人教版高中物理必修3-1讲义资料，复习补习资料：30【提高】恒定电流 复习与巩固

恒定电流 复习与巩固

【学习目标】
1．识别常见的电路元件，初步了解它们在电路中的作用。
2．初步了解多用电表的原理学会使用多用电表。
3. 知道决定导线电阻的因素，知道电阻定律。
4. 知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。
5. 学习掌握测量电源的电动势和内阻方法。
6. 知道焦耳定律，了解焦耳定律在生产、生活中的应用。
7. 初步了解门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。
8. 初步了解集成电路的作用。
【知识网络】
【巩固练习】
选择题
1．如图所示电路中，当滑动变阻器的滑臂向上滑动时（ ）
A．A、B间的电压增大 B．通过R1的电流增大
C．通过R2的电流增大 D．通过R1的电流增大
2．两只灯泡LA、LB，额定电压都为110 V，LA的额定功率为60 W，LB的额定功率为100 W。为了使它们按在220 V的电路上都能正常发光，且要求电路中消耗的功率最小，应采取如图中的哪一电路（ ）
3．(2019 广州模拟)在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路．调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V．重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V，则这台电动机正常运转时输出功率为(　　)
A．32 W B．44 W
C．47 W D．48 W
4．理发用的电吹风中有电动机的和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热得到热风，将头发吹干．设电动机线圈的电阻为R1，它与电阻为R2的电热丝串联，接到直流电源上，电吹风机两端的电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有（ ）
A．IU＞P B．P=I2(R1+R2) C．IU=P D．P＞I2(R1+R2)
5．如图所示，电阻分别是R1=1Ω和R2=4Ω，当S分别接a和b时，单位时间内在外电路上放出的热量相等，则此电源的内阻是（ ）
A．1.5Ω B．2Ω C．2.5Ω D．4Ω

6．如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则(　　)
A．电压表读数减小
B．电流表读数减小
C．质点P将向上运动
D．R3上消耗的功率逐渐增大
7．如图所示为一电路板的示意图。a、b、c、d为接线柱，a、d与220 V的交流电源连接，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，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220 V，由此可知（ ）
A．a、b间电路不通，c、d间电路不通
B．a、b间电路不通，b、c间电路通
C．a、b间电路通，b、c间电路不通
D．b、c间电路不通，c、d间电路通
8．如图所示的两种电路中，电源相同（内阻忽略），各电阻阻值相等，各电流表的内阻相等且不可忽略不计．电流表A1、A2、A3和A4读出的电流值分别为I1、I2、I3和I4．下列关系中正确的是（ ）

A．I1=I3 B．I1＜I4 C．I2=2I1 D．I2＜I3+I4
二、填空题
9．为了测量一个阻值较大的未知电阻，某同学使用了干电池（1.5 V），毫安表（1 mA），电阻箱（0～9999Ω），开关，导线等器材．该同学设计了实验电路如图甲所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开K2，闭合K1，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为I1=1.00 mA，记录电流值；然后保持电阻箱阻值不变，断开K1，闭合K2，此时电流表示数为I2=0.80 mA，记录电流强度值．由此可得被测电阻的阻值为________Ω．经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差．为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图乙所示的实验电路，实验过程如下：断开K1，闭合K2，此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小为I；断开K2闭合K1，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为________，记录此时电阻箱的阻值，其大小为R0．由此可测出Rx=________．

