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第2讲 闭合电路欧姆定律 焦耳定律
一、 单项选择题
1. (2017·常州一中)在如图所示电路中,电源电动势为12 V,内阻不计,各电阻阻值已在图中标出,开关是闭合的.现将开关断开,测得通过电阻R3的电荷量为1.19×10-5C,则电容器的电容为
( )
A. 1.75 μF
B. 4.25 μF
C. 5.95 μF
D. 2.48 μF
2. (2015·南通三模)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,电动机M的线圈电阻为R1.闭合开关S,电动机开始转动,稳定后电路中的电流为I,滑动变阻器接入电路的电阻为R2.则
( )
A. 电流大小I=
B. 电动机两端的电压U=IR1 C. 电源的效率η=×100%
D. 电动机的机械功率P=IE-I2(R1+R2+r)
3. (2016·扬州四模)图示电路中,电源为恒流源,能始终提供大小恒定的电流.R0为定值电阻,移动滑动变阻器的滑片,则下列表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中,可能正确的是 ( )
A B C D
4. (2016·金陵中学)如图所示电路中的电源为恒流源,不管外电路的电阻如何变化,它都能够
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提供持续的定值电流.电压表、电流表都为理想电表,当滑动变阻器R的滑动触头向右滑动时,电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1、和ΔU2,电流表A示数变化的绝对值为ΔI.下列说法中正确的是 ( )
A. V1示数减小,A示数增大,=R2 B. V1示数减小,A示数减小,=R1 C. V2示数减小,A示数增大,=R1 D. V2示数不变,A示数增大,=R2
5. (2016·南师附中改编)如图所示,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,R1的阻值和电源内阻r相等.当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则 ( )
A. R3上消耗的功率逐渐增大 B. 电流表读数减小,电压表读数增大 C. 电源的输出功率逐渐增大 D. 质点P将向上运动 二、 多项选择题
6. (2015·南海摸底)在如图所示的图象中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线.用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路.由图象可知( )
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A. 电源的电动势为3 V,内阻为0. 5 Ω B. 电阻R的阻值为2 Ω C. 电源的输出功率为2 W D. 电源的效率为66.7 %
7. (2016·苏州一模)如图所示为一直流电路,电源内阻小于R0,滑动变阻器的最大阻值小于R.在滑动变阻器的滑片P从最右端滑向最左端的过程中,下列说法中错误的是( ) A. 电压表的示数一直增大 B. 电流表的示数一直增大
C. 电阻R0消耗的功率一直增大 D. 电源的输出功率先减小后增大
8. (2016·苏北四市三模)如图所示,A为巨磁电阻,当它周围的磁场增强时,其阻值增大,C为电容器,当有磁铁靠近A时,下列说法中正确的有 A. 电流表的示数减小
D. 电容器C的电荷量增大 C. 电压表的示数变小
D. 电源内部消耗的功率变大
9. (2016·海安中学)如图所示,灯泡L标有“3 V 3 W”字样,其电阻不变,R1=5 Ω,R2阻值未知,R3是最大电阻为6 Ω的滑动变阻器,P为滑动片,电流表内阻不计.当P滑到A端时,灯泡L正常发光;当P滑到B端时,电源的输出功率为20 W.则
( ) ( )
A. 可求得电源电动势为3 V
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B. 当P滑到变阻器中点G时,电源内电路损耗功率为2.56 W C. 当P由A滑到B时电流表示数增大 D. 当P由A滑到B时灯泡L变亮 三、 非选择题
10. 如图所示,电源电动势E=10 V,内阻可忽略.R1=4 Ω,R2=6 Ω,C=30 μF. (1) S闭合后,稳定时通过R1的电流为多少?
(2) S原来闭合,然后断开,求这个过程中流过R1的总电荷量.
11. (2014·金陵中学)如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器.当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的.求: (1) 电源的电动势和内阻. (2) 定值电阻R2的阻值. (3) 滑动变阻器的最大阻值.
甲 乙
第2讲 闭合电路欧姆定律 焦耳定律
1. A
2. D 【解析】 电动机为非纯电阻,欧姆定律不能运用,A项错误;设电动机两端电压为U,对电动机分析有P电=P机+P热,即UI>I2R1,得出U>IR1,B项错误;电源的效率为η=×100%,C项错误;从能量角度分析,电动机的机械功率等于电源的总功率减去电路中的热功率,D项正确. 3. C
4. A 【解析】 滑动变阻器触头向右滑动时,阻值减小,R2和R并联电阻减小,并联电压减小,则流过R2电流减小,总电流恒定,则流过电流表电流增大,流过R1电流不变,则V2示数不变,V1
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测量路端电压,外电阻减小,V1示数减小.设电源提供恒定电流为I0,则电压表V2示数U2=I0R1为定值,电流表示数为I,则有I0=I+,整理得U1=(U2+R2I0)+R2I,其中U2、R1、I0均为定值,则U1与I成线性关系,斜率即为=R2.故A正确,B、C、D错误.
