本章易错过关(四)
1.D [解析] 由超级电容器的铭牌标示“3 V,3000 F”,知其额定电压为3 V,表明它工作时的电压不能超过3 V,故A错误;电容器的功能是储存电能,电容器充电时是把电能转化为电场能储存在电容器里,并没有转化为化学能,故B错误;电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量,其大小与电压和电荷量都没有关系,故C错误;超级电容器容纳的电荷量为Q=CU=3000 F×3 V=9000 C,手机锂电池(其铭牌标有“4.2 V,4000 mA·h”)容纳的电荷量q=4000 mA·h=4 A×3600 s=14 400 C,则,故D正确.
2.C [解析] 根据闭合电路的欧姆定律可知E=I(R+r+Rg),解得R=-r-Rg= Ω-0.5 Ω-7.5 Ω=292 Ω,故选C.
3.D [解析] 灯泡与电动机串联,通过的电流相等,则电流I==2 A,A错误;电动机两端的电压为UM=U-UL=6 V,所以电动机的输入功率为P=UMI=12 W,B错误;电动机的发热功率为P热=I2RM=2 W,电动机的输出功率为P出=P-P热=10 W,C错误,D正确.
4.BD [解析] 定值电阻的U-I图像的斜率表示电阻,电源的U-I图像的斜率的绝对值表示内电阻,则由图可得,两者阻值相等,故A错误;根据题意得,当外电流增大时,定值电阻两端电压增大,可知1表示定值电阻的U-I图像,2表示电源的U-I图像,故B正确;对于电源,当内、外电路的电阻相等时,输出功率最大,而外电路电阻越大,效率越大,故C错误,D正确.
5.BD [解析] 闭合S2瞬间,由于电路多并联了负载,可知电路总电阻减小,则电路总电流I增大,路端电压U减小;则电压表示数减小,电流表示数增大.
6.B [解析] 电流表在干路上,读数变小,说明总电阻变大.L1灯丝突然短路,总电阻减小,电流表读数变大,A错误;L2灯丝突然烧断,总电阻增大,电流表读数变小,电压表读数变大,B正确;电源的输出功率P=UI,电压增大而电流减小,输出功率不一定变小,C错误;电流表读数变小,L1的分压减小,并联支路的电压增大,电容器两端的电压增大,根据Q=CU知电容器的带电荷量增大,D错误.
7.AC [解析] 滑动变阻器R和定值电阻R0串联,所以当R接入电路中的阻值变大时,电路中的总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律,可知电路中的总电流变小,根据欧姆定律有U0=IR0,电阻R0两端的电压变小,电容器与电阻R0并联,所以电容器两端的电压减小,根据Q=CU,可知电容器所带电荷量会减少,电容器会放电,故A正确;同理,当R接入电路中的阻值变小时,电路中总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律,可知电路中的总电流变大,根据欧姆定律有U=IR0,电阻R0两端的电压变大,电容器与电阻R0并联,所以电容器两端的电压变大,根据E=可知,电容器两极板间的电场强度变大,因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡,当电场强度增大后,根据F=qE,可知油滴受到的电场力增大,所以油滴向上运动,B错误;仅换用阻值更大的R0,可知电阻R0两端的电压变大,电容器与电阻R0并联,所以电容器两端的电压变大,根据E=可知,电容器两极板间的电场强度变大,因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡,当电场强度增大后,油滴受到的电场力增大,所以油滴向上运动,C正确;仅换用阻值更小的R0,可知电阻R0两端的电压变小,电容器与电阻R0并联,所以电容器两端的电压变小,电容器两极板间的电场强度变小,因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡,当电场强度变小后,根据F=qE,可知油滴受到的电场力变小,所以油滴向下运动,D错误.
8.BD [解析] 根据理想电压表电阻无穷大,相当于断路,理想电流表电阻为零,相当于短路,所以R与滑动变阻器串联,电压表V1、V2、V3分别测R两端电压、路端电压、变阻器电压,当滑动变阻器滑片向下滑动时,接入电路的电阻减小,电路电流增大,则A的示数增大,A错误;电路中电流增大,电源的内电压增大,则路端电压减小,所以V2的示数减小,B正确;根据闭合电路欧姆定律得U3=E-I(R+r),则得=R+r>r,C错误;根据闭合电路欧姆定律得U2=E-Ir,则得=r,=R,又R>r,则,D正确.
