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課時跟蹤檢測(十九) 閉合電路歐姆定律的應用
A組—重基礎·體現綜合
1.如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝3.0 V，內電阻r＝1.0 Ω，電阻R＝2.0 Ω，不計電路中的其他電阻，閉合開關S后，電流表A的示數為(　　)
A．0.5 A　　　　　　　　 B．1.0 A
C．1.5 A D．3.0 A
解析：選B　根據閉合電路歐姆定律得I＝＝ A＝1.0 A，故B正確，A、C、D錯誤。
2．如圖所示的電路中，閉合開關后，移動滑動變阻器R1的滑片P，發現電流表的示數增大，則在此過程中(　　)
A．滑片P向左移動
B．電源的路端電壓增大
C．電阻R2兩端電壓減小
D．滑動變阻器兩端電壓增加
解析：選A　電流表的示數增大，可知電路總電阻變小，即滑動變阻器阻值變小，滑片P向左移動，A正確；外電路總電阻變小，可得路端電壓變小，B錯誤；電路中電流增大，可得電阻R2兩端電壓變大；同理電源內阻上的電壓也變大，根據閉合電路歐姆定律，因為電源電動勢不變，所以滑動變阻器兩端電壓減小，C、D錯誤。
3．兩個電池1和2的電動勢E1＞E2，它們分別向同一電阻R供電，電阻R消耗的電功率相同。比較供電時電池1和2內部消耗的電功率P1和P2及電池的效率η1和η2的大小，則有(　　)
A．P1＞P2，η1＞η2 B．P1＞P2，η1＜η2
C．P1＜P2，η1＞η2 D．P1＜P2，η1＜η2
解析：選B　因為向同一電阻R供電，電阻R消耗的電功率相同，則電流I相等。據I＝＝，因E1＞E2，則r1＞r2。據P＝I2r，兩電源內部消耗的電功率P1＞P2。據η＝＝＝，電池的效率η1＜η2。故B項正確，A、C、D錯誤。
4.如圖是一火警報警電路的示意圖，其中R3為用某種材料制成的傳感器，這種材料的電阻率隨溫度的升高而增大。值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器。當傳感器R3所在處出現火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是(　　)
A．I變大，U變大 B．I變小，U變小
C．I變大，U變小 D．I變小，U變大
解析：選A　發生火情時，溫度升高，電阻率增大，根據電阻定律：R＝ρ可知R3阻值變大，根據“串反并同”的規律可知，電流表示數I和報警器兩端電壓U都是與R3“并”的物理量，所以變化與R3變化相同，均增大，A正確，B、C、D錯誤。
5.如圖所示電路中，電源的內阻為 r，三只燈泡原來都正常發光，當滑動變阻器的滑片向左移動時，下面的判斷正確的是(　　)
A．L1變暗 B．L2變亮
C．L3 變亮 D．路端電壓變大
解析：選C　當滑動變阻器的滑片向左移動時，滑動變阻器接入電路的電阻減小，整個回路的總電阻減小，干路電流強度增加，L1變亮；內電壓增大，路端電壓降低；R0分得的電壓升高，L1分得的電壓升高，因此L2分得的電壓降低，L2變暗；流過L2的電流強度減小，導致流過L3的電流強度增加，L3變亮，故選C。
6.如圖所示，a、b端接入電源，當滑動變阻器滑片P向下滑動時，電路中兩個燈泡都不亮，用電壓表檢查電路時，測得Uab＝U, U cd＝U，Uac＝0，Ubd＝0，則故障原因可能是(　　)
A．滑動變阻器短路 B．滑動變阻器斷路
C．a、c間燈泡斷路 D．兩個燈泡都斷路
解析：選B　串聯電路中燈泡不發光，則可能是某處斷路，電壓表測斷路位置為電源電壓，測不斷的位置電壓為零，Uab＝U，測量的是電源電壓，測得Ucd＝U，說明兩燈泡沒有斷路，Uac＝0，Ubd＝0，說明在兩燈泡之外有斷路情況，兩燈泡之間只有一個滑動變阻器，所以滑動變阻器處于斷路情況，B正確。
7.(多選)如圖所示，電源電動勢為E，內阻為r，不計電壓表和電流表內阻對電路的影響，當開關閉合后，兩小燈泡均能發光。在將滑動變阻器的滑片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是(　　)
A．小燈泡L1、L2均變暗
B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗
C．電流表A的讀數變小，電壓表V的讀數變大
D．電流表A的讀數變化量與電壓表V的讀數變化量之比不變
解析：選BCD　將滑動變阻器的滑片逐漸向右滑動的過程中，滑動變阻器接入電路的電阻增大，與燈L1并聯的電路的電阻增大，外電路總電阻增大，干路電流減小，電流表讀數變小，L2變暗，電源的內電壓減小，根據閉合電路歐姆定律知路端電壓增大，電壓表V的讀數變大，而燈L2兩端電壓減小，所以燈L1兩端的電壓增大，燈L1變亮，故B、C正確，A錯誤；電壓表的讀數變化量(外電壓的變化量)與電流表的讀數變化量的比值的絕對值等于電源的內阻，電源的內阻不變，則變化量之比不變，故D正確。
8．如圖所示，E＝10 V，r＝1 Ω，R1＝R3＝5 Ω，R2＝4 Ω，C＝100 μF。當S斷開時，電容器中帶電粒子恰好處于靜止狀態。求：
(1)S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向；
