第6讲 闭合电路欧姆定律的应用.docx
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第6讲闭合电路欧姆定律的应用
寒假作业
第6讲闭合电路欧姆定律的应用
微课用题
(以题说法)
题组1闭合电路的动态分析问题
例题1.如图所示,A、B、C是相同的三盏灯,在滑动变阻器的滑动触头由c端向b端滑动的过程中(各灯都不被烧坏),各灯亮度的变化情况为()
A.C灯变亮,A、B灯变暗
B.A、B灯变亮,C灯变暗
C.A、C灯变亮,B灯变暗
D.A灯变亮,B、C灯变暗
【答案】A
【解析】白炽灯功率大则亮,功率小就暗,功率的计算式为P=I2R=
.滑动触头由c端向b端滑动过程中,R滑↑,R总↑,由闭合电路欧姆定律I总↓,则PA↓=I总2RA,A灯变暗.U并↑=E-I总RA-Ir,则PC↑=
,C灯变亮.IC↑=
则IB↓=I总↓-IC↑,则PB↓=IB2RB,B灯变暗.故选A.
拓展变式1.如图,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表与电流表。
初始时S0与S均闭合,现将S断开,则()
电压表的读数变大,电流表的读数变小
电压表的读数变大,电流表的读数变大
电压表的读数变小,电流表的读数变小
电压表的读数变小,电流表的读数变大
【答案】选B。
【解析】当S断开时,外电阻变大,总电流
变小,路端电压
变大,所以电压表的示数变大;总电流变小,电阻
上的电压
减小,而路端电压变大,电阻
上降的电压变大,所以电流表的示数变大。
所以B项正确。
题组2闭合电路中的图象问题
例题2.如图,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线,用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路.由图象可知()
A、电源的电动势为3V,内阻为0.5ΩB、电阻R的阻值为lΩ
C、电源的输出功率为2WD、电源的效率为66.7%
答案:
ABD
解析:
由图象Ⅱ可知,外电阻R=
=
Ω=1Ω,故B正确.由图象Ⅰ可知,电源电动势E=3.0V,短路电流I短=2.0A,电源内阻r=
=
Ω= 0.5Ω,故A正确.由两图象的交点坐标,可得电源的路端电压为2V,干路电流为2A,电源的输出功率为P=UI=2×2W=4W,故C错误.由两图象的交点坐标,可得电阻两端的电压为2V,电源的效率为
=66.7%,故D正确.故选ABD.
拓展变式2.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P随总电流I变化的图线,抛物线OBC为同一电源内部消耗的功率Pr随总电流I变化的图线,则当通过电源的电流为1A时,该电源的输出功率为()
(A)1W(B)3W(C)2W(D)2.5W
【答案】C
【解析】从图象可知:
有两个交点.O点处是没有通电,而C处它们的电功率相等,说明外电阻没有消耗功率.因此电流为3A时,外电阻阻值为零.由P=I2R可算出r=
Ω=1Ω,所以内阻的阻值为1Ω.电动势E=Ir=3×1V=3V,
当电流为1安时,
,C正确。
在线练习
1.如图所示,滑动变阻器的滑片P向A端滑动,则()
A.电源总功率增大
B.灯泡L1变亮
C.灯泡L2变暗
D.灯泡L3变亮
【答案】AB
【解析】等效电路如图.P向A端滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路总电阻R减小,即L1、L2变亮,L3变暗,总功率变大,故A、B正确.
2、如图,电源的电动势为E、内阻为r.设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U,当R5的滑动触点向图中的a端移动时( )
图7-2-13
A.I变大,U变小B.I变大,U变大
C.I变小,U变大D.I变小,U变小
【答案】D
【解析】选D.当R5的触头向a移动时,电阻变小,总电阻减小,所以总电流变大.则内阻r及电阻R3上的电压降增大,电压表示数U=E-(U3+U内)变小,R1两端的电压变大,所以电流表所在支路中的电压就减小,而支路的电阻不变,所以电流减小,故选项D正确.
