第12章 习题课5 闭合电路欧姆定律的应用（Word练习）-【精讲精练】2026-2027学年高中物理必修第三册（人教版）

**基本信息** 高中物理同步练分基础训练（7题）和能力提升（6题），梯度从单一电路规律到综合应用，强化物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础训练|闭合电路欧姆定律、串并联电路、动态分析|以选择题为主，如第1题直接考查电动势计算，第3题电路动态分析，巩固基础概念| |能力提升|伏安特性曲线、功率综合、非纯电阻电路|含多选与计算题，如第8题结合伏安特性曲线分析功率，第12题综合电阻率与功率最值，提升科学推理能力|

[基础训练] 1．某数据研究中心对某品牌新能源汽车内的直流蓄电池进行测试，如图甲所示。测试过程中系统输出的­图像如图乙所示，其中P为直流电源的输出功率、I为总电流，下列说法正确的是(　　) A．该蓄电池的电动势为12 V B．该蓄电池的内阻为1 Ω C．该蓄电池的最大输出功率为70 W D．该蓄电池的短路电流为6 A 解析　电源的输出功率为P＝EI－I2r，变形得＝－r，结合题图乙可得E＝＝12 V，r＝0.5 Ω，故选项A正确，B错误；由P＝EI－I2r＝－2r＋，可知当I＝＝12 A，最大输出功率Pmax＝＝72 W，故选项C错误；该蓄电池的短路电流为I短＝＝24 A，故选项D错误。 答案　A 2.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。当开关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． 解析　分别画出S断开时、S闭合时的简化电路，分别如图甲、乙所示。 根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝E，U2＝E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确。 答案　C 3.(多选)右图所示的电路中，电表均为理想电表。闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列说法正确的是(　　) A．电流表A读数变大 B．电压表V1读数变大 C．电压表V2读数变大 D．灯泡L变亮 解析　滑动变阻器滑片P向左移动，接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，总电流减小，内电压变小，外电压变大，电流表A读数变小，电压表V1读数变大；总电流减小，灯L两端电压减小，灯泡L变暗，而外电压变大，则滑动变阻器两端电压变大，所以电压表V2读数变大，故A、D错误，B、C正确。 答案　BC 4．图甲为手控可调节亮度的台灯，其内部电路可简化为如图乙所示的电路图。通过调节图乙中的电位器R0接入电路的阻值，即可调节电源的输出功率。若电源电动势E＝10 V，内阻r＝2 Ω，灯泡电阻RL＝8 Ω(固定不变)，调节电位器R0即可改变台灯亮度，电位器R0可在0～30 Ω之间调节，则(　　) A．电源的最大输出功率为8 W B．灯泡L消耗的最大功率为2.5 W C．电位器R0能获得的最大功率为8 W D．当R0＝10 Ω时，电源输出的效率最大 解析　由题可知，当电位器的阻值为零时，电源的输出功率最大，有P电源＝EI－I2r，I＝，解得P电源＝8 W，选项A正确，D错误；由题可知，当电位器的阻值为零时，电路中的电流最大，故此时灯泡消耗的功率最大为PL＝2RL＝8 W，选项B错误；根据题意，把灯泡电阻等效为电源内阻，由此可知，当I＝时，电位器的功率最大，电位器的功率为P＝EI－I2(RL＋r)＝2.5 W，选项C错误。 答案　A 5．(多选)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，下面说法正确的是(　　) 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 答案　AD 6．