1、1 习题课:闭合电路欧姆定律的应用 课后篇课后篇巩固提升 基础巩固 1. 欧姆表电路及刻度盘如图所示,现因表头损坏,换用一个新表头。甲表头满偏电流为原来表头的 2倍, 内阻与原表头相同;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为原表头的 2 倍,则换用甲表头和换用乙表头 后刻度盘的中值电阻分别为 ( ) A.100 ,100 B.200 ,100 C.50 ,100 D.100 ,200 解析由欧姆表改装原理及闭合电路欧姆定律可得,甲表头满偏电流为原表头的 2 倍,内阻与原表头相 同,在电动势不变的情况下,其中值电阻变为原来的 ,即 50 ;乙表头满偏电流与原表头相同,内阻为 原表头的 2 倍,在电动
2、势不变的情况下,其中值电阻不变,即 100 ,则 C正确,A、B、D错误。 答案 C 2. 如图所示,电路中电源的电动势为 E,内电阻为 r,开关 S 闭合后,当滑动变阻器 R的滑片 P 向右移动的 过程中,三盏规格相同的小灯泡 L1、L2、L3的亮度变化情况是( ) A.灯 L1、L2变亮,灯 L3变暗 B.灯 L2、L3变亮,灯 L1变暗 C.灯 L1、L3变暗,灯 L2变亮 D.灯 L2、L3变暗,灯 L1变亮 解析变阻器与灯 L1串联后与灯 L2并联,再与灯 L3串联。将滑动变阻器的滑片 P 向右移动的过程中, 变阻器接入电路的电阻增大,外电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律得知:干路电
3、流 I减小,则通过 L3的电流减小,L3变暗,L3两端电压和内阻所占电压都减小,则并联部分电压增大,所以流过灯 L2的电 流变大,L2变亮,I1=I-I2,I 减小,I2增大,则 I1减小,灯 L1变暗。故 C正确。 答案 C 2 3. 如图所示的 U-I 图像中,是电源的路端电压随电流变化的图线,是某电阻两端的电压随电流变化 的图线,该电源向该电阻供电时,电阻消耗的功率和电源的效率分别为( ) A.4 W和 33.3% B.2 W和 66.7% C.2 W和 33.3% D.4 W和 66.7% 解析由图像可知,电阻的阻值大小为 R= =1 ,电源的电动势大小为 E=3 V,内阻为 r=0.
4、5 , 电源的效率 = 100%66.7%,电阻消耗的功率 P=IU=22 W=4 W,故选项 D正确。 答案 D 4.有一个电动势为 3 V、内阻为 1 的电源。下列电阻与其连接后,电阻的功率大于 2 W,且该电源 的效率大于 50%的是( ) A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 解析当内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,最大功率 P= W=2.25 W,此时电源的效率 = 100%=50%,而外电阻越大,电源效率越大,故外电阻应大于 1 ;由 2R=2 W,解得 R=2 或 R=0.5 ,要使电阻功率大于 2 W,则电阻应小于 2 且大于 0.5 ,C 正确。 答案 C 5. 如图所
5、示,直线 OAC 为某一直流电源的总功率 P 随电流 I变化的图线,曲线 OBC表示同一直流电源 内部的热功率 P随电流 I变化的图线。若 A、B 点的横坐标均为 1 A,那么 AB 线段表示的功率为 ( ) A.1 W B.6 W C.2 W D.2.5 W 解析由题图不难看出,在 C点,电源的总功率等于电源内部的热功率,所以电源的电动势为 E=3 V,短 路电流为 I=3 A,所以电源的内阻为 r= =1 。题图上 AB线段表示的功率为 PAB=P 总-I2r=(13- 121) W=2 W。故正确选项为 C。 答案 C 3 6. 如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表,当电阻箱读数为 R1
