第四章 闭合电路欧姆定律与科学用电 模拟测评卷-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册

第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电 (时间:75分钟　满分:100分) 一、单项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.实验室常用的双量程电流表(0~0.6 A量程和0~3 A量程)的内部构造如图所示。已知表头内阻Rg=20 Ω,满偏电流Ig=200 mA,下列说法正确的是(　　) A.当使用A、B两个端点时,电流表的量程为0~0.6 A B.电阻R1=6 Ω,R2=24 Ω C.电阻R1=5 Ω,R2=20 Ω D.电阻R1=2 Ω,R2=8 Ω 2.某直流电路中电压随电流变化的图像如图所示,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下列说法正确的是(　　) A.阴影部分的面积表示电源输出功率 B.阴影部分的面积表示电源的内阻消耗的功率 C.当满足α=β时,电源效率最高 D.当满足α=β时,电源效率小于50% 3.某同学利用如图所示的电路测定干电池的电动势和内电阻,在是否可忽略电流表内阻这种情况下,以电阻箱读数R为横坐标、电流表读数的倒数为纵坐标。下图中实线代表电流表内阻可忽略的情况,虚线代表电流表内阻不可忽略的情况,这四幅图中,能正确反映相关物理量之间关系的是(　　) 4.在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制。如图所示,R1为电阻箱,R2为半导体热敏电阻,C为电容器。已知热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,则有(　　) A.若R1固定,当环境温度降低时电压表的示数减小 B.若R1固定,当环境温度降低时R1消耗的功率增大 C.若R1增大,环境温度不变,则电容器C的电荷量增大 D.若R1固定,环境温度不变,当电容器C两极板间的距离增大时极板之间的电场强度减小 二、多项选择题(本题共4小题,每小题6分,共24分。每小题有多项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 5.某电源的路端电压与电流的关系图像如图所示,下列结论正确的是(　　) A.电源的电动势为6.0 V B.电源的内阻为12 Ω C.电源的短路电流为3 A D.电流为0.4 A时的外电阻是13 Ω 6.2022年6月23日,我国以“一箭三星”方式成功将遥感三十五号02组卫星送入预定轨道,发射任务取得圆满成功,卫星两翼的太阳能电池板(硅光电池)把太阳能转化为电能供卫星使用。如图所示,图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像(电池内阻不是常量),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,则(　　) A.电池的电动势为E=5 V B.电阻两端的电压为U=3 V C.电阻的电流为I=0.4 A D.电池的内阻为5 Ω 7.如图所示,电源电动势E=19 V,内阻r=5 Ω,10个阻值均为R=18 Ω的定值电阻通过开关S1、S2、S3、S4、…连接在电源两端。起始各开关均断开,现依次闭合S1、S2、S3、S4、…,当接入电路的电阻数目增多时,下列说法正确的是(　　) A.已接入电路的每个电阻的电流减小 B.电源的效率增大 C.外电路消耗的总功率一定增大 D.依次闭合S1、S2、S3、S4、…的过程中电源的最大输出功率为18.0 W 8.如图甲所示,电源电动势E、内阻r恒定,定值电阻R0=5 Ω,滑动变阻器R的最大阻值为20 Ω。闭合S,当滑动变阻器的滑片由a滑至b时,R上消耗的功率P随接入电路电阻的变化关系如图乙所示,则(　　) A.电动势E=14 V B.内阻r=1 Ω C.P= W时,R一定为3 Ω D.P= W时,R可能为12 Ω 三、非选择题(本题共7小题,共60分) 9.(4分)如图所示的电路中,电源电动势为12 V,内阻为1 Ω,R1=1 Ω,R2=6 Ω,电动机线圈电阻为0.5 Ω,若开关闭合后通过电源的电流为3 A,则R1上消耗的电功率为　　　 W,电动机消耗电功率为　　　　 W。  10.(4分)如图所示,测得汽车蓄电池的电源电动势为14.01 V。