5. C 【解析】 当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,R4的阻值越来越小,故并联电路的总电阻减小,根据串联电路的分压规律可得R3的电压减小,消耗的功率减小,故A错误;电容器电压等于R3两端的电压,故也减小,所以质点P将向下运动,所以D错误;外电路总电阻减小,所以干路电流I1增大,而R3的电流I3减小,根据I1=I3+IA,可得电流表读数IA增大,所以B错误;因R1的阻值和电源内阻r相等,故外电路电阻大于电源内阻,且逐渐减小,由输出功率与外电阻的关系可得电源的输出功率在增大,所以C正确.
6. AD 【解析】 图象Ⅰ与纵轴的交点表示电源电动势,为3 V,图象Ⅰ的斜率的绝对值表示电源内阻,为0.5 Ω,选项A正确;图象Ⅱ的斜率表示电阻R的阻值为1 Ω,选项B错误;电源输出电压为U=2 V,电流为2 A,电源输出功率为4 W,选项C错误;电源效率η===×100%≈66.7%,选项D正确.
7. BCD 【解析】 由于滑动变阻器的最大阻值小于R,故滑片从最右端向最左端滑动过程中,总电阻一直变大,总电流变小,B项错误;内电压和R0两端电压都变小,电压表示数变大,A项正确;总电流变小,R0消耗的功率变小,C项错误;由于电源内阻小于R0,根据电源的输出功率与外电阻的图象可知电源的输出功率一直变小,D项错误.
8. AB 【解析】 开关闭合稳定时,等效电路图为电流表、电阻R、巨磁电阻串联,接在电源两端,电压表测路端电压,电容器右极板带正电,左极板带负电,两极板间的电势差等于路端电压,当有磁铁靠近A时,巨磁电阻阻值增大,电路总阻值增大,回路电流减小,则电流表的示数减小,A项正确;回路电流减小,内电压减小,路端电压增大,电容器C的电荷量增大,电压表的示数增大,B项正确,C项错误;电源内部消耗的功率P内=I2r,回路电流减小,则电源内部消耗的功率变小,D项错误.
9. BC 【解析】 电灯电阻RL==3 Ω,P在A端时,RL与R3的并联电阻为R'= Ω=2 Ω,外电路总电阻R总=R1+R'=7 Ω,干路电流 I总=IL+=1.5 A,则由闭合电路欧姆定律得E=I总R总+I总r,P在B端时,外电路总电阻R总'=R1=5 Ω,由P=I总'2R1 ,得干路电流I总'=2 A,由闭合电路欧姆定律可得E=I总'R1+Ir,解得E=12 V,r=1Ω,故A错误;P在中点时,R外=6.5 Ω,I总″==1.6 A,所以电源内阻损耗的功率P内=I总″2r=2.56 W,故B正确;当P由A滑到B时,RL与R3的并联电阻减小,电流表示数增大,灯泡L变暗,故C正确,D错误. 10. (1) 1A (2) 1.2×10-4 C
【解析】 (1) 电路稳定时,R1、R2串联,易求I==1 A,即通过R1的电流为1 A. (2) S闭合时,电容器两端电压UC=U2=IR2=6 V, 储存的电荷量Q=CUC.
S断开至达到稳定后电路中电流为零,此时UC'=E,
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储存的电荷量Q'=CUC'.
很显然电容器上的电荷量增加了 ΔQ=Q'-Q=CUC'-CUC=1.2×10-4 C.
电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的,只有通过R1这条途径实现,所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量,即1.2×10-4 C. 11. (1) 20V 20Ω (2) 5Ω (3) 300Ω
【解析】 (1) 将图乙中AB线延长,交U轴于20 V处,交I轴于1.0 A处, 所以电源的电动势为E=20 V,内阻r==20 Ω.
(2) 当P滑到R3的右端时,电路参数对应图乙中的B点,即U2=4 V、I2=0.8 A, 得R2==5 Ω.
(3) 当P滑到R3的左端时,由图乙知此时U外=16 V,I总=0.2 A,所以R外==80Ω. 因为R外=+R2,
所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300 Ω.