《2020版新教材高中物理第4章闭合电路欧姆定律与科学用电单元素养评价含解析鲁科版必修第三册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版新教材高中物理第4章闭合电路欧姆定律与科学用电单元素养评价含解析鲁科版必修第三册（15页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、闭合电路欧姆定律与科学用电(90分钟100分)【合格性考试】(60分钟60分)一、选择题(本题共9小题,每题只有一个选项正确,每小题4分,共36分)1.下列关于电源的说法,正确的是()A.电源向外提供的电能越多,表示电动势越大B.电动势就是电源两端的电压C.电源的电动势与外电路有关,外电路电阻越大,电动势就越大D.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电势能的本领越大【解析】选D。电源向外提供的电能除与电动势有关之外,还与输出的电流、通电时间有关,故选项A错误;只有当外电路断路时,电动势才等于电源两端的电压,故选项B错误;电源的电动势由电源自身的性质决定,与有无外电路无关,故选项C错误;电动势
2、是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量,故选项D正确。2.小亮家台灯的插头插在如图所示的插座上,插座上有一个开关和一个指示灯L1(相当于电阻很大的灯泡)。若插座开关和台灯开关分别用S1、S2表示,小亮断开或闭合S1、S2时,记录现象如表。则符合事实的电路图是()开关状态插座指示灯(L1)台灯(L2)闭合S1,断开S2亮不亮闭合S2,断开S1不亮不亮S1和S2都闭合亮亮【解析】选C。插座的开关是控制整个电路的。台灯的开关只控制台灯,插座中的指示灯与台灯应该是并联关系,因为关掉台灯,插座指示灯不受影响。关掉插座开关S1,所有灯都不亮,则C正确,A、B、D错误。3.如图所示是一个欧姆表的外
3、部构造示意图,其正、负插孔内分别插有红、黑表笔,则虚线内的电路图应是()【解析】选A。首先,要求内部电阻可调,所以B、D错误;其次,内部电源的负极要和正插孔相连,所以A正确,B、C、D错误。4.(2019江苏高考)如图所示的电路中,电阻R=2,断开S后,电压表的读数为3V;闭合S后,电压表的读数为2V,则电源的内阻r为()A.1B.2C.3D.4【解析】选A。根据闭合电路欧姆定律U外=E-Ir和I=,结合I=可得E=3V,r=1,故选项A正确,B、C、D错误。【补偿训练】如图所示,当可变电阻R由2改为6时,电流减为原来的一半,则电源的内电阻为()A.1B.2C.3D.4【解析】选B。由闭合电路
4、欧姆定律I=得:=I=由得:r=2,则B正确,A、C、D错误。5.如图所示,直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线,曲线b为小灯泡R两端的电压随电流强度的变化图线,用该电源和该小灯泡R组成的闭合电路,电源的输出功率和电源的内电阻分别是()A.0.6W,5B.0.6W,C.0.8W,5D.0.8W,【解析】选A。电源的U-I图像表达式为:U=E-Ir,则图像斜率的绝对值表示内阻,根据图像可知,电动势E=4V,内电阻为r=5,两个图线的交点坐标表示路端电压和对应的电流,即路端电压为3V,电流为0.2A,故电源的输出功率为:P出=UI=30.2W=0.6W,则A正确,B、C、D错误。6.一块太阳能
5、电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA,若将该电池板与一阻值为20的电阻构成一闭合电路,则它的路端电压是()A.100mVB.200mVC.300mVD.400mV【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=800mV,由闭合电路欧姆定律得短路电流I短=,所以电源内阻r=20。该电源与20的电阻连成闭合电路时,电路中电流I=mA=20mA,所以路端电压U=IR=400mV。则D正确,A、B、C错误。7.某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图所示的电路,研究串并联电路的特点。实验中观察到的现象是()A.S2断开,S1与a连接,三只灯泡都熄灭B.S2断
6、开,S1与b连接,三只灯泡亮度相同C.S2闭合,S1与a连接,三只灯泡都发光,L1、L2亮度相同D.S2闭合,S1与b连接,三只灯泡都发光,L3的亮度小于L2的亮度【解析】选D。S2断开,S1与a连接时,三只灯泡串联,三只灯泡都发光,且亮度相同,A错误;S2断开,S1与b连接时,L1、L2两只灯泡串联,L3被断开没有接入电路,B错误;S2闭合,S1与a连接时,只有L2亮,L1和L3被短路,C错误;S2闭合,S1与b连接时,L1和L3并联,然后与L2串联,此时三只灯泡都发光,L3的亮度与L1的亮度相同,都小于L2的亮度,D正确。【补偿训练】在如图电路中,当滑动变阻器滑片P向上移动时,则()A.A
