解得太阳能电池的内阻为r＝4 Ω，故B错误；电动机的转子被卡住不动，回路电流为I'＝Er＋rM＋R＝12.5 A，电热丝消耗的功率P'＝I'2R＝625 W，故C正确；火星车正常行驶时，电动机的效率为η＝UMI−I2rMUMI×100%＝90%，故D错误。]
9.C [看似是一个电桥，但只需将电源负极接地(就是取电势为零)，则电容器上极板电势为2E5，下极板电势为4E5，极板间电势差U＝2E5，由Q＝CU，可知C正确。]
10.D [开关S掷于a端，R1与R2串联，R2两端的电压U2＝ER1＋R2·R2，当R1的滑片向下滑动时，R1接入电路中的电阻值变小，R2两端电压变大，A错误；R1消耗的功率P＝EI－I2R2，电流I＝ER1＋R2，解得当R1＝R2＝1 Ω时，R1消耗的功率最大为0.562 5 W，B错误；开关掷于a端时，电容器C右极板带正电，开关从a掷向b，电容器C左极板带正电，所以电容器先放电后充电，流过R3的电流方向为c→d，C错误；流过R3的电荷量Q＝C·ΔU＝C(ER1＋R2·R2＋ER1＋R2·R1)＝4.5×10－6 C，D正确。]
11.(1)0 (2)253 Ω (3)53 Ω
解析 (1)由闭合电路欧姆定律得电阻R2消耗的功率
P2＝I2R2＝E2(r＋R1＋R2)2R2，
即R1＝0时，流过R2的电流最大，此时R2消耗的功率最大
(2)根据题意可知，当滑动变阻器滑片在最右端时有R2＝U2I2＝103 Ω
滑动变阻器滑片在最左端时有
R1m＋R2＝U1I1
解得R1m＝503 Ω
由题图乙可知E＝U1＋I1r
E＝U2＋I2r
联立解得r＝5 Ω，E＝2.5 V
R1消耗的功率最大，此时可将R2看成电源的内电路中的电阻，此时的等效内阻为
r'＝R2＋r＝253 Ω
当R1＝r'时，等效电源的输出功率最大，
则R1＝253 Ω
(3)由输出功率有P出＝E2(R外＋r)2R外＝E2(R外−r)2R外＋4r
由此可知，当R外＝r时，电源的输出功率最大，此时滑动变阻器阻值为R1＝r－R2
解得R1＝53 Ω。
12.A [蓄电池的输出功率为P＝EI－I2r，变形得PI2＝EI－r，结合题图可得E＝0.5124 V＝12 V，r＝0.5 Ω，故A正确，B错误；由P＝EI－I2r＝－(I－E2r)2r＋E24r，可知当I＝E2r＝12 A时，该蓄电池有最大输出功率，且为Pmax＝E24r＝72 W，故C错误；该蓄电池的短路电流为I短＝Er＝24 A，故D错误。]