9.(1)如图所示 (2)1.10 3.00 (3)能 1.5 99.7
[解析] (1)根据图甲电路图在图乙中补全实物连线图,如图所示.
(2)由图丁可知,电压表的分度值为0.05 V,则电压表读数为1.10 V,由图丙可知,电流表分度值为0.1 mA,则电流表读数为3.00 mA.
(3)根据题意,当开关S2拨到1时,由闭合电路欧姆定律有E=U+I,由图戊的图线a可知,当I=0时E=U=1.5 V,为准确值;当开关S2拨到2时,由闭合电路欧姆定律有E=U+r=U+Ir,由图戊的图线b可知,当U=0时,短路电流为准确值,则I短= mA=15.05 mA,则电源内阻为r=≈99.7 Ω,则能够消除电表内阻的影响.
10.(1)118 W (2)95.5%
[解析] (1)只闭合S2打开车灯,灯泡正常发光,由闭合电路的欧姆定律得U=E-Ir
灯泡的额定功率P=UI=118 W
(2)闭合S1启动三轮车U'=E-I'r=53.1 V
灯泡的电阻为R=
流过电机的电流I2=I'-I1=12 A
所以电机的总功率为PM=U'I2=637.2 W
电机消耗的热功率为P热=r0=28.8 W
电机的效率η=×100%≈95.5%
11.(1)4 V 0.5 Ω (2)3.5 W (3)6×10-5 C 0
[解析] (1)S断开,R2、R3串联
根据闭合电路欧姆定律可得I=
总功率为P=IE==2 W
S闭合,R1、R2并联再与R3串联
总外电阻R'=+R3=3.5 Ω
根据闭合电路欧姆定律可得I'=
所以总功率为P'=EI'==4 W
联立解得E=4 V,r=0.5 Ω
(2)闭合S,总外电阻R'=3.5 Ω
干路电流为I'==1 A
电源输出功率
P出=P'-I'2r=4 W-12×0.5 W=3.5 W
(3)S闭合时电容器两端电压为零,电容器极板上的电荷量为零;S断开时,电容器两端电压等于电阻R2两端电压
I==0.5 A,UC=IR2=3 V
电荷量Q=CUC=6×10-5 C.本章易错过关(四)建议用时:40分钟
一、选择题(本题共8小题)
1.如图所示为Maxwell超级电容器,其铭牌标有“3 V,3000 F”.它是一种新型储能装置,不同于传统的化学电源,是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、抗振动和抗冲击性能强的特点.下列关于该电容器的说法正确的是 ( )
A.在3 V电压下才能正常工作
B.充电时把电能转化为化学能和内能
C.工作电压是3 V时,电容才是3000 F
D.加额定电压时所储存的电荷量是手机锂电池(其铭牌标有“4.2 V,4000 mA·h”)容纳的最大电荷量的
2.[2024·山东济南一中月考] 如图所示,小明同学把电流表、干电池和一个可变电阻R串联,做成了一个测量电阻的装置.当将A、B两接线柱直接用导线连接时,电流表的读数为5.0 mA.已知干电池的电动势为1.5 V,内阻为0.5 Ω,电流表的内阻为7.5 Ω.则可变电阻R接入电路的阻值为 ( )
A.22 Ω
B.30 Ω
C.292 Ω
D.300 Ω
3.[2024·辽宁大连八中月考] 如图所示的电路中,输入电压U恒为12 V,灯泡L上标有“6 V 12 W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50 Ω.若灯泡恰能正常发光,则以下说法中正确的是 ( )
A.通过电动机的电流为12 A
B.电动机的输入功率为24 W
C.电动机的输出功率为12 W
D.电动机的热功率为2 W
4.(多选)如图所示,在同一坐标系中分别画出某定值电阻和某电源的U-I图像,两图线与横轴夹角分别为α、β,且α=β,若将该定值电阻与该电源串联形成闭合回路,则 ( )
A.该定值电阻与该电源内阻大小无法比较
B.1表示定值电阻的U-I图像,2表示电源的U-I图像
C.此时电源效率达到最大
D.此时电源输出功率达到最大
5.(多选)[2024·河北正定中学月考] 汽车电动机启动时,车灯会瞬间变暗.为探究这一现象产生的原因,某同学设计的实验电路如图所示,L1、L2为相同的两个灯泡,电源内阻不可忽略.先闭合开关S1,两灯均正常发光,再闭合开关S2,则闭合S2瞬间 ( )
