4.1 探究闭合电路欧姆定律
一、选择题（一）
1.(多选)某铅蓄电池的电动势为2 V,这表示( )
A.电路中每通过1 C电荷量,该电源把2 J的化学能转变为电能
B.该铅蓄电池两极间的电压为2 V
C.该铅蓄电池能在1 s内将2 J的化学能转变成电能
D.该铅蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
答案:AD
2.下列关于闭合电路的说法中,错误的是( )
A.电源短路时,电源的内电压等于电动势
B.电源短路时,路端电压为零
C.电源断路时,路端电压最大
D.电源的负载增加时,路端电压也增大
答案:D
3. (多选)如图所示电路中,电源电动势E=9 V、内阻r=3 Ω,R=15 Ω。下列说法中正确的是( )
/
A.当S断开时,UAC=9 V
B.当S闭合时,UAC=9 V
C.当S闭合时,UAB=7.5 V,UBC=0
D.当S断开时,UAB=0,UBC=0
解析:当S断开时,电路中电流为0,UAC的大小等于电动势的大小,为9V,选项A正确;当S闭合时,UBC=0,UAB=
??
??+??
R=7.5V,选项C正确。
答案:AC
4.(多选)如图是根据某次实验记录数据画出的U-I图像,下列关于这个图像的说法中正确的是( )
/
A.纵轴截距表示待测电源的电动势,即E=3.0 V
B.横轴截距表示短路电流,即I短=0.6 A
C.根据r=
??
??
短
计算出待测电源内电阻为5 Ω
D.根据r=
Δ??
|Δ??|
计算出待测电源内电阻为1 Ω
解析:U-I图线纵轴截距表示电动势E=3.0V,选项A正确;横轴截距点坐标为(0.6A,2.4V),因此不是短路时的电流,选项B、C错误;由U=E-Ir或r=
Δ??
|Δ??|
知选项D正确。
答案:AD
5.如图所示是研究内、外电压的实验装置,“+”“-”是电池的两极,A、B是位于两极内侧的探针,电压表V、V'分别接在电池的两极和两探针上,R是滑动变阻器,P是它的滑片,下述说法中错误的是( )
/
A.P向右滑动时V的示数增大
B.P向右滑动时V'的示数减小
C.电压表V'跟A端相连的接线柱应是“+”接线柱
D.电压表V'跟B端相连的接线柱应是“+”接线柱
解析:P向右滑动时,变阻器有效电阻变大,总电流变小,内电压U'=Ir变小,路端电压U变大,选项A、B正确。在内电路中,电流是从B经电解液流向A,φB>φA,电压表V'跟B端相连的接线柱是“+”接线柱,跟A端相连的接线柱是“-”接线柱,选项C错误,选项D正确。
答案:C
6.如图所示,E为电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。当R2的滑片在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑片向b端移动,则三个电表示数的变化情况是( )
/
A.I1增大,I2不变,U增大 B.I1减小,I2增大,U减小
C.I1增大,I2减小,U增大 D.I1减小,I2不变,U减小
解析:滑片由a向b移动时,R2阻值减小,所以总电阻减小,电路中总电流增大,则内电压增大,路端电压减小,故U减小;总电流增大,R3两端电压也增大,所以并联电压减小,故I1减小,I2增大。
答案:B
7.如图所示电路中,R1=4 Ω,R2=6 Ω,电源内阻不可忽略,当开关S2闭合时,电流表的示数为3 A,则当开关S2断开时,电流表示数可能为( )
/
A.3.2 A B.2.1 A C.1.2 A D.0.8 A
解析:当S2闭合时,路端电压为12V;当S2断开后,路端电压增大,将大于12V,此时电流表示数I=
??
??
1
+
??
2
=
??
10
>1.2A,所以电流表示数在1.2A
答案:B
二、非选择题（一）
8.(2014·云南玉溪期中检测)在如图所示的电路中,电阻R1=12 Ω,R2=8 Ω,R3=4 Ω。当开关K断开时,电流表示数为0.25 A,当K闭合时,电流表示数为0.36 A。求:
/
(1)开关K断开和闭合时的路端电压U及U';
(2)电源的电动势和内电阻。
解析:(1)K断开时,U=I(R2+R3)=3V
K闭合时,U'=I'R2=2.88V。
(2)K断开时,外电路总电阻R=
(
??
2
+
??
3
)
??
1
??
1
+
??
2
+
??
3
=12Ω
K闭合时,外电路总电阻R'=
??
1
??
2
??
1
+
??
2
=4.8Ω
由闭合电路欧姆定律得E=U+
??
??
r,E=U+
??'
??'
r
代入数据解得E=3.6V,r=1.2Ω。
答案:(1)3 V 2.88 V (2)3.6 V 1.2 Ω
三、选择题（二）
1.(2014·吉林松辽质检)关于电动势,下列说法中正确的是 ( )
A.在电源内部把正电荷从负极移到正极,静电力做功,电能增加
B.对于给定的电源,移动正电荷非静电力做功越多,电动势就越大
C.电动势越大,说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的电荷做功越多
D.电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多
解析:在电源内部,把正电荷从负极移到正极,非静电力做功,将其他形式的能量转化为电能。电能增加,选项A错误。由E=
??
??
可知,电动势越大,则非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的正电荷做功越多。选项C正确,选项B、D错误。
答案:C
2.(2014·上海期中检测)氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测,它的电阻随一氧化碳浓度ρ的变化而变化,已知其电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比。将传感器接在如图所示的电路中,已知R1、R2为定值电阻,观察电表示数的变化,就能判断一氧化碳浓度的变化情况,下列判断正确的是( )
/
A.电压表读数增大时,电流表读数增大,浓度ρ增大
B.电压表读数减小时,电流表读数减小,浓度ρ增大
C.电压表读数增大时,电流表读数减小,浓度ρ减小
D.电压表读数减小时,电流表读数增大,浓度ρ减小
解析:由于电阻的倒数与一氧化碳浓度成正比,则电阻与一氧化碳浓度成反比。电压表读数增大时,氧化锡传感器电阻增大,电流表读数减小,浓度ρ减小,选项C正确,选项A错误。电压表读数减小时,氧化锡传感器电阻减小,电流表读数增大,浓度ρ增大,选项B、D错误。
答案:C
3.(多选)(2014·黑龙江哈尔滨期中检测)如图所示电路,已知电源电动势E=6.3 V,内电阻r=0.5 Ω,固定电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3是阻值为5 Ω的滑动变阻器。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,通过电源的电流可能是( )
/
A.2.1 A B.2.5 A C.3.0 A D.4.0 A
解析:设滑动变阻器与R1串联部分的电阻为R右,得出总电阻表达式为
R总=r+
(
??
2
+
??
左
)(
??
1
+
??
右
)
??
2
+
??
左
+
??
1
+
??
右
=-
1
10
(
??
右
-3)
2
+3
当R右=3Ω时,R总max=3Ω,此时Imin=
??
??
总max
=2.1A
当R右=0时,R总min=2.1Ω,此时Imax=
??
??