该汽车启动时,电源正、负极间的电压为11.20 V,电流为360 A,则该汽车电源的内阻为　　　 Ω(保留2位有效数字)。该电源老化后内阻变大,电源的效率　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。  11.(5分)用电压表、电流表加上一个可以改变阻值的电阻就可以测定一节普通干电池的电动势(约为1.5 V)和内阻,实验电路如图甲所示。 　　 丙 (1)请在实物图乙中,用实线代替导线将器件按原理图连接完整。 (2)一位同学在实验中记录的数据如下表所示,另备坐标纸一张(如图丙)。试根据表中数据在坐标纸上以U为纵轴、I为横轴,选择适当的标度建立坐标系,并画出U-I图线。 电流I/ A 0.12 0.20 0.31 0.40 0.50 0.58 电压U/ V 1.39 1.33 1.25 1.18 1.10 1.04 (3)根据图线读出该电池的电动势为E=　　　　 V。根据图线求出该电池的内阻为r= 　　　　 Ω(保留两位有效数字)。  12.(7分)某同学利用下列实验器材测量电源的电动势和内阻。 A.待测电源; B.电阻箱R(最大阻值为30 Ω); C.小量程电流表G(内阻不计); D.定值电阻R0(阻值为3 000 Ω); E.开关、导线若干。 该同学设计的实验电路图如图甲所示。 (1)该实验可以近似认为通过电源内部的电流等于流过电阻箱的电流,则电阻箱的阻值R、小量程电流表的示数I、电源的电动势E、内阻r和定值电阻R0之间的关系为E=　　　　。  (2)多次改变电阻箱的阻值R,读出对应电流表的示数I,作出图像如图乙所示,则电源的电动势E=　　　　 V、内阻r=　　　　 Ω。(结果均保留三位有效数字)  13.(10分)许多用电器都有如图所示的电路结构,开关S闭合后,用电器的滑动端P滑动到变阻器R0的不同位置时,用电器处于不同工作状态中。已知电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,滑动变阻器的最大阻值R0=90 Ω,用电器(纯电阻)的阻值R=10 Ω。试求:用电器功率的最大值。 14.(12分)如图所示,电源电动势E=3 V,小灯泡L标有“2 V　0.4 W”字样,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,电动机的内阻为R0=1 Ω,求: (1)小灯泡L的额定电流I; (2)电源的内阻r; (3)正常工作时电动机的输出功率P。 15.(18分)图中电源电动势E=12 V,内阻r=0.5 Ω。将一盏额定电压为8 V、额定功率为16 W的灯泡与一只线圈电阻R=0.5 Ω的直流电动机并联后和电源相连,灯泡刚好正常发光,通电100 min。 (1)电源提供的能量是多少? (2)电流对灯泡和电动机所做的功各是多少? (3)灯丝和电动机线圈产生的热量各是多少? 参考答案 1.D　当使用A、C两个端点时,分流电阻阻值大,电流表量程小,为I1=0.6 A,则有I1=+Ig,当使用A、B两个端点时,分流电阻阻值小,电流表量程大,为I2=3 A,则有I2=+Ig,联立解得R1=2 Ω,R2=8 Ω,D正确。 2.A　根据闭合电路欧姆定律和U-I图像特点可知,阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率,即电源输出功率,A正确,B错误;当满足α=β时,负载电阻等于电源内阻,电源的效率为50%,输出功率最大,C、D错误。 3.B　若不考虑电流表的内阻,则E=I(R+r),即R+,考虑电流表的内阻,E=I(R+r+RA),即R+,两种情况斜率相同,图像的截距不同,电流表内阻不可忽略时,图像的截距大,虚线在实线的上方,故选B。 4.D　当环境温度降低时R2增大,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I减小,路端电压U=E-Ir,E、r不变,则U增大,电压表的读数增大,A错误;R1消耗的功率P=I2R1,I减小,R1不变,则P减小,B错误;若环境温度不变,当电阻箱R1的阻值增大时,外电路总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律分析得到,总电流I减小,则UC减小,电容器C的电荷量减小,C错误;若R1固定,环境温度不变,电容器C两板间的电压不变,当电容器C两极板间的距离增大时,由E=知电场强度减小,D正确。 5.ACD　由图可知纵轴截距为电源的电动势,即E=6.0 V,图线斜率的绝对值表示电源内阻,即r= Ω=2 Ω,A正确,B错误;电源的短路电流为I0==3 A,C正确;电流I=0.4 A时,外电阻R=-r=13 Ω,D正确。 