3.如图所示的
图象中,I是电源的路端电压随电流变化的图象,II是某电阻两端的电压随电流变化的图象,下列说法中正确的是()
A.该电源的电动势为6V内阻为1
B.该电阻的阻值为1
C.当该电源向该电阻供电时电阻上消耗的功率为8W
D.当该电源向电阻供电时电源的效率为33.3%
【答案】ACD
【解析】I图中,截距表小电动势,斜率表示内阻,A正确。
II图中,斜率表示电阻R,为0.5Ω,B错误。
交点处为两者组成电路时的工作状态,
,C正确。
,D正确。
4.如图所示,直线A和B分别为电源a、b的路端电压和电流的关系图像,设两个电源的内阻分别为ra和rb,若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上,通过R0的电流分别为Ia、Ib,则()
A、ra=rb,Ia=Ib
B、ra>rb,Ia>Ib
C、ra>rb,Ia=Ib
D、ra>rb,Ia<Ib
【答案】B
【解析】闭合电路的I—U图线,I是电路的总电流强度,U是路端电压,图象上图线与U轴交点物理意义是电路电流强度为零,属断路,路端电压即电源电动势,图线与I轴交点的物理意义是路端电压为零,属电源短路,交点坐标值即为短路电流,I=
,即r=
,可见图线的斜率的绝对值为电源的内电阻。
从坐标中看出图线1、2与U轴交于一点表明电动势εA>εB,图线B斜率比图线A斜率小,表明rB<rA,将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上,将表示电阻的图线画在同一图像上,与AB的交点表示电流,所以Ia>IbB正确。
5.如图甲所示为某一测量电路,电源电压恒定。
闭合开关S,调节滑动变阻器由最右端滑动至最左端,两电压表的示数随电流变化的图象如图乙所示,可知:
_____(填“a”或“b”)是电压表V2示数变化的图象,电源电压为_____V,电阻Rl阻值为_____Ω,变阻器最大阻值为_____Ω。
答案:
b,6V,10Ω,20Ω
寒假作业
1.根据闭合电路欧姆定律,以下说法正确的是( )
A.外电路电阻越大,输出电流越大B.外电路电阻越大,路端电压越大
C.电源短路时,输出电流无限大D.电源断路时,路端电压无限大
【答案】B
【解析】电源短路时
,电源断路时,路端电压等于电动势。
根据闭合电路欧姆定律
可知外电路电阻越大,输出电流越小,路端电压
,外电阻越大电流中的电流越小,所以路端电压越大,选B
2.用电动势为E、内阻为r的电源对外电路供电,下列判断中正确的是()
A.电源短路时,路端电压为零,电路电流达最大值
B.外电路断开时,内电压为零,路端电压也为零
C.路端电压增大时,流过电源的电流一定减小
D.路端电压增大时,电源的效率一定增大
【答案】ACD
【解析】电源短路时,外电阻为零,所以路端电压为零,电路电流达最大值,A对;外电路断开时,内电压为零,路端电压等于电源电动势,B错;路端电压增大时,内电压一定减小,则流过电源的电流一定减小,C对;路端电压增大时,路端电压与电源电动势的比值变大,电源的效率变大,D对。
3.有人把两节放在3V的手电筒中小灯泡仅发出微弱光的干电池装到额定电压为3V的收音机中,还可以正常地使用一段时间,这个现象说明()
A.旧电池与新电池的内电阻相差不大
B.旧电池比新电池的电动势明显小
C.旧电池比新电池的内电阻明显大
D.旧电池与新电池的电动势相差不大
【答案】CD
【解析】电池能使收音机正常工作,说明收音机两端的电压接近3V,也就是电池的电动势不会比3V小很多。
小灯泡发出微弱的光说明灯泡两端电压不足3V,这就说明电池的路端电压较小而内电阻较大。
我们知道小灯泡的额定电流比收音机的大,也就是小灯泡的电阻比收音机的要小,电路中的电流比收音机的大,因此电池接在灯泡上路端电压较小是由于电池的内电阻增大造成的。
4.在如图所示的电路中,电源电动势为E.设电流表的示数为I,电压表的示数为U,电容器C所带的电荷量为Q.将滑动变阻器R1的滑动触头P向上移动,待电流达到稳定后,则与P移动前相比()
A.若电源内阻不可忽略,则U减小
B.若电源内阻不可忽略,则I增大
C.若电源内阻不可忽略,则Q减小
D.若电源内阻可以忽略,则Q减小
【答案】AC
【解析】由电路图可知,R1与含电容电路是并联的,如果不考虑电源内阻,则路端电压是不变的,即电容器两端的电压不变,Q不变,故选项D是错误的.在电源内阻不能忽略的条件下,由闭合电路欧姆定律知,当电阻R1减小时,路端电压U减小,电容器两端的电压减小,Q减小,故选项A、C正确.