总min
=3A
故通过电源的电流范围为2.1A≤I≤3A,故选项A、B、C正确,选项D错误。
答案:ABC
4.(2014·河南信阳期中检测)如图所示是一实验电路图,在滑片由a端滑向b端的过程中,下列表述正确的是0( )
/
A.路端电压变小
B.电流表的示数变大
C.电源内阻消耗的功率变小
D.电路的总电阻变大
解析:当滑片向b端滑动的过程中,变阻器R1连入电路的电阻变小,根据闭合电路欧姆定律和串并联电路的特点有
R1↓→R总↓→I↑→U内↑(P内↑)→U外↓→I3↓,所以可知,只有选项A正确。
答案:A
四、非选择题（二）
5.(2014·江苏南通检测)如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=6 Ω,S闭合时,电压表V的示数为7.5 V,电流表A的示数为0.75 A,S断开时,电流表A的示数为1 A,求:
/
(1)电阻R3的值;
(2)电源电动势E和内阻r的值。
解析:(1)当S闭合后,R2和R3并联之后和R1串联,设流过R1的电流为I,R1两端的电压为U1,R2两端的电压为U2,根据部分电路的欧姆定律得U2=I2R2=0.75×6V=4.5V
由电阻的串并联知识知U1=U-U2=(7.5-4.5)V=3.0V
根据部分电路的欧姆定律得I=
??
1
??
1
=
3.0
2
A=1.5A,则
R3=
??
2
??-
??
2
=
4.5
1.5-0.75
Ω=6Ω。
(2)当S闭合时,根据闭合电路的欧姆定律有E=U+Ir,即E=7.5+1.5rV
当S断开时,R1和R2串联,根据闭合电路的欧姆定律有
E=I'(R1+R2+r),即E=1×(2+6+r)=8+rV
联立以上两式解得E=9V,r=1Ω。
答案:(1)6 Ω (2)9 V 1 Ω
课件30张PPT。第4章 探究闭合电路欧姆定律4.1 探究闭合电路欧姆定律一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 54.2 测量电源的电动势和内阻
一、选择题（一）
1.(多选)某兴趣小组研究三个电池的电动势和内阻,画出电池的U-I图像如图所示,其中甲和丙两图线平行。下列判断正确的是( )
/
A.甲电池的电动势比乙电池的大
B.乙电池的电动势和内阻都比丙电池的大
C.甲和丙两电池的内阻相等
D.甲电池的内阻最大,丙电池的内阻最小
解析:电池的U-I图线的纵轴截距表示电池的电动势,斜率绝对值表示内阻,可以判断选项B、C正确。
答案:BC
2.(多选)下面给出的用伏安法测电池的电动势和内电阻的数据处理方法中,既能减小偶然误差,又直观简便的方法是( )
A.测出两组I和U数据,代入
??=
??
1
+
??
1
??
??=
??
2
+
??
2
??
方程组,求出E和r
B.测出多组I和U数据,代入方程求出几组E和r,最后求出平均值
C.测出多组I和U数据,画出U-I图像,根据图像求出E和r
D.测出多组I和U数据,分别求出I和U的平均值,然后代入公式求出E和r
答案:AD
3.(多选)用如图所示的电路测量电池电动势和内电阻时,若有两只电压表V1、V2量程相同,内阻分别为RV1、RV2,且RV1>RV2;两只电流表A1、A2量程相同,内阻分别为RA1、RA2,且RA1>RA2,在实验中,为了使E、r的测量值更精确一些,选择的电表可以是0( )
/
A.V1与A1 B.V1与A2
C.V2与A1 D.V2与A2
解析:本实验的系统误差主要来源于电压表内阻对电路的影响,电压表内阻越大,电流表所测电流越接近于干路中的电流的真实值,所测电池的内阻也越接近电池内阻的真实值,故电压表选用内阻大的好,而电流表内阻对本实验无影响,因为电流表内阻与R是串联,不需知道R与RA的值,故电流表选用哪一个都可以。
答案:AB
4.如图所示,已知R1=R2=R3=1 Ω。当开关S闭合后,电压表的读数为1 V;当开关S断开后,电压表的读数为 0.8 V,则电池的电动势等于( )
/
A.1 V B.1.2 V
C.2 V D.4 V
解析:开关闭合时,R总=r+R1+
??
2
??
3
??
2
+
??
3
=r+1.5(Ω)
将I=
??
??
1
=1A代入公式得E=r+1.5(V)0①
开关断开时,R总'=r+R1+R3=r+2(Ω)
将I'=
??'
??
1
=0.8A代入公式得E=0.8r+1.6(V)0②
解之得E=2V,r=0.5Ω。
答案:C
二、非选择题（一）
5.用如图所示电路,测量一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小,为了防止在调节滑动变阻器时造成短路,电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外,可供使用的实验器材还有:
/
A.电流表(量程0.6 A、3 A);
B.电压表(量程3 V、15 V);
C.定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W);
D.定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W);
E.滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω、额定电流2 A);
F.滑动变阻器(阻值范围0~100 Ω、额定电流1 A)。
那么:
(1)要正确完成实验,电压表的量程应选择 V,电流表的量程应选择 A;R0应选择 Ω的定值电阻,R应选择阻值范围是 Ω的滑动变阻器。?
(2)引起该实验系统误差的主要原因是? 。?
解析:(1)由于一节干电池的电动势为1.5V,故选量程为3V的电压表;估算电流时,考虑到干电池的内阻一般为几欧,加上保护电阻,最大电流在0.5A左右,所以选量程为0.6A的电流表;由于电池内阻很小,所以保护电阻不宜太大,否则会使得电流表、电压表取值范围小,造成的误差大;滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍即可,取0~10Ω就能很好地控制电路中的电流和电压,若取0~100Ω会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。
(2)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的,一般具有倾向性,总是偏大或者偏小。本实验中由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比测量值小,造成E测答案:(1)3 0.6 1 0~10 (2)由于电压表的分流作用造成电流表读数总是比电池实际输出电流小
6.一同学在电学实验中测得并记录以下6组数据:
I/A
0.12
0.20
0.31
0.32
0.50
0.57
U/V
1.37
1.32
1.24
1.18
1.10
1.05
(1)试根据表中数据在图中画出U-I图线并读出电动势E= ;内电阻r= 。?
/
(2)若不画出图线,只选用其中两组U和I数据,可利用公式E=U+Ir,算出E和r,这样做可能得出误差较大的结果。选用第 组和第 组数据,求得E、r的误差最大。?
解析:本题考查作图法处理实验数据。作图线时,应把个别不合理的数据排除在图线外,如图所示。由直线与纵轴的交点可读出电动势E=1.45V,再读出直线与横轴的交点的坐标(U,I)连同得出的E值代入E=U+Ir中,得到r=
??-??
??
≈0.70Ω。选用第3组和第4组数据求得的结果误差最大。由图知,当过第3组和第4组数据作直线时,此直线与原直线偏离最大,因此误差最大。
/
答案:(1)见解析图 1.45 V 0.70 Ω (2)3 4
7.某同学通过查找资料自己动手制作了一个电池。该同学想测量一下这个电池的电动势E和内阻r,但是从实验室只借到一个开关、一个电阻箱(最大阻值为999.9 Ω,可当标准电阻用)、一个电流表(量程Ig=0.6 A,内阻rg=0.1 Ω)和若干导线。
/
(1)请根据测定电动势E和内阻r的要求,设计图(a)中器件的连接方式,用线把它们连接起来。
/
(c)
(2)接通开关,逐次改变电阻箱的阻值R,读出与R对应的电流表的示数I,并作记录。当电阻箱的阻值R=2.6 Ω时,其对应的电流表的示数如图(b)所示。处理实验数据时,首先计算出每个电流值I的倒数
1
??
,再制作R-
1
??
坐标图,如图(c)所示,图中已标注出了(R,
1
??
)的几个与测量对应的坐标点。请你将与图(b)实验数据对应的坐标点也标注在图(c)上。
(3)在图(c)上把描绘出的坐标点连成图线。
(4)根据图(c)描绘出的图线可得出这个电池的电动势E= V,内阻r= Ω。?
