2.闭合电路的欧姆定律-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第三册作业与测评全书Word（人教版2019）

物理　必修·第三册[人教版]作业与测评 　2.闭合电路的欧姆定律 典型考点一　对电源、电动势的认识和理解 1．下列说法正确的是(　　) A．电动势大的电源做功一定多，储存的电能一定多 B．电动势就是电势差，电源的电动势一定等于闭合电路中电源两端的电压 C．电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功 D．电荷在电源内部定向运动时只受非静电力的作用 答案　C 解析　电动势是描述电源做功能力大小的物理量，电动势大的电源做功不一定多，储存的电能也不一定多，故A错误；电动势是描述非静电力做功本领的物理量，电势差是描述静电力做功本领的物理量，两者不同，电源的电动势一定大于闭合电路中电源两端的电压(路端电压)，故B错误；电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功，故C正确；在电源内部，存在着由正极指向负极的电场，则电荷在电源内部定向运动时，受静电力与非静电力的共同作用，故D错误。 2．将某一蓄电池接入电路后，电路中的电流为I＝0.5 A，且在t＝1 min的时间内可将180 J的化学能转化为电能。则该蓄电池的电动势为(　　) A．12 V B．3 V C．6 V D．9 V 答案　C 解析　1 min内通过蓄电池内部的电荷量q＝It＝0.5×60 C＝30 C，由E＝得，该蓄电池的电动势E＝ V＝6 V，C正确。 典型考点二　闭合电路欧姆定律的理解和简单应用 3．(多选)在纯电阻电路中，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 解析　内电压U′＝Ir，故A错误；因为E＝U＋U′，故B正确；由以上两式知，E＝U＋Ir，故C错误；对整个电路有I＝，对外电路有I＝，则U＝E，故D正确。 4．如图所示电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，R3＝3 Ω。 (1)若在C、D间连一个理想电压表，其读数是多少？ (2)若在C、D间连一个理想电流表，其读数是多少？ 答案　(1)6 V　(2)1 A 解析　(1)若在C、D间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，此时电路中的电流为 I1＝＝ A＝1 A 理想电压表读数为UV＝I1R2＝6 V。 (2)若在C、D间连一个理想电流表，这时电阻R2与R3并联，并联电阻大小R23＝＝ Ω＝2 Ω 根据闭合电路欧姆定律，此时干路电流为 I2＝＝ A＝1.5 A 理想电流表读数为IA＝＝ A＝1 A。 [名师点拨]　解决闭合电路问题的一般步骤 (1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量流过哪个用电器的电流。 (2)应用闭合电路的欧姆定律求干路中的电流。 (3)根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流。 典型考点三　路端电压与负载的关系 5．(多选)在如图所示的电路中，电源电动势E和内阻r均为定值，当外电路电阻R发生变化时，电路中电流I、路端电压U、内电压U′都将随之发生变化。下列图像能正确表示其变化规律的是(　　) 答案　AB 解析　由闭合电路欧姆定律有I＝，U＝IR＝E＝E，U′＝Ir＝E。可知，I随R的增大单调递减，且减小得越来越慢，故A正确；U随R的增大单调递增，且增大得越来越慢，逐渐趋近于E，故B正确，D错误；U′随R的增大单调递减，但不是线性变化，故C错误。 6．(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　) A．车灯的电流变小 B．路端电压变小 C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大 答案　ABD 解析　开关闭合时，车灯变暗，故流过车灯的电流I灯变小，A正确；电路的路端电压为U路＝U灯＝I灯R灯，I灯变小，故路端电压变小，B正确；电路的总电流即干路电流，为I干＝＝，U路变小，故电路的总电流变大，C错误；电源的总功率为P总＝EI干，I干变大，故电源的总功率变大，D正确。 典型考点四　电源的U－I图像 7．(多选)如图所示为某一电源路端电压与干路电流的U­I图像，由图可知(　　) A．电源电动势为2.0 V B．电源内阻为0.3 Ω C．电源短路时电流为3 A D．