探究闭合电路欧姆定律 章末检测卷沪科版选修31DOCWord文件下载.docx
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解析 由题图不难看出,在C点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源的电动势为E=3V,短路电流为I=3A,所以电源的内阻为r==1Ω.图像上AB线段表示的功率为PAB=P总-I2r=(1×
3-12×
1)W=2W.故正确选项为C.
3.在如图2所示的闭合电路中,当滑片P向左移动时,则( )
图2
A.电流表示数变大,电压表示数变大
B.电流表示数变小,电压表示数变大
C.电流表示数变大,电压表示数变小
D.电流表示数变小,电压表示数变小
解析 滑片P向左移动,电阻R接入电路的电阻变小,则总电阻R总也变小,根据闭合电路欧姆定律I=可知,回路中电流变大,则电流表的示数变大,电压表两端电压U=E-I(R0+r)变小,故选项C正确.
4.某同学用如图3甲所示的电路来测量电池的电动势和内阻,根据测得的数据作出了如图乙所示的U-I图线,由图可知( )
图3
A.电池电动势的测量值是1.00V
B.电池内阻的测量值是3.50Ω
C.外电路发生短路时的电流为0.40A
D.电压表的示数为1.20V时电流表的示数I′=0.20A
答案 D
解析 由闭合电路欧姆定律U=E-Ir知当I=0时,U=E.U-I图线的斜率的绝对值表示电源的内阻,则r=||=Ω=1Ω
U轴的电压刻度不是从零开始的,U-I图线的横截距不再表示U=0时的短路电流,而是表示路端电压为1V时的干路电流是0.4A,因为||=r=常数,从题图中易得=,所以I′=0.20A.所以D选项正确.
5.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图4所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( )
图4
A.、B.、
C.、D.、
解析 电源的效率η=×
100%=×
100%.a点对应的路端电压U为4个格,而电动势E为6个格.因此ηa=;
b点对应的路端电压为2个格,因此ηb=.故D正确.
6.如图5所示为甲、乙两灯泡的I-U图像,根据图像,计算甲、乙两灯泡并联在电压为220V的电路中时,实际发光的功率约为( )
图5
A.15W、30WB.30W、40W
C.40W、60WD.60W、100W
解析 从图像的横坐标(U)为220V的刻度可找出对应的纵坐标(I)的值分别为I甲=0.19A,I乙=0.29A,则P甲=U·
I甲≈40W,P乙=U·
I乙≈60W,即C项正确.
二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分,在每小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)
7.如图6所示,在一幢居民楼里有各种不同的用电器,如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、抽油烟机等.停电时,用多用电表测得A、B间的电阻为R;
供电后,设各家用电器全都同时使用时,测得A、B间电压为U,进线电流为I;
经过一段时间t,从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W,则下列表达式用来计算该幢居民楼用电的总功率,其中正确的是( )
图6
A.P=I2RB.P=
C.P=IUD.P=
答案 CD
解析 电路消耗的电功率的计算公式P=UI、P=是普遍适用的,而A、B两选项只适用于纯电阻电路,而电视机、洗衣机、微波炉和抽油烟机都不是纯电阻电器,所以A、B错误,C、D正确.
8.在如图7所示的电路中,灯泡L的电阻大于电源的内阻r,闭合电键S,将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后,下列结论正确的是( )
图7
A.灯泡L变亮
B.电源的输出功率变小
C.电容器C上电荷量减少
D.电流表读数变小,电压表读数变大
答案 BD
解析 将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后,R的阻值变大,电路中电流变小,灯泡变暗,A错误;
路端电压变大,电阻R两端电压变大,电容器C两端电压变大,电容器C上电荷量增加,C错误,D正确;
当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大,而灯泡L的电阻大于电源的内阻r,将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后,外电路电阻比r大得更多,输出功率变小,B正确.
9.如图8所示,已知电源电动势E=16V,内阻r=1Ω,定值电阻R=2Ω,通过小灯泡的电流为1A,已知小灯泡的电阻为3Ω,小型直流电动机的线圈电阻r′=1Ω,则( )
图8
A.电动机两端的电压为10V
B.电动机两端的电压为6V
C.电动机的输入功率为10W
D.电动机的输出功率为5W
答案 AC
解析 电动机两端的电压UM=E-I(R+RL+r)=16V-1×
(2+3+1)V=10V,故选项A正确,选项B错误;
电动机的输入功率P=UMI=10×
1W=10W,P出=P-I2r′=10W-1W=9W,故选项C正确,D错误.
