2019-2020年高中物理《閉合電路的歐姆定律》教案 新人教版選修3-1.doc
2019-2020年高中物理《閉合電路的歐姆定律》教案 新人教版選修3-1
★考情直播
1、 考綱要求
考綱內(nèi)容
能力要求
考向定位
1.電源的電動勢和內(nèi)電阻
2.閉合電路歐姆定律
1.理解電源電動勢和內(nèi)電阻的概念。
2.掌握閉合電路歐姆定律,并能熟練運用。
考綱對閉合電路歐姆定律及其應用作Ⅱ級要求.閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律的聯(lián)系與區(qū)別是近年??嫉闹R點。
2、考點整合:
考點一 閉合電路歐姆定律
1.內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的 成正比,跟閉合電路的 成反比.
2.表達式: 。
3.適用條件: 。
例1.如圖18—13所示,電流表讀數(shù)為0.75A,電壓表讀數(shù)為2V,R3= 4Ω,若某一電阻發(fā)生斷路,則兩電表的讀數(shù)分別變?yōu)?.8A和3.2V.
(1)是哪個電阻發(fā)生斷路?
(2)電池的電動勢和內(nèi)電阻分別為多大?
[解析] (1)假設R1發(fā)生斷路,那么電流表讀數(shù)應變?yōu)榱愣粦摓?.8A;假設R3發(fā)生斷路,那么電壓表讀數(shù)應變?yōu)榱愣粦摓?.2V。所以,發(fā)生斷路的是R2。
(2)R2斷路前,R2與R3串聯(lián)、然后與R1并聯(lián);R2斷路后,電池只對R1供電,于是有
4+2=0.75R1
3.2=0.8R1
由此即可解得 R1= 4Ω R2=8Ω再根據(jù)閉合電路的歐姆定律,得
=0.75
=0.8 可得出 E= 4V, r=1Ω
[規(guī)律總結] 首先畫出等效電路圖,再根據(jù)電路的特點以及電路出現(xiàn)故障的現(xiàn)象進行分析,從而得出故障的種類和位置。一般的故障有兩種:斷路或局部短路。
考點二 閉合電路的動態(tài)分析
1、 總電流I和路端電壓U隨外電阻R的變化規(guī)律:
當R增大時,I變小,又據(jù)U=E-Ir知,U變大.當R增大到∞時,I=0,U=E(斷路).
當R減小時,I變大,又據(jù)U=E-Ir知,U變小.當R減小到零時,I=E r ,U=0(短路)
2、 所謂動態(tài)就是電路中某些元件(如滑動變阻器的阻值)的變化,會引起整個電路中各部分相關電學物理量的變化。解決這類問題必須根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)進行分析,同時,還要掌握一定的思維方法,如程序法,直觀法,極端法,理想化法和特殊值法等等。
3、 基本思路是“部分→整體→部分”,從阻值變化的部分入手,由歐姆定律和串、并聯(lián)電路特點判斷整個電路的總電阻,干路電流和路端電壓的變化情況,然后再深入到部分電路中,確定各部分電路中物理量的變化情況。
特別提醒
在電路的動態(tài)分析中,要注意閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓和并聯(lián)分流的綜合應用。在分析電燈明暗變化時,可從電流、電壓和功率三個量中的任何一個量分析都可確定。
例2.在如圖所示的電路中,R1、R2、R3、R4皆為定值電阻,R5為可變電阻,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,設電流表A的讀數(shù)為I,電壓表V的讀數(shù)為U,當R5的滑動觸頭向a端移動時,判定正確的是( )
A.I變大,U變小. B.I變大,U變大.
C.I變小,U變大. D.I變小,U變小.
[解析] 當R5向a端移動時,其電阻變小,整個外電路的電阻也變小,總電阻也變小,根據(jù)閉合電路的歐姆定律知道,回路的總電流I變大,內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir變大,外電壓U外=E-U內(nèi)變小,所以電壓表的讀數(shù)變小,外電阻R1及R4兩端的電壓U=I(R1+R4)變大,R5兩端的電壓,即R2、R3兩端的電壓為U’=U外-U變小,通過電流表的電流大小為U’/(R2+R3)變小,答案:D
[規(guī)律總結] 在某一閉合電路中,如果只有一個電阻變化,這個電阻的變化會引起電路其它部分的電流、電壓、電功率的變化,它們遵循的規(guī)則是:
(1).凡與該可變電阻有并關系的用電器,通過它的電流、兩端的電壓、它所消耗的功率都是該可變電阻的阻值變化情況相同.阻值增大,它們也增大.
