高中物理 第4章 探究閉合電路歐姆定律 4_3 典型案例分析學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版選修3-1

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典型案例分析 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．(多選)下列關(guān)于多用電表歐姆擋的說(shuō)法中正確的是(　　) A．每一個(gè)倍率擋的測(cè)量范圍都是0～∞ B．用不同倍率擋測(cè)量同一個(gè)電阻的阻值，誤差大小都是一樣的 C．測(cè)電阻時(shí)，指針越接近刻度盤(pán)中央，誤差越小 D．選擇不同倍率擋時(shí)，指針越靠近右邊，誤差越小 【解析】　根據(jù)歐姆表原理，當(dāng)Rx＝0時(shí)，調(diào)節(jié)可變電阻R，得Ig＝，這時(shí)電流表滿偏．當(dāng)接入被測(cè)電阻Rx時(shí)，表頭上的電流I＝，每個(gè)Rx都對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上的一個(gè)電流值，可見(jiàn)測(cè)量范圍是0～∞，選項(xiàng)A正確．測(cè)量電阻時(shí)，選擇合適的倍率擋，且中值電阻附近的誤差最小，故選項(xiàng)B，D錯(cuò)誤，C正確． 【答案】　AC 2．(多選)調(diào)整歐姆零點(diǎn)后，用“10”擋測(cè)量一個(gè)電阻的阻值，發(fā)現(xiàn)表針偏轉(zhuǎn)角度極小，那么正確的判斷和做法是(　　) A．這個(gè)電阻值很小 B．這個(gè)電阻值很大 C．為了把電阻值測(cè)得更準(zhǔn)確些，應(yīng)換用“1”擋，重新調(diào)整歐姆零點(diǎn)后測(cè)量 D．為了把電阻值測(cè)得更準(zhǔn)確些，應(yīng)換用“100”擋，重新調(diào)整歐姆零點(diǎn)后測(cè)量 【解析】　指針偏轉(zhuǎn)角度極小，說(shuō)明電阻很大，應(yīng)換用倍率較高的擋，選項(xiàng)B，D正確． 【答案】　BD 3. (多選)如圖4310所示，電阻R與電動(dòng)機(jī)M(其線圈電阻為R0)串聯(lián)后接到電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源兩端，流過(guò)電路的電流為I，路端電壓為U，電阻R兩端電壓為U1，電動(dòng)機(jī)兩端電壓為U2，則下列關(guān)系一定成立的是(　　) 圖4310 A．E＝I(R＋R0＋r)　　　 B．E＝U＋I(xiàn)r C．U1＝IR D．U2＝IR0 【解析】　由于電路中含有電動(dòng)機(jī)，為非純電阻電路，閉合電路的歐姆定律不再適用，故關(guān)系式E＝I(R＋R0＋r)與U2＝IR0不再成立，A，D錯(cuò)；根據(jù)歐姆定律知，B，C正確． 【答案】　BC 4.如圖4311所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，理想電壓表示數(shù)為3 V，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為1.8 V，則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為(　　) 圖4311 A．5∶3 B．3∶5 C．2∶3 D．3∶2 【解析】　S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的讀數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)，即E＝3 V，S閉合時(shí)電壓表讀數(shù)為路端電壓，即U＝1.8 V，所以U內(nèi)＝E－U＝1.2 V．根據(jù)串聯(lián)電路電壓分配知R∶r＝3∶2，故答案為D項(xiàng)． 【答案】　D 5．有兩個(gè)相同的電阻R，串聯(lián)起來(lái)接在電動(dòng)勢(shì)為E的電源上，電路中的電流為I.將它們并聯(lián)起來(lái)接在同一電源上，此時(shí)流過(guò)電源的電流為4I/3，則電源的內(nèi)阻為(　　) A．R B．R/2 C．4R D．R/8 【解析】　由串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)及閉合電路的歐姆定律得E＝I(2R＋r)，E＝I(＋r)，由以上兩式可得r＝4R. 【答案】　C 6.如圖4312所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，在平行板電容器C中恰好有一帶電粒子處于懸空靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)變阻器R0的滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，帶電粒子將(　　) 圖4312 A．向上運(yùn)動(dòng) B．向下運(yùn)動(dòng) C．靜止不動(dòng) D．不能確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化 【解析】　當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)，R0接入電路的電阻值變大，則R總變大，總電流變小，R兩端的電壓變小，電容器中的電場(chǎng)強(qiáng)度變小，所以粒子將向下運(yùn)動(dòng)，故B正確． 【答案】　B 7．(多選)太陽(yáng)能作為清潔能源在我國(guó)將大力推廣，如圖4313為一太陽(yáng)能電池板的路端電壓隨電流變化的圖像．則該電池板的(　　) 圖4313 A．電動(dòng)勢(shì)為600 μV B．短路電流為20 μA C．內(nèi)阻為20 Ω D．內(nèi)阻為30 Ω 【解析】　由圖像知該電池板的電動(dòng)勢(shì)E＝600 μV，橫軸交點(diǎn)坐標(biāo)為(20 μA,200 μV)，因此20 μA不是短路電流． 