沪科版高中物理选修3-1重点强化卷2

高中物理学习材料
（灿若寒星**整理制作）
重点强化卷(二)欧姆定律的综合应用
一、选择题
1．(2016·资阳高二检测)将一电源电动势为E，内阻为r的电池，与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是()
A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大
B．由U外＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小
C．电路的电流总是从电源正极流向电源的负极
D．由P＝IU外可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大
【解析】根据闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir，外电压随I的增大而减小，故A错误，B正确；外电路的电流总是从电源的正极流向电源的负极，电源内部的电流总是从电源的负极流向电源的正
极，故C错误；根据数学知识分析得知，当电源的内电阻等于外电阻时，输出功率最大，而I＝
E
R＋r
，
所以电流增大时，电源的输出功率可能变大，也可能变小，故D错误．
【答案】 B
2．如图1所示为将不同电压加在一段金属导体两端，在温度不变的情况下所测得的I-U图线．试根据图线回答：若将这段金属导体在保持长度不变的前提下增大其横截面积，则这段导体的电阻()
图1
A．等于4.0 ΩB．大于2.0 Ω
C．小于2.0 Ω D．等于2.0 Ω
【解析】由图像知R＝2 Ω，若保持长度不变，增大横截面积，则电阻要变小，故选项C正确．【答案】 C
3．(多选)如图2所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线．将这个电阻分别接到a、b两电源上，那么()
图2
A．R接到b电源上时电源的效率高
B．R接到b电源上时电源的输出功率较大
C．R接到a电源上时电源的输出功率较大，但电源效率较低
D．R接到a电源上时电阻的发热功率较大，电源效率也较高
【解析】由题图知E a>E b，内阻r a>r b当电阻R接到电源两极时，电源的效率为η＝I2R
I2(R＋r)
＝R
R＋r
，所以R接到电源b上时，电源的效率高，A对，D错．由题图知，R接到电源a上时，电源的输出电压和电流均比接到b上时大，故R接到电源a上时，电源的输出功率较大，B错，C对．【答案】AC
4．(多选)如图3所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，三只理想电压表示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，下列各值可能出现的是()
图3
A．ΔU1＝3 VΔU2＝2 VΔU3＝1 V
B．ΔU1＝1 VΔU2＝3 VΔU3＝2 V
C．ΔU1＝0.5 VΔU2＝1 VΔU3＝1.5 V
D．ΔU1＝0.2 VΔU2＝1 VΔU3＝0.8 V
【解析】滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，电压表V2示数减小，V3示数增大．滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，外电路电阻减小，路端电压即电压表V1示数减小．电压表V2
示数减小值等于电压表V3示数增大值与电压表V1示数减小值之和，B、D正确．【答案】BD
5.(多选)已知如图4，电源内阻不计．为使电容器的带电量增大，可采取以下哪些方法()
图4
A．增大R1B．增大R2
C．增大R3D．减小R1
【解析】由于稳定后电容器相当于断路，因此R3上无电流，电容器相当于和R2并联．只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压，从而增大其带电量．改变R3不能改变电容器的带电量．
【答案】BD
6．(多选)如图5所示，电阻R1＝20 Ω，电动机绕圈的电阻R2＝10 Ω.当电键打开时，电流表的示数是0.5 A，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率应是()
【导学号：37930053】
图5
A．I＝1.5 A B．I<1.5 A
C．P＝15 W D．P<15 W
【解析】电路两端的电压为：U＝I1R1＝0.5 A×20 Ω＝10 V．电动机是非纯电阻用电器，UI2>I22
R2，所以I2<U
R2＝1 A．电流表的示数I＝I1＋I2<1.5 A，A错误，B正确．电路总功率为P＝U(I1＋I2)<15 W，C错误，D正确．
【答案】BD
7. (多选)如图6所示的电路，两电表均为理想电表，电源的内阻不可忽略．开始时滑片位于图示的位置，则在滑片向上滑动的过程中，下列选项正确的是
()
图6
A．流过R1的电流逐渐增大
B．两电表的示数均减小
C．电压表的示数减小，电流表的示数增大
D．电源的总功率减小
【解析】本题的易错之处是不能正确地弄清滑动变阻器的滑片滑动后造成的电路发生的变化. 当滑动变阻器的滑片向上滑动时，外电路电阻减小，总电流增大，路端电压减小，并联电路两端电压减小，电流表读数减小，电源输出电流增大，A、B正确，C错误；由于电源输出电流增大，则由P ＝EI可知电源的总功率增大，D错误．
【答案】AB
8．(多选)(2016·福州八中高二检测)在如图7所示电路图中的电源电动势和内阻未知，R1＝8 Ω，R2＝5 Ω，当电键S接在“1”时，电压表的读数为2.0 V，则当电键S接到“2”时，下面提供的电压表读数中，可能正确的是()
图7
A．1.5 V B．1.8 V
C．2.0 V D．2.1 V
【解析】根据闭合电路欧姆定律知U＝IR＝
R
R＋r
E，当S接1时有U1＝
8
8＋r
E①，当S接2时
有U2＝
5
5＋r
E②，讨论：当r→0时，由U1＝2.0 V，得E＝2.0 V，U2＝U1＝2.0 V，当r→∞时，由①
/②化简得U1
U2＝
8
5·
5＋r
8＋r
，则
5＋r
8＋r
→1，所以U2＝
5
8U1＝1.25 V，故U2可能的范围是1.25 V<U2<2 V.
