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第课时 闭合电路的欧姆定律
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学问点
题号
1.对电动势和电压的理解
1、2
2.电源及其他元件功率和效率的分析与计算
3、6
3.闭合电路的图像问题
7、10
4.电路的动态分析及含容电路
4、5、8、9
5.闭合电路的综合应用
11、12
1~8题为单选题;9~10题为多选题
1.关于电源的电动势的说法,下列正确的是( D )
A.在某电池的电路中每通过2 C的电荷量,电池供应的电能是4 J,那么这个电池的电动势是0.5 V
B.电源的电动势越大,电源所供应的电能就越多
C.电源接入电路后,其两端的电压越大时,电源的电动势也越大
D.无论电源接入何种电路,其电动势是不变的
解析:由电动势的定义可知,当通过单位电荷时转化的电能为2 J,则电源的电动势为2 V,故选项A错误;电源所能供应的电能与电动势无关,它是由电源中贮存的可转化能量的多少打算的,故选项B错;电源的电动势与外电路无关,故选项C错误.对于确定的电源,其电动势是不变的,选项D正确.
2.手电筒的两节干电池,已经用了较长时间,灯泡只发出很微弱的光,把它们取出来,用电压表测电压,电压表示数接近3 V,再把它们作为一个台式电子钟的电源,电子钟能正常工作,则下列说法:
①这两节干电池的电动势削减了很多
②这两节干电池的内阻增大了很多
③这台电子钟的额定电压确定比手电筒的小灯泡的额定电压小
④这台电子钟的正常工作电流确定比小灯泡正常工作电流小
其中正确的是( C )
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
解析:题目所给的材料中,有几点要特殊留意:手电筒的灯泡发出很微弱的光,这说明通过小灯泡的电流已经很小.用电压表测两节干电池的电压示数接近3 V,这说明每节干电池的电动势仍约为1.5 V,把它们作为电子钟的电源,电子钟正常工作,说明电子钟的工作电流比较小.由此我们可以知道,干电池在用了较长一段时间之后,电动势的大小仍基本没变,那为什么手电筒却发出微弱的光呢?可见,该电池的内阻已经变大了很多.故正确选项为C.
3.(2022湖北七市联考)有一个电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源.下列电阻与其连接后,使电阻的功率大于2 W,且使该电源的效率大于50%的是( C )
A.0.5 Ω B.1 Ω C.1.5 Ω D.2 Ω
解析:由闭合电路欧姆定律得I=,P=I2R>2 W,即()2R>2 W,得 Ω<R<2 Ω,要使电源的效率大于50%,应使R>r=1 Ω,故选项C正确.
4.(2021合肥市一模)如图所示的电路中,电压表都看做抱负电表,电源内阻为r.闭合开关S,当把滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时( D )
A.电压表V1的示数变大,电压表V2的示数变小
B.电压表V1的示数变小,电压表V2的示数变大
C.电压表V1的示数变化量大于电压表V2示数变化量
D.电压表V1的示数变化量小于电压表V2示数变化量
解析:当滑动变阻器R3的滑片P向b端移动时,接入电路中的R3增大,电压表V1和V2和R3均是并联,依据“串反并同”结论,可知电压表V1和V2示数均变大,故选项A、B错误.设电压表V1示数为U1,电压表V2示数为U2,干路电流为I,则有U1=U2+IR1,则ΔU1=ΔU2+ΔIR1,依据“串反并同”结论可知I减小,即ΔI<0,则ΔU1<ΔU2,故答案为D.
5.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的试验中得到的试验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( D )
A.、 B.、 C.、 D.、
解析:由图可知,a点坐标(4I0,4U0),b点坐标(8I0,2U0)
电源内电阻r==.
a点对应的外电阻R1==,ηa==;
b点对应的外电阻R2==,ηb==;故选D项.
6.(2022安徽两地三校示范高中联考)如图(甲)为某一小灯泡的UI图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电阻R串联,接在内阻为1 Ω、电动势为5 V的电源两端,如图(乙)所示.则( B )
A.通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.6 W
B.通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.6 W
C.通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.26 W
D.通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.4 W
解析:若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A,则电源输出电流为I=0.4 A,由闭合电路欧姆定律计算得此时小灯泡两端电压为U=E-I(R+r)=3 V.由题图(甲)可知小灯泡的电流强度为0.2 A时小灯泡两端电压仅为1.3 V,明显通过每盏小灯泡的电流强度不行能为0.2 A,选项A、C错误;若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A,由题图(甲)可知小灯泡的电流强度为0.3 A时小灯泡两端电压为2.0 V,电阻R和内阻r上的电压为3.0 V,此时每盏小灯泡的电功率为P=UI=0.6 W,选项B正确,D错误.
7.(2022安徽试题调研)温度传感器广泛应用于空调、电冰箱等家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随着温度变化的特性来工作的.如图(甲)所示,电源的电动势E=9.0 V,内阻不计;G为灵敏电流计,内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其电阻阻值与温度的变化关系如图(乙)所示.闭合开关S,当R的温度等于20 ℃时,电流计示数I1=2 mA;当电流计的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是( D )
A.60 ℃ B.80 ℃ C.100 ℃ D.120 ℃
解析:由图像知,当t1=20 ℃,热敏电阻的阻值R1=4 kΩ,依据闭合电路欧姆定律:I1=,可解得Rg=0.5 kΩ,又I2=,可解得R2=2 kΩ,结合图像得:t2=120 ℃.
