課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十五）電源閉合電路的歐姆定律一、立足主干知識(shí)，注重基礎(chǔ)性和綜合性1.如圖所示是研究電源電動(dòng)勢(shì)和電源內(nèi)、外電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，電池的兩極A、B與電壓傳感器2相連，位于兩個(gè)電極內(nèi)側(cè)的探針a、b與電壓傳感器1相連，R是滑動(dòng)變阻器。則()A．電壓傳感器1測(cè)得的是外電壓B．電壓傳感器2測(cè)得的是電動(dòng)勢(shì)C．移動(dòng)擋板，減小內(nèi)阻，傳感器1的讀數(shù)增大D．變阻器R阻值增大時(shí)傳感器2的讀數(shù)增大解析：選D由題圖可知，電壓傳感器1測(cè)得的是內(nèi)電壓，A錯(cuò)誤；電壓傳感器2測(cè)得的是路端電壓，B錯(cuò)誤；移動(dòng)擋板，減小內(nèi)阻，則內(nèi)電壓減小，即傳感器1的讀數(shù)減小，C錯(cuò)誤；變阻器R阻值增大時(shí)外電阻增大，路端電壓增大即傳感器2的讀數(shù)增大，D正確。2．電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E、路端電壓為U，I為電源的輸出電流，對(duì)電源和電路的理解正確的是()A．R＝eq\f(U,I)一定是外電路的總電阻B．電動(dòng)勢(shì)的大小等于在電源內(nèi)部電場(chǎng)力把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功C．由電源的輸出功率P出＝EI－I2r可知，P出隨I的增大而減小D．若外電路為純電阻電路，且外電阻為R時(shí)，有I＝eq\f(E,R＋r)，因此閉合電路的歐姆定律實(shí)質(zhì)上是能量守恒定律在閉合電路中的具體體現(xiàn)解析：選DR＝eq\f(U,I)不一定是外電路的總電阻，比如有電動(dòng)機(jī)的電路，故A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)的大小等于在電源內(nèi)部非靜電力把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功與所移動(dòng)電荷量的比值，故B錯(cuò)誤；由電源的輸出功率P出＝EI－I2r＝－I－eq\f(E,2)2＋eq\f(E2,4)可知，I增大時(shí)，P出不一定減小，故C錯(cuò)誤；在閉合電路中，非靜電力做功等于其他形式轉(zhuǎn)化為內(nèi)外電路中電能的總和，因此若外電路為純電阻電路，且外電阻為R時(shí)，有I＝eq\f(E,R＋r)，故D正確。3.在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻和定值電阻的阻值均為r，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為2r。閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中，下列選項(xiàng)正確的是()A．電壓表的示數(shù)變大 B．電流表的示數(shù)變大C．電源的效率變大 D．滑動(dòng)變阻器消耗功率變大解析：選B開(kāi)關(guān)閉合后，電壓表測(cè)量路端電壓，電流表測(cè)量總電流。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)過(guò)程中，接入電路的電阻減小，總電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，故電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)電源效率公式η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%可知，當(dāng)路端電壓U減小時(shí)，則電源的效率變小，C錯(cuò)誤；將定值電阻r看成電源的內(nèi)阻，則等效電源的內(nèi)阻為2r，滑動(dòng)變阻器的最大阻值也是2r，因?yàn)殡娫吹膬?nèi)外電阻相等時(shí)電源的輸出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑動(dòng)過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器消耗的功率變小，D錯(cuò)誤。4.(多選)直流電源E、定值電阻R1、R2以及電容器C和開(kāi)關(guān)S構(gòu)成的電路如圖所示。電源的電動(dòng)勢(shì)E＝5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，R1＝2Ω，R2＝3Ω，C＝5μF，開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài)，下面說(shuō)法正確的是()A．電容器C上的電荷量為1.0×10－5CB．電容器C上的電荷量為1.5×10－5CC．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S，電容器C增加的電荷量為1.5×10－5CD．