2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时16　闭合电路的欧姆定律 Word版含解析

2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时16　闭合电路的欧姆定律 Word版含解析

作业时限：45 分钟 作业满分：100 分 一、单项选择题(每小题 6 分，共 42 分) 1．一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800 mV，短路电流为 40 mA，若将该电池板与一阻值为 20 Ω的电阻器连成一闭合电路， 则它的路端电压是( D ) A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 V 解析：电源电动势为 0.8 V，根据 I 短＝E r 解得 r＝ E I 短 ＝20 Ω.所以 U＝ R R＋rE＝0.4 V. 2．在如图所示的闭合电路中，当滑片 P 向右移动时，两电表读 数的变化是( B ) A．A 变大，V 变大 B．A 变小，V 变大 C．A 变大，V 变小 D．A 变小，V 变小 解析：该电路中，当滑片 P 向右移动时，滑动变阻器的有效电 阻变大，闭合电路的总电阻变大，根据闭合电路的欧姆定律 I＝ E r＋R0＋R 可知，电路中的电流变小，电流表的读数变小，而电压表的 读数为 U＝E－I(R0＋r)，I 减小，电压表读数变大，选项 B 正确． 3.如图所示电路中，电源电动势为 E，内电阻为 r，开关闭合时 在平行板电容器 C 中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态，当变阻 器 R0 的滑动端向左移动时，带电粒子将( B ) A．向上运动 B．向下运动 C．静止不动 D．不能确定运动状态的变化 解析：当滑动端向左移动时 R0 变大，则总电流变小，R 两端的 电压变小，电容器中的场强变小，粒子受到的电场力减小，重力大于 电场力，所以粒子将向下运动，故 B 正确． 4．如图所示，电源电动势为 6 V，当开关接通时，灯泡 L1 和 L2 都不亮，用电压表测得各部分电压 Uad＝0，Ucd＝6 V，由此可以判定 ( 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：由题给条件可知，电路中有的地方没有电压，由 Uad＝0， Ucd＝6 V 可知电路是断路，电路 a、d 之间没有断点，c、d 之间有断 点，可知灯 L2 断路．由电灯 L2 两端电压不为零，可知灯 L1 与变阻 器 R 是完好的，选项 C 正确． 5．如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、电动机组成的电 路，蓄电池内阻为 0.05 Ω，电流表和电压表均为理想电表．只接通 S1 时，电流表示数为 10 A，电压表示数为 12 V，再接通 S2，电动机 工作时，电流表示数变为 8 A，则此时通过电动机的电流是( C ) A．2 A B．8 A C．50 A D．58 A 解析：根据闭合电路欧姆定律 E＝U＋Ir，只接通 S1 时，电流表 示数为 10 A，电压表示数为 12 V，得 E＝12.5 V，车灯电阻 R＝U I ＝ 12 10 Ω＝1.2 Ω；接通 S2，电动机工作时，电流表示数变为 8 A，车灯 电压 U1＝I1R＝9.6 V，电源内电压为 U 内＝E－U1＝2.9 V，通过电源 的电流 I 总＝U 内 r ＝ 2.9 0.05 A＝58 A，通过电动机的电流 I2＝I 总－I1＝50 A，C 正确． 6．如图所示电路中，M、N 是平行板电容器的两个极板，R0 为 定值电阻，R1、R2 为可调电阻，用绝缘细线将质量为 m、带正电的 小球悬于电容器内部．闭合开关 S，小球静止时受到悬线的拉力为 F. 调节 R1、R2，关于 F 的大小判断正确的是( B ) A．保持 R1 不变，缓慢增大 R2 时，F 将变大 B．保持 R1 不变，缓慢增大 R2 时，F 将变小 C．保持 R2 不变，缓慢增大 R1 时，F 将变大 D．保持 R2 不变，缓慢增大 R1 时，F 将变小 解析：当 R1 不变，增大 R2 时，电路中总电流 I 减小，R0 分压相 应减小，MN 极板间的场强也减小，所以 F 也变小．而当 R2 不变， 调节 R1 时，MN 极板间的电压不变，F 应不变．选项 B 正确． 7.如图所示电路中，R1、R2 为定值电阻，电源内阻为 r，闭合电 键 S，电压表显示有读数，调节可变电阻 R 的阻值，电压表示数增大 量为ΔU，则在此过程中( C ) A．可变电阻 R 阻值增大，流过它的电流增大 B．电阻 R2 两端的电压减小，变化量等于ΔU C．通过电阻 R2 的电流减小，变化量小于ΔU R2 D．路端电压一定增大，变化量大于ΔU 解析：由题，电压表的示数增大，R 和 R1 并联的电阻增大，得 知 R 增大，总电阻增大，总电流减小，并联部分电压增大，通过 R1 的电流增大，所以通过可变电阻 R 的电流减小，故 A 错误．R 增大， 外电阻增大，干路电流减小，电阻 R2 两端的电压减小，路端电压增 大，而路端电压等于外电路总电压，所以电阻 R2 两端的电压减小量 小于ΔU，由欧姆定律得知，通过电阻 R2 的电流减小，减小量小于ΔU R2 ， 故 B 错误、C 正确．由于电阻 R2 两端的电压减小，所以路端电压的 增大量小于ΔU，故 D 错误． 