解析:根据闭合电路的欧姆定律,测量电源的电动势和内阻,需要得到电源的路端电压和通过电源的电流,在本实验中没有电压表,但是可以用电阻箱和电流表串联充当电压表,测量电源的路端电压,通过电流表的电流也是通过电源的电流,所以只需要将电流表和电阻箱串联接在电源两端即可。实物图的连接如图甲所示。由闭合电路欧姆定律有E=I(R+r+rg),解得R=E·
1
??
-(r+rg),根据R-
1
??
图线可知:电源的电动势等于图线的斜率,内阻为纵轴负方向的截距减去电流表的内阻。
答案:(1)如图甲所示 (2)、(3)如图乙所示
/
甲
/
乙
(4)1.50(1.46~1.54) 0.30(0.25~0.35)
三、非选择题（二）
1.(2014·福建普陀检测)有两只电压表V1和V2,量程已知,内阻未知。另有一干电池,它的内阻不能忽略,但未知。只用这两只电压表、开关和一些导线,便能通过测量计算出这个电池的电动势(已知电动势不超出电压表的量程,干电池不许拆开)。
(1)画出你测量时所用的电路图。
(2)把测得的量作为已知量,导出计算电动势的表达式。
解析:
/
设计测量电路如图所示。闭合开关S,测得电压表V1的示数U1;断开开关S,测得电压表V1、V2的示数U1'、U2',由闭合电路的欧姆定律得
E=U1+
??
1
??
V1
r
E=U1'+U2'+
??
1
'
??
V1
r
解得E=
??
1
??
2
'
??
1
-
??
1
'
本实验中若电压表内阻已知,就可求得内阻r。
答案:(1)如解析图所示 (2)
??
1
??
2
'
??
1
-
??
1
'
2.(2014·福建安溪期末检测)两位同学在实验室利用如图(a)所示的电路测定定值电阻R0、电源的电动势E和内电阻r。调节滑动变阻器的滑片P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A和电压表 V1的测量数据,另一同学记录的是电流表A和电压表 V2的测量数据。并根据数据描绘了如图(b)所示的两条U-I直线。回答下列问题:
/
(1)(多选)根据甲、乙两同学描绘的直线,可知正确的是0( )
A.甲同学是根据电压表 V1和电流表A的数据
B.甲同学是根据电压表 V2和电流表A的数据
C.乙同学是根据电压表 V1和电流表A的数据
D.乙同学是根据电压表 V2和电流表A的数据
(2)根据图(b),求出定值电阻R0= Ω,电源内电阻的阻值r= Ω。?
解析:(1)从电路连接可以看出,电流表A的读数增大时,电压表V1的读数减小,电压表V2的读数增大。由图像可知,电压表V1和电流表A的数据绘制图像是甲;根据电压表V2和电流表A的数据绘制图像是乙,选项A、D正确。
(2)从图像可以得出定值电阻R0的阻值为R0=
??
2
??
=
1V
0.5A
=2.0Ω;甲图像可以得出图像在U轴上的截距为1.5V,即电源的电动势E=1.5V,电源的内阻r=
Δ
??
1
Δ??
=
1.5-1
0.5
Ω=1Ω,即电源的内阻为r=1Ω。
答案:(1)AD (2)2 1
3.(2014·广东汕头期末检测)用电阻箱R、多用电表电流挡、开关和导线测一节干电池的电动势E和内阻r,如图甲。
/
甲
/
乙
(1)若电阻箱电阻在几十欧以内选取,R0=4.5 Ω,则多用电表选择开关应旋转至直流电流的 (选填“1 mA”“10 mA”或“100 mA”)挡(已知在该电流挡多用电表的内阻rg=3.0 Ω)。?
(2)多次调节电阻箱,并从多用表上读得相应的电流值,获取多组R和I的数据,作出了如图乙所示的
1
??
- R图线。图线横轴截距的绝对值表示 ;由该图线可得干电池的电动势E测= V(计算结果保留三位有效数字)。?
(3)本实验的误差主要来源于 (选填“测量误差”或“电表内阻”)。?
解析:(1)电路最大电流约为I=
??
??
0
+
??
g
=
1.5
4.5+3
A=0.2A=200mA,则多用电表选择开关应旋转至直流电流100mA挡。
(2)安阻法测电源电动势与内阻,在闭合电路中,电源电动势E=I(r+R0+R),则
1
??
=
??+
??
0
??
+
1
??
R,
1
??
- R图线横轴截距的绝对值b=r+R0+R,表示定值电阻R0、电表内阻rg和电源内阻r之和;由该图线可得,图象斜率k=
1
??
=
Δ
1
??
Δ??
=
36-10
40-2
,干电池的电动势E测=
1
??
=1.46V。
(3)应用图像法处理实验数据,图像函数表达式为
1
??
=
??+
??
0
??
+
1
??
R,实验误差来源于实验的测量误差。
答案:(1)100 mA (2)定值电阻R0、电表内阻rg和电源内阻r之和(或R0、rg和r之和) 在1.36~1.46范围都对 (3)测量误差
课件31张PPT。4.2 测量电源的电动势和内阻一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 54.3 典型案例分析
一、选择题（一）
1.(多选)关于欧姆表,下列说法中正确的是( )
A.欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的
B.由于电流和电阻成反比,所以刻度盘上的刻度是均匀的
C.使用欧姆表时,选择好一定量程的欧姆挡后首先应该将两表笔短接,进行电阻调零
D.当换用不同量程的欧姆挡去测量电阻时,可不必进行电阻调零
解析:欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。因为Ix=
??
(??+??+
??
g
)+
??
??
,所以Ix与Rx并不成比例关系,所以刻度盘上的刻度不均匀;使用欧姆表时,每换一次挡位都需进行一次电阻调零。
答案:AC
2.两个相同的电阻R,当它们串联后接在电动势为E的电源上,通过一个电阻的电流为I;若将它们并联后仍接在该电源上,通过一个电阻的电流仍为I,则电源的内阻为0( )
A.4R B.R
C.
??
2
D.无法计算
解析:当两电阻串联接入电路中时I=
??
2??+??
,当两电阻并联接入电路中时I=
??
??
2
+??
×
1
2
,由以上两式可得r=R,故选项B正确。
答案:B
3.如图是一火警报警电路的示意图。其中R3为用某种材料制成的传感器,这种材料的电阻率随温度的升高而增大。值班室的显示器为电路中的电流表,电源两极之间接一报警器。当传感器R3所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( )
/
A.I变大,U变小 B.I变小,U变大
C.I变大,U变大 D.I变小,U变小
解析:当传感器R3所在处出现火情时,由题意可知,R3增大,回路总电阻增大,干路电流减小,路端电压U变大,而UR2=E-I总(r+R1),则R2两端电压增大,流过R2的电流变大,选项C正确。
答案:C
4.把一个量程为5 mA的电流表改装成欧姆表R×1挡,电流表的内阻是50 Ω,电池的电动势是1.5 V,经过调零之后测电阻,当欧姆表指针指到满偏的
3
4
位置时,被测电阻的阻值是( )
A.50 Ω B.100 Ω
C.16.7 Ω D.400 Ω
解析:由欧姆表的原理及闭合电路欧姆定律可得Ig=
??
??
内
,R内=
??
??
g
=300Ω,经过调零之后测电阻,当欧姆表指针指到满偏的
3
4
位置时,
3
4
Ig=
??
??
内
+
??
??
