高中物理选修31第2章第7节时同步训练及解析高中物理练习试题

1高中物理选修3-1同步训练1．电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压说法正确的是()A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压下降D．若外电路断开，则路端电压为零答案：C2．一块太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是()A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V解析：选D.电源电动势E＝800mV＝0.80V电源内阻r＝EI＝0.80.04Ω＝20Ω路端电压为U＝ER＋r·R＝0.820＋20×20＝0.40V所以D对．3.(2010·高考课标全国卷)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图2－7－10所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为()图2－7－10A.34、14B.13、23C.12、12D.23、13解析：选D.电源效率η＝UE，E为电源的总电压(即电动势)，根据图象可知Ua＝23E，Ub＝13E，所以选项D正确．4.(2012·大连八中高二检测)如图2－7－11所示电路，闭合开关S，a、b、c三盏灯均发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略．现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是()图2－7－11A．a灯变亮，b灯和c灯变暗B．a灯和c灯变亮，b灯变暗C．a灯和c灯变暗，b灯变亮2D．a灯和b灯变暗，c灯变亮解析：选B.解答本题时可按以下思路分析：5.如图2－7－12所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值为10Ω.图2－7－12(1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？解析：(1)此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，也就是电源的输出功率，即当R＝r＋R0＝2Ω时，R消耗功率最大，Pm＝E24R＝324×2W＝98W.(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表达为：P＝I2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时R0上消耗的功率最大，Pm′＝E2R0＋r2R0＝321.5＋0.52×1.5W＝278W.答案：(1)98W(2)278W一、选择题1．关于闭合电路，下列说法正确的是()A．电源短路时，放电电流为无限大B．电源短路时，内电压等于电源电动势C．用电器增加时，路端电压一定增大D．把电压表直接和电源连接时，电压表的示数总小于电源电动势解析：选BD.由I短＝Er知，A错，B对；用电器如果并联，R外减小，U外减小，C错．由于内电路两端总是有电压，由E＝UV＋Ur知，UVE，D选项正确．2.如图2－7－13所示的电路中，电源的内阻不可忽略，当开关S闭合时，电流表的示数为0.30A，则当S断开时，电流表的示数可能是()图2－7－13A．0.28AB．0.42AC．0.52AD．0.58A解析：选A.当开关S闭合时，阻值为4Ω的电阻被短路，电路总电阻较小．当S断开时，电路总电阻增加4Ω，电流表的示数减小，故选项A正确．33．一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为()A．E＝2.4V，r＝1ΩB．E＝3V，r＝2ΩC．E＝2.4V，r＝2ΩD．E＝3V，r＝1Ω解析：选B.由于断路时E＝U＝3V，根据闭合电路欧姆定律得E＝U′＋U′R·r得r＝2Ω，故B正确．4．当外电路的电阻分别为8Ω和2Ω时，单位时间内在外电路上产生的热量正好相等，则该电源的内电阻是()A．1ΩB．2ΩC．4ΩD．6Ω解析：选C.由ER1＋r2R1＝ER2＋r2R2，代入数据解得r＝4Ω，选项C正确．5.如图2－7－14所示为闭合电路中两个不同电源的U－I图象，则下列说法中正确的是()图2－7－14A．电动势E1＝E2，短路电流I1I2B．电动势E1＝E2，内阻r1r2C．电动势E1E2，内阻r1r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大解析：选AD.由闭合电路的欧姆定律得E＝U＋Ir.当I＝0时电动势E等于路端电压U，即U－I图线和U轴的交点就是电动势，由图知，两电源的电动势相等．当U＝0时I＝E/r，U－I图线和I轴的交点就是短路电流，由图知I1I2.A正确．