7、灯变亮、B灯变暗、C灯变亮B.A灯变暗、B灯变暗、C灯变亮C.A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D.A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗【解析】选D。当滑动变阻器滑片P向上移动时,其接入电路的电阻变大,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律分析得知,干路电流I减小,则A灯变暗。并联部分两端的电压增大,则B灯变亮。流过C的电流IC=I-IB,I减小,IB增大,IC增大,则C灯变暗,所以A灯变暗、B灯变亮、C灯变暗。故D正确,A、B、C错误。8.在“测定电源电动势和内阻”的实验中,针对两个不同的电源得出如图所示的1、2两条图线,则两个电源的电动势E1和E2、内阻r1和r2满足关系()A.E1E2,r1r2B.E
8、1E2,r1r2C.E1E2,r1r2D.E1r2【解析】选C。当外电阻无穷大时,路端电压等于电源的电动势,故U-I图像中图像与纵轴的交点等于电源的电动势,由图可知,2的电动势较大;由U=E-Ir可知图像的斜率绝对值表示电源的内阻,2的斜率较大,故2的内阻较大,即:E1E2,r1r2,故C正确,A、B、D错误;故选C。【补偿训练】图甲为某一小灯泡的U-I图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4的定值电阻R串联,接在内阻为1、电动势为5V的电源两端,如图乙所示。则()A.通过每盏小灯泡的电流强度为0.2A,此时每盏小灯泡的电功率为0.6WB.通过每盏小灯泡的电流强度为0.3A,此时每盏小灯泡的
9、电功率为0.6WC.通过每盏小灯泡的电流强度为0.2A,此时每盏小灯泡的电功率为0.26WD.通过每盏小灯泡的电流强度为0.3A,此时每盏小灯泡的电功率为0.4W【解析】选B。若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2A,则电源输出电流为I=0.4A,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)=3V。由题图甲可知小灯泡的电流强度为0.2A时,小灯泡两端电压约为1.3V,显然通过每盏小灯泡的电流强度不可能为0.2A,A、C错误;若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3A,由题图甲可知小灯泡的电流强度为0.3A时小灯泡两端电压为2.0V,电阻R和内阻r上的电压为3.0V,此时每盏小灯泡的
10、电功率为P=UI=0.6W,B正确,D错误。9.如图所示的电路中,R1是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小;R2、R3、R4是定值电阻,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R1且电路稳定时,与无光照射时比较,下列说法中正确的是()A.电容器C的下极板带正电B.R2两端电压降低C.通过R4的电流变大,电源提供的总功率变小D.R3两端的电压变小,电源的路端电压变小【解析】选D。当用强光照射R1时,R1电阻减小,两端电压降低,电阻R2上电压升高,故电容器C的上极板电势升高,带正电,A、B选项错误;干路电流增大,路端电压减小,电阻R4两端电压减小,通过它的电流减小,C选项错误;
11、电阻R3两端电压减小,D选项正确。二、实验题(共6分)10.用电流表和电压表测一节干电池的电动势E和内电阻r,待测干电池的电动势约1.5V、内电阻不大于1.0,要求干电池放电电流不得超过0.6A,可供选择的器材除开关、导线外,还有:A.电压表(量程03V,内电阻约3k)B.电压表(量程015V,内电阻约15k)C.电流表(量程00.6A,内电阻约0.1k)D.电流表(量程03A,内电阻约0.02k)E.滑动变阻器(最大电阻50,额定电流1.5A)F.滑动变阻器(最大电阻200,额定电流1.5A)(1)实验中电压表应选用_、滑动变阻器应选_。(填序号)(2)下列是三个同学分别在实验中记录的电流表
12、测量值:甲同学:0.02A、0.06A、0.08A、0.15A、0.20A乙同学:0.10A、0.20A、0.30A、0.40A、0.50A丙同学:0.10A、0.40A、0.50A、0.80A、1.00A其中_同学在控制实验条件、适当选取实验数据方面做得最好。(3)根据测得的数据作出如图所示的图线,则待测干电池的电动势E=_V,内电阻r=_。【解析】(1)因为待测干电池的电动势约1.5V,为测量准确,电压表应选A;滑动变阻器一般选阻值较小的,选E。(2)要求干电池放电电流不得超过0.6A,在记录的电流表测量值的最大值中,甲同学的0.20A偏小,丙同学的1.00A偏大,乙同学0.50A接近而不