A.电压表示数不变
B.电压表示数减小
C.电流表示数减小
D.电流表示数增大
6.[2024·广东广州六中月考] 如图所示的电路中,闭合开关后各元件处于正常工作状态,当某灯泡突然出现故障时,电流表读数变小,电压表读数变大.下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法中正确的是 ( )
A.L1灯丝突然短路
B.L2灯丝突然烧断
C.电源的输出功率一定变小
D.电容器C上电荷量减少
7.(多选)[2024·清华附中月考] 水平放置的平行板电容器C、定值电阻R0、滑动变阻器R、电源E和开关S等元件组成如图所示电路,闭合S待稳定后,电容器两极板间的带电油滴A恰好保持静止.不考虑空气阻力和浮力,下列说法正确的是 ( )
A.当R接入电路中的阻值变大时,电容器将放电
B.当R接入电路中的阻值变小时,油滴A将向下运动
C.仅换用阻值更大的R0,油滴A将向上运动
D.仅换用阻值更小的R0,油滴A依旧可以保持悬浮状态
8.(多选)[2024·安徽合肥期中] 如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻r,闭合开关S,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表示数变化量为ΔI,则下列结论正确的是 ( )
A.A的示数减小
B.V2的示数减小
C.|ΔU3|与|ΔI|的比值等于r
D.|ΔU1|与|ΔI|的比值大于|ΔU2|与|ΔI|的比值
二、实验题(本题共1小题)
9.为了避免电流表、电压表内阻对测量的影响,学习小组利用如图甲所示的电路图,测量内阻较大的干电池的电动势和内阻.
(1)请根据图甲电路图在图乙中画出实物连线图中没有连接完的导线.
(2)某次测量,电流表和电压表指针分别如图丙、图丁所示,则电压表读数为U= V,电流表读数为I= mA.
(3)开关S2拨到1时,改变滑动变阻器接入电路的阻值,得到多组电流和电压值,在坐标纸上画出U-I图像如图戊中的a直线;再把开关S2拨到2,重复操作,画出b直线.根据图像,判断出 (选填“能”
或“不能”)消除电表内阻对测量结果的影响,尽可能准确地求出电源电动势E= V,电源内阻r= Ω.(结果均保留1位小数)
三、计算题(本题共2小题)
10.[2024·山东牟平一中月考] 家用小型电动三轮车简化的电路图如图所示,灯泡L为夜间行驶照明使用,电机M给三轮车施加牵引力.已知电源的电动势为E=60 V,内阻为r=0.5 Ω,灯泡的额定电流为I=2 A,电机的内阻为r0=0.2 Ω,某次夜间行驶,只闭合S2打开车灯,灯泡正常发光.再闭合S1启动三轮车,电流表的示数变为13.8 A,灯泡电阻不变.求:
(1)灯泡的额定功率;
(2)电机的效率.
11.如图所示的电路中,R1=3 Ω,R2=6 Ω,R3=1.5 Ω,C=20 μF.当开关S断开时,电源的总功率为2 W;当开关S闭合时,电源的总功率为4 W,求:
(1)电源的电动势和内电阻;
(2)闭合S时,电源的输出功率;
(3)S断开和闭合时,电容器极板上的电荷量各是多少.(共28张PPT)
本章易错过关(四)
一、选择题
二、实验题
三、计算题
一、选择题
1.如图所示为超级电容器，其铭牌标有“，”.它是一种新型储能装置，不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、抗振动和抗冲击性能强的特点.下列关于该电容器的说法正确的是( )
D
A.在电压下才能正常工作
B.充电时把电能转化为化学能和内能
C.工作电压是时，电容才是
D.加额定电压时所储存的电荷量是手机锂电池(其铭牌标有“，”)容纳的最大电荷量的
[解析] 由超级电容器的铭牌标示“，”，知其额定电压为，表明它工作时的电压不能超过，故A错误；电容器的功能是储存电能，电容器充电时是把电能转化为电场能储存在电容器里，并没有转化为化学能，
故B错误；电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量，其大小与电压和电荷量都没有关系，故C错误；超级电容器容纳的电荷量为，手机锂电池(其铭牌标有“，”)容纳的电荷量,则，故D正确.
