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第7节 闭合电路的欧姆定律
基础巩固
1.某电池当外电路断开时的路端电压为3 V,接上8Ω的负载电阻后其路端电压降为2.4 V,则可以断定该电池的电动势E和内阻r为(B) A.E=2.4 Vr=1ΩB.E=3 Vr=2Ω C.E=2.4 Vr=2ΩD.E=3 Vr=1Ω
解析:由题知,电源的电动势E=3 V,接入外电阻,外电压为2.4 V,
I==0.3 A,由I=解得r=2Ω,B正确.
2.(2017·包头高二质检)如图所示,在利用滑动变阻器改变灯泡亮度的电路图中,滑动变阻器的接法最合理且开关闭合时路端电压最大的是(B)
解析:A图中滑动变阻器连入电路的电阻为零,且不能调节,不符合电路安全和调节的作用,选项A错误;D图中连入电路的电阻是全值电阻(最大),且不能变化,不符合调节作用,选项D错误;C图中闭合开关前,连入电路的电阻为零,且路端电压最小,选项C错误;B图中将滑动变阻器最大电阻接入电路且路端电压最大又可调节,选项B正确.
3.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r.当滑动变阻器的滑片P向b移动时,电压表○V1的读数U1与电压表○V2的读数U2的变化情况是(A)
A.U1变大,U2变小B.U1变大,U2变大
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C.U1变小,U2变小D.U1变小,U2变大
解析:滑片P向b移动时,滑动变阻器连入电路中的有效阻值增大,干路中的总阻值增大,总电流变小,内电压变小,外电压变大,即U1变大,由于总电流变小,所以U2变小,故选项A正确. 4.(2018·内蒙古高二期中)(多选)关于闭合电路的性质,下列说法正确的是(ABD) A.外电路断路时,路端电压最大 B.外电路短路时,电源的功率最大 C.外电路电阻变大时,电源的输出功率变大
D.不管外电路电阻怎样变化,其电源的内、外电压之和保持不变
解析:外电路断路时,外电阻R→∞,I=→0,所以U=E-Ir=E,路端电压最大,A正确;外电路短路时,电流
I==最大,据P=EI得,电源的功率最大,B正确;电源的输出功率为P=UI=IR=
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,由此公
式可知当R=r时,电源的输出功率最大,而如果R>r时,R增大,P减小,C错误;据闭合电路的欧姆定律知,其电源的内外电压之和等于电源的电动势即保持不变,D正确.
5.(2018·定远高二月考)如图所示,电源电动势为6 V,当开关S接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6 V, Uab=6 V,由此可判定(C)
A.L1和L2的灯丝都断了B.L1的灯丝断了 C.L2的灯丝断了D.变阻器R断路
解析:串联电路中两灯均不发光,则可能是某处断路,电压表测断路位置为电源电压,Ucd=6 V,说明从a到d的电路和b到c的电路是连接良好的,故L1的灯丝和滑动变阻器都良好,L2的灯丝烧断了,故C正确,A,B,D错误.
6.(2018·济南高二月考)如图所示,现闭合开关,将滑动变阻器的滑片向左移动,下列说法中正确的是(B)
A.灯泡A,B都变亮
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B.灯泡A,B都变暗 C.灯泡A变亮,灯泡B变暗 D.灯泡A变暗,灯泡B变亮
解析:闭合开关,将滑动变阻器的滑片向左移动时,电阻R3减小,电路的总电阻减小,总电流变大,路端电压减小;则上部分支路的电流减小,通过A,B两灯的电流均减小,则A,B两灯均变暗,B正确.
7.(2018·鸡西高二期中)在如图所示的电路中,电源的电动势E=6.0 V,内电阻r=1.0Ω,外电路的电阻R=5.0Ω.闭合开关S.求:
(1)通过电阻R的电流I; (2)电源消耗的总功率P; (3)电源的效率η.
