人教版物理必修三————
同步分层精练(十八) 闭合电路的动态分析 电阻表的原理
(选择题1~10小题,每小题5分。本检测卷满分80分)
1.在如图所示的电路中,开关闭合后,由于电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列哪种故障 ( )
A.R1短路 B.R2短路
C.R3短路 D.R1断路
2.用一个满偏电流为3 mA的电流表改装成电阻表,调零后用它测量500 Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间。如用它测量一个未知电阻时,指针指在1 mA处,则被测电阻的阻值约为 ( )
A.500 Ω B.1 000 Ω
C.1 500 Ω D.2 000 Ω
3.如图所示的电路,1、4两接线柱间接有电压恒为6 V的电源,发现电路接通后两小灯泡均不发光,小明用一只电压表接在各接线柱上时,电压表的示数分别为U14=6 V、U12=0、U23=6 V、U34=0,则下列对故障分析正确的是 ( )
A.小灯泡L1发生了断路
B.小灯泡L2发生了断路
C.滑动变阻器发生了断路
D.电源发生了断路
4.(2025·广东东莞期中)(多选)某学生在研究串联电路电压特点时,接成如图所示电路。接通K后,他将高内阻的电压表并联在A、C两点间时,电压表读数为U;当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U;当并联在B、C两点间时,电压表读数为零。则出现此种情况的原因可能是(R1、R2阻值相差不大) ( )
A.AB段断路 B.BC段断路
C.AB段短路 D.BC段短路
5.电路如图所示,开始时S闭合,灯L1、L2发光。当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时,下列说法正确的是 ( )
A.灯L1变亮 B.灯L2变亮
C.电源两端电压变小 D.电源的总功率变大
6.(2025·河南郑州检测)(多选)如图所示的电路中,电源电动势为E、内阻为r,电表均为理想电表。闭合开关S后,若减小R的阻值,则下列说法正确的是 ( )
A.电流表的示数一定变小
B.电压表的示数一定变小
C.电源的输出功率一定减小
D.R1两端的电压一定减小
7.(2024·江西抚州开学考试)为了保障安全,小明帮校图书室设计了一个检测入室人数的电路,如图甲所示。该电路电源电压不变,R0为定值电阻,压敏电阻R的阻值随压力F大小变化的情况如图乙所示。当电压表的示数变小时,计数器自动计数一次。闭合开关,当压敏电阻R所受的压力变大时,下列说法正确的是 ( )
A.压敏电阻R的阻值变大
B.电压表应并联在定值电阻R0的两端
C.电路中的电流变小
D.电路的总功率变大
8.(2025·江苏南京质检)如图所示,电路中c点接地。若不考虑电流表和电压表对电路的影响,将滑动变阻器的滑片向a端移动,则 ( )
A.电流表读数变小 B.电路的总电阻变小
C.电压表读数减小 D.电源的效率变小
9.(2025·四川成都质检)如图所示的电路中,两平行金属板之间的带电液滴处于静止状态,电流表和电压表均为理想电表,由于某种原因灯泡L的灯丝突然烧断,其余用电器均不会损坏,电压表和电流表的读数变化量绝对值分别为ΔU、ΔI,则下列说法正确的是 ( )
A.电流表的读数变小、电压表的读数变大
B.=R2
C.液滴将向下运动
D.电源的输出功率变大
10.如图所示,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,R0、R1是定值电阻,电源的电动势和内阻分别为E、r。闭合开关S,增大光敏电阻的光照强度,下列说法正确的是 ( )
A.电源的效率可能变大
B.R0的功率增大
C.电流表的示数增大
D.光敏电阻的功率一定增大
11.(10分)某同学将电流表改装为电阻表和电压表的两用电表,电阻表“×10”挡中央刻度为15,电压表量程为0~3 V,实验室提供的器材有:
A.一节全新的5号干电池(E=1.5 V,内阻不计)
B.电流表A1(量程0~10 mA,内阻为5 Ω)
C.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻为0.2 Ω)
D.滑动变阻器R1(0~300 Ω)
E.滑动变阻器R2(0~30 Ω)
F.合适的定值电阻R
G.单刀双掷开关S,一对表笔及若干导线
(1)图中A为 (填“红”或“黑”)表笔,测量电压时应将开关S扳向 (填“1”或“2”)。
(2)对于电阻表,中值电阻等于其内阻,由此可知电流表应选用 (填“A1”或“A2”),滑动变阻器应选用 (填“R1”或“R2”),定值电阻的阻值为 Ω。
12.(20分)如图所示,电源的电动势E=24 V、内阻r=2 Ω,电阻R1=R2=R3=R=5 Ω,电容器的电容C=6×10-3 F。
(1)当开关断开时,求R1两端的电压U1;
(2)当开关闭合后,电路稳定时,求干路中的电流I;
(3)开关从断开到闭合直至电路稳定的过程中通过电阻R的电荷量Q。
（解析）同步分层精练(十八)
1.选A 若R1短路,接入电阻减小,根据串反并同,电压表和电流表的读数都增大,A正确;若R2短路,接入电阻减小,根据串反并同,电压表读数增大,电流表的读数减小为0,B错误;若R3短路,接入电阻减小,根据串反并同,电压表读数减小为0,电流表的读数增大,C错误;若R1断路,接入电阻增大,根据串反并同,电压表读数减小,电流表的读数减小为0,D错误。
