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高二物理上学期选修3-1试题:第二章+恒定电流+十六+2.7

课后提升作业 十六 闭合电路的欧姆定律 (40 分钟 50 分) 一、选择题(本题共 5 小题,每小题 6 分,共 30 分) 1.(2018·蚌埠高二检测)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 的伏安特性曲线,用该 电源直接与电阻 R 连接成闭合电路,由图象可知( ) A.R 的阻值为 1.5Ω B.电源电动势为 3V,内阻为 0.5Ω C.电源的输出功率为 3.0W D.电源内部消耗功率为 0.5W 【解析】选 A。由图象Ⅱ可知,R= = Ω =1.5Ω ,故 A 正确;由图象 = Ⅰ可知, 电源电动势 E=3.0V, 短路电流 I 短=2.0A, 则电源内阻 r= Ω =1.5Ω ,故 B 错误;由两图象的交点坐标,可得路端电压 U=1.5V, 干路电流 I=1.0A,则电源的输出功率为 P=UI=1.5×1.0W=1.5 W,故 C 错误;电源内部消耗功率为 Pr=I2r=1.02×1.5W=1.5W,故 D 错误。 2.如图所示,在滑动触头由 a 端滑向 b 端的过程中,下列表述正确的 是( ) A.路端电压变小 B.电流表的示数变大 C.电源内阻消耗的功率变小 D.电路的总电阻变大 【解析】选 A。滑动触头由 a 滑向 b 的过程中,总电阻变小,D 错误; 干路电流变大,路端电压变小,A 正确;内阻消耗功率变大,C 错误; 定值电阻 R3 上电压降低,电流表示数变小,B 错误。故选 A。 【补偿训练】 (2018·杭州高二检测)如图所示电路中,当 S 断开时,理想电压表的 示数为 6V,当 S 闭合后,a、b 两点间电压可能是( ) A.11V C.9V B.10V D.8V 【解析】选 D。当 S 断开时,由电阻 R1、R2 和 R3 组成串联电路;因为 I= ,所以电源的电动势为: E= (R1+R2+R3+r),即 E= ×(10Ω +20Ω +R3+r)① 当 S 闭合时,电阻 R1 被短路, R2 、 R3 组成串联电路;则有: E= (R2+R3+r),即 E= (20+R3+r)② 由①②可得:U2′=6V+ 当 R3+r→0 时,U2′=9V; 当 R3+r→∞时,U2′=6V 所以 S 闭合后电压表取值范围为 6V<U2′<9V,故选 D。 3.图示的电路中,电源内阻不可忽略,开关 S 闭合前灯泡 A、B、C 均 已发光。那么,当开关 S 闭合时,A、B、C 三个灯泡的亮度变化情况 是( ) A.A 亮度不变,B 变亮,C 变暗 B.A 变暗,B 变亮,C 变暗 C.A 变亮,B 变暗,C 变亮 D.A 变暗,B 变亮,C 亮度不变 【解析】选 B。当开关 S 闭合时,灯泡 C、D 并联,电阻减小,外电 路总电阻 R 减小,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流 I 增大,灯泡 A 的电压 UA=E-Ir 减小,电流 IA 减小,灯泡 A 变暗。灯泡 B 的电流 IB=I-IA,增大,电压 UB 增大,灯泡 B 变亮。灯泡 C 的电压 UC=UA-UB, UA 减小,UB 增大,则 UC 减小,灯泡 C 变暗。 4.(多选)(2018·柳州高二检测)在如图所示的电路中,电源电动势为 12V,电源内阻为 1.0Ω ,电路中的电阻 R0 为 1.5Ω ,小型直流电动机 M 的内阻为 0.5Ω 。 闭合开关 S 后, 电动机转动, 电流表的示数为 2.0A。 以下判断中正确的是( ) A.电动机的输出功率为 14W B.电动机两端的电压为 7.0V C.电动机产生的热功率为 2.0W D.电源输出的电功率为 24W 【解析】选 B、C。电动机的总功率为 P 电=UI=14W,A 错误;电路中电 流 表 的 示 数 为 2.0A , 所 以 电 动 机 的 电 压 为 : U=E-U =E-I(R0+r)=7V , B 正确;电动机的发热功率为 P 热 =I 2 内 R=22 × 0.5W=2W, C 正确; 电源的输出功率为 P 输出=EI-I2r=12×2W-22×1W=20W, D 错误。 【易错提醒】电动机是非纯电阻,不能应用欧姆定律,否则容易漏选 B 项。 5.如图所示, 直线 OAC 为某一直流电源上总功率随电流 I 的变化图线, 曲线 OBC 表示同一直流电源内部热功率随电流 I 变化的图线。若 A、 B 的横坐标为 1A,那么 AB 段表示的功率为( ) A.1 W C.2 W B.6 W D.2.5 W 【解析】选 C。在 C 点,电源的总功率等于电源内耗功率,所以电源 电动势的大小为 E=3V,短路电流的大小为 I=3A,所以电源的内阻为 r= =1Ω , 图象上 AB 段所代表的功率为 PAB=P 总-I2r=1×3W-12×1 W=2 W, 故选 C。 二、非选择题(本题共 2 小题,共 20 分。需写出规范的解题步骤) 6.(10 分)电路图如图甲所示,图乙中图线是电路中的电源的路端电 压随电流变化的关系图象,滑动变阻器的最大阻值为 15Ω ,定值电 阻 R0=3Ω 。 (1)当 R 为何值时,R0 消耗的功率最大?最大值为多少? (2)当 R 为何值时,电源的输出功率最大?最大值为多少? (3)当 R 为何值时,R 消耗的功率最大?最大功率为多少? 【解析】(1)由题图乙知电源的电动势和内阻为 E=20V,r=7.5Ω 。由 题图甲分析知道,当 R=0 时,R0 消耗的功率最大,为 P= R0= ×3W=10.9 W。 (2)当 r=R+R0 时,即 R=4.5Ω 时,电源的输出功率最大,最大值 P′ = = (R0+R) ×(3+4.5)W=13.3 W。 (3)把定值电阻 R0 和电源作为一个等效电源, 其电动势 E=20V, 内阻 r1=r+R0 =10.5Ω , 则当 R=r1=10.5Ω 时,R 消耗的功率最大, 此时