专题五 闭合电路的几种典型问题 同步作业 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦闭合电路核心问题，以欧姆表原理、功率分析、含容电路为模块，通过典例系统提炼等效电源法、半偏法等解题技巧，构建“原理-方法-应用”的科学思维链。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |欧姆表原理|2题|半偏法、中值电阻计算|基于闭合电路欧姆定律，构建欧姆表测量模型| |闭合电路功率|5题|等效电源法、U-I图像分析|从电源总功率到外电阻功率，层层递进功率极值条件| |含电容器电路|2题+2计算|稳态电压分析、Q=CU应用|结合电路动态分析，实现电场与电路知识融合|

专题五　闭合电路的几种典型问题 同步作业 一、选择题: 考点一 欧姆表的原理 1．如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300 μA，内阻rg＝100 Ω，调零电阻最大值R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电池电动势E＝1.5 V。用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是( ) A．30～80 kΩ B．3～8 kΩ C．300～800 Ω D．30～80 Ω 2. 如图所示为欧姆表的原理图，表头内阻为Rg，调零电阻为R，电池的电动势为E，内阻为r，则下列说法中错误的是( ) A．它是根据闭合电路欧姆定律制成的 B．接表内电池负极的应是红表笔 C．欧姆表表盘的“∞”刻度一般在刻度盘的右端 D．调零后刻度盘的中间刻度值是r ＋Rg＋R 考点二 闭合电路的几个功率问题 3．如图所示的U­I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U­I关系图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图像可知( ) A．电源的输出功率为3.0 W B．电源电动势为3 V，内阻为0.5 Ω C．电源内部消耗功率为1.0 W D．R的阻值为1.5 Ω 4.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为( ) A．1 W 　　　B．6 W C．2 W 　　　D．2.5 W 5. 如图所示电路中，定值电阻R2＝r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1，且R1≫R2＋r。在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是( ) A．电源的输出功率变小 B．R2消耗的功率先变大后变小 C．滑动变阻器消耗的功率先变大后变小 D．以上说法都不对 6.如图所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中定值电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω。闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A(电流表内阻不计)。以下判断中正确的是( ) A．电动机的输出功率为14 W B．电动机两端的电压为7.0 V C．电动机产生的热功率为4.0 W D．电源输出的电功率为24 W 7．如图所示的电路中，E＝6 V，r＝10 Ω，R0＝10 Ω，滑动变阻器R(0～40 Ω) ，不计电表对电路的影响。以下判断正确的是( ) A．当R＝10 Ω时，电源的输出功率最大 B．当R的滑片从左向右滑动的过程中，电源的输出功率先增大后减小 C．当R＝10 Ω时，R0上消耗的功率最大 D．当R＝20 Ω时，滑动变阻器R上消耗的功率最大 考点三 含有电容器电路的分析与计算 8．在如图所示电路中，电源内阻不可忽略，导线电阻不计，电流表、电压表均为理想电表。开关S闭合后，在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，下列说法正确的是( ) A．电流表的示数增大 B．电压表的示数增大 C．电源的输出功率一定增大 D．电容器C所带的电荷量不变 9．(多选)如图所示电路中，电容器与电阻R2并联后，经电阻R1与电源和开关相连。