,解得Rx=100Ω。
答案:B
5.(多选)如图所示电路中,电源电动势恒定,要想使灯泡变暗,可以 ( )
/
A.增大R1 B.减小R1
C.增大R2 D.减小R2
解析:电容器相当于断路,电路实际上是R和R2并联后再和R1串联。当R1增大时,R总增大,I总减小,R分配电流减小,灯泡变暗;当R2增大时,R总增大,I总减小,U增大,UR1减小,所以UR=(U-UR1)增大,灯泡变亮。
答案:AD
6.如图所示的电路中,灯泡L1和灯泡L2原来都是正常发光的,现在突然灯泡L1比原来变暗了些,灯泡L2比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是( )
/
A.R3断路 B.R1短路
C.R2断路 D.R1、R2同时短路
解析:灯泡L1变暗,灯泡L2变亮,说明流过灯泡L1的电流减小,流过灯泡L2的电流增大。若R3断路,电源的路端电压增大,流过灯泡L1、L2的电流均增大;若R1短路,电源的路端电压减小,流过R3的电流减小,流过灯泡L1、L2的电流增大;若R2断路,电源的路端电压减小,灯泡L1和电阻R1两端的电压增大,电路中的总电流减小,流过R3的电流增大,流过灯泡L1的电流减小,灯泡L2两端的电压增大,流过灯泡L2的电流增大;电阻R1、R2同时短路,灯泡L2不亮。正确选项为C。
答案:C
7.(多选)(2014·陕西西安一模)平行板电容器C与三个可变电阻器R1、R2、R3以及电源连成如图所示的电路。闭合开关S待电路稳定后,电容器C两极板带有一定的电荷。要使电容器电荷量增加,以下方法中可行的是( )
/
A.只增大R1,其他不变
B.只增大R2,其他不变
C.只减小R3,其他不变
D.只减小a、b两极板间的距离,其他不变
解析:电容器两端电压等于电阻R2两端的电压,只增大R1时,电容器两端的电压减小,电容器电荷量减少,选项A错误;只增大R2时,电容器两端的电压增大,电容器电荷量增加,选项B正确;只减小R3时,电容器两端的电压不变,电容器电荷量不变,选项C错误;只减小a、b两极板间的距离时,电容变大,电容器电荷量增大,选项D正确。
答案:BD
二、非选择题（一）
8.(2014·福建漳州检测)如图所示,电源电动势E=12 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=3 Ω,R2=2 Ω,R3=5 Ω,电容器的电容C1=4 μF,C2=1 μF,求C1、C2电荷量。
/
解析:由于电容器的隔直作用,故R3无电流通过,R1、R2构成串联电路,根据闭合电路欧姆定律,I=
??
??
1
+
??
2
+??
=2A,U1=IR1=6V,U2=IR2=4V,所以C1两端的电压UC1=U2=4V,C2两端的电压UC2=U1+U2=10V,根据Q=CU知,Q1=C1UC1=4×10-6×4C=1.6×10-5C,Q2=C2UC2=1×10-6×10C=10-5C。
答案:1.6×10-5 C 10-5 C
9.用欧姆表测电阻的优点是快捷、方便,缺点是读数不够精确,尤其是当表内电池的电动势下降后,测出的电阻值与真实值之间有较大的差异。图甲是一个欧姆表的电路结构图,图乙是其表盘的刻度(该刻度值是按照表内电池电动势为1.5 V的正常值而刻制的)。已知在电流满偏刻度的
1
2
处所标的电阻值为15 Ω。问:
/
(1)该欧姆表的内阻(即Rg、r和R0之和)多大?
(2)在满偏刻度
1
3
的B点所标的电阻值为多大?
解析:(1)在电流满刻度的
1
2
处,被测电阻等于欧姆表的内阻。则
满偏时,有Ig=
??
??
g
+??+
??
0
半偏时,有
??
g
2
=
??
??
g
+??+
??
0
+
??
??
联立解得内阻Rg+r+R0等于中值电阻Rx=15Ω。
(2)
??
g
3
=
??
??
g
+??+
??
0
+
??
??
'
解得Rx'=2(Rg+r+R0)=30Ω。
答案:15 Ω 30 Ω
三、选择题（二）
1.一个多用电表的电池已使用很久了,但转动欧姆调零旋钮时,仍可使表针调到欧姆表零刻度处,这时测量出的电阻值R测与所测电阻的真实值R真相比较,下列说法中正确的是( )
A.R测=R真 B.R测>R真
C.R测解析:电阻调零时,Ig=
??
??
内
;测量电阻时,I=
??
??
??
+
??
内
。所以I=
??
??
g
??+
??
??
??
g
=
??
g
1+
??
??
??
g
??
,电池用久后,E减小,由公式知道,I随之减小,从而指针指示的电阻刻度值偏大,即R测>R真,选项B正确。
答案:B
2.图示为多用电表欧姆挡的原理示意图,其中电流表的满偏电流为300 μA,内阻rg=100 Ω,调零电阻最大值R=50 kΩ,串联的固定电阻R0=50 Ω,电池电动势E=1.5 V。用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是( )
/
A.30~80 kΩ
B.3~8 kΩ
C.300~800 Ω
D.30~80 Ω
解析:首先要确定电流表通过的电流等于满偏电流Ig时,调零电阻的阻值R'。由闭合电路欧姆定律知R'+R0+rg=
??
??
g
=
1.5
300×1
0
-6
Ω=5000Ω,所以R'=5000Ω-R0-rg=4850Ω。用多用电表欧姆挡测量Rx时,电流表指针靠近中央位置时测量比较准确,此时的电流I=
??
g
2
=150×10-6A,由闭合电路欧姆定律可得Rx+R'+R0+rg=
??
??
=
1.5
150×1
0
-6
Ω=10kΩ,所以Rx=5kΩ。可见,对于题给多用电表欧姆挡,能准确测量的阻值范围应为3~8kΩ,选项B正确。
答案:B
3.(2014·湖北鄂州期中检测)如图是一个将电流表改装成欧姆表的示意图,此欧姆表已经调零,用此欧姆表测一阻值为R的电阻时,指针偏转至满刻度的
4
5
处。现用该表测一未知电阻,指针偏转到满刻度的
1
5
处,则该电阻的阻值为( )
/
A.4R B.5R C.10R D.16R
解析:由闭合电路的欧姆定律得;调零时有E=IgR内;指针偏转至满刻度的
4
5
时有E=
4
??
g
(??+
??
内
)
5
;指针偏转到满刻度的
1
5
时有E=
??
g
(
??
??
+
??
内
)
5
。联立三式可解得Rx=16R。选项D正确,选项A、B、C错误。
答案:D
4.如图所示为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、启动电动机组成的电路,蓄电池内阻为0.05 Ω,电流表和电压表均为理想电表。只闭合S1时,电流表示数为10 A,电压表示数为12 V,再闭合S2,启动电动机工作时,电流表示数变为8 A,则此时通过启动电动机的电流是( )
/
A.2 A B.8 A C.50 A D.58 A
解析:只闭合S1时,由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir=12V+10×0.05V=12.5V,R灯=
??
??
=
12
10
Ω=1.2Ω,再闭合S2后,流过电动机的电流为I电动机=
??-??'
??
灯
??
-I'=
12.5-8×1.2
0.05
A-8A=50A,故选项C正确。
答案:C
四、非选择题（二）
5.如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω,电容器的电容C=3.6 μF,二极管D具有单向导电性,开始时,开关S1闭合,S2断开。
/
(1)合上S2,待电路稳定以后,求电容器C上电荷量变化了多少?
(2)合上S2,待电路稳定以后再断开S1,求断开S1后流过R1的电荷量是多少?
解析:(1)设开关S1闭合,S2断开时,电容两端的电压为U1,干路电流为I1,根据闭合电路欧姆定律有
I1=
??
??
1
+??
=1.5A
U1=I1R1=4.5V
合上开关S2后,电容电压为U2,干路电流为I2。根据闭合电路欧姆定律有
I2=
??
??
1
??
2
??
1
+
??
2
+??
=2A
U2=I2
??
1
??
2
??
