专项培优：闭合电路欧姆定律的应用 分层同步作业-2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

专项培优　闭合电路欧姆定律的应用 一、必备知识基础 题组一　动态电路分析 1.如图所示的电路,闭合开关S,待电路中的电流稳定后,减小R的阻值。则(　　) A.电流表的示数减小 B.电压表的示数减小 C.电阻R2两端的电压减小 D.路端电压增大 2.如图所示,电源电动势为E、内阻为r,电流表、电压表均为理想电表,当开关闭合后,三个小灯泡均能正常发光,当滑动变阻器滑片向右移动时,关于灯泡的亮暗和电表示数变化情况,下列说法正确的是(小灯泡不会烧坏)(　　) A.L1变亮,L2变暗,L3变暗 B.L1变暗,L2变暗,L3变亮 C.电流表A的示数变大,电压表V的示数变小 D.电流表A的示数变小,电压表V的示数变小 3.小明在一根细橡胶管中灌满食盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱。他将此盐水柱接到电源两端,电源电动势和内阻恒定。握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍,若忽略温度对电阻率的影响,则此盐水柱(　　) A.通过的电流增大 B.两端的电压增大 C.阻值增大为原来的1.2倍 D.电功率增大为原来的1.44倍 题组二　含容电路的分析与计算 4.在如图所示的电路中,开关S原来是闭合的,现将S断开,则灯泡L的亮度变化和电容器C带电荷量的变化情况是(　　) A.灯泡L变亮、电容器C带电荷量增加 B.灯泡L变亮、电容器C带电荷量减少 C.灯泡L变暗、电容器C带电荷量增加 D.灯泡L变暗、电容器C带电荷量减少 5.(2025上海高二期中)在温控电路中,通过热敏电阻的阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。在如图所示的电路中,R1为定值电阻,R2为半导体热敏电阻(温度越高,电阻越小),C为电容器。当环境温度升高时(　　) A.电容器C带的电荷量增大 B.电压表的读数增大 C.R1消耗的功率减小 D.电容器C两极板间的电场强度减小 题组三　欧姆表的原理 6.某同学组装完成的简易多用电表的电路图如图甲所示。图中电池的电动势为E,R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻,表头G的满偏电流为100 μA,内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,分别为直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆挡“×100”挡。 甲 乙 (1)图甲中的A端与　　　　(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。  (2)关于R6的使用,下列说法正确的是　　　　。  A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)根据题给条件可得R1+R2=　　　　 Ω,R4=　　　　 Ω。(结果均保留3位有效数字)  (4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。 若此时B端是与“1”相连的,则读数为　　　;  若此时B端是与“3”相连的,则读数为　　　;  若此时B端是与“5”相连的,则读数为　　　。  二、关键能力提升 7.如图所示,将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环,接入电路中,电路与圆环的接触点O点固定,P为电路与圆环良好接触的滑动触头,电源的电动势为E,内阻为r,闭合开关S,在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中,下列说法正确的是(　　) A.电压表和电流表的示数都一直变大 B.灯L1先变暗后变亮,电流表的示数一直变小 C.灯L2先变暗后变亮,电流表的示数先变小后变大 D.电容器C所带电荷量先减少后增多 8.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为其内阻,L为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变),R1、R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小,V为理想电压表。当开关S闭合后,若将照射R3的光的强度减弱,则下列说法正确的是(　　) A.电压表的示数变小 B.通过R2的电流变小 C.小灯泡消耗的功率变大 D.电源的内电压变大 9.(2025广西卷)某小组将电流表改装成电阻表,所用器材有电源(电动势E=1.5 V,内阻不计),电流表(满偏电流Ig=100 μA,内阻Rg=100 Ω),电阻R0=500 Ω,滑动变阻器R(0~20 kΩ),导线若干,电路如图。 (1)欧姆调零时,应先将A、B　　　　,再调节滑动变阻器,使电流表示数为　　　　 μA,此时滑动变阻器的阻值为　　　　 kΩ。  (2)调零后,在A、B间接入电阻Rx,当电流表示数为60 μA时,Rx为　　　　 kΩ。  三、核心素养拔高 10.如图所示电路中,电源的电动势E=3 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=2 Ω,R2=R4=1 Ω,R3=8 Ω,R5=5 Ω,电容器的电容C=100 μF,求: (1)闭合开关S后电容器的电荷量; (2)闭合开关S后,通过电阻R3的总电荷量。 