第18講閉合電路歐姆定律A組基礎(chǔ)題組1.如圖所示,電源電動勢E=6 V,內(nèi)阻r=1 ,小燈泡L標有“2 V4 W”,當調(diào)節(jié)可變電阻R使小燈泡恰好正常發(fā)光時,下列說法正確的是()A.流過小燈泡的電流I=1 AB.電源的路端電壓為4 VC.可變電阻R此時的阻值為2 D.可變電阻R此時消耗的功率為2 W答案B小燈泡正常發(fā)光,則流過小燈泡的電流I=PU=2 A,選項A錯誤;電源的路端電壓U端=E-Ir=4 V,選項B正確;可變電阻R此時的阻值為R=U端-U燈I=1 ,選項C錯誤;可變電阻R此時消耗的功率為P=I2R=4 W,選項D錯誤。2.有一個電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 的電源。下列電阻與其連接后,使電阻的功率大于2 W,且使該電源的效率大于50%的是()A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 答案C電阻功率P=I2R=ER+r2R,當P=2 W時,代入數(shù)據(jù)解得R1=0.5 ,R2=2 ,功率大于2 W,則0.5 <R<2 ,電源效率=P出P總=IRI(R+r)=RR+r,因為=50%,所以R>1 ,綜合可得1 <R<2 ,A、B、D錯誤,C正確。3.如圖所示,電源的電動勢為E、內(nèi)阻為r,定值電阻R的阻值也為r,滑動變阻器的最大阻值是2r。在滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動過程中,下列說法中正確的是()A.電壓表的示數(shù)變大B.電流表的示數(shù)變小C.滑動變阻器消耗的功率變小D.定值電阻R消耗的功率先變大后變小答案C等效電路圖如圖所示。滑片從a端滑向b端,滑動變阻器接入電路的阻值RPb減小,由“串反并同”原則有,電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)增大,電阻R消耗的功率增大,A、B、D錯誤;把電阻R當做電源內(nèi)電阻(等效電源),則R內(nèi)=2r,RPb減小,且RPb<2r,等效電源的輸出功率減小,即滑動變阻器消耗的功率減小,C正確。4.如圖所示,已知R1=R2=R3=1 。當開關(guān)S閉合后,電壓表的讀數(shù)為1 V;當開關(guān)S斷開后,電壓表的讀數(shù)為0.8 V,則電池的電動勢等于()A.1 VB.1.2 VC.2 VD.4 V答案C當S閉合時,I=UR1=11 A=1 A,故有E=I(1.5 +r);當S斷開時,I=UR1=0.8 A,故有E=I(2+r),解得E=2.0 V,C正確。5.在如圖所示電路中E為電源,其電動勢E=9.0 V,內(nèi)阻可忽略不計;AB為滑動變阻器,其最大電阻R=30 ;L為一小燈泡,其額定電壓U=6.0 V,額定功率P=1.8 W;S為開關(guān),開始時滑動變阻器的觸頭位于B端,現(xiàn)在接通開關(guān)S,然后將觸頭緩慢地向A端滑動,當?shù)竭_某一位置C時,小燈泡剛好正常發(fā)光。則C、B之間的電阻應(yīng)為()A.10 B.20 C.15 D.5 答案B本題中小燈泡剛好正常發(fā)光,說明此時通過小燈泡的電流為額定電流I額=PU=1.86.0 A=0.3 A,兩端電壓為額定電壓U額=6.0 V,而小燈泡和滑動變阻器串聯(lián),則通過變阻器的電流與通過小燈泡的電流相等,RAC=E-U額I額=10 ,RCB=R-RAC=20 ,B項正確。6.巨磁電阻(GMR)電流傳感器可用來準確檢測輸電線路中的強電流,其原理利用了巨磁電阻效應(yīng)。巨磁電阻效應(yīng)是指某些磁性材料的電阻在一定磁場作用下隨磁感應(yīng)強度B的增加而急劇減小的特性。如圖所示檢測電路,設(shè)輸電線路電流為I(不是GMR中的電流),GMR為巨磁電阻,R1、R2為定值電阻,已知輸電線路電流I在巨磁電阻GMR處產(chǎn)生的磁場的磁感應(yīng)強度B的大小與I成正比,下列有關(guān)說法正確的是()A.如果I增大,電壓表V1示數(shù)減小,電壓表V2示數(shù)減小B.如果I增大,電流表A示數(shù)減小,電壓表V1示數(shù)增大C.如果I減小,電壓表V1示數(shù)增大,電壓表V2示數(shù)增大D.如果I減小,電流表A示數(shù)減小,電壓表V2示數(shù)減小答案D如果I增大,磁感應(yīng)強度增加,則巨磁電阻的電阻值減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律,可知電路中的電流I0增加,路端電壓U1=E-I0r減小,電阻R2兩端的電壓U2=I0R2增大,即電壓表V1示數(shù)減小,電壓表V2示數(shù)增大,電流表A示數(shù)增大,故A、B錯誤;如果I減小,巨磁電阻的電阻值增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律,可知電路中的電流I0減小,路端電壓U1=E-I0r增大,電阻R2兩端的電壓U2=I0R2減小,即電壓表V1示數(shù)增大,電壓表V2示數(shù)減小,電流表A示數(shù)減小,故C錯誤,D正確。