1
+
??
2
=4V
所以电容器上电荷量变化了
ΔQ=(U2-U1)C=-1.8×10-6C
即减少了1.8×10-6C。
(2)合上S2后,电容上电荷量为Q
Q=CU2=1.44×10-5C
断开S1后,R1和R2的电流与阻值成反比,故流过的电荷量与阻值成反比。
故流过R1的电荷量
Q1=
??
2
??
1
+
??
2
Q=9.6×10-6C。
答案:(1)减少了1.8×10-6C (2)9.6×10-6 C
6.一电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图甲所示,图中U=12 V的直线为图线的渐近线。现将该电源和一个变阻器R0接成如图乙所示电路,已知电源允许通过的最大电流为2 A,变阻器的最大阻值为R0=22 Ω。求:
/
(1)电源电动势E和内电阻r。
(2)空载时A、B两端输出的电压范围。
(3)A、B两端所能接负载的电阻的最小值。
解析:(1)据全电路欧姆定律E=U+Ir
由题图甲可知,当I=0时,E=U=12V
当E=12V,R=2Ω时,U=6V,据全电路欧姆定律可得r=2Ω。
(2)空载时,当变阻器滑片移至最下端时,输出电压UAB=0
当滑片移至最上端时,有E=UAB+Ir,I=
??
??
0
+??
可得这时的输出电压UAB=11V
所以,空载时输出电压范围为0~11V。
(3)设所接负载电阻的最小值为R',此时滑片应移至最上端,电源电流最大I=2A
有E=I(R外+r)
其中R外=
??
0
??'
??
0
+??'
代入数据可得R'=4.9Ω。
答案:(1)12 V 2 Ω (2)0~11 V (3)4.9 Ω
课件25张PPT。4.3 典型案例分析探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 51 2 3 4 54.4 电路中的能量转化与守恒
一、选择题（一）
1.一根电阻丝,通过2 C的电荷量所消耗的电能是8 J。若在相同的时间内通过4 C的电荷量,该电阻丝上所加电压和消耗的电能分别是( )
A.4 V 16 J B.8 V 16 J
C.4 V 32 J D.8 V 32 J
解析:设电阻丝电阻为R,开始所加电压为U1,则W1=q1U1,故U1=4V;设后来所加电压为U2,产生的热量为W2,则I2=
??
2
??
=
??
2
??
0①
又I1=
??
1
??
=
??
1
??
0②
由①②得
U2=
??
2
??
1
U1=
4
2
×4V=8V
W2=q2U2=4×8J=32J。
答案:D
2.(多选)日常生活用的电吹风中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到的热风可将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1,它与电热丝的电阻R2相串联,接到直流电源上,电吹风机两端电压为U,通过的电流为I,消耗的电功率为P,则下列选项中正确的是( )
A.IU>P B.IU=P
C.P>I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)
解析:根据电功率的定义P=UI,可知选项B正确;电功率分为三部分:线圈消耗的热功率、电热丝消耗的热功率、电动机工作时转化为风能的功率。
答案:BC
3.一只手机电池的背面印有如图所示的一些符号,另外在手机使用说明书上对手机电池的说明中还写有“通话3小时,待机100小时”,则该手机通话和待机消耗的功率分别约为( )
/
A.1.8 W 5.4×10-2 W
B.0.6 W 1.8 ×10-2 W
C.3.6 W 0.108 W
D.6.48×103 W 1.94×102 W
解析:由题图中所提供的“3.6V 500mAh”,根据功和电功率的有关知识,可求通话时消耗的功率为P1=
3.6V×500mAh
3h
=0.6W,待机时消耗的功率为P2=
3.6V×500mAh
100h
=1.8×10-2W。
答案:B
4.如图所示电路中,R1=R3/
A.P1=P3P1>P3>P4
C.P2>P1>P4>P3 D.P1>P2>P3>P4
解析:设流过R1、R2、R3、R4的电流分别为I1、I2、I3、I4,则I1=I2=I3+I4
故P1=
??
1
2
R1??
2
2
R2
P1=
??
1
2
R1>P3=
??
3
2
R3
即P2>P1>P3
又因为R3P4
即P2>P1>P3>P4
综上所述,本题正确选项为B。
答案:B
5.已知两电阻R1、R2的I-U图线如图所示,把R1、R2并联接到一电源上,R1消耗的功率为6 W,则电源输出的功率是( )
/
A.8 W
B.10 W
C.15 W
D.22 W
解析:从题图上得出R1=8Ω,R2=12Ω。并联时,U1=U2,故P1R1=P2R2,得6W×8Ω=12Ω·P2
所以P2=4W。
答案:B
6.如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接,只合上开关S1,三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2,则下列表述中正确的是( )
/
A.电源输出功率减小
B.L1上消耗的功率增大
C.通过R1上的电流增大
D.通过R3上的电流增大
解析:电源不计内阻,其输出电压等于电动势。当闭合S2时,电路的外电阻R变小,电路总电流变大,选项C正确;电源的输出功率P出=
??
2
??
,所以电源输出功率应该变大,选项A错误;因并联部分两端的电压U并=E-U1,又闭合S2时U1变大,所以U并变小,L1上消耗的功率变小,通过R3的电流也是变小的,选项B、D错误。
答案:C
二、非选择题（一）
7.如图所示电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,电动机的电阻R0=1.0 Ω,电阻R1=1.5 Ω。电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0 V,求:
/
(1)电源释放的电功率。
(2)电动机消耗的电功率;将电能转化为机械能的功率。
(3)电源的输出功率。
解析:(1)电动机正常工作时,总电流为I=
??
1
??
1
=
3.0
1.5
A=2A,电源释放的电功率为P释=EI=10×2W=20W。
(2)电动机两端的电压为
U=E-Ir-U1=(10-2×0.5-3)V=6V
电动机消耗的电功率为
P电=UI=6×2W=12W
电动机的热功率为
P热=I2R0=22×1W=4W
电动机将电能转化为机械能的功率,即为电动机的输出功率,有
P出=P电-P热=(12-4)W=8W。
(3)电源的输出功率为
P出'=P释-P内=P释-I2r=(20-22×0.5)W=18W。
答案:(1)20 W (2)12 W 8 W (3)18 W
三、选择题（二）
1.(多选)如图所示,直线A为电源的伏安特性曲线,直线B为电阻R的伏安特性曲线,用该电源和电阻组成一个闭合电路,则( )
/
A.电源的总功率是18 W、输出功率是12 W
B.电源的总功率是6 W、输出功率是4 W
C.电源的电动势是3 V、内阻是1 Ω
D.R的阻值是1 Ω
解析:由题图可知,E=3V,U=2V,I=2A,则电源输出功率为P=UI=4W,电源总功率是P=EI=6W。电源内阻r=-
Δ??
Δ??
=0.5Ω,R=
??
??
=1Ω,选项A、C错误,选项B、D正确。
答案:BD
2.计算电功率的公式P=
??
2
??
中,U表示加在用电器两端的电压值,R是用电器的电阻值,则此式可用于( )
A.计算电冰箱的功率
B.计算电风扇的功率
C.计算电烙铁的功率
D.计算一切用电器的功率
解析:公式P=
??
2
??
只适用于纯电阻电路的用电器功率,故选C。
答案:C
四、非选择题（二）
3.(2014·浙江金华期中检测)将直流电动机和电炉并联后,接在直流电源上,如图所示。已知电源的内阻r=1 Ω,电炉的电阻R1=19 Ω(认为其阻值恒定,不随温度变化),电动机线圈绕组的电阻R2=2 Ω。当开关S断开时,电炉的功率是475 W;当开关S闭合时,电炉的功率是402.04 W。求:
/
(1)直流电源的电动势E。
(2)开关S闭合时,电动机的机械功率。
解析:(1)S断开时,电炉的功率为P=I2R1=(
??
