重难专题：闭合电路欧姆定律的应用 分层同步练习-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

重难专题　闭合电路欧姆定律的应用 一、必备知识基础练 题组一　动态电路分析 1.小华设计了如图所示的输液提示器,在护士站能够观察到药液量的变化。当袋中药液量减少时(　　) A.电压表示数减小,灯泡变暗 B.电压表示数减小,灯泡变亮 C.电压表示数增大,灯泡变暗 D.电压表示数增大,灯泡变亮 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 题组二　闭合电路中的功率关系 3.将三个阻值均为R的定值电阻分别与电动势相同且内阻分别为r1、r2、r3的电源A、B、C连接,电阻之间的关系为R=r1>r2>r3,则下列说法正确的是(　　) A.电源A的内阻消耗功率最大 B.电源C的内阻消耗功率最大 C.电源A的输出功率最大 D.电源C的输出功率最小 4.如图所示的U-I图像中,Ⅰ是电源的路端电压随电流变化的图线,Ⅱ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% 题组三　直流电路的故障分析 5.在如图所示的电路中,干电池、开关和额定电压为1.5 V的灯泡组成串联电路。当闭合开关时,发现灯泡不发光。在闭合开关的情况下,某同学用多用电表直流电压挡进行检测。检测结果如下表所示,已知电路仅有一处故障,由此作出的下列判断正确的是(　　) 测试点 A、B D、E E、F F、B 多用电表示数 1.5 V 0 1.5 V 0 A.A、C间导线断路 B.D、E间导线断路 C.灯泡断路 D.F、B间导线断路 题组四　含容电路的分析与计算 6.如图所示的电路中,直流电源电动势为4 V、内阻为1 Ω,电阻R1、R2、R3的阻值均为4 Ω,电容器的电容为30 μF,电流表的内阻不计。闭合开关,电路稳定后,求: (1)电流表的读数。 (2)电容器所带的电荷量。 (3)断开开关后,通过R2的电荷量。 二、关键能力提升练 7.(多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,R1、R2、R3均是定值电阻,R是滑动变阻器,图中各电表均为理想电表。闭合开关S,当R的滑片向下滑动时,下列判断正确的是(　　) A.R1消耗的功率变小 B.R2消耗的功率变小 C.电压表V1的示数变小,V2的示数变小 D.电流表A1的示数变大,A2的示数变小,A3的示数变大 8.(2025山西朔州期中)一小灯泡和一电池组的U-I图像如图所示,将二者组成闭合回路时,小灯泡实际消耗的功率约为(　　) A.0.43 W B.0.90 W C.1.8 W D.4.0 W 9.(2025浙江高二期中)微型螺旋桨型无人机的电源电动势为E=6 V,内阻是r=1 Ω,总质量为m=0.5 kg,电源对电动机供电,使螺旋桨高速水平旋转,带动无人机竖直匀速上升。若某次测试时,电源的输出功率等于该电源对纯电阻电路供电时的最大输出功率,电动机输出的机械功率占其总功率的60%,空气阻力不计,重力加速度g取10 m/s2。则无人机匀速竖直上升的速度大小是(　　) A.1.08 m/s B.2.16 m/s C.4.32 m/s D.1.8 m/s 10.(2025吉林延边期中)如图所示电路中,直流电源内阻r≠0,电流表为理想电流表,R1、R2为定值电阻,滑动变阻器最大阻值为R3,r+R1>R3。开关K闭合且电路稳定后,滑动变阻器的滑片缓慢从a向b滑动过程中(　　) A.电流表示数变大 B.滑动变阻器消耗的功率一直增大 C.电源的效率减小 D.通过R2的电流方向为从d到c 11.如图所示的电路中,R1=3 Ω,R2=6 Ω,R3=1.5 Ω,C=20 μF。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)电源的电动势和内阻; (2)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。 三、核心素养拔高练 12.如图甲所示,R为电阻箱(0~99.9 Ω),置于阻值最大位置,定值电阻Rx阻值未知,电流表为理想电表。