(2).凡與該可變電阻有串關系的用電器,通過它的電流、兩端的電壓、它所消耗的功率都是該可變電阻的阻值變化情況相同.阻值增大,它們也增大.
所謂串、并關系是指:該電阻與可變電阻存在著串聯(lián)形式或并聯(lián)形式
用這個方法可以很簡單地判定出各種變化特點.簡單記為:并同串反
考點三 閉合電路的功率
1、電源的總功率:就是電源提供的總功率,即電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率,也叫電源消耗的功率 P 總 =EI.
2、電源輸出功率:整個外電路上消耗的電功率.對于純電阻電路,電源的輸出功率.
P 出 =I 2 R=[E/(R+r)] 2 R ,當R=r時,電源輸出功率最大,其最大輸出功率為Pmax=E 2/ 4r
3、電源內(nèi)耗功率:內(nèi)電路上消耗的電功率 P 內(nèi) =U 內(nèi) I=I 2 r
4、電源的效率:指電源的輸出功率與電源的功率之比,即 η=P 出 /P總 =IU /IE =U /E .
5、電源輸出功率和效率的討論:
電源的輸出功率為P出=I2R=R==當R=r時,P出有最大值即Pm==,P出與外電阻R的這種函數(shù)關系可用圖(1)的圖像定性地表示,由圖像還可知,對應于電源的非最大輸出功率P可以有兩個不同的 外電阻R1和R2,由圖像還可知,當R<r時,若R增加,則P出增大;當R>r時,若R增大,則P出減小,值得注意的是,上面的結論都是在電源的電動勢ε和內(nèi)阻r不變的情況下適用,例如圖(2)電路中ε=3v,r=0.5Ω,Ro=1.5Ω,變阻器的最大阻值R=10Ω,在R=?時,R消耗的功率才最大,這種情況可以把Ro歸入內(nèi)電阻,即當R=r+Ro=2Ω 時,R消耗功率最大,為Pm===W;于是在求R=?時,Ro消耗的功率才最大,有同學又套用了上述 的方法,把R歸為內(nèi)阻,調(diào)節(jié)R內(nèi)阻R+r=Ro,這樣套用是錯誤的。此時應該用另一種思考 方法求解:因為Ro是定值電阻,由P=I2Ro知,只要電流最大,P就最大,所以當把R調(diào)到零時,Ro上有最大功率,P′m=Ro=1.5=W,由上述分析可知,在研究電阻上消耗的最大功率時,應注意區(qū)分“可變與定值”這兩種情況,兩種情況中求解的思路和方法是不相同的。
電源的效率η===,所以當R增大時,效率η提高,當R=r,電源有 最大輸出功率時,效率僅為50%,效率并不高。
[例3] 已知如圖,E =6V,r =4Ω,R1=2Ω,R2的變化范圍是0~10Ω。求:①電源的最大輸出功率;②R1上消耗的最大功率;③R2上消耗的最大功率。
[解析] ①R2=2Ω時,外電阻等于內(nèi)電阻,電源輸出功率最大為2.25W;
① R1是定植電阻,電流越大功率越大,所以R2=0時R1上消耗的功率最大為2W;③把R1也看成電源的一部分,等效電源的內(nèi)阻為6Ω,所以,當R2=6Ω時,R2上消耗的功率最大為1.5W。
[規(guī)律總結] 注意R1上消耗的最大功率與R2上消耗的最大功率的條件是不同的。
[例4 ] 如圖示的U-I圖,其中A是路端電壓隨電流的變化規(guī)律,B是某一電阻的伏安特性曲線,用該電源與該電阻組成閉合電路時,電源的輸出功率是( ),電源的效率是( )
[解析] 由圖中A知:E=3V,r=0.5Ω 由圖中B知:R=1Ω
電源的輸出功率是
因為是純電阻電路,電源的效率是:
[規(guī)律總結] 電路端電壓隨電流變化的特性圖,以下幾個特點必須記?。?
