2020新教材高中物理课时评价练十四闭合电路的欧姆定律含解析 人教版必修第三册 9页

闭合电路的欧姆定律 ‎ (25分钟　60分)‎ 一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)‎ ‎1.国家航天局消息,“嫦娥四号”着陆器于2019年7月26日19时12分成功完成唤醒设置,进入第8月昼工作期。“嫦娥四号”的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应,在正常照射下,太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势,可获得0.1 A的电流,则每秒照射到单片单晶硅太阳能电池上太阳光的能量是 (　　)‎ A.0.24 J B.0.25 J C.0.26 J D.0.28 J ‎【解析】选C。太阳能电池每秒产生的电能为W=UIt=0.6 V×0.1 A×1 s=0.06 J;则照到太阳能电池上的光能为W光== J=0.26 J,故选C。‎ ‎2.一台小型柴油发电机用1.0 A电流向外输电,在1 min内将720 J的内能转化为电能,则发电机的电动势为 (　　)‎ A.6 V B.360 V C.120 V D.12 V ‎【解析】选D。1 min内通过电源内部的电荷量q= It=1.0×60 C=60 C,由E=得,发电机的电动势E== V=12 V。‎ ‎3.(2019·江苏高考)如图所示的电路中,电阻R=2 Ω。断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为 (　　) ‎ A.1 Ω B.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω ‎【解析】选A。根据闭合电路欧姆定律U外=E-Ir和I=,可得E=3 V,r=1 Ω,故选项A正确,B、C、D错误。‎ ‎【补偿训练】‎ - 9 -‎ 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(　　)‎ A.0.10 V　　　　　　　B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V ‎【解析】选D。电源没有接入外电路时,路端电压值等于电动势,所以电动势E=‎ ‎800 mV。由闭合电路的欧姆定律得短路电流I=,所以电源内阻r=20 Ω,该电源与20 Ω的电阻连成闭合电路时,电路中电流I== A=0.02 A=20 mA。所以路端电压U=IR=0.40 V,选项D正确。‎ ‎4.如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线(U为路端电压,I为电路总电流)。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为 (　　)‎ ‎【解析】选B。由U-I曲线可以得出,电源电动势为6 V,内阻r=0.5 Ω。当路端电压为4.8 V时,电源内阻上的电压为1.2 V,电路总电流为2.4 A,可得外电路总电阻为2 Ω。A项,3个3 Ω的电阻并联后阻值为1 Ω,故A项错误;B项,2个3 Ω电阻串联得到电阻为6 Ω,再与3 Ω电阻并联所得电阻为2 Ω,故B项正确;C项,3个3 Ω电阻串联所得电阻为9 Ω,故C项错误;D项,2个3 Ω电阻并联得到电阻为1.5 Ω,再与3 Ω电阻串联后得到电阻为4.5 Ω,故D项错误。‎ ‎5.在如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r。L1、L2是两个小灯泡,闭合S后,两灯均能发光。当滑动变阻器的滑片向右滑动时,会出现(　　)‎ A.L1变暗,L2变暗 B.L1变亮,L2变暗 C.L1变亮,L2变亮 D.L1变暗,L2变亮 ‎【解析】选D。滑动变阻器的滑片向右滑动,R外增大,I变小,L1变暗,U2增大,L2变亮。选项D正确。‎ - 9 -‎ ‎6.如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.2 Ω,标有“8 V　16 W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.15 Ω,则电源的输出功率为(　　)‎ A.16 W B.440 W C.80 W D.400 W ‎【解析】选C。由E=U外+U内,U内=E-U外=(10-8) V=2 V,U内=Ir,所以I=10 A,电源的输出功率P出=IE-I2r=(10×10-102×0.2) W=80 W。‎ ‎【补偿训练】‎ 用图1所示的电路来测量电池电动势和内电阻,根据测得的数据作出了U-I图线,如图2所示。下列说法中错误的是 (　　)‎ A.电池电动势的测量值是1.40 V B.电池内阻的测量值是1 Ω C.外电路发生短路时的电流为0.40 A D.电压表的示数为1.20 V时电流表的示数I′=0.20 A ‎【解析】选C。由图像2可知,电源U-I图像与纵轴交点表示电源的电动势,则知电源的电动势为1.40 V,故A正确;电源内阻r== Ω=1 Ω,故B正确; 外电路发生短路时的电流I== A=1.40 A,故C错误;当电压表示数为1.20 V时,I′== A=0.20 A,故D正确;本题选错误的,故选C。‎ 二、计算题(本题共2小题,共24分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)‎ - 9 -‎ ‎7.(12分)如图甲所示为小明爷爷家里的老式手电筒。