2020新教材高中物理课时评价练十五闭合电路的分析含解析 人教版必修第三册 10页

闭合电路的分析 ‎(40分钟　100分)‎ ‎(25分钟　60分)‎ 一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)‎ ‎1.在如图所示的电路中,电源两端A、B间的电压恒定不变,开始时S断开,电容器上充有电荷。闭合S后,以下判断正确的是 (　　)‎ A.C1所带电量增大,C2所带电量减小 B.C1所带电量减小,C2所带电量增大 C.C1、C2所带电量均减小 D.C1、C2所带电量均增大 ‎【解析】选C。闭合S前,两电阻中无电流通过,其上电压为零,故两电容器两端电压均等于电源A、B间的电压;闭合S后,两电容器分别并联在两电阻上,根据串联分压规律可知,此时电容器两极板间电压均小于A、B间电压,由Q=CU可知,两电容器所带电量均减小,C正确。‎ ‎2.如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器。当R3的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.R1的功率P1必然减小 B.R2的功率P2必然变大 C.电源总功率必然增加 D.电源热功率必然减小 - 10 -‎ ‎【解析】选D。P向右移动时,R3增大。因此电路的总电阻R增大,由I=知,I减小,由U=E-Ir知路端电压U增大。所以由部分电路欧姆定律知,I1增大,则I2减小,因而可得P1增大,P2减小,则A、B错误;P总=EI,由于总电流减小,电源的总功率减小,电源内部消耗的热功率减小,故C错误,D正确。‎ ‎【补偿训练】‎ 在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表的读数为I,电压表的读数为U,当R5的滑动触头向图中a端移动时 (　　)‎ 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 ‎【解析】选D。当R5的滑动触头向图中a端移动时,R5接入电路的电阻变小,外电路的总电阻就变小,总电流变大,路端电压变小即电压表的读数U变小;由于总电流变大,使得R1、R3两端电压都变大,而路端电压又变小,因此,R2和R4串联两端电压变小,则电流表的读数I变小,故选D。‎ ‎3.如图所示电路的电源内阻不可忽略,若调整可变电阻R的阻值,可使电压表V的示数减小ΔU(电压表为理想电表),在这个过程中 (　　)‎ A.通过R1的电流减小,减少量一定等于 B.R2两端的电压增大,增加量一定等于ΔU C.路端电压减小,减少量一定等于ΔU D.通过R2的电流增大,增加量等于 - 10 -‎ ‎【解析】选A。由R1=知,当电压减小ΔU时,通过R1的电流减小,故A正确;由闭合电路欧姆定律知,当电压减小ΔU时,则U2+U内增大ΔU,所以R2两端的电压增加量小于ΔU,路端电压减小量小于ΔU,通过R2的电流增加量小于,故D错误。‎ ‎4.如图所示,电源电动势为E,内阻为r。电路中的R2、R3分别为总阻值一定的滑动变阻器,R0为定值电阻,R1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)。当开关S闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。下列说法中正确的是(　　)‎ A.只逐渐增大R1的光照强度,电阻R0消耗的电功率变大,电阻R3中有向下的电流 B.只调节电阻R3的滑片P2向上端移动时,电源消耗的功率变大,电阻R3中有向上的电流 C.只调节电阻R2的滑片P1向下端移动时,电压表示数变大,带电微粒向下运动 D.若断开开关S,带电微粒向下运动 ‎【解析】选D。只逐渐增大R1的光照强度,R1的阻值减小,外电路总电阻减小,总电流增大,电阻R0消耗的电功率变大,滑动变阻器的电压变大,电容器两端的电压增大,电容器两极板带的电荷量变大,所以电阻R3中有向上的电流,故选项A错误;电路稳定时,电容器相当于开关断开,只调节电阻R3的滑片P2向上端移动时,对电路没有影响,故选项B错误;只调节电阻R2的滑片P1向下端移动时,电容器并联部分的电阻变大,所以电容器两端的电压变大,由E=可知电场力变大,带电微粒向上运动,故选项C错误;若断开开关S,电容器处于放电状态,电荷量变小,板间场强减小,带电微粒所受的电场力减小,将向下运动,故选项D正确。