课时作业(15) 闭合电路欧姆定律的综合应用（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

课时作业(15)　闭合电路欧姆定律的综合应用 [对应学生用书P196] 1．如图所示，电源的电动势E＝10 V，内阻r＝0.2 Ω，标有“8 V　16 W”字样的灯泡L恰好正常发光，电动机线圈的电阻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 C　[电路的总电流I＝＝ A＝10 A，则电源的输出功率为P＝IU额＝10×8 W＝80 W，C正确．] 2．如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的发热功率随电流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 C　[由图像不难看出，在C点，电源的总功率等于电源内部的发热功率，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 Ω.图像上AB段所表示的功率为PAB＝P总－I2r＝(1×3－12×1) W＝2 W．故选项C正确．] 3．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．当R3的滑片P向右移动时，下列说法正确的是(　　) A．R1的功率P1必然减小 B．R2的功率P2必然变大 C．电源的总功率必然增大 D．电源热功率必然减小 D　[R3的滑片P向右移动时，接入电路的电阻增加，总电阻增加，总电流减小，路端电压增加，则R1的功率P1必然增大，A错误；总电流减小，通过R1的电流增加，通过R2的电流减小，则R2的功率P2必然减小，B错误；电动势不变，总电流减小，电源的总功率减小，C错误；总电流减小，电源的热功率减小，D正确．] 4．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则(　　) A．V的读数变大，A的读数变小 B．V的读数变大，A的读数变大 C．V的读数变小，A的读数变小 D．V的读数变小，A的读数变大 B　[S断开，相当于总电阻变大，总电流减小，由U＝E－Ir知，路端电压增大，即电压表的读数变大，R3两端的电压U3＝E－Ir－IR1，因总电流减小，则U3增大，R3中的电流也增大，电流表的读数变大，B正确．] 5．如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置．闭合开关S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅仅改变下列某一个条件，油滴仍能保持静止状态的是(　　) A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值 C．增大两板间的距离 D．断开开关S B　[带电油滴处于静止状态，说明带电油滴受到的静电力和重力平衡，即满足qE＝mg，要使油滴保持静止，即满足两极板间电场强度不变，增大R1的阻值，电路总电阻增大，电流减小，内电压减小，路端电压增大，电容器两端电压增大，根据E＝可知，电场强度增大，油滴向上运动，A错误，增大R2的阻值，电路稳定后，R2中没有电流，电容器两端电压不变，电场强度不变，油滴保持静止，B正确；增大两板间的距离，电路结构不变，电容器两端电压不变，根据E＝可知，电场强度减小，油滴向下运动，C错误；断开开关S，电容器进行放电，油滴向下运动，D错误．] 6．(多选)如图所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内阻，以下说法中正确的是(　　) A．当R2＝R1＋r时，R2获得最大功率 B．当R1＝R2＋r时，R1获得最大功率 C．当R2＝0时，R1获得最大功率 D．当R2＝0时，电源的输出功率最大 AC　[在讨论R2的电功率时，可将R1视为电源内阻的一部分，即将原电路等效为电动势为E、内阻为(R1＋r)的电源(等效电源)，如图所示，R2的电功率是等效电源的输出功率，显然当R2＝R1＋r时，R2获得的电功率最大，A项正确；讨论R1的电功率时，由于R1为定值，根据P＝I2R知，电路中电流越大，R1的电功率就越大(P1＝I2R1)，所以，当R2＝0时，电路的总电阻最小，电流最大，R1获得的电功率最大，B项错误，C项正确；讨论电源的输出功率时，(R1＋R2)为外电阻，内阻r恒定，由于题目没有给出R1和r的具体数值，所以当R2＝0时，电源输出功率不一定最大，D项错误． ] 7．如图所示电路中，L1、L2为两只完全相同、阻值恒定的灯泡，R为光敏电阻(光照越强，阻值越小)．闭合开关S后，随着光照强度逐渐增强(　　) A．L1逐渐变暗，L2逐渐变亮 B．L1逐渐变亮，L2逐渐变暗 C．电源内电路消耗的功率逐渐减小 D．