(1).線與U軸的交點就是電源的電動勢
(2).曲線與I軸的交點就是電源短路電流
(3).曲線的斜率大小是電源內(nèi)電阻的大小
(4).曲線上某一點坐標之積是輸出功率,如左圖中OUIB所圍面積;而圖中ECIO則是該電流下電源的總功率.
考點4 含容電路的分析與計算
1、電容器的電量:Q=CU
2、在直流電路中,電容器對電流起到阻止作用,相當于斷路.同時電容器又可被充電,電荷量的大小取決于電容和它兩端對應的電路的電壓.
特別提醒
1、含電容器的電路的分析和計算,要抓住電路穩(wěn)定時電容器相當于斷路.分析穩(wěn)定狀態(tài)的含容電路時可先把含有電容器的支路拆除,畫出剩下電路等效電路圖,之后把電容器接在相應位置。
2、如果變化前后極板帶電的電性相同,那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差;如果變化前后極板帶電的電性改變,那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。
[例題5] 如下圖所示,U=10V,電阻R1=3Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,電容器的電容C1=4μF,C2=1μF,求:
(1)若電路穩(wěn)定后,C1、C2的帶電量?
(2)S斷開以后通過R2的電量及R2中電流的方向?
[解析]:(1)電路穩(wěn)定后,R1、R2是串聯(lián),R3上沒有電流,C1兩端的電壓等于R2的電壓,C2的電壓等于R1+R2的電壓,即:U1= U R2=4V U 2=U=10V
C1的電量Q1=C1U1=1.610-5C C2的電量Q2=C2U2=1.010-5C
(2)S斷開后C1要通過R2、R3放電,C2要通過R3、R2、R1放電,通過R2的電量是:
Q=Q1+Q2=2.610-5C,
由電路分析知道,C1下極板帶正電,C2右極板帶正電,斷開S后瞬間,其R2上的放電電流方向為從右向左.
★高考重點熱點題型探究
◇閉合電路歐姆定律的綜合應用
[例1] (xx廣東卷)7.電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路,當滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時,下列說法正確的是
A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大
B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小
C.電壓表讀數(shù)增大,電流表讀數(shù)減小
D.電壓表讀數(shù)減小,電流表讀數(shù)增大
【答案】A
【解析】設滑動變阻器的觸頭上部分電阻為x,則電路的總電阻為,滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時,并聯(lián)支路電阻x增大,故路端電壓變大,同時并聯(lián)部分的電壓變大,故通過電流表的電流增大,故選項A正確。
[例2] (2004江蘇)如圖所示的電路中,電源電動勢E=6.00 V,其內(nèi)阻可忽略不計.電阻的阻值分別為R1=2.4 kΩ、R2=4.8 kΩ,電容器的電容C=4.7μF.閉合開關S,待電流穩(wěn)定后,用電壓表測R1兩端的電壓,其穩(wěn)定值為1.50 V.
(1)該電壓表的內(nèi)阻為多大? (2)由于電壓表的接入,電容器的帶電量變化了多少?
[解析](1)設電壓表的內(nèi)阻為RV,測得R1兩端的電壓為U1,R1與RV并聯(lián)后的總電阻為R,則有
=+ ①
由串聯(lián)電路的規(guī)律 = ②
聯(lián)立①②,得 RV= 代入數(shù)據(jù),得RV=4.8 kΩ
(2)電壓表接入前,電容器上的電壓UC等于電阻R2上的電壓,R1兩端的電壓為UR1,則
= 又E=UC+UR1
接入電壓表后,電容器上的電壓為UC′=E-U1
由于電壓表的接入,電容器帶電量增加了ΔQ=C(UC′-UC)
由以上各式解得 ΔQ=C 代入數(shù)據(jù),可得ΔQ=2.3510-6 C
[答案] 見解析
[例3] (xx上海)在如圖所示電路中,閉合電鍵 S,當滑動變阻器的滑動觸頭 P 向下滑動時,四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化,電表的示數(shù)分別用 I、U1、U2 和 U3 表示,電表示數(shù)變化量的大小分別用 ΔI、ΔU1、ΔU2 和 ΔU3 表示.下列比值正確的是( )
(A)U1/I 不變,ΔU1/ΔI 不變.