‎ ‎5.如图所示的电路中,电压表和电流表均是理想电表,当滑动变阻器的滑片P向左移动一小段距离后,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.电压表示数减小　　　　B.电流表示数增大 - 10 -‎ C.R0的功率减小 D.电源的功率增大 ‎【解析】选C。根据串、并联电路的特点可知,当滑片P向左移动一小段距离后,整个闭合回路的总电阻增大,利用闭合电路的欧姆定律I=可判断I减小,因U=E-Ir,所以电压表示数增大,A、B错误;R0与其并联的滑动变阻器的总电阻减小,而干路电流I减小,所以R0两端的电压U0减小,根据P=,可知R0的功率减小,C正确;因P总=EI,干路电流减小,可判断电源的总功率减小,D错误。‎ ‎6.阻值相等的四个电阻R、电容器C及电池E(内阻可忽略)接成如图所示的电路。保持S1闭合,开关S2断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S2,电流再次稳定后,C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为 (　　)‎ A.5∶3　　　B.2∶1　　　C.1∶2　　　D.1∶3‎ ‎【解析】选A。电池E的内阻可忽略不计,保持开关S1闭合、S2断开且电流稳定时,电容器的电压为:U1=×2R=,再闭合开关S2时,电容器的电压为:U2=×R=,由Q=CU得:C相同,则有:Q1∶Q2=U1∶U2=5∶3,故A正确,B、C、D错误。‎ 二、非选择题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)‎ ‎7.(12分)甲同学要把一个量程为200μA的直流电流计G,改装成量度范围是0～4V的直流电压表。‎ ‎(1)她按如图所示电路、用半偏法测定电流计G的内电阻rg,其中电阻R0约为 ‎1kΩ。为使rg的测量值尽量准确,在以下器材中,电源E应选用　　　　,电阻器R1应选用　　　　,电阻器R2应选用　　　　(选填器材前的字母)。‎ - 10 -‎ A.电源(电动势1.5V)‎ B.电源(电动势6V)‎ C.电阻箱(0～999.9Ω)‎ D.滑动变阻器(0～500Ω)‎ E.电位器(一种可变电阻,与滑动变阻器相当)(0～5.1kΩ)‎ F.电位器(0～51kΩ)‎ ‎(2)该同学在开关断开情况下,检查电路连接无误后,将R2的阻值调至最大。后续的实验操作步骤依次是:　　　　,　　　　,　　　　,　　　　,最后记录R1的阻值并整理好器材。(请按合理的实验顺序,选填下列步骤前的字母)‎ A.闭合S1‎ B.闭合S2‎ C.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度 D.调节R2的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半 E.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度的一半 F.调节R1的阻值,使电流计指针偏转到满刻度 ‎(3)如果所得的R1的阻值为300.0Ω,则上图中被测电流计的内阻rg的测量值为 ‎　　　　Ω,该测量值　　　　(选填“略大于”“略小于”或“等于”)实际值。‎ ‎【解析】(1)考虑到减小误差,电源应选电动势较大的B。R1要选能读出接入电路的电阻值的电阻箱C。R2在电路中是限流连接,应选用总阻值大于30kΩ的电位器F。‎ ‎(2)电流半偏法的具体操作顺序是:a.S1断开,S2闭合;b.调节R2,使电流计指针满偏;c.闭合S1;d.保持R2不变,调节R1,使电流计指针半偏;e.读出R1,即为电流计内阻值。(3)根据半偏法原理,rg=R1=300Ω。由于闭合S1后,干路电流会略微变大,故半偏时,流过R1的电流略大于电流计的电流,故R1的阻值略小于电流计的内阻。‎ 答案:(1)B　C　F　(2)B　C　A　E ‎(3)300　略小于 ‎8.(12分)在图甲所示电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2的阻值未知,R3是一滑动变阻器,当其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示,其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器上的两个不同端点时分别得到的。