小明按下开关,小灯泡正常发光,然后他打开后盖,发现里面装有三节1.5 V的干电池,打开手电筒前盖,观察到里面的小灯泡上标有“3.8 V,0.3 A”字样。其结构简图如图乙所示,不计导线和接触电阻。‎ ‎(1)求小灯泡正常发光时的电阻;‎ ‎(2)求每一节干电池的内阻;‎ ‎(3)求小灯泡正常发光时整个电路每分钟消耗的电能。‎ ‎【解析】(1)由欧姆定律可知灯泡正常发光时的电阻为:‎ R== Ω≈12.7 Ω;‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律可知:‎ r总== Ω= Ω 则每节干电池的内阻为:r== Ω;‎ ‎(3)电路中消耗的总电能为:W=EIt=4.5×0.3×60 J=81 J。‎ 答案:(1)12.7 Ω　(2) Ω　(3)81 J ‎8.(12分)如图所示电路,已知R3=4 Ω,闭合开关,电流表读数为0.75 A,电压表读数为2 V。经过一段时间,一个电阻被烧坏(断路),使电流表读数变为0.8 A,电压表读数变为3.2 V,问: ‎ ‎(1)哪个电阻发生断路故障?‎ ‎(2)R1的阻值是多少?‎ ‎(3)能否求出电源电动势E和内阻r?如果能,求出结果;如果不能,说明理由。‎ ‎【解题指南】解答本题时应注意理解以下几点:‎ - 9 -‎ ‎(1)电阻被烧坏、闭合开关改变了电路的结构;‎ ‎(2)判断R1两端的电压,用部分电路欧姆定律求R1的阻值。‎ ‎(3)利用闭合电路的欧姆定律分别列出电阻烧坏前后的方程,求出电阻。‎ ‎【解析】(1)由于发生故障后,电压表和电流表有示数且增大,说明R1、R3、R4未断路,故只能是R2断路。‎ ‎(2)R2被烧坏后,电压表的示数等于电阻R1两端的电压,则R1== Ω=4 Ω。‎ ‎(3)R2断路前,电阻R3两端的电压为 U3=I1R1-U1=0.75×4 V-2 V=1 V,‎ 通过电阻R3的电流为I3== A=0.25 A,‎ 根据闭合电路欧姆定律得 E=I1R1+(I1+I3)(R4+r)=3+(R4+r);‎ R2断路后,有E=U1′+I1′(R4+r)=3.2+0.8(R4+r),‎ 解得E=4 V,R4+r=1 Ω,‎ 由于R4未知,故只能求出电源电动势E,而不能求出内阻r。‎ 答案:(1)R2断路　(2)4 Ω　(3)只能求出电源电动势E,不能求出内阻r,E=4 V　理由见解析 ‎ (15分钟　40分)‎ ‎9.(6分)用某种材料做成的电池,其路端电压U和电流I的关系如图中曲线a所示(电池电动势一定,内阻可变),一电阻两端电压U和通过的电流I的关系如图中直线b所示,当用该电池只对该电阻供电时,电池的内阻为 (　　)‎ A.13 Ω B.20 Ω C.22 Ω D.25 Ω ‎【解析】选A。由图像可知,该电源对该电阻供电时,电阻两端电压为U=2 V,流经电源的电流为:I=0.1 A;由闭合电路欧姆定律得电源内阻为:r== Ω=13 Ω,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎【总结提升】两种U-I图像的区别 - 9 -‎ ‎(1)k的物理意义不同,斜率为任意两点的纵坐标之差与对应横坐标之差的比值,即k=,图甲中k表示被测电阻的阻值。图乙中k的绝对值大小表示电源的内电阻。‎ ‎(2)决定因素不同。电阻的U-I图线由被测电阻决定,与电源无关。电源的U-I图线由电源决定,与外电路无关。‎ ‎10.(6分)如图所示电路中,r是电源的内阻,R1和R2是外电路中的电阻,如果用Pr、P1和P2分别表示电阻r、R1、R2上所消耗的功率,当R1=R2=r时,Pr∶P1∶P2等 于 (　　) ‎ A.1∶1∶1　 B.2∶1∶1‎ C.1∶4∶4 D.4∶1∶1‎ ‎【解析】选D。在如图所示电路中,内阻上通过的电流与外电路的总电流相同,内阻与外电阻是串联关系(不能认为内阻与外电阻并联),但R1与R2是并联的,因R1=R2,则I1=I2=I,Ir=I1+I2=2I,Pr∶P1∶P2=r∶R1∶R2=4∶1∶1,故正确答案为D。‎ ‎11.(6分)(多选)某直流电源与电阻R构成闭合电路,电阻R两端的电压为U,通过它的电流为I,如图所示。图线上,a、b、c各点均表示该电路中某一个确定的工作状态,在b点α=β,则下列说法中正确的是 (　　) ‎ A.在b点时,电源内阻消耗的功率最大 B.在b点时,电源有最大输出功率 - 9 -‎ C.从a到b时,β角增大,电源的输电效率增大 D.从b到c时,β角增大,电源的总功率将减小 ‎【解析】选B、C、D。根据Pr=I2r知,电流最大时,电源内阻消耗的功率最大,b点电流不是最大,内阻上消耗的功率不是最大,故A错误;在b点时,因为α=β,所以直线Ob的斜率大小与直线ac的斜率大小相等,所以此时外电阻和电源的内电阻的大小相等,此时电源的输出功率最大,故B正确;从a→b时β角变大,电流变小,电源的总功率变小,由P出=I2R=()2R=,可知a→b时外电阻越来越接近内电阻,(R-r)2越来越小,输出功率增大,电源的输电效率η=×100%‎ ‎=×100%,外电阻增大,输电效率增大,故C正确;b→c,β角增大,外电阻增大,电流减小,电源的总功率P总=IE减小,故D正确。故选B、C、D。‎ ‎【补偿训练】‎ ‎(多选)两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像如图所示,则下列说法正确的是 (　　) ‎ 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r1I2,所以A对,C错;由E1=E2,短路电流I1>I2,可知内阻 r1