6、=2 时,电压表读数为 U1=4 V;当电阻箱 读数为 R2=5 时,电压表读数为 U2=5 V。 (1)求电源的电动势 E 和内阻 r。 (2)当电阻箱 R读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值 Pm为多少? 解析(1)由闭合电路欧姆定律 E=U1+ r E=U2+ r 联立并代入数据解得 E=6 V,r=1 (2)由电功率表达式 P= R 将式变形为 P= - 由式知,R=r=1 时, P 有最大值 Pm= =9 W。 答案(1)6 V 1 (2)1 9 W 能力提升 1. 电动势为 E、内阻为 r的电池与定值电阻 R0、变阻器 R 串联,如图所示,设 R0=r,Rab=2r,当变阻器的
7、 滑片自 a端向 b端滑动时,下列各物理量随之减小的是( ) A.电池的输出功率 B.变阻器消耗的功率 C.固定电阻 R0消耗的功率 D.电池内阻消耗的功率 解析根据推论:当外电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大,滑片自 a 端向 b 端滑动时,由于 R0=r,Rab=2r,外电阻大于电源的内阻,当变阻器的滑片自 a端向 b端滑动时,变阻器接入电路的电阻减 小,电池的输出功率增大。故 A 错误。电路中电流增大,固定电阻 R0上和电源的内阻上消耗功率增 4 大。将 R0看成电源的内阻,则有 R0+r=2r,而 Rab=2r,利用推论可知,滑片在 a 点时变阻器的功率最大, 滑片向右滑动时,变
8、阻器消耗的功率减小。故 B正确,C、D错误。 答案 B 2. 电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比,如图所示,直线 A 为电源 a 的路端 电压与电流的关系图线,直线 B 为电源 b 的路端电压与电流的关系图线,直线 C为电阻 R 两端的电压 与电流的关系图线,将这个电阻 R分别接到 a、b 两电源上,那么( ) A.R 接到电源 a 上,电源的效率较低 B.R 接到电源 b上,电源的输出功率较大 C.R 接到电源 a上,电源的输出功率较大,电源效率较高 D.R 接到电源 b 上,电源的输出功率较小,电源效率较高 解析电源的效率 = ,由题中图像可知 A与 C 交点处电压大
9、于 B 与 C交点处电压,则 R 接到电 源 a上效率较高;电源输出功率 P=UI,由题中图像易得 R 接到电源 a上输出功率较大,A、B、D错 误,C 正确。 答案 C 3. 欧姆表的工作原理图如图所示。 (1)若表头的满偏电流为 Ig=500 A,干电池的电动势为 1.5 V,求灵敏电流表的电流刻度值为 50 A、 250 A 时对应的欧姆表的电阻值。 (2)这个欧姆表的总内阻为 ,表针偏转到满刻度的 时,待测电阻为 。 解析(1)对应电流“0”刻度和满偏电流“500 A”的电阻刻度分别为“”和“0”。由闭合电路的欧姆定律 得,调零时:Ig= ,所以欧姆表的总内阻 R 内=Rg+r+R0=
10、 =3 000 。测量电阻 Rx 时:I= 内 ,Rx= -R 内,当 I=50 A时,Rx= - -3 000 =310 4 -3 103 =2.7 104 。同理可 求出电流为 250 A 时,对应的电阻为 3103 。 (2)当表针偏转到满刻度的 处时, 5 Rx= -R 内= - -3 000 =6 000 。 答案(1)2.7104 3103 (2)3 000 6 000 4. 如图所示的电路中,R1=3 ,R2=6 ,R3=1.5 ,C=20 F。当开关 S断开时,电源所释放的总功率为 2 W;当开关 S闭合时,电源所释放的总功率为 4 W,求: (1)电源的电动势和内电阻。 (2
11、)闭合 S 时,电源的输出功率。 (3)S 断开和闭合时,电容器所带的电荷量各是多少。 解析(1)S 断开时外电路 R2、R3串联 E=I1(R2+R3)+I1r P1=EI1 S 闭合时外电路 R1、R2并联后与 R3串联 R外=R3+ 代入数据 R外=( ) =3.5 对闭合电路 E=I2R外+I2r P2=EI2 由可得 (2)闭合 S 时,电源的输出功率 P= R外=123.5 W=3.5 W (3)S 断开时 Q1=CUR2=2010-60.56 C=6 10-5 C S 闭合,电容器两端的电势差为零,则 Q2=0 答案(1)4 V 0.5 (2)3.5 W (3)610-5 C 0