求:‎ - 10 -‎ ‎(1)电源的电动势和内电阻;‎ ‎(2)定值电阻R2的阻值;‎ ‎(3)滑动变阻器R3的最大值。‎ ‎【解析】(1)由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir 将图像中A、B两点的电压和电流代入得 E=16+0.2r E=4+0.8r 解得E=20V,r=20Ω。‎ ‎(2)当R3的滑片滑到最右端时,R3、R1均被短路,此时外电路电阻等于R2,且对应于图线上B点,故由B点的U、I值可求出R2的阻值为 R2==Ω=5Ω。‎ ‎(3)滑动变阻器的滑片置于最左端时,R3阻值最大。‎ 设此时外电路总电阻为R,由图像中A点坐标求出 R==Ω=80Ω。‎ R=+R2,代入数值解得滑动变阻器的最大阻值R3=300Ω。‎ 答案:(1)20V　20Ω　(2)5Ω　(3)300Ω ‎(15分钟　40分)‎ ‎9.(6分)(多选)在如图所示的电路中,灯泡L的电阻大于电源的内阻r,闭合开关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(　　)‎ - 10 -‎ 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 ‎【解析】选B、D。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L变暗,A错误;当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大,灯泡L的电阻大于电源的内阻r,则当P向左移动一段距离后,外电路电阻比r大得更多,电源的输出功率变小,B正确;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。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合开关,电压表示数为U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中(　　)‎ A.U先变大后变小 B.I先变小后变大 C.U与I比值先变大后变小 D.U变化量与I变化量比值等于R3‎ ‎【解析】选B、C。不计电源内阻,电路的路端电压等于电源电动势,A选项错误;滑动变阻器的上半部分和下半部分并联,在滑片由a端滑到b端的过程中,该并联值先变大再变小,电压表示数U和电流表示数I的比值为该并联值和电阻R2之和,C选项正确;根据电阻的变化可判断电路中电流先变小再变大,B选项正确;U的变化量与I变化量比值等于R2支路总电阻,D选项错误。‎ ‎10.(6分)如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间距离d=40cm。电源电动势E=24V,内电阻r=1Ω,电阻R=15Ω。闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s - 10 -‎ 竖直向上射入板间。若小球带电荷量为q=1×10-2C,质量为m=2×10-2kg,不考虑空气阻力。那么,要使小球恰能到达A板,滑动变阻器接入电路的阻值和此时电源的输出功率为(取g=10m/s2)(　　)‎ A.8Ω、23W B.32Ω、8W C.8Ω、15W D.32Ω、23W ‎【解析】选A。带电小球从B到A根据动能定理有-mgd-qUP=0-m,解得UP=8V,根据闭合电路欧姆定律有UP=E-I(r+R),代入数据得I=1A,此时滑动变阻器接入电路的阻值RP==8Ω,电源输出功率P出=I2(R+RP)=23W,选项A正确。‎ ‎11.(6分)竖直放置的一对平行金属板的左极板上,用绝缘线悬挂了一个带负电的小球,将平行金属板按如图所示的电路连接,开关闭合后绝缘线与左极板间的夹角为θ。当滑动变阻器R的滑片在a位置时,电流表的读数为I1,夹角为θ1;当滑片在b位置时,电流表的读数为I2,夹角为θ2,则 (　　)‎ A.θ1<θ2,I1θ2,I1>I2‎ C.θ1=θ2,I1=I2 D.θ1<θ2,I1=I2‎ ‎【解析】A。在滑动变阻器的滑片由a位置滑到b位置的过程中,电路中总电阻减小,平行金属板两端的电压增大,小球受到的电场力增大,因此夹角θ增大,即θ1<θ2;电路中的总电阻减小,总电流增大,即I1