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S，電容器C增加的電荷量為1.0×10－5C解析：選BD開(kāi)關(guān)S閉合，電容器兩極板間電壓等于R2兩端電壓，由閉合電路的歐姆定律得U1＝eq\f(E,R1＋R2)R2＝3V，由電荷量表達(dá)式可知Q1＝U1C＝1.5×10－5C，故A錯(cuò)誤，B正確；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電容器兩極板間電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)U2＝E＝5V，由電荷量表達(dá)式可知Q2＝U2C＝2.5×10－5C，ΔQ＝Q2－Q1＝1.0×10－5C，故C錯(cuò)誤，D正確。5．(多選)在如圖甲所示的電路中，電源的U-I圖像如圖乙中的圖線a所示，定值電阻R0的U-I圖像如圖乙中的圖線b所示，滑動(dòng)變阻器Rx的總電阻為1Ω，下列說(shuō)法正確的是()A．定值電阻R0的阻值為4ΩB．電源的內(nèi)阻為0.5ΩC．當(dāng)Rx＝0時(shí)電源輸出的功率最大D．當(dāng)Rx＝0.25Ω時(shí)電源輸出的功率最大解析：選BD由定值電阻R0的U-I圖像知其阻值R0＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.25Ω，故A錯(cuò)誤；由電源的U-I圖像知電源的電動(dòng)勢(shì)E＝3V，內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.5Ω，故B正確；當(dāng)Rx＋R0＝r，即Rx＝0.25Ω時(shí)，電源輸出的功率最大，故C錯(cuò)誤，D正確。6．有兩位同學(xué)用同一組電學(xué)元件分別連接成圖甲和圖乙的調(diào)光電路。在閉合開(kāi)關(guān)后，使滑動(dòng)變阻器的滑片由最左端開(kāi)始向右滑動(dòng)，直到燈泡正常發(fā)光。則燈泡正常發(fā)光時(shí)電源總功率和整個(gè)過(guò)程中燈泡的亮度變化情況是()A．甲電路中的電源總功率小，亮度變化范圍大B．甲電路中的電源總功率小，亮度變化范圍小C．乙電路中的電源總功率小，亮度變化范圍大D．乙電路中的電源總功率小，亮度變化范圍小解析：選B乙圖是分壓式控制電路，電壓電流可以從0開(kāi)始調(diào)節(jié)，則小燈泡的亮度變化范圍較大，甲圖是限流式控制電路，電壓電流不能從0開(kāi)始，則小燈泡的亮度變化范圍較小。甲電路中的電源總功率為P＝EI燈，乙電路中的電源總功率為P＝E(I燈＋I(xiàn)滑)，則甲電路中的電源總功率較小。故選B。7．(2021年8省聯(lián)考·湖南卷)有四個(gè)電源甲、乙、丙、丁，其路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像分別如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示，將一個(gè)6Ω的定值電阻分別與每個(gè)電源的兩極相接，使定值電阻消耗功率最大的電源是()A．甲電源 B．乙電源C．丙電源 D．丁電源解析：選D由閉合電路的歐姆定律U＝E－IR，可得U-I圖像縱軸的截距為電源電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻，因此可知四個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)都為12V，而內(nèi)阻r甲＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝12Ω，同理可求得r乙＝6Ω，r丙＝4Ω，r?。?Ω，定值電阻消耗的功率為P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R，可知內(nèi)阻越大功率越小，因此與電源丁相連時(shí)，定值電阻消耗功率最大。二、強(qiáng)化遷移能力，突出創(chuàng)新性和應(yīng)用性8.(2022·山東臨沂模擬)在圖示電路中，燈L1、L2的電阻分別為R1、R2，變阻器的最大電阻為R0，且R0＞R2，電容器的電容量為C。若有電流通過(guò)，燈就能發(fā)光，假設(shè)燈的電阻不變，當(dāng)變阻器的滑片P由a端向b端移動(dòng)過(guò)程中，以下說(shuō)法中正確的是()A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2先變暗后變亮C．電容器極板所帶的電量先減小后增大D．電源的效率先減小后增大解析：選AR0＞R2時(shí)，燈L2與滑動(dòng)變阻器的左部分串聯(lián)的總電阻先大于后小于右部分的電阻，當(dāng)變阻器的滑片P由a向b端移動(dòng)時(shí)，總電阻先增大，后減小，所以總電流先減小后增大，所以通過(guò)燈L1的電流先減小后增大，故L1先變暗后變亮，而通過(guò)L2的電流一直變大，L2不斷變亮，A正確，B錯(cuò)誤；電容器C上的電壓UC＝E－I(r＋RL1)，總電流先減小后增大，所以電容器C上的電壓先增大后減小，則電容器極板所帶的電量先增大后減小，C錯(cuò)誤；電源的效率η＝eq\f(P外,P總)×100%＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U,E)＝eq\f(E－Ir,E)＝1－eq\f(Ir,E)，因?yàn)榭傠娏飨葴p小后增大，所以電源的效率先增大后減小，則D錯(cuò)誤。9.