如图所示，热敏电阻RT的阻值随温度的降低而增大，若电流表A1示数增加，下列说法正确的是(　　) A．温度升高 B．电流表A2示数增加 C．电压表示数减小 D．灯泡L的亮度减小 解析　假设温度升高，则热敏电阻RT的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小，即R1两端电压减小，根据欧姆定律可知，通过R1的电流减小，即电流表A1示数减小，与题干信息矛盾，所以温度应降低，故A错误；由于温度降低，热敏电阻RT的阻值增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大，即电流表A2示数减小，电压表示数增大；由于电流表A1示数增加，所以通过灯泡L支路电流减小，则灯泡L的亮度减小，故B、C错误，D正确。 答案　D 7．如图所示，电源电压U＝6 V，小灯泡L的额定电压为2 V，电阻为4 Ω，滑动变阻器R的最大阻值Rm＝20 Ω，定值电阻R1＝1 Ω，电容器的电容C＝600 μF。闭合开关S，将滑动变阻器调到合适位置，电路稳定后小灯泡L正常发光，电源内阻忽略不计。求： (1)小灯泡正常发光时滑动变阻器的阻值； (2)继续将滑动变阻器调到最大阻值的过程中，流过定值电阻R1的电荷量。 解析　(1)小灯泡正常发光时的电流为IL＝＝ A＝0.5 A 根据闭合电路欧姆定律，有IL＝ 解得小灯泡正常发光时滑动变阻器的阻值R＝8 Ω。 (2)电容器与滑动变阻器并联，所以UC＝UR 小灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为UR1＝ILR＝4 V 此时电容器所带的电荷量为Q1＝CUR1＝2.4×10-3 C 将滑动变阻器调到最大阻值时，根据闭合电路欧姆定律，有I＝ 则URm＝IRm 此时电容器所带的电荷量为Q2＝CURm＝3×10-3 C 继续将滑动变阻器调到最大阻值的过程中，流过定值电阻R1的电荷量ΔQ＝Q2－Q1＝6.0×10-4 C。 答案　(1)8 Ω　(2)6.0×10-4 C [能力提升] 8．(多选)图甲所示的电路中，L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时(　　) A．通过L1的电流为通过L2的电流的2倍 B．此时L1、L2和L3的电阻均为12 Ω C．L1消耗的电功率为0.75 W D．L1消耗的电功率为L2消耗的电功率的4倍 解析　电路中的总电流为0.25 A，则通过L1的电流为0.25 A。因L2和L3并联，则L2和L3两端电压相等，它们的电阻相等，因此它们的电流也相等，则有通过L1的电流为通过L2的电流的2倍，故A正确；由伏安特性曲线可以读出电流为I1＝0.25 A时，电压为U1＝3 V；L2的电流为I2＝0.125 A，此时电压U2≈0.4 V，因此它们的电阻不相等，故B错误；L1消耗的电功率为P＝U1I1＝3×0.25 W＝0.75 W，故C正确；因通过L1的电流为通过L2的电流的2倍，假设它们的电阻相等，则有L1消耗的电功率为L2消耗的电功率的4倍。如今它们的电阻不相等，因此L1消耗的电功率不为L2消耗的电功率的4倍，故D错误。 答案　AC 9．如图所示，电源电压保持不变，当闭合开关S，滑动变阻器的滑片P由右向左移动的过程中，下列说法正确的是(　　) A．电压表V1的示数减小，电压表V2的示数增大 B．电阻 R1和R2消耗的功率的变化量一定相等 C．电压表V1增大的示数大于V2减小的示数 D．电压表V1增大的示数小于V2减小的示数 解析　由电路图可知，R1、R2、滑动变阻器R串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测滑动变阻器两端的电压，当滑片P由右向左移动的过程中，R的阻值变小，电路中的电流变大，根据欧姆定律表达式可知电阻R1两端电压变大，即V1的示数增大，由串联电路的电压关系，V2的示数减小，故A错误；由功率公式P＝I2R可知，电阻R1、R2消耗的功率的变化量不相等，故B错误；由串联电路的电压关系，R1、R2两端电压的增大量等于滑动变阻器R两端电压的减小量，故C错误，D正确。 