人教版物理必修三————
同步分层精练(十七) 闭合电路的欧姆定律
(选择题1~8小题,每小题4分;10~11小题,每小题6分。本检测卷满分70分)
第一级：物理观念——学考达标
1.(2025·陕西西安月考)关于电源和电动势,下列说法正确的是 ( )
A.在电源内部,电流由电源正极流向电源负极
B.电动势越大表明电源储存的电能越多
C.电源的电动势是描述电源把电势能转化成其他形式的能的本领大小的物理量
D.若电源电动势是5 V,则意味着如果电源把1 C的电子从正极移送到负极,非静电力做的功为5 J
2.(2025·浙江阶段练习)锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作,如图为锂离子电池的内部结构示意图。该过程中Li+从负极通过隔膜返回正极。已知该锂离子电池的电动势为3.7 V,则 ( )
A.电池处于充电状态
B.电源内部每移动一个锂离子,需要消耗电能3.7 eV
C.“毫安·时”(mA·h)是电池储存能量的单位
D.锂离子电池放电时,电池内部静电力做负功,化学能转化为电能
3.闭合电路的欧姆定律的公式是 ( )
A.I= B.I=
C.U=IR D.E=U
4.(2025·湖南长沙质检)如图为一块手机电池背面印有的一些符号,下列说法正确的是 ( )
标称电压:3.7 V
额定容量:620 mA·h
充电限制电压:4.2 V
A.该电池的电动势为4.2 V
B.该电池在工作1小时后达到的电流为620 mA
C.当该电池给手机供电时,外电路电压为3.7 V
D.若该电池以10 mA的电流工作,可用62小时
5.如图所示的电路中,电阻R=2 Ω。断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为 ( )
A.1 Ω B.2 Ω
C.3 Ω D.4 Ω
6.(2025·河北唐山阶段评价)如图所示的电路中,电源电动势E=4.2 V,电阻R1=3 Ω、R2=6 Ω,开关断开时电压表示数为3.15 V。若开关闭合,电压表示数为 ( )
A.3.15 V B.3.6 V
C.2.8 V D.3.0 V
7.某同学找来一块太阳能电池板,如图1所示,其电动势恒定不变,将电池板接入电路,测得路端电压与干路电流的关系如图2所示,则下列说法正确的是 ( )
A.随着外电路电阻增大,电池的内阻不变
B.随着外电路电阻增大,电池的内阻逐渐增大
C.当电路中的电流为1 mA时,电池的输出功率为2.3 W
D.当电路中的电流为1 mA时,电池的内阻为500 Ω
8.(2025·江苏无锡阶段练习)如图所示,线段a表示电源甲两端的电压随电流变化的图线,线段b表示某电阻乙两端电压随电流变化的图线,图中α>β,若将电源甲和电阻乙连成闭合电路,则下列判断正确的是 ( )
A.电阻乙的阻值小于电源甲的内阻
B.阴影部分的面积表示电源的内阻消耗的功率
C.α值越大,电源甲的效率越高
D.α值越大,电源甲的输出功率越大
9.(12分)(选自鲁科版教材课后练习)如图是一个简易风速测量仪的示意图,绝缘弹簧的一端固定,另一端与导电的迎风板相连,弹簧套在水平放置的电阻率较大的均匀金属细杆上。迎风板与金属杆接触良好,并能在金属杆上自由滑动。电路的一端与迎风板相连,另一端与金属杆相连。已知弹簧的劲度系数k=1 300 N/m,电阻R=1.0 Ω,电源的电动势E=12 V、内阻r=0.5 Ω。闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长l0=0.5 m,电压传感器的示数U1=3.0 V。若不计摩擦和迎风板的电阻,求:
(1)金属杆单位长度的电阻R0;
(2)当电压传感器的示数为U2=2.0 V时,作用在迎风板上的风力F。
第二级：科学思维与探究——选考进阶
10.(多选)如图所示,电源电动势E=12 V、内阻r=1 Ω,R1=1 Ω,R2=6 Ω。开关闭合后,电动机恰好正常工作。已知电动机的额定电压U0=6 V,电动机线圈的电阻R0=0.5 Ω,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R1两端的电压为3 V
B.通过电动机的电流为12 A
C.电源的效率为75%
D.电动机的输入功率为12 W
11.(2024·广东广州阶段检测)在如图甲所示的电路中,定值电阻R1=4 Ω、R2=5 Ω,电容器的电容C=3 μF,电源路端电压U随总电流I的变化关系如图乙所示。现闭合开关S,则电路稳定后 ( )
A.电源的内阻为2 Ω
B.电源的效率为75%
C.电容器所带电荷量为1.5×10-5 C
D.若增大电容器两极板间的距离,电容器内部的场强不变
12.(14分)(2025·湖北十堰质检)如图所示,电源电动势E=8 V、内电阻 r=1 Ω,小灯泡L1标有“3 V 3 W”字样,小灯泡L2标有“2 V 4 W”字样,电动机D的内阻rD=0.5 Ω,当闭合开关S,将滑动变阻器R的阻值调到1 Ω时,两灯泡和电动机均能正常工作。求:
(1)通过电动机的电流;
(2)电动机输出的机械功率;
(3)电源的输出功率。
（解析）同步分层精练(十七)
1.选D 在电源内部,电流从电源负极流向电源正极,故A项错误;由公式E=可知,电动势越大,指电源内部非静电力将单位正电荷从电源负极移动到电源正极做的功越多,不是电源储存的电能越多,故B项错误;电源的电动势是描述电源把其他形式的能转化成电势能的本领大小的物理量,故C项错误;由公式E=可知,若电源电动势是5 V,则意味着如果电源把1 C的电子从正极移送到负极,非静电力做的功为5 J,故D项正确。
2.选D 锂离子电池放电时,Li+从负极通过隔膜返回正极,电池内部静电力做负功,化学能转化为电能,A错误,D正确;根据公式E=,可知电源内部将一个锂离子由电源负极移动到正极,需要消耗化学能3.7 eV,B错误;根据q=It,可知“毫安·时”(mA·h)是电量的单位,C错误。
3.选B 由闭合电路的欧姆定律可得I=,故选B;由部分电路欧姆定律可得I=,U=IR,A、C错误;外电路断路时才满足E=U,D错误。
4.选D 该电池的电动势为3.7 V,故A错误;由题图中数据可知,电池的容量为620 mA·h,即若该电池以10 mA的电流工作,可用62小时,故B错误,D正确;当该电池给手机供电时,由于电池存在内阻,有一定内电压,所以外电路电压小于3.7 V,故C错误。
5.选A 当断开S后,电压表的读数等于电源的电动势,即E=3 V;当闭合S后,有U=IR,由闭合电路的欧姆定律有I=,联立解得r=1 Ω,A正确,B、C、D错误。
6.选C 开关断开时电压表示数为3.15 V,则3.15 V=,若开关闭合,则R12==2 Ω,电压表读数U=,联立解得U=2.8 V,故选C。
7.选D 由闭合电路欧姆定律有U=-rI+E,U-I图线斜率的绝对值就是电池内阻的大小,根据题图2可知,随着外电路电阻增大,电流减小,斜率变小,电池的内阻逐渐变小,故A、B错误;当电路中的电流为1 mA时,路端电压为2.3 V,则电池的输出功率为P=UI=0.002 3 W,故C错误;根据题图2可知,电源电动势E=2.8 V,当电路中的电流为1 mA时,电池的内阻为r==500 Ω,故D正确。
8.选C 根据闭合电路欧姆定律可得U=E-Ir,所以a图线的斜率的绝对值表示电源内阻大小,根据欧姆定律可得U=IR,即b图线的斜率表示电阻乙的阻值,由于α>β,则电阻乙的阻值大于电源甲的内阻,故A错误;阴影部分的面积表示电阻乙的功率,即电源的输出功率,故B错误;α值越大,电阻乙的阻值越大,根据η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%,可知电源甲的效率越高,故C正确;当α=β时,电阻乙的阻值与电源内阻相等,此时电源的输出功率最大,故D错误。
9.解析:(1)电阻R与金属杆串联连接
由E=I(R0l0+R+r),U1=IR0l0
解得R0=1 Ω。
(2)设此时弹簧长度为l
E=I2(R0l+R+r),U2=I2R0l
F=k(l0-l)
联立解得F=260 N,方向垂直于迎风板向里。
答案:(1)1 Ω (2)260 N,方向垂直于迎风板向里
10.选ACD 根据闭合电路的欧姆定律有E=I(R1+r)+U0,解得电路中的总电流为I=3 A,则电阻R1两端的电压为U1=IR1=3 V,故A正确;电源的总功率为P总=EI=36 W,电源的输出功率为P出=EI-I2r=27 W,则电源的效率为η=×100%=75%,故C正确;通过电动机的电流为I0=I-=2 A,故B错误;电动机的输入功率为P电总=U0I0=6×2 W=12 W,故D正确。
11.选C 由闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,由题图乙可得E=10 V,r== Ω=1 Ω,故A错误;电源的效率为η=×100%=×100%=90%,故B错误;电容器在电路中为断路,则电路中的电流为I==1 A,电容器所带电荷量为Q=CUC=CUR2=CIR2=1.5×10-5 C,故C正确;电容器并联在R2两端,则其两端的电压不变,若增大电容器两极板间的距离,电容器内部的场强E场强=变小,故D错误。
12.解析:(1)由题意可知,两灯泡和电动机均能正常工作时,由电功率公式P=UI可得,通过小灯泡L1的电流为I1== A=1 A
通过小灯泡L2的电流I2== A=2 A
由串、并联电路特点可得通过电动机的电流ID=I2-I1=2 A-1 A=1 A。
(2)小灯泡L1的电阻R1== Ω=3 Ω
则电动机两端的电压为UD=I1(R1+R)=1×(3+1)V=4 V
则电动机的输入功率为
PD入=UDID=4×1 W=4 W
电动机的热功率P热=rD=12×0.5 W=0.5 W
电动机输出的机械功率
PD出=PD入-P热=4 W-0.5 W=3.5 W。
(3)电源两端电压U=U2+UD=2 V+4 V=6 V
电源的输出功率P出=UI2=6×2 W=12 W。
答案:(1)1 A (2)3.5 W (3)12 W