(B)U2/I 變大,ΔU2/ΔI 變大.
(C)U2/I 變大,ΔU2/ΔI 不變.
(D)U3/I 變大,ΔU3/ΔI 不變.
[答案] ACD
[名師指引]本題求解的關鍵是確定ΔU1、ΔU2、ΔU 內(nèi)的關系,由于 E=U1+U2+U 內(nèi),其中U1變小、U2 變大、U 內(nèi)變小,故有ΔU2=ΔU1+ΔU 內(nèi)。很多同學由于無法確定這個關系,而得出 ABD 的錯誤結論。
[例4] (xx天津) 如圖所示的電路中,電池的電動勢為E,內(nèi)阻為r,電路中的電阻R1、R2和R3的阻值都相同。在電鍵S處于閉合狀態(tài)下,若將電鍵S1由位置1切換到位置2,則
A 電壓表的示數(shù)變大
B 電池內(nèi)部消耗的功率變大
C 電阻R2兩端的電壓變大
D 電池的效率變大
[解析]:設電阻R1=R2=R3=R,當電鍵S1接1時,電路中總電阻為,當電鍵S1接2時,電路中總電阻為,總電阻變小,由,變小,變大,路端電壓,電源的不變,則路端電壓減小,即伏特表讀數(shù)減小,選項A錯誤,電源內(nèi)部消耗的功率,變大,增大,B選項正確,當電鍵S1接1時,兩端電壓,當電鍵S1接2時,兩端電壓,兩端電壓變小,C選項錯誤,電池的效率,則當電鍵S1由接1改為接2時,總電阻變小,電池的效率減小,D選項錯誤,所以B選項正確。
[答案] B
[例5] (xx北京)環(huán)保汽車將為xx年奧運會場館服務。某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量。當它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時,驅(qū)動電機的輸入電流I=50A,電壓U=300V。在此行駛狀態(tài)下
(1)求驅(qū)動電機的輸入功率;
(2)若驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機,求汽車所受阻力與車重的比值(g取10m/s2);
(3)設想改用太陽能電池給該車供電,其他條件不變,求所需的太陽能電池板的最小面積。結合計算結果,簡述你對該設想的思考。
已知太陽輻射的總功率,太陽到地球的距離,太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗,該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。
[解析](1)驅(qū)動電機的輸入功率:W。
(2)在勻速行駛時,P機=0.9P電,P機=Fv=fv 所以:f= 0.9P電/v
汽車所受阻力與車重之比:。
(3)當陽光垂直電池板入射時,所需板面積最小,設其為S,距太陽中心為r的球面積:,若沒有能量損耗,太陽能電池板接收到的太陽能功率為,則。
設太陽能電池板實際接收到的太陽能功率為P,則有,所以,由于P電=15%P,所以電池板的最小面積為:m2。
分析可行性并提出合理的改進建議。
[答案] 見解析
[名師指引] 此題結合力學、電學與光學三部分內(nèi)容,要求考生熟練電功率與機械功率的計算,理解太陽輻射能量的球形模型。
★搶分頻道
◇限時基礎訓練(20分鐘)
班級 姓名 成績
第1題
1.(xx深圳市最后沖刺模擬試題) 如圖所示電路中,電源電動勢ε恒定,內(nèi)阻r=1Ω,定值電阻R3=5Ω。當電鍵K斷開與閉合時,ab段電路消耗的電功率相等。則以下說法中正確的是( )
A.電阻R1、R2可能分別為4Ω、5Ω
B.電阻R1、R2可能分別為3Ω、6Ω
C.電鍵K斷開時電壓表的示數(shù)一定大于K閉合時的示數(shù)
D.電鍵K斷開與閉合時,電壓表的示數(shù)變化量大小與電流表的示數(shù)變化量大小之比一定等于6Ω
1.答案:ACD
解析:根據(jù)閉合電路歐姆定律與部分電路歐姆定律可得到答案。
2
A
R1
R2
1
S
2.(xx深圳市南頭中學)如圖,電源的內(nèi)阻不可忽略.已知定值電阻R1=10Ω,R2=8Ω.當電鍵S接位置1時,電流表的示數(shù)為0.20A.那么當電鍵S接位置2時,電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值
A.0.28A B.0.25A
C.0.22A D.0.19A
2.答案:C
解析:電鍵接2后,電路的總電阻減小,總電流一定增大,所以不可能是0.19A.電源的路端電壓一定減小,原來路端電壓為2V,所以電鍵接2后路端電壓低于2V,因此電流一定小于0.25A.所以只能選C。