??
1
+??
)2R1
解得E=100V。
(2)S闭合时,P1'=I1'2R1
解得I1'=4.6A
R1两端的电压U'=I1'R1=87.4V
设干路电流为I',由E=U'+I'r
得I'=
??-??'
??
=
100-87.4
1
A=12.6A
通过电动机的电流为I2'=I'-I1'=12.6A-4.6A=8A
电动机所消耗的功率为P1=I2'U'=8×87.4W=699.2W
电动机消耗的热功率为P2=I2'2R2=82×2W=128W
故电动机的机械功率为P'=P1-P2=571.2W。
答案:(1)100 V (2)571.2 W
4.(2014·贵州大方期中检测)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω,标有“8 V,16 W”的灯泡恰好能正常发光,电动机M绕组的电阻R0=1 Ω,求:
/
(1)路端电压;
(2)电源的总功率;
(3)电动机的输出功率。
解析:(1)灯泡正常发光,U=U额=8V。
(2)U内=E-U=2V
由欧姆定律得流过电源的电流I=
??
内
??
=
2
0.5
A=4A
电源的总功率P总=EI=10×4W=40W。
(3)灯泡的电流I灯=
??
额
??
额
=
16
8
A=2A
电动机的电流IM=I-I灯=2A
电动机消耗的电功率PM=UIM=8×2W=16W
电动机发热功率P热=
??
M
2
R0=22×1W=4W
所以电动机的输出功率P输出=PM-P热=16-4W=12W。
答案:(1)8 V (2)40 W (3)12 W
课件29张PPT。4.4 电路中的能量转化与守恒一二一二一二一二一二一二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二探究一探究二1 2 3 41 2 3 41 2 3 41 2 3 4课件18张PPT。本章整合一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三一二三第4章测评A
(基础过关卷)
一、选择题(本题包含8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.在如图所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定( )
/
A.电源的电动势E一定小于击穿电压U
B.电容器所带的最大电荷量一定为CE
C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
解析:电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U时,闪光灯被击穿,电容器放电,放电后闪光灯两端电压小于U,断路,电源再次给电容器充电,达到电压U时,闪光灯又被击穿,电容器放电,如此周期性充放电,使得闪光灯周期性短暂闪光,要使得充电后达到电压U,则电源电动势一定大于等于U,选项A错误;电容器两端的最大电压为U,故电容器所带的最大电荷量为CU,选项B错误;闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减少,选项C错误;充电时电荷通过R,通过闪光灯放电,故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,选项D正确。
答案:D
2.一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表,调零后用它测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,则被测电阻的阻值为( )
A.1 000 Ω B.5 000 Ω
C.150 Ω D.2 000 Ω
解析:因为电表测500Ω的标准电阻时指针恰好指在刻度盘的正中间,由Ix=
??
(??+??+
??
g
)+
??
??
知,Rx=R内=500Ω。则由Ix=
??
(??+??+
??
g
)+
??
??
知,当指针指在1mA处时,被测电阻阻值为1000Ω。
答案:A
3.如图,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分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则( )
/
A.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:S断开,相当于电阻变大,总电流减小,故端电压增大,V的读数变大。R1两端的电压减小,则R2和R3的并联电压增大,所以R3中的电流也增大,A的读数变大。
答案:B
4.如图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V。该电路可能为( )
/
/
/
解析:本题考查测电源的电动势和内阻的实验。由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6V,内阻为0.5Ω。计算可得各电路的路端电压,选项A中的路端电压为4V,选项B中的路端电压约为4.8V,选项C中的路端电压约为5.7V,选项D中的路端电压为5.4V。
答案:B
5.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示,当开关S闭合后( )
/
A.通过L1的电流为通过L2的电流的2倍
B.L1的电阻为7.5 Ω
C.L1消耗的电功率为0.75 W
D.L2消耗的电功率为0.375 W
解析:由题图乙可看出通过L1的电流为0.25A,通过L2的电流为0.20A,所以选项A错误;L1的电阻R1=
??
1
??
1
=
3
0.25
Ω=12Ω,所以选项B错误;L1消耗的电功率P1=I1U1=0.25×3W=0.75W,故选项C正确;L2消耗的功率P2=I2U2=0.3W,所以选项D错误。
答案:C
6.如图为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、d与20 V的直流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一直流电压表分别测得b、d两点以及a、c两点间的电压均为 20 V,由此可知( )
/
A.ab间电路通,cd间电路不通
B.ab间电路不通,bc间电路通
C.ab间电路通,bc间电路不通
D.bc间电路不通,cd间电路通
解析:首先应明确两点:(1)电路中无电流,即I=0时,任何电阻两端均无电压;(2)若电路中仅有一处断路,则电路中哪里断路,横跨断路处任意两点间的电压均是电源电压。由题设知,bd间电压为20V,说明断路点必在bd之间;ac间电压为20V,说明断路点又必在ac之间;两者共同区间是bc,可知bc之间断路,其余各段均完好,选项C、D正确。
答案:CD
7.一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E、内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则( )
A.电动机消耗的总功率为UI
B.电动机消耗的热功率为
??
2
??
C.电源的输出功率为EI
D.电源的效率为1-
????
??
解析:电动机消耗的总功率P=UI,选项A正确;电动机是非纯电阻,消耗的热功率只能用I2R来求,选项B错误;电源的总功率为EI,输出功率为UI,且UI=EI-I2r,电源效率为η=
????-
??
2
??
????
=1-
????
??
或η=
????
????
=
??
??
,选项C错误,选项D正确。
答案:AD
8.如图所示,直线b为电源的U-I图像,直线a为电阻R的U-I图像,用该电源和该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的效率分别是( )
/
A.电源的输出功率为4 W
B.电源的输出功率为2 W
C.电源的效率为33.3%
D.电源的效率为67%
解析:由直线a可知R=
??
??
=
2
2
Ω=1Ω,由直线b可知E=3V,r=
??
??
短
=
3
6
Ω=0.5Ω。电源的输出功率
P出=I2R=(
??
??+??
)2·R=(
3
1+0.5
)2×1W=4W
所以选项A正确,选项B错误。
电源的效率
η=
??
2
??
??
2
(??+??)
×100%=
1
1+0.5
×100%≈67%
所以选项C错误,选项D正确。
答案:AD
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(6分)如图为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300 μA,内阻Rg=100 Ω,可变电阻R的最大阻值为10 kΩ,电池的电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是 色,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx= kΩ。若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小、内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
/
解析:本题考查欧姆表的结构、测量原理和相关计算,还涉及测量误差的分析。
欧姆表是由电流表改装而成的,必须满足电流的方向“+”进“-”出,即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去,所以与A相连的表笔颜色是红色;当两表笔短接(即Rx=0)时,电流表应调至满偏电流Ig,设此时欧姆表的内阻为R内,此时有Ig=
??
??
内
得R内=
??
??
g
=5kΩ;当指针指在刻度盘的正中央时I=
??
g
2
,有
??
g
2
=
??
??
内
+
??
??
,代入数据可得Rx=R内=5kΩ;当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表需要重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=
??
??
内
,欧姆表内阻R内需要调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I=
??
??
内
+
??
??
=
??
g
??
内
??
内
+
??
??
=
??
g
1+
??
??
??
内
,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了。
答案:红 5 变大
10.(10分)某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率。
/
甲
(1)所得实验数据如下表,请在直角坐标系上画出U-I图像。
U/V
1.96
1.86
1.80
1.84
1.64
1.56
I/A
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
/
(2)根据所画U-I图像,可求得电流I=0.20 A时电源的输出功率为 W。(保留两位有效数字)?