2.[2024·山东济南一中月考] 如图所示，小明同学把电流表、干电池和一个可变电阻串联，做成了一个测量电阻的装置.当将、两接线柱直接用导线连接时，电流表的读数为.已知干电池的电动势为，内阻为 ，电流表的内阻为 .则可变电阻接入电路的阻值为( )
C
A. B. C. D.
[解析] 根据闭合电路的欧姆定律可知，解得 ,故选C.
3.[2024·辽宁大连八中月考] 如图所示的电路中,输入电压恒为,灯泡上标有“”字样,电动机线圈的电阻 .若灯泡恰能正常发光,则以下说法中正确的是( )
D
A.通过电动机的电流为 B.电动机的输入功率为
C.电动机的输出功率为 D.电动机的热功率为
[解析] 灯泡与电动机串联,通过的电流相等,则电流,A错误;电动机两端的电压为,所以电动机的输入功率为,B错误;电动机的发热功率为,电动机的输出功率为,C错误,D正确.
4.(多选)如图所示，在同一坐标系中分别画出某定值电阻和某电源的图像，两图线与横轴夹角分别为 、 ，且 ，若将该定值电阻与该电源串联形成闭合回路，则( )
BD
A.该定值电阻与该电源内阻大小无法比较
B.1表示定值电阻的图像，2表示电源的图像
C.此时电源效率达到最大
D.此时电源输出功率达到最大
[解析] 定值电阻的图像的斜率表示电阻，电源的图像的斜率的绝对值表示内电阻，则由图可得，两者阻值相等，故A错误；根据题意得，当外电流增大时，定值电阻两端电压增大，可知1表示定值电阻的图像，2表示电源的图像，故B正确；对于电源，当内、外电路的电阻相等时，输出功率最大，而外电路电阻越大，效率越大，故C错误，D正确.
5.(多选)[2024·河北正定中学月考] 汽车电动机启动时，车灯会瞬间变暗.为探究这一现象产生的原因，某同学设计的实验电路如图所示，、为相同的两个灯泡，电源内阻不可忽略.先闭合开关，两灯均正常发光，再闭合开关，则闭合瞬间( )
BD
A.电压表示数不变 B.电压表示数减小 C.电流表示数减小 D.电流表示数增大
[解析] 闭合瞬间，由于电路多并联了负载，可知电路总电阻减小，则电路总电流增大，路端电压减小；则电压表示数减小，电流表示数增大.
6.[2024·广东广州六中月考] 如图所示的电路中，闭合开关后各元件处于正常工作状态，当某灯泡突然出现故障时，电流表读数变小，电压表读数变大.下列关于故障原因或故障后其他物理量的变化情况的说法中正确的是( )
B
A.灯丝突然短路 B.灯丝突然烧断
C.电源的输出功率一定变小 D.电容器上电荷量减少
[解析] 电流表在干路上，读数变小，说明总电阻变大灯丝突然短路，总电阻减小，电流表读数变大，A错误；灯丝突然烧断，总电阻增大，电流表读数变小，电压表读数变大，B正确；电源的输出功率，电压增大而电流减小，输出功率不一定变小，C错误；电流表读数变小，的分压减小，并联支路的电压增大，
电容器两端的电压增大，根据知电容器的带电荷量增大，D错误.
7.(多选)[2024·清华附中月考] 水平放置的平行板电容器、定值电阻、滑动变阻器、电源和开关等元件组成如图所示电路，闭合待稳定后，电容器两极板间的带电油滴恰好保持静止.不考虑空气阻力和浮力，下列说法正确的是( )
AC
A.当接入电路中的阻值变大时，电容器将放电
B.当接入电路中的阻值变小时，油滴将向下运动
C.仅换用阻值更大的，油滴将向上运动
D.仅换用阻值更小的，油滴依旧可以保持悬浮状态
[解析] 滑动变阻器和定值电阻串联，所以当接入电路中的阻值变大时，电路中的总电阻变大，根据闭合电路欧姆定律，可知电路中的总电流变小，根据欧姆定律有，电阻两端的电压变小，电容器与电阻并联，所以电容器两端的电压减小，根据
，可知电容器所带电荷量会减少，电容器会放电，故A正确；同理，当接入电路中的阻值变小时，电路中总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，可知电路中的总电流变大，根据欧姆定律有，电阻两端的电压变大，电容器与电阻并联，所以电容器两端的电压变大，根据可知，电容器两极板间的电场强度变大，因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡，当电场强度增大后，根据，可知油滴受到的电场力增
大，所以油滴向上运动，B错误；仅换用阻值更大的
，可知电阻两端的电压变大，电容器与电阻
并联，所以电容器两端的电压变大，根据可
知，电容器两极板间的电场强度变大，因为油滴A开
始时受到重力和电场力平衡，当电场强度增大后，油
滴受到的电场力增大，所以油滴向上运动，C正确；仅换用阻值更小的，可知电阻两端的电压变小，电容器与电阻并联，所以电容器两端的电压变小，电容器两极板间的电场强度变小，因为油滴A开始时受到重力和电场力平衡，当电场强度变小后，根据，可知油滴受到的电场力变小，所以油滴向下运动，D错误.