而r＝E/I，即图线的斜率表示电源的内阻，由图知r1r2，B、C错误．当工作电流变化量相同时，因为r1r2，电源2内电压变化较大，由闭合电路的欧姆定律得E＝U外＋U内，所以电源2的路端电压变化较大．D正确．6．(2010·高考上海卷)在如图2－7－15的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是()图2－7－15A．A变大，V变大B．A变小，V变大C．A变大，V变小D．A变小，V变小解析：选B.当滑片P向右移动时，滑动变阻器电阻变大，导致干路电流变小，A变小，内阻和R0电压均减小，R两端的电压变大，V变大，故B正确，A、C、D错误．7.(2012·成都四中高二检测)在如图2－7－16所示的电路中，开关S闭合后和闭合前相比，三个电表示数的变化情况是()4图2－7－16A．V示数变大，A1示数变大，A2示数变小B．V示数变大，A1示数变小，A2示数变大C．V示数变小，A1示数变大，A2示数变小D．V示数变小，A1示数变小，A2示数变大解析：选C.开关S闭合后，总电阻减小，干路电流I增大，A1示数变大，由U外＝E－Ir知，路端电压U外减小，V示数变小，由于R处在干路中且其中的电流增大，故其两端的电压UR增大，R2两端的电压U2＝U外－UR，故U2减小，由欧姆定律知，其中的电流I2减小，A2示数变小，选项C正确．8.(2011·高考海南卷)如图2－7－17，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表和电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()图2－7－17A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大C．V的读数变小，A的读数变小D．V的读数变小，A的读数变大解析：选B.9.如图2－7－18所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是()图2－7－18A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3A时的外电阻是18Ω解析：选AD.因该电源的U—I图象的纵轴坐标并不是从零开始的，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E＝6.0V，但横轴上的截距0.5A并不是电源的短路电流，且内阻应按斜率的绝对值计算，即r＝|ΔUΔI|＝6.0－5.00.5－0Ω＝2Ω.由闭合电路欧姆定律可得电流I＝0.3A时，外电阻R＝EI－r＝18Ω.故选项A、D正确．二、非选择题10.在如图2－7－19所示的电路中，电源的内电阻r＝0.6Ω.电阻R1＝4Ω，R3＝6Ω，闭合开关后电源消耗的总功率为40W，输出功率为37.6W．求：5图2－7－19(1)电源电动势E；(2)电阻R2的阻值．解析：(1)电源内电路发热功率Pr＝I2r＝(40－37.6)W＝2.4W，则电路中电流强度I＝2A电源总功率：P＝IE＝40W，得E＝20V(2)外电路总电阻R满足：E＝IR＋Ir，得R＝9.4Ω，R＝R1R3R1＋R3＋R2，解得R2＝7Ω.答案：(1)20V(2)7Ω11．(2012·山东平阴第一中学高二检测)如图2－7－20所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1＝2Ω时，电压表读数为U1＝4V；当电阻箱读数为R2＝5Ω时，电压表读数为U2＝5V．求：图2－7－20(1)电源的电动势E和内阻r；(2)当电阻箱R的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？解析：(1)由闭合电路欧姆定律有E＝U1＋U1R1r，E＝U2＋U2R2r即E＝4＋2r，E＝5＋r解得E＝6V，r＝1Ω(2)电源的输出功率为P出＝E2R＋r2R＝E2R＋r2R＝E2R－r2R＋4r由数学知识可知，当R＝r＝1Ω时，电源的输出功率最大，最大输出功率为P出m＝E24r＝9W.答案：见解析12．如图2－7－21所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，标有“8V16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝1Ω，求：图2－7－216(1)电源的总功率；(2)电动机的输出功率．解析：(1)L正常发光，路端电压等于灯泡额定电压8V.内电压U内＝(10－8)V＝2V则总电流I＝U内/r＝4A电源总功率为P电＝IE＝4×10W＝40W(2)流经电动机的电流IM＝I－P/U＝2A输入电动机的总功率P电动机＝U·IM＝8×2W＝16W电动机内阻消耗功率P内＝I2MR0＝4×1W＝4W故电动机输出功率P出＝(16－4)W＝12W.答案：(1)40W(2)12W