3.(xx深圳市南頭中學)某居民家中的電路如圖6所示,開始時各部分工作正常,將電飯煲的插頭插入三孔插座后,正在燒水的電熱壺突然不能工作,但電燈仍正常發(fā)光.拔出電飯煲的插頭,把試電筆分別插入插座的左、右插孔,氖管均能發(fā)光,則:
A.僅電熱壺所在的C、D兩點間發(fā)生了斷路故障
B.僅電熱壺所在的C、D兩點間發(fā)生了短路故障
C.僅導線AB間斷路
D.因為插座用導線接地,所以發(fā)生了上述故障
3.答案:C
解析:由于電燈仍正常發(fā)光,說明電源是好的,電熱壺所在的C、D兩點間沒有發(fā)生短路故障。把試電筆分別插入插座的左、右插孔,氖管均能發(fā)光,說明插座的左、右插孔都與火線相通,說明電熱壺所在的C、D兩點間沒有發(fā)生斷路故障。綜合分析可知,故障為導線AB間斷路,即C選項正確。
4.(xx廣州市六校聯(lián)考)如圖所示的電路中,閉合電鍵S后,燈L1和L2都正常發(fā)光,后來由于某種故障使燈L2突然變亮,電壓表讀數(shù)增加,由此推斷,這故障可能是
A.L1燈燈絲燒斷 B.電阻R2斷路
C.電阻R2短路 D.電容器被擊穿短路
4.答案:B
解析:由動態(tài)電路的分析規(guī)律:串反并同.可以知道L2突然變亮只能是電阻R2斷路,即相當于R2]增大到無窮大。
5.(xx汕頭)如圖所示,電源E的電動勢為3.2 V,電阻R的阻值為30 Ω,小燈泡L的額定電壓為3.0 V,額定功率為4.5 W,當電鍵S接位置1時,電壓表的讀數(shù)為3 V,那么當電鍵S接到位置2時,小燈泡L的發(fā)光情況是
A.很暗,甚至不亮 B.正常發(fā)光 C.比正常發(fā)光略亮 D.有可能被燒壞
5. 答案:A
解析:S接1時,由E=U+Ir得r=2 Ω.RL=U額2/P額=2 Ω,故S接2時,UL= RL= 1.6 V<3.0 V,故燈很暗,此時電路中電流I′=0.8 A,有可能超過電源的額定電流,使電源燒毀導致燈不亮。
◇基礎提升訓練
1.如圖4所示,已知電源電動勢E=6.3v,內(nèi)阻r=0.5Ω,
固定電阻R1=2Ω,R2=3Ω,R3是阻值為5Ω的滑動變阻器。按下開關S,
R2
R1
Rx
R3-Rx
s
r
E
圖4
調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭,求通過電源的電流范圍。
1. 答案:2.1~3A
解析:本題首先要畫出等效電路圖,滑動變阻器觸頭將R3分成Rx
和R3-Rx兩部分,Rx可在0~5Ω之間變化,等效電路如圖4所示。
選擇從外電路入手的途徑,外電阻為R==
,當Rx=2Ω時 ,R有極大值2.5Ω;當Rx=5Ω時,R有極小值1.6Ω,分別代入I=可得I的極小值為2.1A, 極大值為3A,故通過電源的電流范圍為2.1~3A之間。
2.圖為一電路板的示意圖,a、b、c、d為接線柱,a、d與220V的交流電源連接,ab間、bc間、cd間分別連接一個電阻.現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流,為檢查電路故障,用一交流電壓表分別測得b、d兩點間以及a、c兩點間的電壓均為220V.由此可知
A.ab間電路通,cd間電路不通
B.ab間電路不通,bc間電路通
C.ab間電路通,bc間電路不通
D.bc間電路不通,cd間電路通
2.答案: CD
圖4
解析:由于用交流電壓表測得b、d兩點間為220V,這說明ab間電路是通的,bc間電路不通或cd間電路不通;由于用交流電壓表測得a、c兩點間為220V,這說明cd間電路是通的,ab間電路不通或bc間電路不通;綜合分析可知bc間電路不通,ab間電路通和cd間電路通,即選項C、D正確。
3.如圖4所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r.當滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時,發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對值分別為ΔU1和ΔU2.下列說法中正確的是( )
A.小燈泡L1、L3變暗,L2變亮 B.小燈泡L3變暗,L1、L2變亮
C.ΔU1<ΔU2 D.ΔU1=ΔU2
3.答案:B
解析:滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端,總電阻減小,總電流增大,路端電壓減小,L2中電流增大,變亮,L3中電壓降低,變暗.U1減小,U2增大,而路端電壓U=U1+U2減小,所以U1的變化量大于U2的變化量.