光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐增大 A　[当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中总电流增大，则灯L2逐渐变亮，由U＝E－Ir可知路端电压减小，灯L2的电压增大，则灯L1两端的电压减小，故灯L1逐渐变暗，A正确，B错误；总电流增大，由P内＝I2r知电源内电路消耗的功率逐渐增大，故C错误；将灯L2看成电源内电路的一部分，光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率是等效电源的输出功率，由于等效电源的内阻大于外电阻，所以当光敏电阻的阻值减小时，等效电源的输出功率减小，即光敏电阻R和L1消耗的总功率逐渐减小，故D错误．] 8．如图甲所示，电源的电动势为E，内阻为r，R为电阻箱．图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像，电流表为理想电表，其中电流为I1、I2时对应的外电阻分别为R1、R2，电源的效率分别为η1、η2，输出功率均为P0.下列说法中正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．R1<R2 B．I1＋I2> C．R1R2＝r2 D．η1＝η2 C　[由闭合电路欧姆定律可知：I＝，由题图可知，I1<I2，则R1>R2，A错误；由闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir，输出功率为：P＝UI＝EI－I2r，由题图有EI1－Ir＝EI2－Ir，整理得：I1＋I2＝，B错误；根据电功率表达式，P0＝IR1＝IR2，且I＝，则有：R1＝R2，整理得：R1R2＝r2，C正确；根据电源的效率可得：η＝，因I1<I2，因此η1>η2，D错误．] 9．(多选)如图所示，a表示某电源路端电压随电流变化的图线，b表示外电阻两端电压随电流变化的图线，下列判断正确的是(　　) A．阴影部分的面积表示电源内阻消耗的功率 B．阴影部分的面积表示电源的输出功率 C．当α＝β时，电源的输出功率最大 D．当α＝β时，电源的效率最高 BC　[由P＝UI知，阴影部分的面积表示外电阻消耗的功率或电源的输出功率，A错误，B正确；当α＝β时，说明外电阻的阻值R与电源内阻r相等，此时电源的输出功率最大，电源效率为η＝＝50%，外电阻越大，电源的效率越高，故C正确，D错误．] 10．阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路．开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为(　　) A. B. C. D. C　[当开关S断开时等效电路如图1所示，电容器C两端的电压U＝E，所带的电荷量Q1＝CU＝CE；当开关S闭合时等效电路如图2所示，电容器C两端的电压U′＝E，所带的电荷量Q2＝CE.所以＝，C项正确． ] 图1　　　　　　　　　　图2 11．(多选)如图甲所示的电路中，将滑动变阻器R2的滑片由a端向b端移动，用两个电表分别测量电压和电流，得到部分U­I关系图像如图乙所示，则(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 A．电源的电动势为6 V B．滑动变阻器的总阻值为20 Ω C．当电压表示数为5.0 V时，电源效率最高 D．当电压表示数为5.0 V时，R2消耗的总功率最大 BC　[根据电路图结合数学知识可知，当aP部分的电阻等于bP部分的电阻时，并联部分电阻最大，此时电压表示数最大，根据乙图可知，电压表示数最大为5 V，此时电流表示数为0.5 A，则有：RaP＝＝ Ω＝10 Ω，则滑动变阻器的总阻值为R＝2RaP＝20 Ω，根据闭合电路欧姆定律得：E＝U＋2I(R1＋r)；根据乙图可知，当电压表示数U1＝4 V时电流表示数为I1＝0.25 A或I2＝1 A，根据闭合电路欧姆定律得：E＝U1＋(I1＋I2)(R1＋r)，联立方程解得：E＝9 V，R1＋r＝4 Ω，故A错误，B正确．电源效率η＝＝，当电压表示数为5.0 V时，并联部分电阻最大，则外电路电阻最大，此时路端电压最大，效率最高，C正确．把R1看成内阻，当并联部分电阻R并＝R1＋r＝4 Ω时，R2消耗的总功率最大，此时电压表示数不是5 V，D错误．] 12．如图所示的电路中，所用电源的电动势E＝4 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1可调．现将R1调到3 Ω后固定．已知R2＝6 Ω，R3＝3 Ω. (1)开关S断开和接通时，通过R1的电流分别为多大？ (2)为了使A、B之间电路的电功率在开关S接通时能达到最大值，应将R1的阻值调到多大？这时A、B间消耗的最大电功率是多少？ 解析　(1)开关S断开时， I1＝＝ A＝0.4 A， 开关S接通时，R2、R3并联的总电阻 R23＝＝2 Ω， I1′＝＝ A＝0.667 A. (2)开关S接通时，A、B之间的总电阻R23＝2 Ω为定值，所以，只有当R1＝0时，总电流最大，A、B之间的电功率才最大． I＝＝ A＝ A， PAB＝I2R23＝2×2 W＝3.556 W. 答案　(1)0.4 A　0.667 A　(2)0　3.556 W 学科网（北京）股份有限公司 $$