路端电压为1.2 V时，电路中的外电阻为0.6 Ω 答案　AD 解析　根据U＝E－Ir，结合图像可知E＝2.0 V，r＝ Ω＝0.4 Ω，A正确，B错误；电源短路时电流为I短＝＝5 A，C错误；路端电压为U＝1.2 V时，有＝，得电路中的外电阻R＝0.6 Ω，D正确。 8．如图甲所示电路图中，若电阻R的阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的U－I图线如图乙所示。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压； (3)电源的输出功率。 答案　(1)4 V　1 Ω　(2)3 V　(3)3 W 解析　(1)由图线的意义可知，不过原点的斜线是电源的U－I图线，当电流为0时，由U＝E－Ir可知E＝U＝4 V；同样由U＝E－Ir可知图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，所以r＝＝ Ω＝1 Ω。 (2)两图线交点的坐标即电路中的电流和R两端的电压。由图乙可知路端电压即R两端的电压U＝3 V。 (3)当路端电压U＝3 V时，由图乙可知I＝1 A，则电源的输出功率P＝UI＝3×1 W＝3 W。 典型考点五　欧姆表的原理 9．将一个满偏电流为Ig＝100 μA、内阻rg＝100 Ω的灵敏电流表改装为欧姆表，滑动变阻器电阻最大值R＝20 kΩ，电源电动势E＝1.5 V，内阻r未知。求： (1)电流表的0处和满偏电流处应刻上多大电阻值？中间刻度处应刻上多大电阻值？ (2)在表上满偏电流的和处应刻上多大电阻值？ (3)请根据上面的结果在图中相应位置标上电阻值，并说明欧姆表的刻度与电流表刻度相比有什么特点？ 答案　(1)∞　0　15 kΩ　(2)45 kΩ　5 kΩ　(3)图见解析　电流表的刻度是均匀的，欧姆表的刻度是不均匀的 解析　(1)电流表的指针位于刻度盘0处时，电阻值为∞；指针位于刻度盘满偏电流处时，电阻值为0；根据闭合电路欧姆定律可得满偏时Ig＝ 解得Rg＋r＋R滑＝＝ Ω＝15 kΩ 指针位于刻度盘中间刻度处时，根据闭合电路欧姆定律可得＝ 解得R中＝15 kΩ。 (2)指针位于满偏电流的处时，由闭合电路欧姆定律可得＝ 指针位于满偏电流的处时，同理有 ＝ 解得R1＝45 kΩ，R2＝5 kΩ。 (3)电阻值标注如图所示 由图可知，电流表的刻度是均匀的，但欧姆表的刻度是不均匀的。 1．(多选)铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(　　) A．电路中每通过1 C的电荷量，电源把2 J的化学能转化为电能 B．没有接入电路时铅蓄电池两极间的电压为2 V C．铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转化为电能 D．铅蓄电池将化学能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大 答案　ABD 解析　铅蓄电池电动势为2 V，表示每通过1 C的电荷量，电源把2 J的化学能转化为电能，A正确，C错误；电源没有接入电路时，两极间的电压等于电源电动势，B正确；由于铅蓄电池的电动势大于1节干电池的电动势，故其将化学能转化为电能的本领比一节干电池的大，D正确。 2．(多选)如图所示，当可变电阻R＝2 Ω时，理想电压表的示数U＝4 V，已知电源的电动势E＝6 V，则(　　) A．此时理想电流表的示数是2 A B．此时理想电流表的示数是3 A C．电源的内阻是1 Ω D．电源的内阻是2 Ω 答案　AC 解析　由题图可知电压表测量的是路端电压，电流表测量的是通过可变电阻R的电流，则U＝IR，得此时理想电流表的示数I＝＝2 A，再由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，将I＝2 A、U＝4 V、E＝6 V代入可得电源的内阻r＝1 Ω，故A、C正确，B、D错误。 3．(多选)在如图所示的电路中，电源的电动势为3.2 V，电阻R的阻值为30 Ω，小灯泡L的额定电压为3 V，额定功率为4.5 W。当开关S接位置1时，理想电压表的读数为3 V，假如小灯泡的阻值不变，下列说法正确的是(　　) A．电源的内阻为4 Ω B．小灯泡的阻值为2 Ω C．当开关S接到位置2时，小灯泡较暗 D．当开关S接到位置2时，小灯泡两端的电压为3 V 答案　BC 解析　当开关接位置1时，通过电阻R的电流I＝＝ A＝0.1 A，根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir，代入数据可得电源的内阻r＝2 Ω，故A错误；小灯泡的额定电流IL＝＝ A＝1.5 A，电阻RL＝＝ Ω＝2 Ω，故B正确；当开关接位置2时，小灯泡中的电流IL′＝＝ A＝0.8 A，小于小灯泡的额定电流，实际功率小于其额定功率，则小灯泡L不能正常发光，会较暗，此时小灯泡两端的电压为UL′＝IL′RL＝0.8×2 V＝1.6 V，故C正确，D错误。 