6.BD　由闭合电路欧姆定律得U=E-Ir,当I=0时,E=U,由图线a与纵轴的交点可知电池的电动势为E=4 V,A错误;根据两图线交点处的状态可知,电阻两端的电压为U=3 V,电流为I=0.2 A,B正确,C错误;电池的内阻r==5 Ω,D正确。 7.AD　接入电路的电阻数目增多时,外电路总电阻减小,根据U=E-Ir可知,路端电压减小,每一条支路的电压减小,根据I=可知,电流减小,故A正确。电源的效率η=,结合A选项分析可知电源的效率减小,故B错误。外电路消耗的总功率等于电源的输出功率,当内、外电阻相等时,P出最大,单个电阻的阻值大于电源内阻,可知随着接入电路的电阻数目增多,外电路消耗的总功率先增大后减小,故C错误。当内、外电阻相等时,P出最大;外电阻越接近内阻,输出功率越大;当3个开关S1~S3闭合时,外电路的电阻R1==6 Ω,此时的输出功率P1=R1=×6 W=17.9 W,当4个开关S1~S4闭合时,外电路的电阻R2= Ω,此时的输出功率P2=R2= W=18.0 W,故D正确。 8.BD　将R0看成电源内阻的一部分,当滑动变阻器R的阻值等于等效电源的内阻时,R上消耗的功率最大,即R=R0+r=6 Ω,解得内阻r=1 Ω,R上消耗的最大功率为Pm=R,解得电动势E=12 V,故A错误,B正确;当P= W时,则P=R= W,解得R=3 Ω或R=12 Ω,故C错误,D正确。 9.解析 开关闭合后通过电源的电流为3 A,则R1上消耗的电功率为P1=I2R1=32×1 W=9 W;由闭合电路欧姆定律,可得电动机两端的电压U2=E-I(r+R1)=12 V-3×(1+1) V=6 V,流经电动机的电流为IM=I-=3 A- A=2 A,则有电动机消耗的电功率为PM=U2IM=6×2 W=12 W。 答案 9　12 10.解析 根据题意,由闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,解得r==7.8×10-3 Ω。 电源的效率为η=×100%=×100%,由于电源老化后内阻变大,则由闭合电路欧姆定律可知,U减小,则效率变小。 答案 7.8×10-3　变小 11.解析 (1)根据实验电路图连接实物电路,实物电路如图1所示。 图1 (2)根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后作出电源的U-I图像如图2所示。 图2 (3)由电源的U-I图像可知,图线的纵轴截距为1.48 V,则电源电动势E=1.48 V,电源内阻为r==0.77 Ω。 答案 (1)见解析　(2)见解析　(3)1.48(1.46~1.50均可)　0.77(0.75~0.80均可) 12.解析 (1)根据电路图,由闭合电路欧姆定律得E=IR0+r。 (2)根据E=IR0+r,得,结合题图乙,图线的斜率k= A/Ω, 纵轴截距的大小b==0.75 Ω-1,解得E=3.00 V,r=1.33 Ω。 答案 (1)IR0+r　(2)3.00　1.33 13.解析 当用电器的滑动端P滑动到最上端时,用电器两端的电压最高,用电器的功率最大。用电器两端的电压最大时,用电器与滑动变阻器的等效电阻为 R并= Ω=9 Ω 用电器两端的电压最大值为 U=R并=9 V 用电器功率的最大值为 Pm==8.1 W。 答案 8.1 W 14.解析 (1)小灯泡的额定电流 I= A=0.2 A。 (2)根据闭合电路欧姆定律 E=UL+IR+Ir 解得r=1 Ω。 (3)电动机两端电压为 U=E-UL-Ir=0.8 V 电功率P=UI=0.16 W 输出功率P出=UI-I2R0=0.12 W。 答案 (1)0.2 A　(2)1 Ω　(3)0.12 W 15.解析 (1)灯泡两端电压等于电源两端电压,且U=E-Ir 得总电流I==8 A 电源提供的能量E电=IEt=8×12×100×60 J=5.76×105 J。 (2)通过灯泡的电流I1==2 A 电流对灯泡所做的功W1=Pt=16×100×60 J=9.6×104 J 通过电动机的电流I2=I-I1=6 A 电流对电动机所做的功 W2=I2U2t=6×8×100×60 J=2.88×105 J。 (3)灯丝产生的热量Q1=W1=9.6×104 J 电动机线圈产生的热量 Q2=Rt=6×6×0.5×6 000 J=1.08×105 J。 答案 (1)5.76×105 J　(2)9.6×104 J　2.88×105 J　(3)9.6×104 J　1.08×105 J 12 学科网（北京）股份有限公司 $