13、超过,符合要求。(3)由U-I图像可知E=1.5V,r=0.6。答案:(1)AE(2)乙(3)1.50.6【补偿训练】物理学习小组在测定某电源的电动势E和内阻r时,找来一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝ab替代滑动变阻器,设计了如图甲所示的实验,其中R0是阻值为2的保护电阻,滑片P与电阻丝始终接触良好。实验时闭合开关,调节P的位置,测得aP的长度x和对应的电压U、电流I数据,并分别绘制了如图乙所示的U-I图像和如图丙所示的-x数据描点。则:(1)电源的电动势E=_V,内阻r=_。(保留两位有效数字)(2)已知电阻丝的横截面积S=0.1210-6m2,电阻丝的电阻率为_m,安培表内阻为_。(保留两
14、位有效数字)(3)此实验用了图像法处理数据优点是直观,但是不能减少或者消除_(选填“偶然误差”或“系统误差”)。【解析】(1)图线与纵坐标的交点就是电源的电动势,从图上可得:E=3.0V。在图像中找出两个清晰的点,读出对应的数据,然后根据公式:r=R0+r,得r=1。(2)电阻丝电阻R=+RA,则=x+RA,-x图像的斜率k=10,电阻率=kS=100.1210-6m=1.210-6m。由=x+RA可知,函数-x图线纵截距为2.0,它表示电流表的内阻为2。(3)图像法可以减小因为读数带来的偶然误差,但是对于电路选择等引起的系统误差却不能减小或消除。答案:(1)3.0(2.993.02均可)1.
15、0(0.801.0均可)(2)1.210-62.0(3)系统误差三、计算题(本题共3小题,共18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)11.(6分)如图所示,M为一线圈电阻rM=0.4的电动机,R=24,电源电动势E=40V。当S断开时,电流表的示数为I1=1.6A,当开关S闭合时,电流表的示数为I2=4.0A。求:(1)电源内阻r。(2)开关S闭合时电源输出功率。(3)开关S闭合时电动机输出的机械功率。【解析】(1)当S断开时,E=I1(R+r),代入数据得r=1。(1分)(2)设开关S闭合时,路端电压为U2,U2=E-I2r=36VP=I2U2=144W。(2分)(3)
16、流过R的电流IR=1.5A流过电动机的电流IM=I2-IR=2.5A电动机输出的机械功率P出=U2IM-rM=87.5W。(3分)答案:(1)1(2)144W(3)87.5W12.(6分)如图所示,变阻器R2的最大电阻是10,R3=5,电源的内电阻r=1,当电键S闭合,变阻器的滑片在中点位置时,电源的总功率为16W,电源的输出功率为12W。此时电灯R1正常发光,求:(1)电灯阻值R1是多少?(设R1阻值恒定不变)(2)当电键S断开时,要使电灯正常工作,应使变阻器的电阻改变为多少?【解析】(1)当电键S闭合时,由P总-P出=I2r得:I=A=2A(1分)由P总=EI,得:E=V=8V路端电压U=
17、E-Ir=8V-21V=6V(1分)通过R3的电流为I3=A=1.2A,通过电灯的电流为I2=I-I3=(2-1.2)A=0.8A(1分)电灯R1的阻值R1=2.5(1分)(2)当电键S闭合时可知电灯额定电流I额=I2=0.8A(1分)当电键S断开时,由闭合电路欧姆定律得:E=I额(r+R1+R2)由上式并代入数据得:R2=6.5。(1分)答案:(1)2.5(2)6.513.(6分)如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器。当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图像如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个
18、不同端点得到的。求:(1)电源的电动势和内阻。(2)定值电阻R2的阻值。(3)滑动变阻器的最大阻值。【解析】(1)将乙图中AB线段延长,交U轴于20V处,交I轴于1.0A处,所以电源的电动势为E=20V,内阻r=20。(1分)(2)当P滑到R3的右端时,电路参数对应乙图中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,得R2=5。(2分)(3)当P滑到R3的左端时,由乙图知此时U外=16V,I总=0.2A,所以R外=80。(1分)因为R外=+R2,所以滑动变阻器的最大阻值为:R3=300。(2分)答案:(1)20V20(2)5(3)300【等级性考试】(30分钟40分)14.(6分)(多选)如图所示,是
19、带指示灯的五孔插座。闭合开关,插座上的指示灯发光,再将台灯插入插孔,台灯与指示灯都能发光,下列说法正确的是()A.该插座内有火线、零线和地线B.台灯与指示灯串联C.台灯与指示灯并联D.该插座的五个插孔都会使试电笔的氖管发光【解析】选A、C。插座内有火线和零线,为防止漏电还有地线,则A正确;台灯与指示灯是并联关系,则C正确、B错误;只有火线才会使试电笔的氖管发光,则D错误。15.(6分)(多选)如图电路中,电源电动势为E、内阻为r,R0为定值电阻,电容器的电容为C。闭合开关S,增大可变电阻R的阻值,电压表示数的变化量为U,电流表示数的变化量为I,则()A.电压表示数U和电流表示数I的比值不变B.