4．(多选)a、b两电源的路端电压与电流的关系图像如图所示，图中两图线交纵轴于一点，假设两电源的电动势分别用Ea、Eb表示，内阻分别用ra、rb表示。则下列说法正确的是(　　) A．Ea＝Eb、ra<rb B．Ea>Eb、ra<rb C．若将同一定值电阻分别接在两电源上时，通过电源的电流关系为Ia>Ib D．若将两电源分别接入电路，当通过电源的电流相等时路端电压的关系为Ua<Ub 答案　AC 解析　由题图可知，Ea＝Eb(图线的纵截距)，两电源的短路电流Ia′>Ib′(图线的横截距)，则ra<rb，A正确，B错误；当把同一定值电阻分别接在两电源上时，由闭合电路欧姆定律I＝可知，通过电源的电流关系为Ia>Ib，C正确；若将两电源分别接入电路，则路端电压为U＝E－Ir，当通过电源的电流相等时，有Ua>Ub，D错误。 5．如图所示为欧姆表的电路原理示意图，其中电流表的满偏电流为Ig＝500 μA、内阻rg＝200 Ω，调零电阻最大阻值R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝100 Ω，电池电动势E＝1.5 V。用其规范测量电阻Rx时，指针偏转角为最大偏角的，则该电阻的阻值是(　　) A．1.5 kΩ B．2 kΩ C．3 kΩ D．4.5 kΩ 答案　A 解析　根据闭合电路的欧姆定律可知，欧姆表欧姆调零后有Ig＝，代入数据可知调零后的欧姆表内阻R内＝ Ω＝3000 Ω；测量电阻Rx时，根据闭合电路欧姆定律得Ig＝，代入数据解得Rx＝1500 Ω＝1.5 kΩ，故A正确。 6．(多选)如图所示，电源电动势E＝3 V，小灯泡L标有“2 V，0.4 W”，开关S接1，当变阻器调到R＝4 Ω时，小灯泡L正常发光；现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作。则下列判断正确的是(　　) A．电源内阻为10 Ω B．电动机的正常工作电压为0.8 V C．开关S接1，当变阻器阻值增大时，灯泡变亮 D．开关S接1，当变阻器阻值增大时，变阻器两端电压变大 答案　BD 解析　开关S接1时，小灯泡与滑动变阻器串联在电源两端，且灯泡L正常发光，则灯泡两端电压为U＝2 V，电路中的电流为I＝＝0.2 A，设电源内阻为r，根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋I(R＋r)，解得r＝1 Ω，A错误；开关S接2时，小灯泡L和电动机M均正常工作，则此时电路中电流仍是I＝＝0.2 A，电动机的正常工作电压为U电＝E－Ir－U＝0.8 V，B正确；开关S接1，当变阻器阻值增大时，电路总电阻增大，则电路中的电流减小，灯泡变暗，电源内电压和灯泡两端电压均减小，则变阻器两端电压变大，C错误，D正确。 7．(多选)如图所示，L1、L2、L3为三个相同的灯泡。在滑动变阻器R的滑片P向上移动的过程中，下列判断中正确的是(　　) A．L1变亮，L3变暗 B．L2变暗，L3变亮 C．L1中电流变化量大于L3中电流变化量 D．L1中电流变化量小于L2中电流变化量 答案　BC 解析　P向上移动，R接入电路的电阻减小，电路总电阻R总减小，根据闭合电路欧姆定律得I总＝，故I总增大，L3变亮，由UL2＝E－I总(r＋RL3)知，UL2减小，L2变暗，A错误，B正确。由于I3＝I1＋I2，I3＝I总增大，I2减小，所以I1增大，且I1的变化量大于I2、I3的变化量，C正确，D错误。 8．硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常数)，图线b是某电阻R的U－I图像，在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为(　　) A．8.0 Ω B．10 Ω C．12 Ω D．12.5 Ω 答案　A 解析　由闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由图线a与纵轴的交点读出该硅光电池的电动势E＝3.6 V。根据两图线交点处的状态可知，闭合回路中电阻R两端的电压U1＝2 V，电路中的电流I1＝0.2 A，则在该光照强度下硅光电池的内阻为r＝＝ Ω＝8.0 Ω，A正确。 [名师点拨]　当电源的U­I图像为曲线时，电源的内阻不是固定值，而是随外电路的变化而变化。本题中若应用图解法，容易错误地用“工作点”处曲线切线斜率的绝对值表示电源内阻，实际上，根据闭合电路欧姆定律，有r＝，则“工作点”与电源U­I图像纵截距连线的斜率的绝对值才表示此时的电源内阻。 9．小明利用如图甲所示的原理图组装了一欧姆表，所用表头G的满偏电流为5 mA。