(3)实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计。在图乙所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是 。(Rx阻值未知)?
/
乙
解析:(2)根据图像可知,当I=0.20A时,U=1.84V,则输出功率P=UI=0.37W。(3)题图甲电路中存在的安全隐患是当滑片滑到最右端时,电源被短路。题图乙b电路中滑片滑到最左端时,由于Rx的存在,避免了上述安全隐患,c电路中滑片滑到最右端时,由于Rx存在,避免电源短路。
答案:(1)如图所示 (2)0.37(或0.36) (3)bc
/
三、计算题(本题包含3小题,共36分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
11.(10分)如图所示,电源的电动势E=110 V,电阻R1=21 Ω,电动机线圈的电阻R0=0.5 Ω,开关S1始终闭合。当开关S2断开时,电阻R1的电功率是525 W;当开关S2闭合时,电阻R1的电功率是336 W,求:
/
(1)电源的内电阻。
(2)当开关S2闭合时流过电源的电流和电动机的输出功率。
解析:(1)设S2断开时R1消耗的功率为P1,则
P1=(
??
??
1
+??
)2R1
代入数据可以解得r=1Ω。
(2)设S2闭合时R1两端的电压为U,消耗的功率为P2,则
P2=
??
2
??
1
解得U=84V
由闭合电路欧姆定律得
E=U+Ir
代入数据得I=26A
流过R1的电流为I1,流过电动机的电流为I2
I1=
??
??
1
=4A
而I1+I2=I,所以I2=22A
由UI2=P出+
??
2
2
R0
代入数据得P出=1606W。
答案:(1)1 Ω (2)4 A 1 606 W
12.(12分)如图所示电路,变阻器R1最大值为4 Ω,此时它的有效阻值为2 Ω,定值电阻R2=6 Ω,电源内阻r=1 Ω。当开关S闭合时,电源的总功率为16 W,输出功率为12 W,这时灯泡正常发光。求:
/
(1)灯泡的电阻。
(2)当开关S断开时,要使灯泡仍正常发光,R1的滑片应移至什么位置?并求出此时电源的输出功率及电源的效率。
解析:(1)电源内部的热功率P内=P总-P出=I2r,
则干路中的电流
I=
??
总
-
??
出
??
=
16-12
1
A=2A
又P总=EI,E=
??
总
??
=
16
2
V=8V
路端电压U=E-Ir=(8-2×1)V=6V,通过R2的电流I2=
??
??
2
=1A
则通过灯的电流I1=I-I2=1A
由I1=
??
??
L
+
??
1
得
RL=
??
??
1
-R1=
6
1
Ω-2Ω=4Ω。
(2)S断开时,使灯正常发光则
I1=
??
??
L
+
??
1
'+??
R1'=
??
??
1
-RL-r=
8
1
Ω-4Ω-1Ω=3Ω
P出'=
??
1
2
(RL+R1')=12×(4+3)W=7W
P总'=I1E=1×8W=8W
电源效率η=
??
出
'
??
总
'
×100%=
7
8
×100%=87.5%。
答案:(1)4 Ω (2)3 Ω 7 W 87.5%
13.(14分)如图甲是一种家用电熨斗的电原理图(额定电压为220 V),R0是定值电阻,R是可变电阻(调温开关),其电阻值均不受温度影响。
(1)该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W,温度最高时的耗电功率为484 W,求R0的阻值及R的阻值变化范围;
(2)假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示,现在温度为20 ℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料衣物,要求熨斗表面温度为220 ℃,且保持不变,问应将R的阻值调为多大?
/
甲
/
乙
解析:(1)温度最低挡P1=
??
2
??
max
+
??
0
最高温度最高挡P2=
??
2
??
0
解得R0=100Ω,Rmax=300Ω
所以变阻器阻值范围是0到300Ω。
(2)此时电熨斗表面温度与环境温度之差
Δt=220℃-20℃=200℃
由图像知电熨斗每秒钟散发的热量Q=440J
要保持电熨斗的表面温度不变,则电熨斗的电功率P=440W
P=
??
2
??+
??
0
解得R=10Ω,即应将R调至10Ω。
答案:(1)100 Ω 0~300 Ω (2)10 Ω
第4章测评B
(高考体验卷)
一、选择题(本题包含8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第1~5题只有一个选项符合题目要求,第6~8题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选的得0分)
1.(2014·安徽广德期中检测)汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图所示,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V,内阻为0.05 Ω。电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了( )
/
A.35.8 W B.43.2 W
C.48.2 W D.76.8 W
解析:电动机不启动时,灯泡的电压为电源路端电压,设为UL,电动机启动后灯泡电压仍为路端电压,设为UL'。由欧姆定律得I=
E
R+r
,求得R=1.2Ω,灯泡消耗功率为PL=EI-I2r=120W;电动机启动后,路端电压UL'=E-I'r=9.6V,灯泡消耗电功率为PL'=
U
??
'
2
R
=
9.
6
2
1.2
W=76.8W。所以灯泡功率降低了ΔP=120W-76.8W=43.2W,选项B正确。
答案:B
2.(2014·山东临朐检测)一同学将变阻器与一只6 V,6~8 W的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发亮。按此图的接法,闭合开关后,当滑片P向右滑动时,灯泡将( )
/
A.变暗 B.变亮
C.亮度不变 D.可能烧坏灯泡
解析:由题图可知,变阻器接入电路的是PB段的电阻丝,当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻丝变短,电阻减小,灯泡变亮,选项B正确。由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡。
答案:B
3.(2014·天津理综)如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S,电路达到稳定时,带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是( )
/
A.增大R1的阻值 B.增大R2的阻值
C.增大两板间的距离 D.断开开关S
解析:由闭合电路欧姆定律可知:增大R1阻值会使总电阻增大,总电流减小,R1两端电压增大,则电容器两板间电压增大,板间电场强度增大,油滴受电场力增大,油滴向上运动,选项A错误;电路稳定时R2中无电流,R2阻值变化对电路无任何影响,则选项B正确;只增大板间距离d,会使板间电场强度减小,油滴将向下运动,选项C错误;断开开关S,电容器放电,油滴将向下运动,选项D错误。
答案:B
4.在输液时,药液有时会从针口流出体外,为了及时发现,设计了一种报警装置,电路如图所示。M是贴在针口处的传感器,接触到药液时其电阻RM发生变化,导致S两端电压U增大,装置发出警报,此时( )
/
A.RM变大,且R越大,U增大越明显
B.RM变大,且R越小,U增大越明显
C.RM变小,且R越大,U增大越明显
D.RM变小,且R越小,U增大越明显
解析:根据闭合电路欧姆定律,当RM变小时,电路中电流增大,S两端电压U增大,且R越大,在RM减小时,RM与R的并联电阻值变化越明显,电路中电流变化越明显,S两端电压U增大得也越明显,选项C正确。
答案:C
5.如图,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分别为电压表与电流表。初始时S0与S均闭合,现将S断开,则( )
/
A.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:当S断开后,闭合电路的总电阻增加,根据闭合电路欧姆定律可知,总电流减小,故路端电压U=E-Ir增加,即V的读数变大;由于定值电阻R1两端的电压减小,故R3两端的电压增加,通过R3的电流增加,即A的读数变大;选项B正确。
答案:B
6.(2015·湖南长沙期中检测)如图为某款电吹风的电路图。盘a、b、c、d为四个固定触点,可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时,电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风等不同的工作状态。n1和n2分别是理想变压器的两个线圈的匝数,该电吹风的各项参数如表所示。下列说法正确的有( )
热风时输入功率
460 W
冷风时输入功率
60 W
小风扇额定电压
60 V
正常工作时小风扇输出功率
52 W
/
A.吹热风时触片P与触点b、c接触
B.小风扇的内阻为60 Ω
C.吹热风时电热丝的电阻为121 Ω
D.换用更短的电热丝(材料、粗细均不变),则吹的热风温度更高
解析:吹热风时触片P与触点b、a接触,选项A错误;小风扇不是纯电阻用电器,不能用欧姆定律计算其电阻,选项B错误;吹热风时电热丝的功率为460W-60W=400W,由P=
U
2
R
,代入数据解得电阻为121Ω,选项C正确;换用更短的电热丝(材料、粗细均不变),则电阻减小,发热功率增大,则吹的热风温度更高,选项D正确。
答案:CD
7.(2014·上海检测)如图所示,是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路。在增大电容器两极板间距离的过程中( )
/
A.电阻R中没有电流
B.电容器的电容变小
C.电阻R中有从a流向b的电流
D.电阻R中有从b流向a的电流
解析:增大电容器两极板间距离时,电容器电容变小,电容器放电,A极板上的正电荷通过电阻向电池充电,电阻R中有由a流向b的电流,选项B、C正确。
答案:BC
8.(2014·江苏盐城检测)如图所示,调整电路的可变电阻R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在这个过程中( )
/
A.通过R1的电流增加,增加量一定等于
??U
R
1
B.R2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU
C.通过R的电流增加,增加量一定等于
??U
R
D.通过R2的电流减小,但减少量一定小于
??U
R
2
解析:电压表的示数增加,说明可变电阻的阻值增大,路端电压增加,电路中的电流减小,R2两端的电压减小;由欧姆定律得流过电阻R1的电流增加量为ΔI1=
??U
R
1
,R2两端的电压减少量等于R1两端的电压增加量减去路端电压的增加量,即ΔU2=ΔU-ΔU路<ΔU,通过R2的电流的减少量为ΔI2=
??