4.如圖所示的電路中,電源的內(nèi)阻r=2Ω,R3=8Ω,L是一個“12V,12W”的小燈泡,當調(diào)節(jié)R1使電流表讀數(shù)為1.5A時,電壓表的示數(shù)剛好為零,并且小燈泡L正常發(fā)光,求:
(1)R2=? (2)電源的電動勢E=? (3)電源的輸出功率P=?
4.答案:(1)R2=24Ω (2) E=23V (3)P=30W
解析:由于電壓表讀數(shù)為零,說明R2兩端電壓與燈泡兩端電壓一樣,為正常發(fā)光時的額定值U2=12V,又因為燈正常發(fā)光,所以通過燈的電流為:
,電流表測得的電流I是通過燈與R2的電流之和,也是電路中的干路電流,所以通過R2的電流為I2=1.5-1=0.5A 所以
流過R3的電流與流過燈的電流一樣大,也為1A,所以 U3=I1R3=8V 內(nèi)電壓為U內(nèi)=Ir=3Ω,
電源的電動勢為E=U外+U內(nèi)=12V+8V+3V=23V 電源的輸出功率是P=EI-I2r=30W
5.如圖5,電源內(nèi)阻不計.為使電容器的電荷量增大,可采取以下哪些方法( )
A.增大R1 B.減小R2
C.增大R2 D.減小R1
5.答案:CD
解析: 穩(wěn)定后電容器相當于斷路.增大R2或減小R1可以增大電容器C兩端的電壓,從而增大其電荷量.
6. 如圖(4)所示的電路中,已知電容C = 2uF。電源電動勢ε=12v。內(nèi)電阻不計,R1:R2:R3:R4 = 1:2 = 6:3則電容器極上板所帶的電量為多少?
6.解析:此電路的關系為。R1、R2串聯(lián),R3、R4串聯(lián),然后二者并聯(lián)于a、c、兩點。電容器上的電壓等于Ubd
= │U3—U1│=│Uab—Uab│
而U1<U3說明R1上降壓少,電容器上板帶正電。
∴UC = │U1—U2│= 4 V q = CU =810-6c
7.圖中A為理想電流表,和為理想電壓表,定值電阻,為可變電阻,電池E內(nèi)阻不計,則
(A)不變時,讀數(shù)與A讀數(shù)之比等于
(B)不變時,讀數(shù)與A讀數(shù)之比等于
(C)改變一定量時,讀數(shù)的變化量與A讀數(shù)的變化量之比的絕對值等于
(D)改變一定量時,讀數(shù)的變化量與A讀數(shù)的變化量之比的絕對值等于
7.[答案 ] BCD
[剖析]
改變一定量時,
8.(xx重慶)汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗,如圖15圖,在打開車燈的情況下,電動機未啟動時電流表讀數(shù)為10 A,電動機啟動時電流表讀數(shù)為58 A,若電源電動勢為12.5 V,內(nèi)阻為0.05 Ω,電流表內(nèi)阻不計,則因電動機啟動,車燈的電功率降低了
A.35.8 W B.43.2 W
C.48.2 W D.76.8 W
8.[答案] B
[解析] 非純電阻電路的功率計算
◇能力提升訓練
第I卷(共48分)
一、選擇題(本題包括6小題,每小題8分,共48分。每小題至少有1個選項符合題意)
1.如圖4所示,是測定兩個電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗中得到的電流和路端電壓圖線,則應有(?。?