【答案】AB
9.如图8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
( )
图8
A ．1 W
B ．6 W
C ．2 W
D ．2.5 W
【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，所以电源的电动势为E ＝3 V ，短路电流为I ＝3 A ，所以电源的内阻为r ＝E
I ＝1 Ω.图象上AB 段所表示的功率为P AB ＝P 总－I 2r ＝(1×3－12×1)W ＝2 W.
【答案】 C 二、非选择题
10．某研究性学习小组利用如图9甲所示电路测量电池组的电动势E 和内阻r .根据实验数据绘出如图乙所示的R -1I 图线，其中R 为电阻箱读数，I 为电流表读数，由此可以得到E ＝________V ，r ＝________Ω.
图9
【解析】 由闭合电路欧姆定律E ＝I (R ＋r )，得R ＝E I －r ＝E ·1I －r ，因此R －1I 图像的斜率值
ΔR
Δ(1
I )即为电源电动势，而纵截距的绝对值为内阻r .由图像可得r ＝1 Ω，在图像上取点计算斜率可得E ＝3 V .
【答案】 3 1
11.如图10所示，R 为电阻箱，电表为理想电压表．当电阻箱读数为R 1＝2 Ω时，电压表读数为U 1＝4 V ；当电阻箱读数为R 2＝5 Ω时，电压表读数为U 2＝5 V ．求：
图10
(1)电源的电动势E 和内阻r ；
(2)当电阻箱R 读数为多少时，电源的输出功率最大？最大值P m 为多少？ 【解析】 (1)由闭合电路欧姆定律知 E ＝U 1＋U 1R 1r ，E ＝U 2＋U 2
R 2
r
联立以上两式并代入数据解得： E ＝6 V ，r ＝1 Ω.
(2)由电功率表达式：P ＝E 2
(R ＋r )2R
将上式变形为：P ＝E 2
(R －r )2
R ＋4r
由上式可知当R ＝r ＝1 Ω时，P 有最大值，P m ＝E 2
4r ＝9 W. 【答案】 (1)6 V 1 Ω (2)1 Ω 9 W
12．(2015·景德镇高二检测)如图11所示，内壁光滑、内径很小的1/4圆弧管固定在竖直平面内，圆弧的半径r 为0.2 m ，在圆心O 处固定一个电荷量为－1.0×10－9 C 的点电荷．质量为0.06 kg 、略小于圆管截面的带电小球，从与O 点等高的A 点沿圆管内由静止运动到最低点B ，到达B 点小球刚好与圆弧没有作用力，然后从B 点进入板距d ＝0.08 m 的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动，且此时电路中的电动机刚好能正常工作．已知电源的电动势为12 V ，内阻为1 Ω，定值电阻R 的阻值为6 Ω，电动机的内阻为0.5 Ω.求(取g ＝10 m/s 2，静电力常量k ＝9.0×109 N·m 2/C 2)
图11
(1)小球到达B 点时的速度； (2)小球所带的电荷量； (3)电动机的机械功率．
【解析】 (1)由机械能守恒得： mgr ＝12 m v 2
B 解得：v B ＝2 m/s.
(2)到达B 点恰好作用力为0，由牛顿第二定律得： kQq r 2－mg ＝m v 2B r 解得：q ＝8×10－3C.
(3)设电容器两端电压为U ，由二力平衡得： qU
d
＝mg ① 由欧姆定律得：I ＝U
R ②
所以，电动机两端电压：U M ＝E －U －Ir ③ P 机＝P 总－P 热＝IU M －I 2r M ④ 联立①②③④解得：P 机＝4.5 W. 【答案】 (1)2 m/s (2)8×10－3 C (3)4.5 W。