二、多项选择题(每小题 8 分，共 24 分) 8.下图为闭合电路中两个不同电源的 U－I 图象，则下列说法中 正确的是( AD ) A．电动势 E1＝E2，短路电流 I1＞I2 B．电动势 E1＝E2，内阻 r1＞r2 C．电动势 E1＞E2，内阻 r1＞r2 D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源 2 的路端电压变化 较大 解析：由闭合电路的欧姆定律得 E＝U＋Ir.当 I＝0 时电动势 E 等于路端电压 U，即 U－I 图线和 U 轴的交点就是电动势，由图知两 电源的电动势相等．当 U＝0 时 I＝E/r，U－I 图线和 I 轴的交点就是 短路电流，由图可知 I1＞I2，A 正确．而 r＝E/I，即图线的斜率表示 电源的内阻，由图知 r1＜r2，B、C 错误．当工作电流变化量相同时， 因为 r1＜r2，电源 2 内电压变化较大，由闭合电路的欧姆定律得 E＝ U 外＋U 内．所以电源 2 的路端电压变化较大，D 正确． 9．如图所示的 U－I 图象中，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 的 U－I 图线，用该电源直接与电阻 R 连接成闭合电路，由图象可知( AD ) A．R 的阻值为 1.5 Ω B．电源电动势为 3 V，内阻为 0.5 Ω C．电源的输出功率为 3.0 W D．电源内部消耗的功率为 1.5 W 解析：由直线Ⅰ可知，电源的电动势为 3 V，内阻为 1.5 Ω，选 项 B 错误；由直线Ⅱ可知，R 的阻值为 1.5 Ω，选项 A 正确；闭合回 路的电流为 I＝ E R＋r ＝1 A，则电源的输出功率为 P 出＝EI－I2r＝1.5 W，电源内部消耗功率为 P 内＝I2r＝1.5 W，选项 C 错误，D 正确． 10．有一种测量体重的电子秤，其原理图如图中的虚线部分所示， 它主要由三部分构成：踏板、压力传感器 R(是一个阻值可随压力大 小而变化的电阻器)、显示体重的仪表 G(实质是理想电流表)．设踏板 的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为 3 A，电源电动势为 12 V，内阻为 2 Ω，电阻 R 随压力变化的函数为 R＝30 Ω－0.02 F(F 和 R 的单位分别是 N 和Ω)．下列说法正确的是( AC ) A．该秤能测量的最大体重是 1 400 N B．该秤能测量的最大体重是 1 300 N C．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表 G 刻度 盘 0.375 A 处 D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表 G 刻度 盘 0.400 A 处 解析：当电流表示数达到 3 A 时，压力传感器受到的压力最大， 由 E＝I(R＋r)可求得 R＝2 Ω，由 R＝30 Ω－0.02 F 可求得 F＝1 400 N，选项 A 正确，B 错误；当踏板空载时，R′＝30 Ω，电流表 G 示 数为 I′＝ E R′＋r ＝ 12 30＋2 A＝0.375 A，选项 C 正确，D 错误． 三、非选择题(共 34 分) 11．(16 分)如右图所示 E＝10 V，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF. 电池内阻可忽略． (1)闭合开关 S，求稳定后通过 R1 的电流； (2)然后将开关 S 断开，求这以后流过 R1 的总电荷量． 答案：(1)1 A (2)1.2×10－4 C 解析：(1)电路稳定后，电容器所在的支路上无电流通过，因此 R1 与 R2 串联，C 两端的电压即为 R2 两端的电压． 由欧姆定律得，通过 R1 的电流 I＝ E R1＋R2 ＝ 10 4＋6 A＝1 A. (2)电容器两端电压 U2＝IR2＝6 V， 电容器所带电荷量 Q1＝CU2＝30×10－6×6 C＝1.8×10－4 C. 开关 S 断开稳定后，总电流为零，电容器两端电压为 E，所带电 荷量 Q2＝CE＝30×10－6×10 C＝3×10－4 C. 通过 R1 的电荷量，即为电容器增加的电荷量， ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4 C. 12. (18 分)如图所示的电路中，电源的电动势 E＝12 V，内阻未 知，R1＝8 Ω，R2＝1.5 Ω，L 为规格“3 V，3 W”的灯泡，开关 S 断 开时，灯泡恰好正常发光．(不考虑温度对灯泡电阻的影响)试求： (1)灯泡的额定电流和灯丝电阻； (2)电源的内阻； (3)开关 S 闭合时，灯泡实际消耗的功率． 答案：(1)1 A 3 Ω (2)1 Ω (3)0.48 W 解析：(1)灯泡的额定电流 I0＝P0 U0 ＝3 3 A＝1 A 灯丝电阻 RL＝U20 P0 ＝32 3 Ω＝3 Ω. (2)断开 S 时，灯 L 正常发光，即 I1＝I0 根据闭合电路的欧姆定律得 E＝I0(R1＋RL＋r) r＝E I0 －(R1＋RL)＝12 1 Ω－(8＋3) Ω＝1 Ω. (3)闭合 S 时，设外电路总电阻为 R 外， 则 R 外＝ RL·R2 RL＋R2 ＋R1＝9 Ω 设干路电流为 I 总，则 I 总＝ E R 外＋r ＝1.2 A 灯泡两端的电压 UL＝I 总· RL·R2 RL＋R2 ＝1.2 V 灯泡的实际功率 PL＝U2L RL ＝0.48 W.