20、变化过程中U和I的比值保持不变C.电阻R0两端电压减小,减小量为UD.电容器的带电量增大,增大量为CU【解析】选B、D。由题图可知,R=,R增大,则电压表的示数U和电流表的示数I的比值变大,故A错误。根据闭合电路欧姆定律得:U=E-I(R0+r),由数学知识得知,=R0+r,保持不变,故B正确。闭合开关S,增大可变电阻R的阻值后,电路中电流减小,由欧姆定律分析得知,电阻R0两端的电压减小,R两端的电压增大,而它们的总电压即路端电压增大,所以电阻R0两端的电压减小量小于U,故C错误。电容器两极板间的电压等于R两端的电压,可知电容器板间电压增大,带电量增大,增大量为CU,D正确。16.(6分)(多
21、选)如图所示,电灯L标有“4V,1W”的字样,滑动变阻器R总电阻为50,当滑片P滑至某位置时,L恰好正常发光,此时电流表示数为0.45A,由于外电路某处发生故障,电灯L突然熄灭,此时电流表示数为0.5A,电压表示数为10V。若导线完好,电路中各处接触良好,电表均为理想电表,则下列判断正确的是()A.发生的故障是断路B.发生的故障是短路C.电源的电动势为12.5V、内阻为0.5D.发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值为20【解析】选A、D。电灯熄灭之后电流表示数增大,说明路端电压增大,则外电阻增大,发生的故障是断路,A对、B错;电流表示数为0.5A,电压表示数为10V,则R2=20,电灯正常发光
22、时I=0.25A,滑动变阻器接入电路的阻值R=20,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,可得E=10+0.5r,E=0.4520+(0.45+0.25)r,计算可得E=12.5V、r=5,C错,D对。17.(8分)用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一个表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至1挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作
23、,则表笔a为_(选填“红”或“黑”)色。(2)若适当调节电阻箱后,图乙中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为_,电流表的读数为_mA,电阻箱的读数为_。(3)计算得到多用电表内电池的电动势为_V。(保留3位有效数字)【解析】(1)多用电表在使用时必须使电流从红表笔(正接线柱)流进,黑表笔(负接线柱)流出,串联的电流表也必须使电流从正接线柱流进,负接线柱流出,所以可以判断电流是从a表笔流出的,a为黑表笔。(2分)(2)多用电表用1挡,由图示(a)可知,其示数为14.01=14.0;(1分)电流表的量程是60mA,由图示(b)可知,其分度值为1mA
24、,示数为53.0mA;(1分)电阻箱的读数为:0100+010+41+60.1=4.6。(1分)(3)当表头短接时,电路电流最大为表头的满偏电流Ig=,将Rg取为r+rg+R为多用电表的内阻,当待测电阻等于Rg时,这时表头半偏,表针指在欧姆表盘的中值上,所以Rg又称为中值电阻。当选择1挡测量时,中值电阻直接在欧姆表盘上读数为15,在(2)中多用电表外的电阻为多用电表的读数14.0,干路电流是53.0mA,则电源电动势是E=I(R内+R外)=0.053(15+14)V=1.537V1.54V。(3分)答案:(1)黑(2)14.053.04.6(3)1.5418.(14分)如图所示,一电荷量q=3
25、10-4C带正电的小球,用绝缘细线悬于竖直放置、足够大的平行金属板中的O点。S合上后,小球静止时,细线与竖直方向的夹角=37。已知两板相距d=0.1m,电源电动势E=12V,内阻r=2,电阻R1=4,R2=R3=R4=12。g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8。求:(1)流过电源的电流。(2)两板间的电场强度的大小。(3)小球的质量。【解析】(1)R2与R3并联后的电阻值R23=6(2分)由闭合电路欧姆定律得IA=A=1A。(2分)(2)电容器两板间的电压UC=IA(R1+R23)=110V=10V(2分)电容器两板间的电场强度E1=N/C=100N/C。(2分)(3)小球处于静止状态,所受电场力为F,由平衡条件得F=mgtan(2分)又有F=qE1,所以m=代入数据解得m=410-3kg。(4分)答案:(1)1A(2)100N/C(3)410-3kg
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