现用一系列标准电阻Rx对欧姆表进行标定，并作出A、B间接不同的标准电阻Rx时表头G的示数I与Rx的关系图像，如图乙所示。 (1)按照惯用标准，图甲中的________(选填“A”或“B”)为红色表笔。 (2)该同学所用电池的电动势E＝________ V。 (3)该欧姆表使用一段时间之后，内置电池的电动势会变小，内阻r会变大，但仍可进行欧姆调零。若按正确使用方法来测上述标准电阻Rx的阻值时，其测量结果与标准电阻Rx实际阻值相比较________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 答案　(1)B　(2)10　(3)偏大 解析　(1)按照电表惯用标准“红进黑出”，图甲中的B接内部电源的负极，为红色表笔。 (2)结合图乙，根据闭合电路的欧姆定律有5.0×10－3 A＝，2.0×10－3 A＝，解得该同学所用电池的电动势E＝10 V。 (3)若电表内置电池为新电池，则欧姆表的中值电阻R中＝＝2000 Ω。若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但仍可进行欧姆调零，采用特殊值法，设电池电动势变为8.0 V，则欧姆表实际中值电阻变为＝1600 Ω，故测量结果偏大。 10．电源的两个重要参数是电动势E和内电阻r。对一个闭合电路有两种特殊情况：当外电路断开时，电源两端的电压等于电源电动势；当外电路短路时，短路电流等于电动势和内电阻的比值。现有一个电动势为E、内电阻为r的电源和一阻值为R0的定值电阻，将它们串联或并联组成的系统视为一个新的等效电源，这两种连接方式构成的等效电源分别如图甲和乙虚线框所示，E1、r1和E2、r2分别为甲、乙等效电源的电动势和内阻，则 (1)E1________E2(选填“等于”“大于”“小于”或“无法判断”)。 (2)r1________r2(选填“等于”“大于”“小于”或“无法判断”)。 答案　(1)大于　(2)大于 解析　(1)甲图中等效电源的电动势为E1＝E，乙图中等效电源的电动势E2等于MN间的电压，即E2＝E，所以E1＞E2。 (2)甲图中等效内电阻为r1＝R0＋r，乙图中等效内电阻r2等于R0与r并联的阻值，即有r2＝，所以r1＞r2。 11．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，R1＝100 Ω，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的图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。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。 答案　(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω 解析　(1)题图乙中AB的延长线交U轴于20 V处，交I轴于1.0 A处，所以电源的电动势为E＝20 V，短路电流I短＝1.0 A 电源内阻r＝＝20 Ω。 (2)当P滑到R3的右端时，电路参数对应题图乙中的B点，即U2＝4 V，I2＝0.8 A 得R2＝＝5 Ω。 (3)当P滑到R3的左端时，电路参数对应题图乙中的A点，即此时U外＝16 V，I总＝0.2 A 所以R外＝＝80 Ω 又R外＝＋R2 代入数据解得滑动变阻器的最大阻值为R3＝300 Ω。 12．如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1 Ω，电炉电阻R＝19 Ω，电解槽电阻r′＝0.5 Ω。当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684 W；S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)。当S1、S2闭合时，试求： (1)电源的电动势； (2)流过电解槽的电流大小； (3)电源的总功率的大小； (4)电解槽中电能转化成化学能的功率。 答案　(1)120 V　(2)20 A　(3)3000 W　(4)1700 W 解析　(1)设电源电动势为E，S1闭合、S2断开时，由P＝I2R知，通过电炉的电流为I0＝＝ A＝6 A 电源电动势E＝I0(R＋r) 代入数据解得E＝120 V。 (2)S1、S2都闭合时，电炉和电解槽并联，则电炉中电流为IB＝＝ A＝5 A 电源路端电压为U＝IBR＝95 V 流过电源的电流为I＝＝25 A 流过电解槽的电流为IA＝I－IB＝20 A。 (3)电源的总功率为P总＝EI＝3000 W。 (4)电解槽消耗的电功率为 PA＝IAU＝1900 W 电解槽的热功率为P热＝Ir′＝200 W 电解槽中电能转化成化学能的功率为 P化＝PA－P热＝1700 W。 12 学科网（北京）股份有限公司 $$