8.(2022泰州中学一模)如图所示的电路中,R1、R2、R3是固定电阻,R4是光敏电阻,其阻值随光照的强度增加而减小.当开关S闭合且没有光照射时,电容器C不带电.当用强光照射R4且电路稳定时,则与无光照射时比较( B )
A.电容器C的上极板带正电
B.电容器C的下极板带正电
C.通过R4的电流变小,电源的路端电压增大
D.通过R4的电流变大,电源供应的总功率变小
解析:没有光照射时,电容器C不带电,说明电容器的上、下两极板电势之差为0,强光照射,R4的阻值减小,R3上的电压增大,电容器的上极板电势低于下极板电势,下极板带正电,故选项A错,B对;R4的阻值减小,依据“串反并同”可判定通过R4的电流增大,又外电阻减小则路端电压减小,故选项C错;由于外电阻减小,干路电流I增大,电源总功率P=IE增大,故选项D错.
9.(2022浙江月考)如图所示,电动势为E,内阻为r的电源与滑动变阻器R1、定值电阻R2、R3、平行板电容器及抱负电流表组成闭合电路,图中电压表为抱负电压表,当滑动变阻器R1的触头向左移动一小段时,则( ACD )
A.电流表读数增大
B.电容器带电荷量增加
C.R2消耗的功率减小
D.电压表与电流表示数变化之比不变
解析:由电路图可知R1、R2并联再与R3串联,当滑动触头向左移动一小段时,R1电阻减小,电路总电阻减小,依据闭合电路欧姆定律,电路总电流增大,所以内电压增大,路端电压减小,并联部分电压减小,电容器的带电荷量Q=CU减小,R2消耗的功率减小,选项A、C正确,B错误;由U=E-Ir,可得=-r,故选项D正确.
10.(2022陕西礼泉一中期末)2022年12月以来,宽敞交警加大了对“酒驾”的查处力度.酒精测试仪的工作原理如图所示,其中P是半导体型酒精气体传感器,该传感器电阻r'的倒数与酒精气体的浓度C成正
比,R0为定值电阻.以下关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图像,不正确的是( BCD )
解析:由题意知:r'=k①
k为比例系数
又据闭合电路欧姆定律知E=U+(r'+r)②
由①、②式得=·+③
由③可得∝,故选项A对,B、C、D错.
11.在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关S接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当开关S接b时,电压表示数为4.5 V,试求:
(1)开关S接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)当开关S接c时,通过R2的电流大小.
解析:(1)S接a时,R1被短路,外电阻为R2,依据电功率公式P=I2R可得通过电源的电流I1==1 A
再依据P=
电源两端电压U1==4 V.
(2)S接a时,有E=U1+I1r
S接b时,R1和R2串联,R外=R1+R2=6 Ω
通过电源的电流I2==0.75 A
这时有:E=U2+I2r,解得:E=6 V,r=2 Ω.
(3)当S接c时,R2、R3并联,
R23==2 Ω,R总=R1+r+R23=6 Ω
总电流I3=E/R总=1 A
通过R2的电流I'=I3=0.5 A.
答案:(1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A
12.(2022温州高三月考)如图所示,电源由n个电动势均为1.5 V,且内
阻相同的电池串联组成,合上开关S,滑动变阻器的滑动触头C从A端滑至B端的过程中,电路中的一些物理量的变化如图(甲)、(乙)、(丙)所示,电表、导线对电路的影响不计.求:
(1)组成电源的串联电池的个数.
(2)滑动变阻器总阻值.
(3)将(甲)、(乙)两个图上的a、b、c各点的坐标补齐.((甲)图为输出功率与路端电压关系曲线;(乙)图为路端电压与总电流关系曲线;(丙)图为电源效率与外电路电阻关系曲线)
解析:(1)由题图(乙)可知Im=,
所以r== Ω=0.5 Ω,
由题图(甲)可知Pm=,
所以n===4.
(2)由题图(丙)知η=,当触头C滑到B端时,电源效率最高,r'=nr=4×0.5 Ω=2 Ω,所以R==8 Ω.
(3)当内、外电路的电阻相等时,电源的输出功率最大,有Pm=UI=4.5 W,I=得U=3 V,即b点的坐标为(3 V,4.5 W).当滑动触头C到达B时,电流最小,而路端电压最大,则a点的横坐标I==0.6 A,a点的纵坐标Ua=IR=0.6×8 V=4.8 V,即a点的坐标为(0.6 A,4.8 V);
c点的横坐标Uc=Ua=4.8 V,功率Pc=UcI=4.8×0.6 W=2.88 W,所以c点的坐标为(4.8 V,2.88 W).
答案:见解析.
(1)本题涉及到闭合回路的功率问题.①要从概念上区分电源总功率P=EI、电源输出功率P出=U路I及电源内部热功率P内=I2r;其次要留意它们的联系EI=U路I+I2r.②电源输出功率最大的条件是R外=r,而且R外=r的两侧还存在输出功率相等的状况.
(2)本题涉及三种图像,娴熟把握三种图像的特点是解题的必要条件.
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