解析:(1)根据闭合电路欧姆定律,通过电阻R的电流为
I==A=1.0 A.
(2)电源消耗的总功率为P=IE=6.0 W. (3)R上消耗的电功率为P=IR=1×5 W=5 W.
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电源的效率为η==≈83.3%
答案:(1)1.0 A(2)6.0 W(3)83.3%
能力提升
8.(2018·莆田高二月考)(多选)如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线;直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线.将这个电阻分别接到a,b两电源上,那么(AC)
A.电源a的内阻更大 B.电源b的电动势更大
C.R接到a电源上时,电源的输出功率更大
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D.R接到a电源上时,电源效率更高
解析:由闭合电路欧姆定律U=E-Ir可知,图像与U轴的交点表示电动势,则a的电动势较大,图像的斜率表示内阻,则a电源的内阻r较大,故A正确,B错误.当电阻R与电源组成闭合电路时,电阻R的UI图线与电源的UI图线的交点表示电阻的工作状态,交点的纵坐标表示电压,横坐标表示电流,电源的输出功率P=UI,由图看出,R接到a电源上,电压与电流的乘积较大,电源的输出功率较大,故C正确,由图知R接到a电源上时电流大,则电阻的发热功率较大,但电源的效率较低,故D错误.
9.(2018·扶余高二期中)如图所示的电路中,当闭合开关S后,发现两灯都不亮,电流表指针几乎指在“0”刻度线不动,电压表指针则有明显偏转,该电路中故障可能是(D)
A.电流表坏了,或开关S接触不良
B.灯泡L1的灯丝断了,或L1的灯泡与灯座接触不良 C.电流表和两个灯泡都坏了
D.从a点开始,经过灯泡L2到b点的这段电路中有断路
解析:若电流表坏了,断路时两表均没有示数,短路时电流表没有示数,两灯均亮,不符合题意,A错误;灯L1断路,两表均无示数,不符合题意,B,C错误;若从a点开始,经过灯泡L2到b点的这一段电路中有断路,电压表串联接入,由于电压表电阻较大,电路中电流较小,电流表几乎为零,灯L1不亮,符合题意,D正确. 10.(2018·济宁期中)直流电路如图所示,在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的(B)
A.总功率一定增大 B.效率一定增大 C.内部损耗功率一定增大 D.输出功率一定先增大后减小
解析:在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电路的外电阻R增大,电路中的电流I=减小.电源的电动势
不变,电路中电流减小,电源的总功率P总=EI减小,故A项错误.电路的外电阻R增大,电源的效率η
==增大,故B项正确.电源的内阻不变,电路中电流减小,电源的内部损耗功率Pr=Ir减小,
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故C项错误.当滑动变阻器阻值与电源内阻相等时,电源输出功率最大,由于不知道最初滑动变阻器接入电路的阻值与电源内阻间的关系,因此无法判断电源输出功率如何变化,故D项错误.
11.如图所示,电源内阻r=0.4Ω,R1=R2=R3=4Ω.当开关闭合时,电流表和电压表的示数分别为1.5 A和2 V.求:
(1)电源电动势. (2)R4的阻值.
解析:(1)开关闭合后,等效电路如图:
电压表测量的是R2两端的电压,R1与R2并联,所以电压相等, 而且R1=R2,
所以I1=I2==0.5 A
电流表测量的是通过R1和R3的总电流,所以 I3=I′-I1=1.5 A-0.5 A=1 A 路端电压就等于R3两端的电压,即 U=U3=I3R3=1.0×4 V=4.0 V
内电压U内=Ir=(I3+I1+I2)r=2×0.4 V=0.8 V 所以E=U+U内=4.8 V.
(2)R1与R2并联后与R4串联,所以R4的电压等于路端电压减去R2的电压,因此根据欧姆定律有
R4==Ω=2Ω.
答案:(1)4.8 V(2)2Ω
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2018-2019学年高中物理第2章恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律练习新人教版选修3-1