(多選)在如圖所示電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，各電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列說(shuō)法正確的是()A.eq\f(U1,I)不變，eq\f(ΔU1,ΔI)不變 B.eq\f(U2,I)變大，eq\f(ΔU2,ΔI)變大C.eq\f(U2,I)變大，eq\f(ΔU2,ΔI)不變 D.eq\f(U3,I)變大，eq\f(ΔU3,ΔI)不變解析：選ACD由題圖可知，U1、U2分別是R1、R2兩端的電壓，電流表測(cè)通過(guò)這個(gè)電路的總電流，U3是路端電壓，由歐姆定律可知R1＝eq\f(U1,I)＝eq\f(ΔU1,ΔI)(因R1是定值電阻)，A正確；由閉合電路的歐姆定律有U2＝E－I(R1＋r)(因E、R1、r均是定值)，eq\f(U2,I)＝R2，R2變大，eq\f(U2,I)變大，eq\f(ΔU2,ΔI)的大小為R1＋r，保持不變，故B錯(cuò)誤，C正確；由歐姆定律有eq\f(U3,I)＝R1＋R2，因R2變大，則eq\f(U3,I)變大，又由于U3＝E－Ir，可知eq\f(ΔU3,ΔI)的大小為r，保持不變，故D正確。10.(多選)如圖所示電路中，C為電容器，R1為0～99.00Ω的電阻箱，電源內(nèi)阻r＝5Ω，定值電阻R2＝2Ω，R3＝R4＝5Ω。現(xiàn)閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)R1使其電阻從零逐漸增至最大，在此過(guò)程中()A．電容器的a板先帶正電后帶負(fù)電B．電容器的a板先帶負(fù)電后帶正電C．電源的輸出功率先增大后減小D．電容器兩板間的電壓先增大后減小解析：選AC當(dāng)R1為零時(shí)，a板接電源正極，電勢(shì)最高，帶正電；當(dāng)R1＝2Ω時(shí)，電容器兩板電勢(shì)相等，不帶電；當(dāng)R1＞2Ω時(shí)，b板電勢(shì)較高，a板帶負(fù)電，即電容器兩端的電壓先減小后增大，A正確，B、D錯(cuò)誤；當(dāng)R1為零時(shí)，外電阻最小，最小值為Rmin＝eq\f(R2R3＋R4,R2＋R3＋R4)≈1.67Ω，當(dāng)R1最大時(shí)，外電阻最大，最大值為Rmax＝eq\f(R1＋R2R3＋R4,R1＋R2＋R3＋R4)≈9.10Ω，根據(jù)電源的輸出功率與外電阻的圖像可知，當(dāng)外電阻等于r時(shí)，電源輸出功率最大，所以電源的輸出功率先增大后減小，C正確。11.在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝28V，內(nèi)阻r＝2Ω，電阻R1＝12Ω，R2＝R4＝4Ω，R3＝8Ω，C為平行板電容器，其電容C＝3.0pF，虛線到兩極板的距離相等，極板長(zhǎng)L＝0.20m，兩極板的間距d＝1.0×10－2m，g取10m/s2。(1)若最初開(kāi)關(guān)S處于斷開(kāi)狀態(tài)，則將其閉合后，流過(guò)R4的電荷量為多少；(2)若開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，有一個(gè)帶電微粒沿虛線方向以v0＝2.0m/s的初速度射入平行板電容器的兩極板間，帶電微粒剛好沿虛線勻速運(yùn)動(dòng)，則：當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，此帶電微粒以相同的初速度沿虛線方向射入兩極板間后，能否從極板間射出？(要求寫出計(jì)算和分析過(guò)程)解析：(1)S斷開(kāi)時(shí)，電阻R3兩端的電壓U3＝eq\f(ER3,R2＋R3＋r)＝16VS閉合后，外電路的總電阻R＝eq\f(R1R2＋R3,R1＋R2＋R3)＝6Ω路端電壓U＝eq\f(ER,R＋r)＝21V電阻R3兩端的電壓U3′＝eq\f(R3,R2＋R3)U＝14V閉合開(kāi)關(guān)后流過(guò)R的電荷量ΔQ＝CU3－CU3′＝6.0×10－12C。(2)設(shè)帶電微粒的質(zhì)量為m、帶電荷量為q，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)有：qeq\f(U3,d)＝mg當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，設(shè)帶電微粒的加速度為a，則有：mg－qeq\f(U3′,d)＝ma假設(shè)帶電微粒能從極板間射出，則水平方向有：t＝eq\f(L,v0)豎直方向有：y＝eq\f(1,2)at2由以上各式得y＝6.25×10－3m＞eq\f(d,2)故帶電微粒不能從極板間射出。答案：(1)6.0×10－12C(2)帶電微粒不能從極板間射出12．(2022·山東六校聯(lián)考)如圖甲所示電路中，R1為滑動(dòng)變阻器，R2、R3均為定值電阻，且R2＝135Ω，R3阻值未知。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從右端滑至左端時(shí)，測(cè)得電源的路端電壓隨流過(guò)電源的電流變化圖線如圖乙所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I值。求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r；(2)滑動(dòng)變阻器的最大阻值；(3)當(dāng)輸出功率最大時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)題圖乙中BA延長(zhǎng)，交U軸于6.0V處，所以電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝6.0V，由U-I圖像斜率絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻可知，r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝12Ω。(2)當(dāng)P位于R1的右端時(shí)，對(duì)應(yīng)題圖乙中的B點(diǎn)，只有電阻R3接入電路，由題圖乙可知U3＝1.2V，I3＝0.40A，則