由U＝E－Ir，或r＝||知r＝20 Ω，故A，C正確，B，D錯(cuò)誤． 【答案】　AC 8. (多選)如圖4314所示，R1為定值電阻，R2是正溫度系數(shù)的金屬熱電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度下降時(shí)(　　) 圖4314 A．R1兩端的電壓增大 B．電流表的示數(shù)增大 C．小燈泡變亮 D．小燈泡變暗 【解析】　溫度下降時(shí)，R2阻值減小，電路的外電阻減小，由閉合電路歐姆定律知干路電流I增大，電流表示數(shù)增大，B正確．由歐姆定律得U1＝IR1知，R1兩端電壓增大，A正確．小燈泡L兩端電壓減小，小燈泡變暗，C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　ABD [能力提升] 9．(2016川師附中高二檢測(cè))將一個(gè)電流表改裝成歐姆表，并將歐姆表調(diào)零，用此歐姆表測(cè)一阻值為R的電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度的4/5處，現(xiàn)用該表測(cè)一未知電阻，指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/5處，則該電阻的阻值為 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930050】 A．4R　　 B．5R C．10R　　 D．16R 【解析】　由閉合電路的歐姆定律得：調(diào)零時(shí)有E＝IgR內(nèi)；指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度的4/5時(shí)有E＝4Ig(R＋R內(nèi))/5；指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/5時(shí)有E＝Ig(Rx＋R內(nèi))/5.聯(lián)立三式可解得Rx＝16 R，D正確，A，B，C錯(cuò)誤． 【答案】　D 10．在如圖4315所示的電路中，E為電源電動(dòng)勢(shì)，r為電源內(nèi)阻，R1和R3均為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器．當(dāng)R2的滑動(dòng)觸頭在a端時(shí)合上開(kāi)關(guān)S，此時(shí)三個(gè)電表A1，A2和V的示數(shù)分別為I1，I2和U.現(xiàn)將R2的滑動(dòng)觸頭向b端移動(dòng)，則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是(　　) 圖4315 A．I1增大，I2不變，U增大 B．I1減小，I2增大，U減小 C．I1增大，I2減小，U增大 D．I1減小，I2不變，U減小 【解析】　電路結(jié)構(gòu)：R1，R2并聯(lián)后再與R3串聯(lián)，A1測(cè)通過(guò)R1的電流I1，A2測(cè)通過(guò)R2的電流I2，V測(cè)路端電壓U.R2的滑動(dòng)觸點(diǎn)由a滑向b，R2阻值減小，電路總電阻減小，則總電流I增大；根據(jù)閉合電路歐姆定律知路端電壓U＝E－Ir，所以電壓表示數(shù)U減小；R1兩端電壓U1＝U－U3，而U3＝IR3，U3增大，所以U1減小，則I1減小，而I＝I1＋I(xiàn)2，所以I2增大．故正確答案為B. 【答案】　B 11.如圖4316所示，電阻R1＝R2＝R3＝1 Ω，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)為1 V；當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.8 V．求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻． 圖4316 【解析】　S閉合時(shí)，I＝＝＝1 A，R＝＋R3＝ Ω＋1 Ω＝1.5 Ω，由I＝得E＝IR＋I(xiàn)r＝(11.5＋1r) V① S斷開(kāi)時(shí)，I′＝＝＝0.8 A，R′＝R1＋R3＝1 Ω＋1 Ω＝2 Ω，所以E＝I′R′＋I(xiàn)′r＝(0.82＋0.8r) V② 由①②兩式可得E＝2.0 V，r＝0.5 Ω. 【答案】　2.0 V　0.5 Ω 12．如圖4317所示，R1＝R2＝R3＝R4＝R，開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，間距為d的平行板電容器C的正中間有一質(zhì)量為m、帶電量為－q的小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，小球向電容器一個(gè)極板運(yùn)動(dòng)并發(fā)生碰撞，碰撞后小球帶上與極板同種性質(zhì)的電荷．設(shè)碰撞過(guò)程中沒(méi)有機(jī)械能損失，小球反彈后恰好能運(yùn)動(dòng)到電容器另一極板．若不計(jì)電源內(nèi)阻，求： 圖4317 (1)電源的電動(dòng)勢(shì)； (2)小球與極板碰撞后的帶電量． 【解析】　(1)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，R1、R3并聯(lián)，再與R4串聯(lián)(R2中沒(méi)有電流通過(guò))，則UC＝U4＝E.① 對(duì)帶電小球，有mg＝q.② 由①②兩式聯(lián)立解得E＝. (2)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，R1、R4串聯(lián)，則UC′＝E＝，③ 小球向下運(yùn)動(dòng)與下極板相碰后，小球帶電量變?yōu)閝′，向上運(yùn)動(dòng)到上極板，全程由動(dòng)能定理，得 mgd－q－mgd＋q′UC′＝0④ 由③④兩式聯(lián)立解得q′＝q. 【答案】　(1)　(2)q