电源电动势E＝24 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝15 Ω，R2＝8 Ω，电容器的电容C＝2×10－9 F。闭合开关S，待电路稳定后，下列说法正确的是( CD ) A．电源两端的电压为24 V B．电容器两端的电压为18 V C．电容器所带电荷量为1.6×10－8 C D．通过电阻R1的电流为1 A 二．实验与计算题：(计算要有必要的文字说明和解题步骤，有数值的要注明单位) 10．某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，干电池(E＝1.5 V，r＝1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干。 (1)欧姆表设计 将图(a)中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Ω；滑动变阻器选　　(填“R1”或“R2”)。 (2)刻度欧姆表表盘 通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为 、　　。 11. 在如图所示的电路中，电源内阻r＝3 Ω，当开关S闭合后电路正常工作，电压表的示数U＝6 V，电流表的示数I＝1.5 A，电表均为理想电表，求： (1)电阻R； (2)电源电动势E； (3)电源的总功率。 12．如图所示，已知电源的电动势为E，内阻r＝2 Ω，定值电阻R1＝0.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为5 Ω，则： (1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？ (2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？ (3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？ 13. 如图所示，电源电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω，两个定值电阻阻值R1＝R2＝2 Ω。开关全部闭合时，一粒带电油滴恰能在极板间静止。取重力加速度g＝10 m/s2 ，求： (1)电源的效率； (2)断开开关S2时(认为电容器充放电过程极快完成)，油滴加速度的大小和方向。 14.在如图所示电路中，电源电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝10 Ω，R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝35 Ω，电容器的电容C＝100 μF，电容器原来不带电。求： (1)闭合开关S后流过R4的总电荷量； (2)闭合开关S足够长时间再断开开关S后流过R3的电荷量。 参考答案: 1.答案:B解析　欧姆表的表盘中央附近刻度最均匀，读数误差最小，测量结果比较准确。根据闭合电路欧姆定律，满偏时，Ig＝；半偏时，Ig＝，联立解得：Rx＝R总＝＝ ＝5 000 Ω＝5 kΩ，故能准确测量的阻值范围是5 kΩ附近，B正确。 2.答案:C解析　多用电表是根据闭合电路欧姆定律制成的， 选项A正确；电流从黑表笔出电表，从红表笔进电表，接表内电池负极的是红表笔，接正极的是黑表笔，选项B正确；“∞”刻度在刻度盘的左端，选项C错误；当多用电表指针指在中间位置时，＝，因Ig＝，所以Rx＝Rg＋R＋r，即中间刻度值为r＋Rg＋R，选项D正确。 3.答案:D解析　电源的输出功率P＝UI＝1.5×1.0 W＝1.5 W，A项错误；由题图中图线Ⅰ可知，电源的电动势为3.0 V，内阻r＝ Ω＝1.5 Ω，B项错误；电源内部消耗的功率P内＝I2r＝1.02×1.5 W＝1.5 W，C项错误；由题图中图线Ⅱ可知，R＝＝ Ω＝1.5 Ω，D项正确。 4.答案:C解析　由题图知，在C点，电源的总功率等于电源内部的热功率，所以电源的电动势E＝3 V，短路电流I＝3 A，所以电源的内阻r＝＝1 Ω。题图中AB段所表示的功率PAB＝P总－I2r＝(1×3－12×1)W＝2 W，故选C。 5.答案:C解析　滑片向右滑动，滑动变阻器接入电路部分电阻变小，电路中的电流变大，电源和电阻R2消耗的功率都变大，在滑动的过程中电源内阻始终小于外电阻，所以电源的输出功率一直增大，A、B错误；将电源和R2当作一个等效电源，等效电源的内阻为2r，在滑片P由左端a向右滑动的过程中，R1的阻值先逐渐靠近等效电源的内阻，然后又逐渐小于等效电源的内阻，故滑动变阻器消耗的功率先变大后变小，C正确，D错误。 