5.如图7-2-12所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则( )
图7-2-12
A.R1接在电源上时,电源的效率高
B.R2接在电源上时,电源的效率高
C.R1接在电源上时,电源的输出功率大
D.电源的输出功率一样大
【答案】A
【解析】选A.由题中图线的斜率可知R1>R2,因电源效率η=
,所以R1接在电源上时,电源的效率高,故A正确、B错误;由U-I图线知电阻R2与电源接成闭合电路时通过电阻R2的电流等于电源的电流,R2的工作电压等于电源的路端电压,所以R2的电阻与电源内阻相等,此时电源的输出功率最大,故C、D错误.
6.如图电路中,电阻R1=10Ω,R2=8Ω,电源内阻r≠0.当S接R1时,电压表示数为2V,当S接R2时,电压表示数可能为()
A.2.2VB.1.9VC.1.6VD.1.3V
【答案】B
【解析】令电池电动势为ε,电池内阻为r,电池外部的电压为U,电流为I,则有ε=U+Ir,电键置于1时,ε=
,电键置于2时,ε=
,两式相减,可得I=
,那么此时电流无论接入R1还是R2都近似是一样的,R1接入是2V÷10Ω=0.2A,那么R2接入也是0.2A则电压表显示:
0.2A×8Ω=1.6V电压表的显示只会从2V变到1.6V,然而题目说了不能忽略内阻,所以介于2V变到1.6V之间的只有答案B。
7.如图电路,当滑动变阻器的滑片放在正中时,三盏灯的亮度相同,则在滑动变阻器的滑片下移过程中()
A.A灯变暗B.B灯变暗C.C灯变亮D.C灯变暗
【答案】AD
【解析】本题考查的是闭合电路欧姆定律的相关问题。
当滑动变阻器的滑片放在正中时,三盏灯的亮度相同,则在滑动变阻器的滑片下移过程中,并联电路总电阻变大,其上分得的电压也变大,B灯电阻不变,通过B灯的电流变大,所以B灯功率变大,B灯变亮;电路中的总电阻增大,干路电流变小,A等变暗,通过C灯的电流变小,所以C灯变暗。
正确答案AD。
8.如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的I—U图象,则下述说法正确的是( )
A.电动势E1=E2,发生短路时的电流强度I1>I2
B.电动势E1=E2,内阻r1>r2
C.电动势E1=E2,内阻r1<r2
D.当两个电源工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化较
【答案】ACD
【解析】闭合电路的I—U图线,I是电路的总电流强度,U是路端电压,图象上图线与U轴交点物理意义是电路电流强度为零,属断路,路端电压即电源电动势,图线与I轴交点的物理意义是路端电压为零,属电源短路,交点坐标值即为短路电流,I=
,即r=
,可见图线的斜率的绝对值为电源的内电阻。
从坐标中看出图线1、2与U轴交于一点表明电动势ε1=ε2,图线1斜率比图线2斜率小,表明r1<r2,图线1与I轴交点坐标大于图线2与I轴交点坐标。
表明I1>I2。
可见选项A、C正确,两个电源电动势相等,内阻r1<r2,当电流变化量△I1=△I2时,△I1r1<△I2r2,即电源1内电压变化量小于电源2内电压变化量,所以电源2路端电压变化量大。
D选项正确。
答案为:
A、C、D
9.用电压表检查如图所示的电路中的故障,测量Uad=5.0V,Uab=0,Ubc=5.0V,Ucd=0,则电路故障可能是()
A.滑动变阻器R1断路B.电容器C被击穿
C.电阻R2断路D.电感线圈L断路
【答案】D
【解析】判断电路故障的最常用的一种方法是使用电压表,电压表在使用时“只要电压表的正负接线柱能与电源的正负极接通,同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生时,电压表就会有示数”.由题意Uad=Ubc=5.0V可知ab、cd间为通路,AC错误;若电容器C被击穿,则bc两点间电压将为零,B错误;故正确答案为D.
