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  • 2021-05-24 发布

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

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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.