A.當I1=I2時,電源總功率P1=P2
B.當I1=I2時,外電阻R1=R2
C.U1=U2時,電源輸出功率P出1<P出2
D.當U1=U2時,電源內(nèi)部消耗的電功率P內(nèi)1<P內(nèi)2
1 答案:ACD
解析:根據(jù)端電壓與外電流的關系圖可知,兩電源的電動勢一樣,電源的總功率P=EI,所以答案A正確;當I1=I2時,外電壓U1<U2,故外電阻不相等,B不正確;當U1=U2時,I1<I2,電源的輸出功率P=UI,可知P1<P2,故C正確;由于U內(nèi)=E-U外,當U外相等時,U內(nèi)也相等,斜率代表內(nèi)電阻的大小,可知,r1>r2,再根據(jù)P=U2/r知,D正確.
2.如圖示,直線OAC為某一直流電源的總功率隨總電流變化的圖線,拋物線OBC為同一電源內(nèi)部消耗功率Pr隨總電流的變化圖線,若A、B對應的橫坐標為2,則下面判斷正確的是( )
A.電源的電動勢為3V,內(nèi)電阻為1Ω
B.線段AB表示的功率為2W
C.電流為2A時,外電路電阻為0.5Ω
D.電流為3A時,外電路電阻為2Ω
2.答案:ABC
解析:由電源消耗功率和電源內(nèi)部消耗功率表達式PE=EI,Pr=I2r,可知,直線是電源消耗的電功率,拋物線是電源內(nèi)電阻上消耗的功率,當電源內(nèi)電阻上消耗的功率等于電源的電功率時,說明了外電路短路,此時由電流為3A可知,電源的電動勢為E=3V,那么內(nèi)電阻為r=1Ω,由圖象可知,當電路中的電流為2A時,外電阻為0.5Ω,電源消耗的電功率為6W,內(nèi)電阻上消耗的功率為4W,外電路上消耗的電功率為2W,所以BC段表示2W。
3.如圖所示的電路中,閉合電鍵,燈L1、L2正常發(fā)光,由于電路出現(xiàn)故障,突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮,燈L2變暗,電流表的讀數(shù)變小,根據(jù)分析,發(fā)生的故障可能是( )
A.R1斷路 B.R 2斷路
C.R 3短路 D.R 4短路
3.答案:A
解析:燈L1變亮,可以看做是通過L1的電功率增大,根據(jù)并同串反的規(guī)律,可能出現(xiàn)的情況是:與L1有并關系的R1斷路(認為電阻變?yōu)闊o窮大),與L1有串關系的R2、R3、R4及L2都應電阻變小,即短路;燈L2變暗,則與L2有并關系的是:R2、R3,應變小,即短路;與L2有串關系的是:R1、R4,應變大,即斷路,綜上所述,正確答案是A。
4.如圖示的電路中,已知電容C1=C2,電阻R1=R2,外接電壓不變,當開關S由閉合狀態(tài)斷開時,下述說法正確的是( )
A、電容器C1上的電量增多,電容器C2上的電量減少
B、電容器C1上的電量減少,電容器C2上的電量增多
C、電容器C1、C2上的電量都增多
D、電容器C1、C2上的電量都減少
4.答案:C
解析:開關原來閉合,電阻R1、R2是串聯(lián),C1、C2兩板間電壓分別等于R1、R2兩端電壓;開頭斷開,C1、C2直接與電源相連,電壓都升高,因而電荷量都增多.
5.如圖示,調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值,使電壓表V的示數(shù)增大ΔU,在這個過程中,( )
A.通過電阻R1兩端的電流增加,增加量一定大于ΔU/R1
B.電阻R2兩端的電壓減小,減小量一定等于ΔU
C.通過R2的電流減小,但減小量一定小于ΔU/R2
D.路端電壓一定增加,增加量一定等于ΔU
5.答案:C
解析:電壓表測的是R1兩端的電壓,當讀數(shù)增大ΔU時,則流過R1兩端的電流增量為ΔI=ΔU/R1,所以A不正確;由于電源的電動勢不變,R1與R并聯(lián)后總電壓變大,所以R2與r,電壓之和減少,則R2上的電壓減少量小于ΔU,故B、D不正確而C正確.