参考答案 1.B　题图中的电路结构是R1与R先并联,再与R2串联,故R↓→R总↓→I干↑→U内↑→U外↓,电流表示数增大;R2两端电压U2=I干R2,U2增大,所以R与R1的并联电压减小,电压表示数减小,B正确。 2.B　滑动变阻器滑片向右移动,阻值增大,总阻值增大,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流减小,路端电压增大,故电流表示数变小,电压表示数变大,C、D错误;干路电流减小,则小灯泡L1两端电压减小,变暗,路端电压增大,则并联电路电压增大,小灯泡L3两端电压增大,变亮,流过小灯泡L2的电流减小,变暗,A错误,B正确。 3.B　根据电阻定律R=ρ可知,长度变为原来的1.2倍,横截面积变为原来的,所以电阻变为原来的1.44倍;根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir,E=I(R+r)可知总电阻增大,干路电流I减小,路端电压即盐水柱两端电压U增大,故A、C错误,B正确;电功率P=I2R,电流变化倍数无法计算,所以电功率变化倍数无法计算,故D错误。 4.A　由题图可知,当开关闭合时,R2与L串联后与R3并联,再与R1串联;当开关断开时,R3断开,总电阻增大,总电流减小,R1两端电压及内电压减小,灯泡两端电压增大,故灯泡变亮;电容器并联在电源两端,因内电压减小,路端电压增大,故电容器两端电压增大,由Q=UC可知,电容器带电荷量增加,故选A。 5.D　当环境温度升高时,热敏电阻R2的电阻减小,其两端电压减小,故电容器两端电压减小,根据C=,Q减小,故A错误;根据闭合电路欧姆定律有I=,热敏电阻R2的电阻减小,I增加,根据E=U+Ir,可得电压表的读数U减小,故B错误;根据P1=I2R1,I增加,R1消耗的功率增加,故C错误;电容器C两极板间的电场强度E=,电容器两端电压减小,故电场强度减小,故D正确。 6.答案 (1)黑　(2)B　(3)53.3　952 (4)1.45 mA　1.10×103 Ω　2.90 V 解析 (1)A端与欧姆表内电源正极相连,根据“红进黑出”,可知A端与黑色表笔相连。 (2)R6是可变电阻,它的作用就是欧姆表调零,也就是使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,故选B。 (3)换挡开关接2时,是量程为0~1 mA的电流表,有R1+R2= Ω= Ω=53.3 Ω,换挡开关接4时,是量程为0~1 V的电压表,这时表头与R1、R2并联组成新表头,新表头的内阻r==48 Ω,新表头的量程是1 mA,有R4=-r= Ω-48 Ω=952 Ω。 (4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端与“1”相连,则多用电表是量程为0~2.5 mA的电流表,则读数为1.45 mA; 若此时B端与“3”相连,多用电表是欧姆挡“×100”挡,则读数为1.1×103 Ω; 若此时B端与“5”相连,多用电表是量程为0~5 V的电压表,则读数为2.90 V。 7.C　闭合的圆环接入电路中,接触点O点与P间电阻丝并联接入电路中,在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中,圆环接入电路中的总电阻先变大后变小,故电路中的总电阻先变大后变小,则干路电流I先减小后增大,灯L2先变暗后变亮,根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,可知路端电压即电压表示数先变大后变小,圆环与灯L1并联部分的电压U并=U-UL2。故U并先增大后减小,L1先变亮后变暗,流过电流表的电流IA=I-IL1,IA先减小后增大,则电流表的示数先减小后增大,故A、B错误,C正确;圆环与灯L1并联部分的电压先增大后减小,则电容器板间的电压先增大后减小,由Q=CU,可得电容器所带的电荷量先增大后减少,故D错误。 8.A　光敏电阻光照减弱,故光敏电阻的阻值增大,电路中的总电阻增大。由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流减小,故R1两端的电压减小,故A正确;因电路中电流减小,故电源内阻的电压减小,路端电压增大,同时R1两端的电压减小,故并联电路部分电压增大,则流过R2的电流增大,故B、D错误;由并联电路的电流规律可知,总电流减小,流过支路R2的电流增大,所以流过灯泡的电流一定减小,故由P=I2R可知,小灯泡消耗的功率变小,故C错误。 9.答案 (1)短接　100　14.4　(2)10 解析 (1)电阻表在使用前需要调零,这个过程需要将红黑表笔短接,即将图中的A、B短接;电阻表短接调零需要将指针调到电流表G满偏的状态,即让电流表示数为100 μA;因为电源内阻不计,调零过程中根据闭合电路欧姆定律可知Ig==100×10-6 A,解得R=-Rg-R0=14.4 kΩ。 (2)当电流表的示数是60 μA时,根据I=,R内=,代入数据可得Rx=-R内= Ω=10 000 Ω=10 kΩ。 10.答案 (1)1×10-4 C　(2)1.75×10-4 C 解析 (1)开关S断开时,电容器充电电压为电阻R2两端的电压U2=·R2, 则充电电荷量Q1=CU2,且上、下极板带电情况为:上正下负。 开关S闭合后, 外电路的总电阻R=, 总电流为I=, 路端电压U=E-Ir, R1两端的电压为U1=U, R4两端的电压为U4=U, 电容器的电压UC'=U1-U4, 则得电容器的电荷量Q2=CUC', 联立解得Q2=1×10-4 C。 (2)因为U1>U4,外电路中顺着电流方向电势降低,可得电容器下极板的电势高,带正电,上极板的电势低,带负电,因此,闭合开关S后,通过电阻R3的总电荷量Q=Q1+Q2,解得Q=1.75×10-4 C。 学科网（北京）股份有限公司 $