7.在如圖所示的電路中,閉合開關(guān)S后,L1、L2兩燈泡都正常發(fā)光,后來由于某種故障使L2突然變亮,電壓表讀數(shù)減小,由此推斷,該故障可能是()A.L1燈絲燒斷B.電阻R2斷路C.電阻R2短路D.電容器被擊穿短路答案D若L1燈絲燒斷,則總電阻增大,總電流減小,L2兩端電壓減小,L2變暗,選項A錯誤;若R2斷路,則總電阻增大,電壓表讀數(shù)增大,總電流減小,L1與R1并聯(lián)部分兩端的電壓減小,故L2兩端的電壓增大,L2變亮,選項B錯誤;若電阻R2短路,則通過L2的電流為零,L2不亮,選項C錯誤;若電容器被擊穿短路,則電路總電阻減小,路端電壓減小,總電流增大,L2變亮,D正確。8.在如圖所示的電路中,閉合開關(guān)S,將滑動變阻器滑片P緩慢向右移動,則()A.燈泡L變暗B.電源內(nèi)部消耗的功率先變大后變小C.電容器C上的電荷量增加D.流過R1的電流方向由左向右答案D滑片右移,接入電路的電阻減小,由閉合電路歐姆定律可知,總電流增大,故燈泡L變亮,A項錯;電源內(nèi)部消耗的電功率P=I2r,隨電流的增大,電源內(nèi)部消耗的功率一直變大,B項錯;由U=IR可知,燈泡兩端電壓和電源內(nèi)電壓均增大,所以滑動變阻器兩端電壓減小,故與之并聯(lián)的電容器兩端電壓減小,由Q=CU可知,電容器C上的電荷量減小,C項錯;電容器帶電荷量減少,故電容器處于放電狀態(tài),流過R1的電流方向由左向右,D項正確。9.如圖所示,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,R1、R2、R3為定值電阻,R4為光敏電阻(光敏電阻被光照射時阻值變小),C為電容器。閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后,用光照射R4,下列說法正確的是()A.電壓表示數(shù)增大B.電源的效率增大C.電容器所帶電荷量增加D.R2消耗的功率減小答案C分析電路可知,當用光照射R4時,R4阻值減小,總電阻減小,總電流增大,路端電壓減小,電壓表示數(shù)減小,A錯誤;電源效率=IUIE=R外R外+r=11+rR外隨外電路電阻阻值的減小而減小,B錯誤;分析可知R2兩端電壓即電容器兩端電壓增大,則R2消耗的功率增大、電容器所帶電荷量增加,C正確、D錯誤。B組提升題組1.如圖所示電路中,電源電動勢為E,電源內(nèi)阻為r,串聯(lián)的定值電阻為R2,滑動變阻器的總電阻為R1,電阻大小關(guān)系為R1=R2=r,則在滑動觸頭從a端移動到b端的過程中,下列描述中正確的是()A.電路中的總電流先增大后減小B.電路的路端電壓先增大后減小C.電源的輸出功率先增大后減小D.滑動變阻器R1上消耗的功率先減小后增大答案B當滑動觸頭從ab移動時,R1左右兩部分并聯(lián)的總電阻先增大后減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,總電流是先減小后增大,故A錯誤;路端電壓U=E-Ir,因為總電流先減小后增大,所以路端電壓先增大后減小,故B正確;當R外=r的時候電源的輸出功率最大,可知當滑片在a端或者b端時,外電路總電阻R外=r,此時電源的輸出功率最大,所以輸出功率是先減小后增大的,故C錯誤;將R2看成電源的內(nèi)阻,等效電源的內(nèi)阻為2r,顯然外電阻小于內(nèi)電阻,外電阻先增大后減小,等效電源的輸出功率,即R1上消耗的功率先增大后減小,故D錯誤。2.如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,電表為理想電表,燈泡L和電阻R阻值均恒定,在滑動變阻器的滑片由a端滑向b端的過程中,下列說法正確的是()A.燈泡消耗的功率逐漸增大B.電壓表、電流表示數(shù)均減小C.電源消耗的總功率增大,熱功率減小D.電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量比值的絕對值恒定不變答案D在滑動變阻器的滑片由a端滑向b端的過程中,滑動變阻器連入電路的有效電阻逐漸增大,由“串反并同”原則知燈泡消耗的功率逐漸減小,電壓表示數(shù)增大,電流表示數(shù)減小,A、B錯;由P總=EI及P熱=I2r知電源消耗的總功率、熱功率均減小,C錯;將燈泡電阻與定值電阻R并聯(lián)的總阻值歸為電源內(nèi)阻,則電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量比值的絕對值為等效電源的內(nèi)阻,是定值,D對。3.圖甲中R1為定值電阻,R2為滑動變阻器(允許通過的最大電流為5 A)。閉合開關(guān)S后,移動滑片P時,ab兩端電壓U和通過電路的電流I之間的關(guān)系如圖乙;R2消耗的功率P與電流I的關(guān)系如圖丙,則下列說法中錯誤的是()A.電源電壓為50 VB.R1的阻值為5 C.