(2)S閉合后流過R3的總電荷量。
解析：(1)開始帶電粒子恰好處于靜止狀態，必有qE＝mg且qE豎直向上。S閉合后，qE＝mg的平衡關系被打破。S斷開，帶電粒子恰好處于靜止狀態，設電容器兩極板間距離為d，有UC＝E＝4 V，＝mg。
S閉合后，UC′＝E＝8 V
設帶電粒子加速度為a，
則－mg＝ma，解得a＝g，方向豎直向上。
(2)S閉合后，流過R3的總電荷量等于電容器上電荷的增加量，所以ΔQ＝C(UC′－UC)＝4×10－4 C。
答案：(1)g　方向豎直向上　(2)4×10－4 C
B組—重應用·體現創新
9．將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數R變化的曲線如圖所示，由此可知(　　)
A．電源最大輸出功率可能大于45 W
B．電源內阻一定等于5 Ω
C．電源電動勢為45 V
D．電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率大于50%
解析：選B　由題意知將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率。由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數R變化的曲線可知，電阻箱所消耗功率P最大為45 W，所以電源最大輸出功率為45 W，選項A錯誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時，外電路電阻等于電源內阻，所以電源內阻一定等于5 Ω，選項B正確；由電阻箱所消耗功率P最大值為45 W可知，此時電阻箱讀數為R＝5 Ω，電流I＝ ＝3 A，電源電動勢E＝I(R＋r)＝30 V，選項C錯誤；電阻箱所消耗功率P最大時，電源效率為50%，選項D錯誤。
10．(多選)有一種測量人體重的電子秤，其原理如圖中虛線框內所示，它主要由三部分構成：踏板、壓力傳感器R(阻值可隨壓力大小而變化的電阻器)、顯示體重的儀表 G(實質是理想電流表)。設踏板的質量可忽略不計，已知理想電流表的量程為0～3 A，電源電動勢為12 V，內阻為2 Ω，電阻R隨壓力變化的函數式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)。下列說法正確的是(　　)
A．該電子秤能測量的最大體重是1 400 N
B．該電子秤能測量的最大體重是1 300 N
C．該電子秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.375 A處
D．該電子秤零刻度線(即踏板空載時的刻度線)應標在電流表G刻度盤0.400 A處
解析：選AC　由E＝I(r＋R)可得R最小值為R＝2 Ω，由R＝30－0.02F，可得F最大值為1 400 N，A正確，B錯誤；該電子秤示數為零時F＝0，R＝30 Ω，對應電流I＝＝0.375 A，C正確，D錯誤。
11．(多選)如圖所示，電動勢為E、內阻不計的電源與三個燈泡和三個電阻相接。只合上開關S1，三個燈泡都能正常工作，如果再合上開關S2，則下列表述正確的是(　　)
A．電源輸出功率減小
B．L1消耗的功率減小
C．通過R1上的電流增大
D．通過R3上的電流增大
解析：選BC　只合上開關S1，三個燈泡都能正常工作，再合上開關S2，并聯部分的電阻減小，外電路總電阻減小，根據閉合電路歐姆定律得知，干路電流增大。由于電源的內阻不計，電源的輸出功率P＝EI，與電流成正比，則電源輸出功率增大，故A錯誤；由于并聯部分的電阻減小，根據并聯電路的特點，并聯部分分擔的電壓減小，L1兩端的電壓減小，其消耗的功率減小，故B正確；合上開關S2后，外電路總電阻減小，干路電流增大，而R1在干路中，通過R1上的電流增大，故C正確；并聯部分的電壓減小，通過R3上的電流將減小，故D錯誤。
12.(多選)如圖所示，E為電源，其內阻不可忽略，RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的升高而減小，L為指示燈泡，C為平行板電容器，G為靈敏電流計。閉合開關S，當環境溫度明顯升高時，下列說法正確的是(　　)
A．L變亮
B．RT兩端電壓變大
C．C所帶的電荷量保持不變
D．G中電流方向由a到b
解析：選AD　環境溫度明顯升高時，RT的阻值減小，電路電流增大，燈泡L變亮，所以A正確；RT的阻值減小，根據串聯電路的分壓規律，RT兩端的電壓減小，所以B錯誤；外電路的電阻減小，故路端電壓減小，電容器的電壓減小，電荷量減少，所以C錯誤；電容器的電荷量減少，發生放電現象，故G中電流方向由a到b，所以D正確。
13．如圖所示電路中，電源電動勢E＝16 V，內電阻r＝1.0 Ω，電阻R1＝9.0 Ω，R2＝15 Ω。開關閉合后，理想電流表A的示數為0.4 A。求：
(1)電源的路端電壓；
(2)電阻R3的阻值和它消耗的電功率。
解析：(1)對電阻R2分析，根據歐姆定律：U2＝I2R2
整個回路的總電流：I＝
路端電壓為：U＝E－Ir
代入數據解得：U＝15 V。
(2)對電阻R3分析，根據歐姆定律：R3＝
總電流：I＝I2＋I3
代入數據得：R3＝10 Ω
R3消耗的電功率：P3＝I32R3