10．如图所示为一电学实验的实物连线图．该实验可用来测量待测电阻Rx的阻值（约500Ω）．图中两个电压表量程相同，内阻都很大．实验步骤如下：

①调节电阻箱，使它的阻值R0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动头调到最右端．
②合上开关S．
③将滑动变阻器的滑动头向左端滑动，使两个电压表指针都有明显偏转．
④记下两个电压表 和 的读数U1和U2．
⑤多次改变滑动变阻器滑动头的位置，记下 和 的多组读数U1和U2．
⑥求Rx的平均值．
回答下列问题：
（1）根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中电阻箱的符号为；滑动变阻器的符号为，其余器材用通用的符号表示．
（2）不计电压表内阻的影响，用U1、U2和R0表示Rx的公式为Rx=________．
（3）考虑电压表内阻的影响，用U1、U2、R0、 的内阻r1、 的内阻r2表示Rx的公式为Rx=________．
11．如图所示的电路中，已知R1=5Ω，R2=12Ω，电压表的示数为2 V，电流表的示数为0.2 A，则电阻R3=________；UAC=________。
12．如图所示，AB两端接直流稳压电源，UAB=100 V，R0=40 W，滑动变阻器总电阻R
=20 W，当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压UCD为________V，通过电阻R0的电流为________A。
13．用伏安法测电阻，当被测电阻的阻值不能估计时可采用试触的办法，如图所示让电压表一端接在电路上的a点，另一端先后接到b点和c点。注意观察两个电表的示数。若电流表示数有明显变化，则待测电阻跟________表的内阻可比拟，则电压表应接在a、________两点。若电压表的示数有显著变化，则待测电阻跟________表的内阻可比拟，电压表应接在a、________两点。
三、解答题
14．如图所示，电源电动势E=6 V，内阻不计，R1=2Ω，R2=4Ω，C1=20μF，C2=40μF，R3=10Ω．求：
（1）S闭合时，电流表G中有无电流流过，若有，方向如何？
（2）S闭合后，通过电流表G的总电荷量．
15．电动势为E=12 V的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路。如果将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的1/3。电流表的读数增大为原来的3倍。求电压表原来的读数。
16．（2019 重庆校级期中）如一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 N的物体时，通过它的电流是0.2 A．在30 s内可使该物体被匀速提升3 m．若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：
(1)电动机的输入功率；
(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；
(3)线圈的电阻．
17．（2019 徐水县校级一模）如图所示，直流电动机M串联在直流电路中，其轴与圆盘中心O相连。开关S断开时，电压表的读数12.6V，开关S接通时，电流表的读数为2A，电压表的读数为12V。圆盘半径为5cm，测速计测得圆盘的转速为，两弹簧秤的读数分别为，，问：
（1）电动机的输出功率、效率各为多少？
（2）拉紧皮带可使电动机停转，此时电压表、电流表的读数各为多少？电动机的输入功率为多大？
【答案与解析】
一、选择题
1．【答案】AC
【解析】当滑动变阻器的滑臂向上滑动时，外电阻增大，由I=E / (R+r)可知，I减小，流过R1的电流变小，电压变小，B错。再由U=E－Ir可知，路端电压增大，而由U=U1+U2得，U2必变大。通过R2的电流I2增大，A、C正确；再由I=I2+I3知，I3必变小，D错。故正确选项为AC。
2．【答案】C
【解析】由电功率公式，得。所以A灯的电阻，B灯的电阻。在A图中，若A灯正常发光，则B灯两端电压将小于110 V，不能正常发光，所以A错；在B图中，LB被烧坏，LA可能正常发光，B错；在C图中，若RB=RA，则灯A、B两端电压均为110 V，都能正确 发光，总功率为200 W，C对；在D图中，若RAB=R（变阻器），则A、B能正常发光，但总功率为320W，所以不选D。
3．【答案】：A
【解析】当电动机停止转动时，此时电动机相当于一个纯电阻，所以由题中的两表读数可以计算出电动机的内阻为，代入数据得r＝4 Ω，重新调节R并使电动机恢复正常运转，根据题中的两表读数，计算出电动机的输出功率为P＝UI－I2r，代入数据解得P＝32 W，B、C、D错误，A正确．
4．【答案】CD
【解析】依题意可作出电路如图所示，电吹风两端电压为U，电流为I，故电吹风的电功率P=UI，电路总热功率P热=I2(R1+R2)，由于电吹风不是纯电阻用电器，即此时有电能转化为机械能，所以P＞P热，即P＞I2(R1+R2)．