當R2的功率為120 W時,電路消耗的總功率為200 WD.滑動變阻器連入電路的阻值范圍為445 答案D由電路圖可知,兩電阻串聯(lián)接入電路,ab兩端電壓是滑動變阻器兩端電壓。(1)當開關(guān)斷開時,電路中的電流為0,由圖乙可知ab兩端的電壓即電源的電壓U=50 V,故A正確;(2)由圖丙可知,當R2的功率為120 W時,電路中的電流I=4 A,由圖乙可知,此時Uab=30 V,因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,所以,R1兩端的電壓:U1=U-Uab=50 V-30 V=20 V,由I=UR可得,R1的阻值:R1=U1I=20V4A=5 ,故B正確;電路消耗的總功率:P=UI=50 V4 A=200 W,故C正確;(3)由圖乙所示圖像可知:I1=1 A時U2=45 V,I2=5 A時U2=25 V,則滑動變阻器接入電路中的最大和最小電阻分別為:R最大=U2I1=45V1A=45 ,R最小=U2I2=25V5A=5 ,則滑動變阻器連入電路的阻值范圍是545 ,故D錯誤。4.如圖所示,平行金屬板中帶電質(zhì)點P原處于靜止狀態(tài),不考慮電流表和電壓表對電路的影響,R1的阻值和電源內(nèi)阻r相等。當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時()A.電壓表讀數(shù)增大B.電流表讀數(shù)減小C.電源的輸出功率逐漸增大D.質(zhì)點P將向上運動答案C質(zhì)點P處于靜止狀態(tài),其所受向上的電場力等于向下的重力,當R4的滑片向b端移動時,R4接入電路的電阻減小,則外電路總電阻減小,干路電流I增大,電容器兩板間電壓等于R3兩端的電壓,由閉合電路歐姆定律知R3兩端電壓U3=E-I(r+R1)減小,則電容器兩板間場強減小,質(zhì)點P所受的電場力減小,所以質(zhì)點P將向下運動,D錯誤。電流表讀數(shù)IA=I-I3,I增大,I3減小,則IA增大,B錯誤。R4兩端的電壓U4=U3-IAR2,U3減小,IA增大,則U4減小,電壓表讀數(shù)減小,A錯誤。因為R1=r,則R外>r,當R外減小時,電源的輸出功率逐漸增大,故C項正確。5.如圖所示電路,電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后,在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中()A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大C.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小D.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大答案A由變阻器R0的滑動端向下滑可知R0連入電路的有效電阻減小,則R總減小,由I=ER總+r可知I增大,由U內(nèi)=Ir可知U內(nèi)增大,由E=U內(nèi)+U外可知U外減小,故電壓表示數(shù)減小。由U1=IR1可知U1增大,由U外=U1+U2可知U2減小,由I2=U2R2可知電流表示數(shù)減小,故A正確。6.如圖所示,當R1的觸頭向右移動時,電壓表V1和電壓表V2的示數(shù)的變化為U1和U2(均取絕對值),則U1和U2的大小關(guān)系為()A.U1>U2B.U1=U2C.U1<U2D.條件不足,無法確定U1和U2的大小關(guān)系答案A對于確定的電源來說,E、r是不變的,故電路中的一部分電壓增加必有另一部分電壓減小,且增加值與減小值在數(shù)值上相等。當R1的觸頭向右移動時,接入電路中的電阻減小,故電路中的電流增大致使(R2+r)上的電壓增加(U2+Ur),R1上的電壓減小U1,則U2+Ur=U1,A項正確,其他選項錯誤。7.(多選)如圖所示,R1為定值電阻,R2為可變電阻,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)電阻,以下說法中正確的是()A.當R2=R1+r時,R2獲得最大功率B.當R1=R2+r時,R1獲得最大功率C.當R2=0時,R1獲得最大功率D.當R2=0時,電源的輸出功率最大答案AC在討論R2的電功率時,可將R1視為電源內(nèi)阻的一部分,即將原電路等效為外電阻R2與電動勢為E、內(nèi)阻為(R1+r)的電源(等效電源)連成的閉合電路(如圖甲),R2的電功率是等效電源的輸出功率,顯然當R2=R1+r時,R2獲得的電功率最大,選項A正確;討論R1的電功率時,由于R1為定值電阻,根據(jù)P=I2R知,電路中電流越大,R1上的電功率就越大(P1=I2R1),所以,當R2=0時,等效電源內(nèi)阻最小(等于r)(如圖乙),R1獲得的電功率最大,故選項B錯誤,C正確;討論電源的輸出功率時,(R1+R2)為外電阻,內(nèi)電阻r恒定,由于題目沒有給出R1和r的大小關(guān)系,所以當 R2=0 時,電源輸出功率不一定最大,故選項D錯誤。