代入數據得：P3＝3.6 W。
答案：(1)15 V　(2)10 Ω　3.6 W
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④據U＝E－Ir判斷路端電壓的變化；
⑤由歐姆定律及串、并聯電路的規律判斷各部分的電路電壓及電流的變化。
(2)結論法——“并同串反”
“并同”：是指某一電阻增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。
“串反”：是指某一電阻增大時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小；某一電阻減小時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大。
閉合電路的動態分析方法
(1)程序法：局部→整體→局部。
(2)“并同串反”法：所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減??；所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大。
【集訓提能】
1.(2024·廣東1月學考)某實驗小組用如圖所示電路測量一節干電池的電動勢和內阻。在閉合S后，滑動變阻器的滑片由M向N端移動過程中，下列說法正確的是(　　)
A．電流表的示數減小，電壓表的示數減小
B．電流表的示數減小，電壓表的示數增大
C．電流表的示數增大，電壓表的示數減小
D．電流表的示數增大，電壓表的示數增大
解析：滑動變阻器的滑片由M向N端移動過程中，滑動變阻器接入電路的阻值變小，則電路總電阻變小，根據閉合電路歐姆定律可知，電路總電流增大，路端電壓減??；則電流表的示數增大，電壓表的示數減小。故選C。
答案：C　
2． (多選)某汽車的電源與啟動電機、車燈連接的簡化電路如圖所示。當汽車啟動時，開關S閉合，電機工作，車燈突然變暗，此時 (　　)
A．車燈的電流變小 B. 路端電壓變小
C. 電路的總電流變小 D. 電源的總功率變大
解析：開關S閉合，電機工作，外電路的總電阻減小，由閉合電路的歐姆定律可知總電流增大，電源的內阻分壓增大，路端電壓減小，則車燈兩端的電壓減小，流過車燈的電流減小，A、B正確，C錯誤；由P＝EI可知，由于電路的總電流增大，則電源的總功率增大，D正確。
答案：ABD　
(3)當R(4)當P出(5)P出與R的關系如圖所示。
功率最大值的求解方法
(1)流過電源的電流最大時，電源的功率、內損耗功率均最大。
(2)對某定值電阻來說，其電流最大時功率也最大。
(3)電源的輸出功率在外電阻等于內阻時最大，若不能相等，外電阻越接近內阻時，電源的輸出功率越大。
(4)對于外電路中部分不變電阻來說，可以寫出其功率表達式，利用數學知識求其極值。
【集訓提能】
3．如圖所示的U-I圖像中，直線表示某電源的路端電壓與電
流的關系圖線，曲線表示某電阻R的電壓與電流的關系
圖線，虛線為交點處曲線的切線?，F把該電源和電阻R
連接成閉合電路，則下列關于電源的內阻r、電阻R、電
源的輸出功率P及電源的效率η計算正確的是 (　　)
A．r＝3 Ω　　　　　　　 B．R＝6 Ω
C．P＝9 W D．η＝50%
答案：D
4.如圖所示，電源的電動勢是6 V，內電阻是0.5 Ω，電動機M的線圈電阻為0.5 Ω，定值電阻R0為3 Ω，若電壓表的示數為3 V，試求：
(1)電源的總功率和電源的輸出功率；
(2)電動機消耗的功率和電動機輸出的機械功率。
【知識貫通】
1．電路穩定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降低，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓。
2．當電容器和電阻并聯后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯電阻兩端的電壓相等。
3．電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。
含電容器電路的分析與計算方法
(1)首先確定電路的連接關系及電容器和哪部分電路并聯。
(2)根據歐姆定律求并聯部分的電壓即為電容器兩極板間的電壓。
(3)最后根據公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求電荷量及其變化量。
【集訓提能】
5．如圖所示的電路中，已知電容C1＝C2，電阻R1＝R2，電源電動勢為E，內阻為r，當開關S由閉合狀態斷開時，下列說法中正確的是 (　　)
A．電容器C1的電荷量增多，電容器C2的電荷量減少
B．電容器C1的電荷量減少，電容器C2的電荷量增多
C．電容器C1、C2的電荷量都增多
D．電容器C1、C2的電荷量都減少
解析：開關S閉合時，電容器C1兩端電壓與R2兩端電壓相等，C2兩端電壓與R1兩端電壓相等；開關S斷開時，電路斷路，電容器C1、C2兩端電壓均等于電源電動勢E，由Q＝CU知，電容器C1、C2的電荷量均增多，C正確。
答案：C　
答案：C　

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