U
2
R
2
<
??U
R
2
;通过电阻R的电流为IR=I2-I1,I2减小,而I1增大,因此IR减小。选项A、D正确。
答案:AD
二、填空题(本题包含2小题,共16分)
9.(4分)如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势为 ;当S1、S2都断开时,电源的总功率为 。?
/
解析:当开关S1断开,S2闭合时,外电阻大小为R1,P0=(
E
R+r
)2R;当开关S1闭合,S2断开时,外电阻大小为R3,P0=(
E
4R+r
)2·4R,联立解得r=2R,E=3
R
P
0
;当S1、S2都断开时,外电路中三个电阻串联,外电阻大小为7R,P=(
E
7R+r
)2·7R=
63
81
P0。
答案:3
R
P
0
63
81
P0
10.(12分)(2014·北京理综)利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。
(1)应该选择的实验电路是图1中的 (选填“甲”或“乙”)。?
/
图1
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下器材:
A.电压表(0~15 V)
B.电压表(0~3 V)
C.滑动变阻器(0~50 Ω)
D.滑动变阻器(0~500 Ω)
实验中电压表应选用 ;滑动变阻器应选用 。(选填相应器材前的字母)?
(3)某位同学记录的6组数据如下表所示,其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上,请标出余下一组数据的对应点,并画出U-I图线。
序号
1
2
3
4
5
6
电压U/V
1.45
1.40
1.30
1.25
1.20
1.10
电流I/A
0.060
0.120
0.240
0.260
0.360
0.480
/
图2
(4)根据(3)中所画图线可得出干电池的电动势E= V,内电阻r= Ω。?
(5)实验中,随着滑动变阻器滑片的移动,电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是 。?
/
图3
解析:(1)由于干电池内电阻很小,与电流表内阻相差不大,若选乙图,则测量值为电源内阻与电流表内阻之和,误差较大,故选甲图。
(2)干电池的电压一般为1.5V左右,为减小误差,选择量程与之接近的3V的电压表;实验中,滑动变阻器为限流接法,电源内阻一般为几欧姆,应选择最大阻值为50Ω的滑动变阻器。
(3)根据数据点排列趋势,可知图线为直线,且第三个点误差较大,应该舍去。画图时,应使数据点尽可能均匀分布在所画直线两边且尽可能靠近所画的直线。(见答案图)
(4)电源的电动势等于U-I图像纵轴的截距,约为1.50V(1.49~1.51V皆可)。内阻等于U-I图像斜率,计算时在直线上取相距较远的两点的坐标来计算,约为0.83Ω(0.81~0.85Ω皆可)。
(5)设电源电动势为E,电源内阻为r,则
输出功率P=UI=U×
E-U
r
=
EU-
U
2
r
=-
1
r
U2+
E
r
U,
由函数图像可知C正确。
答案:(1)甲
(2)B C
(3)如图
/
(4)1.50(1.49~1.51) 0.83(0.81~0.85)
(5)C
三、计算题(本题包含3小题,共36分。解题时要有必要的步骤和文字说明)
11.(10分)(2014·湖北荆门期中检测)有一个用直流电动机提升重物的装置,重物的质量m=50 kg,电路电压为120 V,当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,求:
(1)电动机线圈的电阻R等于多少。
(2)电动机对该重物的最大提升速度是多少。
(3)若因故障电动机不能转动,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多大。(g取10 m/s2)
解析:(1)设电动机输入功率为P,输出功率为P1,热消耗功率为P2,则有P=P1+P2=mgv+I2R
R=
UI-mgv
I
2
=
120×5-50×10×0.9
5
2
Ω=6Ω。
(2)P1=P-P2=UI-I2R=-R(I-
U
2R
)2+
U
2
4R
当
U
2R
=I时,P1有最大值为
U
2
4R
当I=
U
2R
=10A,电动机的输出最大功率P1大=
U
2
4R
=600W
由于P1大=mgv大,有v大=
P
1大
mg
=1.2m/s。
(3)因电动机不能转动,此时电路中电流最大,最大电流为I大=
U
R
=20A,电动机消耗的功率也最大P2大=
I
大
2
R=2400W。
答案:(1)6 Ω (2)1.2 m/s (3)2 400 W
12.(12分)(2015·江苏江阴期中检测)如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=0.2 Ω,标有“8 V 16 W”的灯泡L恰好正常发光,电动机线圈电阻R0=0.25 Ω。求:
/
(1)电源输出功率P1。
(2)电动机输出功率P2。
解析:(1)灯正常发光=8V。由E=UL+Ir得10=8+0.2I,即I=10A
P1=ULI=8×10W=80W。
(2)IL=
P
??
U
??
=
16
8
A=2A
IM=I-IL=10-2A=8A
PM=ULIM=8×8W=64W
Pr=
I
??
2
r=82×0.25W=16W
P2=PM-Pr=64-16W=48W。
答案:(1)80 W (2)48 W
13.(14分)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,电源所释放的总功率为2 W;当开关S闭合时,电源所释放的总功率为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,电容器电荷量各是多少。
解析:(1)S断开时P总=
E
2
R
2
+
R
3
+r
=2W①
S闭合时P总'=
E
2
R
并
+
R
3
+r
=4W②
R并=
R
1
R
2
R
1
+
R
2
=2Ω③
由①②③式解得E=4V,r=0.5Ω。
(2)S闭合时外电路总电阻
R=
R
1
R
2
R
1
+
R
2
+R3=3.5Ω
P出=(
E
R+r
)2×R=3.5W。
(3)S断开时,UC=U2=
E
R
2
+
R
3
+r
R2=3V,Q1=CUC=6×10-5C
S闭合时,UC'=0,Q2=0。
答案:(1)4 V 0.5 Ω (2)3.5 W (3)6×10-5C 0