6.答案:B解析　由闭合电路欧姆定律知，电动机两端的电压U＝E－I(R0＋r)＝7 V，B项正确；电动机产生的热功率P热＝I2rM＝2 W，C项错误；电动机的输出功率P1＝UI－I2rM＝12 W，A项错误；电源输出的电功率P2＝EI－I2r＝20 W，D项错误。 7.答案:D解析　设电源的内阻为r，外电路电阻为R总，电源的输出功率P＝()2×R总＝，据此可知，当R总＝r时，电源的输出功率最大；当R总>r时，该表达式为减函数，当R总<r时，该表达式为增函数；电源内阻r＝10 Ω，定值电阻R0＝10 Ω，故滑动变阻器阻值为零时，电源的输出功率最大，R滑片向右滑动，R总变大，电源输出功率减小，A、B错误；因R0 是定值电阻，其电流越大功率越大，则R＝0时，其消耗功率最大，C错误；R0是定值电阻，可等效为电源内阻，所以当滑动变阻器的阻值R＝R0＋r＝20 Ω时，此时滑动变阻器消耗的功率最大，D正确。 8.答案:A解析　由题图可知，滑动变阻器的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据“串反并同”可知电流表的示数增大，电压表的示数减小，故A正确，B错误；由于不知道外电阻与电源内阻之间的大小关系，故不能确定电源输出功率的变化情况，故C错误；电容器的电容不变，电容器两端的电压等于电压表的示数，根据Q＝CU可知电容器所带的电荷量减小，故D错误。 9.答案:CD解析　根据闭合电路路端电压的表达式可知，电源两端的电压小于电源电动势24 V，A错误；根据闭合电路欧姆定律得知，通过电阻R1的电流I＝＝1 A，则R2两端的电压U2＝IR2＝8 V，电容器与R2并联，则其两端电压也是8 V，B错误，D正确；电容器所带电荷量Q＝CU2＝1.6×10－8 C，C正确。 10.答案　(1)连线如图所示 900 “R1” (2)45 5 解析　(1)由题意知改装的欧姆表的中值电阻即内阻为15 kΩ， 即R0＋rg＋r＋R＝15 kΩ，故R＝15 kΩ－14 kΩ－98.5 Ω－1.5 Ω＝900 Ω。 由于滑动变阻器接入电路中的阻值大于R2的最大阻值，故只能选用R1。 (2)由闭合电路的欧姆定律有1.5 V＝25 μA×(Ra＋15 kΩ)， 1.5 V＝75 μA×(Rb＋15 kΩ)，解得Ra＝45 kΩ，Rb＝5 kΩ。 11.答案　(1)4 Ω　(2)10.5 V　(3)15.75 W 解析　(1)根据欧姆定律，有R＝＝ Ω＝4 Ω。 (2)由闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir， 代入数据解得E＝6 V＋1.5×3 V＝10.5 V。 (3)电源的总功率P＝EI，代入数据解得P＝10.5×1.5 W＝15.75 W。 12.答案　(1)0　(2)2.5 Ω　(3)1.5 Ω 解析　(1)因为电路是纯电阻电路，则满足闭合电路欧姆定律， 有PR1＝R1， 当R2＝0 Ω时，电阻R1消耗的功率最大，PR1m＝。 (2)PR2＝R2＝R2＝， 当R2＝R1＋r＝2.5 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，即PR2m＝。 (3)原理同(2)，很容易得出当R1＋R2＝r，即R2＝r－R1＝1.5 Ω时， 电源输出的功率最大，Pm＝。 13.答案　(1)66.7%　(2)5 m/s2　竖直向上 解析　(1)电路中总电流I＝＝1 A，电容器两极板间电压U＝IR1＝2 V，电源输出功率P＝IU＝1×2 W＝2 W，电源总功率P总＝IE＝1×3 W＝3 W， 电源效率η＝×100%＝×100%≈66.7%。 (2)设油滴带电荷量为q，极板间距为d，开始时有q＝mg， 断开S2时q－mg＝ma，解得a＝5 m/s2，加速度方向竖直向上。 14.答案　(1)2×10－4 C　(2)8×10－5 C 解析　(1)闭合电路的总电阻R总＝＋r＝9 Ω， 由闭合电路欧姆定律得总电流I＝＝ A，路端电压U＝E－Ir＝ V， 电阻R3两端的电压U′＝·U＝× V＝2 V， 通过R4的总电荷量就是电容器的带电荷量， 即Q＝CU′＝2×100×10－6 C＝2×10－4 C。 (2)闭合开关S足够长时间后，再断开开关S，电容器放电， 通过电阻R1与R3的电流之比＝＝＝， 由q＝It可知，通过电阻R1与R3的电荷量之比＝＝， 又q1＋q3＝Q，代入数据得q3＝8×10－5 C。 学科网（北京）股份有限公司 $