2015年人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流作业题及答案解析第二章 第7节.docx

第7节　闭合电路的欧姆定律 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，表达式为I＝，适用于外电路是纯电阻的电路．‎ ‎2．路端电压是指外电路两端的电压，即电源的输出电压U＝E－Ir.‎ ‎(1)当外电阻R增大时，I减小，内电压减小，路端电压U增大．当外电路断开时，I＝0，U＝E.‎ ‎(2)当外电阻R减小时，I增大，内电压增大，路端电压U减小．当电源两端短路时，外电阻R＝0，I＝，U＝0.‎ ‎3．由U外＝E－Ir可知，U外I是一条斜向下的直线，直线斜率的绝对值等于电源内阻，直线在纵轴上的截距表示电动势，直线在横轴上的截距表示短路电流I＝.‎ ‎4．有两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I，若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此时通过一个电阻R的电流为2I/3，则该电源的内阻是(　　)‎ A．R B．R/‎2 ‎‎ C．4R D．R/8‎ 答案　C 解析　由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时I＝，两电阻并联时I＝·，解得r＝4R，故选C.‎ ‎5．一太阳能电池板，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 答案　D 解析　由已知条件得：E＝800 mV.‎ 又因I短＝，所以r＝＝ Ω＝20 Ω.‎ 所以U＝IR＝R＝×20 mV＝400 mV ‎＝0.40 V，选项D正确．‎ ‎【概念规律练】‎ 知识点一　闭合电路欧姆定律 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1. 如图1所示，当开关S断开时，电压表示数为3 V，当开关S闭合时，电压表示数为1.8 V，则外电阻R与电源内阻r之比为(　　)‎ 图1‎ A．5∶3 B．3∶5‎ C．2∶3 D．3∶2‎ 答案　D 解析　S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即：‎ E＝3 V．S闭合时，U外＝1.8 V，所以U内＝E－U外＝1.2 V．因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8∶1.2＝3∶2.‎ ‎2. 如图2所示，电源电动势E＝30 V，内阻r＝1 Ω，灯泡上标有“6 V　12 W”字样，直流电动机线圈电阻R＝2 Ω，若灯泡恰好能正常发光，求电动机输出的机械功率．‎ 图2‎ 答案　36 W 解析　因灯泡正常发光，所以I＝＝ A＝‎‎2 A U内＝Ir＝2×1 V＝2 V 所以电动机电压为 UM＝E－U内－U＝30 V－2 V－6 V＝22 V 电动机输出的机械功率为 P机＝UMI－I2R＝22×2 W－22×2 W＝36 W.‎ 知识点二　路端电压与负载的关系 ‎3．若E表示电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．U′＝IR B．U′＝E－U C．U＝E＋Ir D．U＝·E 答案　BD ‎4. 如图3所示为两个独立电路A和B的路端电压与其总电流I的关系图线，则(　　)‎ 图3‎ A．路端电压都为U1时，它们的外电阻相等 B．电流都是I1时，两电源内电压相等 C．电路A的电动势大于电路B的电动势 D．A中电源的内阻大于B中电源的内阻 答案　ACD 解析　在路端电压与总电流的关系图线(U—I)中，图线在U轴上的截距表示电动势E，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，可见EA>EB，rA>rB.图中两直线的交点坐标为(I1、U1)，由R＝可知，路端电压都为U1时，它们的外电阻相等．由U′＝Ir可知，电流都是I1时，因r不相等，故两电源内电压不相等．所以选项A、C、D正确．‎ ‎【方法技巧练】‎ 一、闭合电路动态问题的分析方法 ‎5．如图4所示的电路中，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为(　　)‎ 图4‎ A．电压表示数增大，电流表示数减小 B．电压表示数减小，电流表示数增大 C．两电表示数都增大 D．两电表示数都减小 答案　A ‎6．在如图5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○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a端移动时(　　)‎ 图5‎ 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　本题考查闭合电路的动态分析．当R5的滑动触点向图中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○V 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○A 的读数I变小，故选D.‎ 方法总结　闭合电路的动态分析是一类非常典型的题目类型，解决这类问题的关键是抓住电源的E、r不变，思路是外电路电阻变化，引起全电路中电流的变化，根据闭合电路欧姆定律公式I＝，以及E＝U外＋U内＝IR＋Ir进行正确推理，从而判定路端电压U外和内电压U内的变化．然后再应用串、并联电路的特点判断外电路的电流或某个电阻的变化情况，即应用“部分——整体——部分”这样的顺序分析．‎ 二、闭合电路功率问题的分析 ‎7. 如图6所示，直线A为电源的路端电压U与电流I关系的图象，直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图象．用该电源与电阻R组成闭合电路，电源的输出功率和效率分别为(　　)‎ 图6‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．4 W,33% B．2 W,33%‎ C．2 W,67% D．4 W,67%‎ 答案　D ‎8. 如图7所示的电路中，电池的电动势E＝5 V，内电阻r＝10 Ω，固定电阻R＝90 Ω，R0是可变电阻．在R0由0增加到400 Ω的过程中，求：‎ 图7‎ ‎(1)可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率；‎ ‎(2)电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和．‎ 答案　(1)R0＝100 Ω时，Pm＝ W ‎(2)0.01 W 解析　(1)可变电阻R0上消耗的热功率 P1＝I2R0＝()2R0＝ ‎＝ 由上式可得：当R0＝100 Ω时，P1有最大值Pm＝ W＝ W.‎ ‎(2)r和R上消耗的热功率之和P2＝I2(R＋r)＝×100‎ 由上式可知，R0最大时，P2最小，即当R0＝400 Ω时，P2有最小值P2min＝×100 W＝0.01 W.‎ 方法总结　电源的输出功率P与外电阻R的关系P出＝UI＝I2R＝()2R＝＝ 由上式可知：当R＝r时，P出有最大值，且最大值Pm＝.‎ 根据电源的输出功率与外电阻的关系可知，二者关系如图所示．‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．在闭合电路中，下列叙述正确的是(　　)‎ A．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比 B．当外电路断开时，路端电压等于零 C．当外电路短路时，电路中的电流无穷大 D．当外电阻增大时，路端电压也增大 答案　AD ‎2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系下列说法正确的是(　　)‎ A．若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大 B．若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小 C．若外电压不变，则内电压减小，电源电动势也会随内电压减小 D．若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终等于二者之和 答案　D ‎3. 如图8所示为两个不同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(　　)‎ 图8‎ 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