答案　D 10.在如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定，闭合开关S后灯泡能够发光，经过一段时间后灯泡突然熄灭，则出现这种现象的原因可能是(　　) A．电阻R1短路 B．电阻R2断路 C．电容器C被击穿(相当于被短路) D．电容器C的一个极板与导线脱落导致断路 解析　若电阻R1短路，电路中总电阻减小，总电流增大，灯泡与R2并联的电压增大，则灯泡变亮，A错误；若电阻R2断路，则总电阻增大，总电流减小，R1及内阻中电压减小，灯泡两端的电压增大，故灯泡变亮，B错误；电容器C被击穿(相当于被短路)，则灯泡被短路，没有电流流过灯泡，熄灭，C正确；电容器C的一个极板与导线脱落导致断路，对灯泡亮度没有影响，D错误。 答案　C 11．如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R＝8 Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说法不正确的是(　　) A．电源的电动势E＝4 V，内阻r＝2 Ω B．图乙中Rx＝25 Ω C．滑动变阻器的滑片向左移动时，R上消耗的功率先增加后减小 D．调整滑动变阻器RP的阻值，可以得到该电源的最大输出功率为1.28 W 解析　滑动变阻器消耗的功率为P＝2RP＝，由题图乙知当RP＝R＋r＝10 Ω，滑动变阻器消耗的功率最大，则有r＝10 Ω－R＝2 Ω，最大功率为P＝2(R＋r)＝0.4 W，解得E＝4 V，故选项A正确，不符合题意；滑动变阻器的阻值为4 Ω时与阻值为Rx时消耗的功率相等，则有2×4＝2Rx，代入数据解得Rx＝25 Ω，故选项B正确，不符合题意；当滑动变阻器向左移动时，电路中电流减小，所以R上消耗的功率减小，故选项C错误，符合题意；当外电路电阻与内阻相等时，电源的输出功率最大；本题中定值电阻R的阻值大于内阻的阻值，故滑动变阻器RP的阻值为0时，电源的输出功率最大，最大功率为Pmax＝2R＝1.28 W，故选项D正确，不符合题意。 答案　C 12．如图所示，电源的电动势E＝5 V，内阻r＝2 Ω，保护电阻R0＝3 Ω，ab是一段粗细均匀且电阻率较大的电阻丝，总阻值为R＝20 Ω，长度为l＝1 m，横截面积为S＝0.2 cm2。 (1)求电阻丝的电阻率； (2)当电阻丝接入电路的阻值多大时，电阻丝的功率最大？ (3)求电源输出效率的最小值。 解析　(1)根据电阻定律R＝ρ 代入数据可得电阻丝的电阻率为ρ＝4×10-4 Ω·m。 (2)当外电阻与电源内阻相等时，电路的输出功率最大。将保护电阻看作电源内阻的一部分，即电阻丝接入电路的阻值为R＝r′＝r＋R0＝5 Ω，此时电阻丝的功率最大。 (3)根据η＝×100%＝＝＝ 可知外电阻越小，电源效率越小；当电阻丝接入电路的阻值为0时，电源效率最小，则有 η＝×100%＝×100%＝60%。 答案　(1)4×10-4 Ω·m　(2)5 Ω　(3)60% 13．在如图所示的电路中，R1是由某金属氧化物制成的导体棒，通过它的电流I与电压U的关系满足I＝kU3(式中k＝0.02 A/V3)。R2＝24 Ω，R3＝1 000 Ω，电源内阻r＝1 Ω，电容C＝1 000 μF。开始时S1和S2均断开，闭合开关S1，理想电流表示数为0.16 A。 (1)求电源的电动势； (2)求电源的效率(此结果保留三位有效数字)；(3)已知电容器储存的电场能为CU2(C为电容器的电容，U为电容器两端的电压)。现断开S1，闭合S2，待电路稳定后，求此过程中闭合回路产生的焦耳热(不考虑电磁辐射)。 解析　(1)根据闭合电路欧姆定律 E＝I(R2＋r)＋U1，又由题意可知I＝kU13 代入数据解得E＝6 V。 (2)电源的效率为η＝，解得η＝97.3%。 (3)根据q＝CE，解得q＝6×10－3 C 此过程中闭合回路产生的焦耳热Q＝Eq－CE2，代入数据解得Q＝1.8×10－2 J。 答案　(1)6 V　(2)97.3%　(3)1.8×10－2 J 学科网（北京）股份有限公司 $