6.一個電源,及兩個電阻R1、R2,當R1、R2單獨接在電源上時,電源的輸出功率均為P0,現(xiàn)把R1和R2串聯(lián)后接到該電源上,電源的輸出功率為P1,再把R1、R2并聯(lián)后接到電源上,電源的輸出功率為P2,則( ?。?
A.P0=P1 B.P0>P2
C.P0>P1 D.P0<P2
6.答案:BC
解析:[輸出功率,當分別接R1、R2時,它們功率相等,則一定存在關系式r2=R1R2,根據(jù)功率與外電阻的關系圖可知,由于R1、R2不相等,并聯(lián)后,總電阻比其中一個電阻小,功率變小了;串聯(lián)后總電阻比其中一個大,因此它們的總功率也變小了.]
第Ⅱ卷(共60分)
7.(10分) 如圖所示,電阻R1=8Ω,電動機繞組電阻R0=2Ω,當電鍵K斷開時,電阻R1消耗的電功率是2.88W;當電鍵閉合時,電阻R1消耗的電功率是2W,若電源的電動勢為6V.求:電鍵閉合時,電動機輸出的機械功率.
7.解:K斷開時,電流=0.6A 電源內(nèi)阻ε/I-R=2Ω
K閉合時,路端電壓=4V 電流/R=0.5A
總電流ε/=1A 通過電動機的電流=0.5A
電動機的機械功率=1.5W
8.(10分)如圖所示的電路中,在A、B兩點間接一電動勢為4V,內(nèi)電阻為1Ω的直流電源,電阻R1=R2=R=4Ω,電容器C的電容為30μF,電流表的內(nèi)阻不計,求:
(1)電流表的讀數(shù);
(2)電容器所帶的電量
(3)斷開電源后,通R2的電量
8.I= (A) 電容帶的電量為Q=CUR3=9.610-5(c)
斷開電源后通過R2的電量為4.810-5(C)
9.(16)可以用電學方法來測水流的速度.如圖所示,將小鉛球P系在細金屬絲下,懸掛在O點,開始時小鉛球P沿豎直方向處于靜止狀態(tài),當將小鉛球P放入水平流動的水中時,球向左擺起一定的角度θ.為了測定水流的速度V,在水平方向固定一根電阻絲BC,使C端位于O點的正下方,它與金屬絲接觸良好,不計摩擦,還有一個電動勢為ε電源(內(nèi)阻不計)和一只電壓表.
(1)設計一個電路,使水流速度增大時,電壓表的示數(shù)也增大,在題圖上畫出原理圖.
(2)已知水流對小球的作用力F與水流速度V的關系為F=kDV(k為比例系數(shù),D為小鉛球的直徑),OC=h,BC長為L,小鉛球質(zhì)量為m,當小鉛球平衡時電壓表示數(shù)為U,請推導出V與U的關系式.(水對小鉛球的浮力忽略不計)
9.解:(1)略?。?)平衡得=tgθ 由串聯(lián)電路電壓關系可得 = 又 = tgθ
F=kDV- 解得U=V V=?U
10.(16)如圖示的電路中,虛線框內(nèi)的各元件的數(shù)值未知,但根據(jù)電工學知識,可以將它等效成一個恒定的電動勢的為E與內(nèi)阻為某一值的r的電壓源.當它的輸出端a、b分別邊接不同的阻值電阻時,電流表的讀數(shù)有不同的值,
(1)請通過計算完成下表格
電流表示數(shù)(A)
1
0.6
0.4
連接的電阻(Ω)
10
18
118
(2)a、b連接電阻多大時,電阻R上的電功率最大?最大功率是多少?
10.答案:(1)28Ω,0.1A(2)18W
解析:將虛框中的電源及電阻等效成一個等效電源與等效內(nèi)阻,設為E,r,則有:
,
代入表格中的兩組完整的數(shù)據(jù)可得:E=12V,r=2Ω,再根據(jù)已知的電源電動勢與內(nèi)電阻求出當I或R已知時的值:28Ω,0.1A,再根據(jù)外電阻等于內(nèi)電阻時,輸出功率最大求,Pmax=18W)
考點整合答案
考點一:1、電動勢;總電阻;2、I=E/(R+r)3、純電阻電路.