8.(多选)[2024·安徽合肥期中] 如图所示，电路中定值电阻阻值大于电源内阻，闭合开关，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表、、示数变化量分别为、、，理想电流表示数变化量为，则下列结论正确的是( )
BD
A.A的示数减小
B.的示数减小
C.与的比值等于
D.与的比值大于与的比值
[解析] 根据理想电压表电阻无穷大，相当于断路，理想电流表电阻为零，相当于短路，所以与滑动变阻器串联，电压表、、分别测两端电压、路端电压、变阻器电压，当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减
小，电路电流增大，则A的示数增大，A错误；电路中电流增大，电源的内电压增大，则路端电压减小，所以的示数减小，B正确；根据闭合电路欧姆定律得，则得，C错误；根据闭合电路欧姆定律得，则得，，又，则，D正确.
二、实验题
9.为了避免电流表、电压表内阻对测量的影响，学习小组利用如图甲所示的电路图，测量内阻较大的干电池的电动势和内阻.
(1) 请根据图甲电路图在图乙中画出实物连线图中没有连接完的导线.
[答案] 如图所示
[解析] 根据图甲电路图在图乙中补全实物连线图，如图所示.
(2) 某次测量，电流表和电压表指针分别如图丙、图丁所示，则电压表读数为_____，电流表读数为_____.
1.10
3.00
[解析] 由图丁可知，电压表的分度值为，则电压表读数为，由图丙可知，电流表分度值为，则电流表读数为.
(3) 开关拨到1时，改变滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组电流和电压值，在坐标纸上画出图像如图戊中的直线；再把开关拨到2，重复操作，画出直线.根据图像，判断出____(选填“能”或“不能”)消除电表内阻对测量结果的影响，尽可能准确地求出电源电动势____，电源内阻_____ .(结果均保留1位小数)
能
1.5
99.7
[解析] 根据题意，当开关拨到1时，由闭合电路欧姆定律有，由图戊的图线可知，当时，为准确值；当开关拨到2时，由闭合电路欧姆定律有，由图戊的图线可知，当时，短路电流为准确值，则，则电源内阻为
，则能够消除电表内阻的影响.
三、计算题
10.[2024·山东牟平一中月考] 家用小型电动三轮车简化的电路图如图所示，灯泡为夜间行驶照明使用，电机给三轮车施加牵引力.已知电源的电动势为，内阻为 ，灯泡的额定电流为，电机的内阻为 ，某次夜间行驶，只闭合打开车灯，灯泡正常发光.再闭合启动三轮车，电流表的示数变为，灯泡电阻不变.求：
(1) 灯泡的额定功率；
[答案]
[解析] 只闭合打开车灯，灯泡正常发光，由闭合电路的欧姆定律得
灯泡的额定功率
(2) 电机的效率.
[答案]
[解析] 闭合启动三轮车
灯泡的电阻为
流过电机的电流
所以电机的总功率为
电机消耗的热功率为
电机的效率
11.如图所示的电路中， ， ， ，.当开关断开时，电源的总功率为；当开关闭合时，电源的总功率为，求：
(1) 电源的电动势和内电阻；
[答案]
[解析] 断开，、串联
根据闭合电路欧姆定律可得
总功率为
闭合，、并联再与串联总外电阻
根据闭合电路欧姆定律可得
所以总功率为
联立解得，
(2) 闭合时，电源的输出功率；
[答案]
[解析] 闭合，总外电阻
干路电流为
电源输出功率
(3) 断开和闭合时，电容器极板上的电荷量各是多少.
[答案] 0
[解析] 闭合时电容器两端电压为零，电容器极板上的电荷量为零；断开时，电容器两端电压等于电阻两端电压
，
电荷量.