10.如图所示的电路中,不计电表内阻的影响,改变滑动变阻器的滑片位置,测得电压表
和
随电流表A的示数变化的实验图象如图乙所示,则下列说法正确的是()
A.图象a是电压表
的示数与I的关系图象
B.图象b的延长线一定过坐标原点O
C.图象a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电阻
消耗的瞬时功率
D.图象a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电源的瞬时输出功率
【答案】BCD
【解析】图象a表示电流表的示数随电压表的示数的增大而减小,当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电阻变小,电流表的示数增大,电压表
的示数增大,A错误;图象b是电压表
的示数与I的关系图象,当电流表的示数为0时,电压表
的示数也为0,所以图象b的延长线一定过坐标原点O,B正确;图象a、b的交点表示两电压表的示数相等,即滑动变阻器的电阻为0,所以图象a、b的交点的横、纵坐标值的乘积等于电阻
消耗的瞬时功率,等于电源的瞬时输出功率,CD正确。
11.如图所示电路中,电源电动势为E,内电阻r不能忽略.闭合S后,调整R的阻值,使电压表的示数增大ΔU,在这一过程中( )
A.通过R1的电流增大,增大量为ΔU/R1
B.R2两端的电压减小,减小量为ΔU
C.通过R2的电流减小,减小量小于ΔU/R2
D.路端电压增大,增大量为ΔU
【答案】A
【解析】电阻R增大时,并联电阻变大,电路中总电阻变大,干路电流变小,内电压变小,R2两端的电压U2变小,则电压表示数变大,对于回路有:
E=U+U′=UV+U2+U′,UV=I1R1,U2=IR2,U′=Ir.所以有:
ΔU=ΔU2+ΔU′,故选A.
12.某控制电路如图所示,主要由电源(电动势为E、内阻为r)与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成,L1、L2是红绿两个指示灯,当电位器的触片滑向a端时,下列说法正确的是()
A.L1、L2两个指示灯都变亮
B.L1、L2两个指示灯都变暗
C.L1变亮,L2变暗
D.L1变暗,L2变亮
答案:
B
解析:
当电位器的触片滑向a端时,电位器接入电路的有效电阻减小,电路总电阻减小,流过电源的电流增大,路端电压减小,则L1两端电压减小,L1变暗;由于电位器电阻减小,则与电位器并联的支路两端的电压减小,则L2两端分得的电压减小,L2变暗,选B。
13.如图七所示,E=10V,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF,电池内阻可忽略.
(1)闭合开关K,求稳定后通过R1的电流;
(2)然后将开关K断开,求这以后通过R1的总电量.
答案:
解析:
14.在如图所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3是一滑动变阻器,当其滑片从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电流的变化图线如图所示,其中A、B两点是滑片在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。
答案:
(1)20V,20ΩΩ
(2)5Ω(3)300Ω
解析:
(1)将AB延长后交U轴与20V处,交I轴于1.0A处
(2)滑片P滑至右端时由图象知此时对应于B点∴U2=4V
Ur=E-V2=20V-4V=16V
由串联电路的电压分配与阻值正成比知r=4R,
(3)滑片滑到左端时由图象可知外电压为U外=16V,Ur=E-U外=20V-16V=4V
R1与R3并联后的总电阻为R3并=80Ω-5Ω=75Ω,
又
,解得:
R3=300Ω
15.在如图所示的电路中,电阻R1=12Ω,R2=8Ω,R3=4Ω.当电键K断开时,电流表示数为0.25A,当K闭合时电流表示数为0.36A.求:
(1)电键K断开和闭合时的路端电压U及
U’?
(2)电源的电动势和内电阻?
(3)电键K断开和闭合时内阻上的热功率P及P’?
答案:
见解析
解析:
(1)K断开时:
K闭合时:
(2)K断开时:
外电路总电阻
K闭合时:
外电路总电阻
由闭合电路欧姆定律:
代入数据解得:
(3)K断开时:
K闭合时:
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