5．【答案】B
【解析】设电源电动势为E，内阻为r，由P=I2R和P1=P2，可得，化简此式得，代入数据得r=2Ω，所以B选项正确．注意：这是一个极为重要的关系式，其物理意义是：一个内阻为r的电源，分别向两个电阻供电，当输出功率相等时，电源内阻等于两电阻的几何平均数，即当输出功率相等时，两电阻的乘积为定值（所谓共轭现象），如图所示．
6．【答案】A
【解析】当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，变阻器接入电路的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流变大，则r和R1两端电压增大，加在R3两端的电压减小，质点P向下运动，C错；所以流过R3的电流减小，R3上消耗的功率减小，D错；由于总电流变大，所以流过R2和R4的电流增大，电流表读数增大，B错；R2两端电压增大，R3两端的电压减小，所以R4两端电压减小，电压表读数减小，A对。故选A
7．【答案】CD
【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，b、d间电压为220 V，说明断路点必在b、d之间，a、c间电压为200 V，说明断路点又必在a、c间．两者共同区间是b、c，故b、c断路，其余段均完好．
8．【答案】BD
【解析】设各电流表的内阻均为r．甲图中回路的总电阻，乙图中的总电阻，，即R1＞R2，正确的关系应该是I1＜I3，I1＜I4，I2＞2I1，I2＜I3+I4。故B、D正确。
二、填空题
9．【答案】375 I R0
【解析】当I1=1.00 mA时，电阻箱的电阻；当断开K1、闭合K2时，电阻箱与待测电阻串联，其电阻值，所以待测电阻Rx=R－R0=375Ω。题图乙是利用了替换法测电阻，两次电流表示数相同，则Rx=R0。
10．【答案】（1）见解析 （2） （3）
【解析】（1）电路原理图如图所示。
（2）R0与Rx串联，且不考虑电压表内阻的影响，故通过Rx的电流，则Rx的阻值由欧姆定律可表示为。（3）由于考虑电压表内阻的影响，则有，化简可得。
11．【答案】12Ω 4.4 V
【解析】通过电阻R1的电流，R2两端的电压U2=I2R2=0.2 A×12Ω=2.4 V。R2与R3并联，U3=U2=2.4 V，I1=I2+I3，I3=I1－I2=0.4 A－0.2 A=0.2 A，所以，UAC=U1+U2=2V+2.4 V=4.4 V。解决这类问题的关键是熟练掌握串、联电路的性质和特点。
12．【答案】 80 2
【解析】解题思路：根据串联分压得，由得流经R0的电流I=2 A。
命题思路：本题考查串联电路的特点和部分电路欧姆定律，较易。
13．【答案】电压表 c 电流表 b
【解析】若分别接b、c，电流表示数变化大，说明待测电阻为阻值较大的电阻，可以跟电压表内阻比较，用电流表内接法，电压表接a、c两点；若电压表示数变化较大，说明待测电阻阻值较小，可以跟电流表内阻比较，用电流表外接法，电压表接a、b两点。
三、解答题
14．【答案】（1）有 自b向c （2）1.2×10－4 C
【解析】（1）S断开时，电容支路与电阻支路并联，因R1与R2串联，有 UR1∶UR2=R1∶R2=1∶2
已知 UR1+UR2=6 V，
所以 UR1=2 V，UR2=4 V。
又因为C1与C2串联，QC1=QC2，有：UC1∶UC2=C2∶C1=2∶1，
同样 UC1+UC2=6 V，
所以 UC1=4 V，UC2=2V。
因为UC2＜UR2，所以Qb＞Qa，如果闭合S，电流表G中有电流通过，方向为自b向a。（2）S闭合后，UR1=UC1，C1两端的电压减小，C1放电，放出的电荷量为：
q1=C1ΔU1=20×10－6×(4－2) C=4×10－5 C。
同时又有UR2=UC2，C2两端的电压增大，C2充电，获得电荷量为：
q2=C2ΔU2=40×10－6×(4－2) C=8×10－5 C。
C1放电是它的右极板上负电荷从电势低的a点经G运动到电势高的b点，电流流经G的方向向上。C2充电是它的左极板上负电荷从电势低的a点经G运动到电势高的b点，电流流经G的方向上也是向上，因此通过电流表G的总电荷量为：q=q1+q2=1.2×10－4 C。电路稳定后，没有电流通过电阻R3，因此它两端的电压为零。
15．【答案】9 V
【解析】设电源内阻和电流表内阻分别为r和rA，电压表、电流表原来的读数分别为U、I。
根据闭合电路欧姆定律，电路中接入电阻前：E=U+I(r+rA)
电路中接入电阻后：
由上两式解得U=9 V。
16．【答案】(1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω
【解析】(1)电动机输入功率P入＝IU＝0.2×3 W＝0.6 W.
(2)电动机提升重物的机械功率
根据能量关系P入＝P机＋PQ，
得发热的功率PQ＝P入－P机＝(0.6－0.4) W＝0.2 W.
产生的热量Q＝PQt＝0.2×30 J＝6 J.
(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt，得线圈电阻R＝5 Ω.
17．【答案】（1）；（2）；；
【解析】（1）电动机的输入功率为：
电动机的输出功率与皮带对圆盘做功功率相等，且圆盘转动的线速度，则：
效率为：
（2）拉紧皮带是电动机停转，此时电路为纯电阻电路，由题分析可知电源电动势为12.6V，电源内阻为：
电动机的直流电阻为：
此时电流表示数为：
电压表示数为：
电动机的输入功率为：