闭合开关S,逐次减小电阻箱的阻值,得到一组R、I值,并依据R、I值作出了如图乙所示的R-图线,则下列说法正确的是(　　) A.电源内阻r为1.0 Ω B.电源的电动势为5.0 V C.随着R的减小,电源的总功率一定减小 D.随着R的减小,电源的输出功率一定减小 参考答案 1.B　2.B　3.A　4.D 5.C　E、F间电压值为1.5 V,则A、C间导线、D、E间导线、F、B间导线均没有断路,所以灯泡断路,故C正确。 6.解析 (1)由于R1、R2被短路,接入电路的有效电阻仅有R3,则I= A=0.8 A。 (2)电容器两端电压与R3两端电压相同,故电容器所带电荷量Q=C·IR3=30×10-6×0.8×4 C=9.6×10-5 C。 (3)断开开关,R1和R2并联,与R3、电容器构成放电回路,因为并联电路中R1、R2电阻相同,故通过R2的电荷量为总电荷量的一半,即Q2= C=4.8×10-5 C。 答案 (1)0.8 A (2)9.6×10-5 C (3)4.8×10-5 C 7.BD　滑片向下滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则电路总电阻减小,干路电流I1变大,即流过R1的电流变大,电流表A1的示数变大,由于PR1=R1可知R1消耗的功率变大,故A错误;电阻R2两端的电压为UR2=E-I1(R1+r),当I1变大时,可知UR2变小,即V2的示数变小,则流过R2的电流I2变小,A2的示数变小,R2消耗的功率变小;流过R3的电流为I3=I1-I2,可知I3变大,即A3的示数变大,故B、D正确;电压表V1的示数为UV1=I1R1+I3R3,由于I1、I3增大,所以电压表V1的示数变大,故C错误。 8.A　两图线的交点电压和电流分别约为U=1.3 V、I=0.33 A,即为此时小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流,所以小灯泡实际消耗的功率约为P=IU=0.43 W,故选A。 9.A　由题意得,当外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大为Pm=r=,由题意可知,当电源对电动机供电时,电动机的输出功率为P=60%Pm,飞机匀速上升,有P=mgv,解得v=1.08 m/s,故选A。 10.B　滑片缓慢从a向b滑动过程中,R3接入电路的电阻变大,则总电阻变大,总电流减小,即电流表示数变小,选项A错误;将r+R1等效为电源的内阻,则当R3=r+R1时,滑动变阻器消耗的功率最大,因r+R1>R3,则当滑片缓慢从a向b滑动过程中,R3接入电路的电阻一直小于r+R1,可知滑动变阻器消耗的功率一直增大,选项B正确;根据η=,外电阻变大,路端电压变大,则电源的效率增大,选项C错误;滑动变阻器的滑片缓慢从a向b滑动过程中,R3两端电压逐渐变大,则电容器两板电压增大,电容器电荷量增加,即电容器充电,即通过R2的电流方向为从c到d,选项D错误。 11.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'= Ω=3.5 Ω 对闭合电路E=I2R外'+I2r P2=EI2 联立解得。 (2)闭合S时,电源的输出功率 P=R外'=12×3.5 W=3.5 W。 (3)S断开时 Q1=CUR2=20×10-6×0.5×6 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 Ω　(2)3.5 W　(3)6×10-5 C　0 12.B　由闭合电路欧姆定律可得E=I(R+Rx+r),变形可得R=-(Rx+r),由图中坐标轴数据可得,Rx+r=1.0 Ω,E= V=5.0 V,故A错误,B正确;电源总功率为P总=,则可得随着R的减小,电源的总功率一定增大,故C错误;设输出电压为U,则输出功率为P出=U×=-,可知当U=即输出电压为电源电动势一半时,输出功率最大,根据串联分压可得,输出功率最大时电阻满足R+Rx=r,由于此时电阻大小关系未知,则无法判断随着R的减小,电源的输出功率如何变化,故D错误。 7 学科网（北京）股份有限公司 $