2.选B 由题意可得该电阻表的内阻为Rg=R中=500 Ω,则其内电源的电动势为E=IgRg=3×10-3×500 V=1.5 V,所测电阻的阻值为R=-Rg= Ω-500 Ω=1 000 Ω,故选B。
3.选C U14=U23=6 V,说明两灯泡没有断路,电源没有断路,又因为两灯泡两端电压为0,说明电路中电流为0,综上可知滑动变阻器发生了断路。故选C。
4.选AD 电压表有读数说明与其并联部分无短路、与其串联部分无断路,电压表无读数说明与其并联部分可能短路或者与其串联部分可能断路,根据题意,电压表并联在A、C两点间,电压表读数为U,当并联在A、B两点间时,电压表读数也为U,当并联在B、C两点间时,电压表的读数为零,则可以判断电路的故障可能是AB段断路,也可能是BC段短路,故A、D正确,B、C错误。
5.选B 滑动变阻器R的滑片P向上滑动时,滑动变阻器R接入电路的阻值增大,电路总电阻增大,电源电动势不变,则电路总电流减小,灯L1变暗,故A错误;电路总电流减小,电源内阻、灯L1两端的电压减小,电源电动势不变,则电源两端电压增大,灯L2两端的电压增大,灯L2变亮,故B正确,C错误;电路总电流减小,电源电动势不变,电源的总功率变小,故D错误。
6.选BD 减小R的阻值,电路的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律分析可知,电路总电流增大,由U=E-Ir,可知路端电压减小,所以电流表的示数一定增大,电压表的示数一定减小,A错误,B正确;根据数学知识分析得知,当电源的外电阻与内电阻相等时,电源的输出功率最大,由于不知外电阻与内电阻的大小关系,所以减小R的阻值,输出功率不一定减小,也可能增大,C错误;电路总电流I增大,R2两端的电压增大,又因为路端电压减小,由串联分压可知R1两端的电压减小,D正确。
7.选D 由题图乙可知,当压敏电阻上的压力变大时,压敏电阻的阻值变小,故A错误;由电路图可知,闭合开关,压敏电阻和定值电阻R0串联,当压敏电阻上的压力变大时,压敏电阻的阻值变小,电路的总电阻变小,由I=,可知电路中的电流变大,定值电阻R0两端的电压增大,由串联电路的分压特点可知,压敏电阻分得的电压变小,所以电压表应并联在压敏电阻R的两端,故B、C错误;电路的总功率P=UI,当压敏电阻上的压力变大时,电路中的电流变大,电路的总功率变大,故D正确。
8.选A 将滑动变阻器的滑片向a端移动,则滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路的总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流I变小,路端电压U变大,R1两端电压U1变小,根据U=U1+U3,可知R3两端电压U3变大,则通过R3的电流I3变大,根据I=I2+I3,可知通过R2的电流I2变小,则电流表读数变小,R2两端电压U2变小,滑动变阻器两端电压变大,则电压表读数变大,故A正确,B、C错误;电源的效率为η=×100%=×100%,由于路端电压U变大,所以电源的效率变大,故D错误。
9.选B 当灯泡L的灯丝突然烧断,电路中总电阻增大,则总电流减小,电源的内电压和R1两端的电压减小,由闭合电路欧姆定律可知,电容器C的电压增大,板间场强增大,带电液滴所受的电场力增大,则该液滴将向上移动;由于C两端的电压增大,通过R2、R3的电流增大,则电流表、电压表的读数均变大,故A、C错误;由于电压表测量R2的电压,电流表测量R2的电流,且R2为定值电阻,所以=R2,故B正确;由于电源的内、外电阻的关系未知,不能判断电源的输出功率如何变化,故D错误。
10.选C 增大光敏电阻的光照强度,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,根据串反并同规律,电流表的示数增大,R0两端的电压减小,R0的功率减小,B错误,C正确;无法确定光敏电阻的功率,D错误;电源的效率为η=×100%=×100%,增大光敏电阻的光照强度,光敏电阻R2的阻值随光照强度的增大而减小,外电路的总电阻R减小,电源的效率减小,A错误。
11.解析:(1)根据“红进黑出”的规律,可确定A为黑表笔。
测电压时,内接电源不用,要将开关接到2位置。
(2)当改装成电阻表时,两表笔短接,电流表满偏时,电路的电阻为电阻表的内阻,则有R内=
又R内=R滑+RA=R中=150 Ω
解得Ig=10 mA
故电流表应选用A1,滑动变阻器选R1。
当改装成量程为0~3 V的电压表时,应串联一个电阻,其阻值为R==295 Ω。
答案:(1)黑 2 (2)A1 R1 295
12.解析:(1)开关断开时的等效电路图如图甲所示
根据闭合电路欧姆定律有U1=·E,解得U1=10 V。
(2)开关闭合后,电路稳定时的等效电路图如
图乙所示,设R1与R2串联后再与R3并联的总电阻为R0,则有=+,
R总=R0+r,I=,联立解得I=4.5 A。
(3)开关断开时,电容器与R2并联,R2与R1两端电压相等,则有Q1=CU1=6×10-2 C,a端电势高;开关闭合后,电路稳定时,电容器与R1并联,根据闭合电路欧姆定律可知,外电路电压U=E-Ir=15 V,根据串联分压原理可知,R1两端的电压为U2=U=7.5 V,则Q2=CU2=4.5×10-2 C,b端电势高;通过电阻R的电荷量Q=Q1+Q2=0.105 C。
答案:(1)10 V (2)4.5 A (3)0.105 C