10.如图9所示,电源的电动势E=2V,内阻r=2Ω,两个定值电阻阻值均为8Ω,平行板电容器的电容C=3×
10-6F,则( )
图9
A.开关断开时两极板间的电压为V
B.开关断开时电容器的带电荷量为4×
10-6C
C.开关接通时两极板间的电压为V
D.开关接通时电容器的带电荷量为4×
解析 电容器两极板间的电压等于R2两端电压,开关S断开时,电路中的总电流I==A=0.2A,电容器的极板电压U=IR2=0.2×
8V=1.6V,此时电容器的带电荷量Q=CU=3×
10-6×
1.6C=4.8×
10-6C,故选项A、B错误;
开关接通时两定值电阻并联,电容器两极板间的电压等于路端电压,电路中的总电流I′==A=A,电容器两极板间的电压U′=I′R外=×
4V=V,此时电容器的带电荷量Q′=CU′=3×
C=4×
10-6C,故选项C、D正确.
三、实验题(本题共2小题,共14分)
11.(6分)某同学采用如图10甲所示的电路测量干电池的电动势和内阻.已知干电池的电动势约为1.5V,内阻约为2Ω,电压表(0~3V,3kΩ),电流表(0~0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有R1(10Ω,2A)和R2(100Ω,0.1A)各一只.
图10
(1)在实验中滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”);
(2)在图乙中用笔画线代替导线连接实验电路.
答案
(1)R1
(2)实验电路如图所示
12.(8分)某同学利用图11所示电路探究电源在不同负载下的输出功率情况.
图11
(1)所得实验数据如下表,请在图12的直角坐标系上画出U-I图像.
U/V
1.96
1.86
1.80
1.84
1.64
1.56
I/A
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
图12
(2)根据所画U-I图像,可求得电流I=0.20A时电源的输出功率为________W.(结果保留两位有效数字)
(3)实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图11电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计.在下列选项所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是____________________.(Rx阻值未知)
答案
(1)见解析图
(2)0.37 (3)BC
解析
(1)U-I图像如图所示.
(2)通过图像可得I=0.20A时U=1.83V
故P=UI≈0.37W
(3)为了测电源输出功率,电压表必须测出路端电压,D错误;
A项中并联的Rx不起作用,A错误;
故选B、C.
四、计算题(共4小题,共46分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13.(10分)如图13甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器.当其滑片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得到的.求:
图13
(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.
答案
(1)20V 20Ω
(2)5Ω (3)300Ω
解析
(1)由题图乙中AB线延长交U轴于20V处,交I轴于1.0A处可知电源的电动势为E=20V,内阻r==20Ω.
(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应题图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,
得R2==5Ω.
(3)当P滑到R3的左端时,由题图乙知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外==80Ω.
因为R外=+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300Ω.
14.(10分)如图14所示电路中,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,电阻R1=9Ω,R2=15Ω,电流表A的示数为0.4A,求电阻R3的阻值和它消耗的电功率.
图14
答案 30Ω 1.2W
解析 并联电路的电压U2=I2R2=6V,
由闭合电路欧姆定律得E=U2+I(R1+r)
解得流过电源的电流为I=0.6A,
流过R3的电流为I3=I-I2=0.2A,
R3的阻值为R3===30Ω,
R3消耗的电功率为P3=U3I3=1.2W.
15.(14分)在如图15甲所示的电路中,R1和R2都是纯电阻,它们的伏安特性曲线分别如图乙中a、b所示.电源的电动势E=7V,内阻忽略不计.
图15
(1)调节滑动变阻器R3,使电阻R1和R2消耗的电功率恰好相等,求此时电阻R1和R2的阻值为多大?
R3接入电路的阻值为多大?
(2)调节滑动变阻器R3,使R3=0,这时电阻R1和R2消耗的电功率各是多少?
答案
(1)1000Ω 1000Ω 800Ω
(2)1.05×
10-2W 1.4×
10-2W
解析
(1)R1、R2和R3串联,电流相等,当电阻R1和电阻R2消耗的电功率相等时,由伏安特性曲线可知,此时电路中的电流I=2.5mA.
这时加在电阻R1和R2上的电压U1=U2=2.5V.
由欧姆定律得R1=R2==1000Ω
滑动变阻器R3两端电压为U3=E-U1-U2=2V
由欧姆定律得R3==800Ω
(2)当R3=0时
U1′+U2′=E=7V
又因通过电阻R1和R2的电流相等,从伏安特性曲线上可以看出,I′=3.5mA,且U1′=3V
U2′=4V
电阻R
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