高中物理教科版1第二章直流電路單元測試

學(xué)案12章末總結(jié)一、純電阻電路和非純電阻電路1．對于純電阻電路(如由白熾燈、電爐絲等構(gòu)成的電路)，電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，W＝Q＝UIt＝eq\f(U2,R)t＝Pt.圖12．對于非純電阻電路(如含有電動機(jī)、電解槽等的電路)，電功大于電熱．在這種情況下，不能用I2Rt或eq\f(U2,R)t來計(jì)算電功．圖1例1如圖1所示，電解槽A和電爐B并聯(lián)后接到電源上，電源內(nèi)阻r＝1Ω，電爐電阻R＝19Ω，電解槽電阻r′＝Ω.當(dāng)S1閉合、S2斷開時(shí)，電爐消耗功率為684W；S1、S2都閉合時(shí)電爐消耗功率為475W(電爐電阻可看做不變)．試求：(1)電源的電動勢；(2)S1、S2都閉合時(shí)，流過電解槽的電流大小；(3)S1、S2都閉合時(shí)，電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率．解析(1)設(shè)S1閉合、S2斷開時(shí)電爐功率為P1，電爐中電流I1＝eq\r(\f(P1,R))＝eq\r(\f(684,19))A＝6A電源電動勢E＝I1(R＋r)＝120V.(2)設(shè)S1、S2都閉合時(shí)電爐功率為P2，電爐中電流為I′＝eq\r(\f(P2,R))＝eq\r(\f(475,19))A＝5A電源路端電壓為U＝I′R＝5×19V＝95V，流過電源的電流為I＝eq\f(E－U,r)＝eq\f(120－95,1)A＝25A流過電解槽的電流為IA＝I－I′＝20(3)電解槽消耗的電功率PA＝IAU＝20×95W＝1900W電解槽內(nèi)熱損耗功率P熱＝Ieq\o\al(2,A)r′＝202×W＝200W電解槽中電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的功率為P化＝PA－P熱＝1700W.答案(1)120V(2)20A(3)1700圖2針對訓(xùn)練1在如圖2所示的電路中，電源的電動勢E＝V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；AB為滑動變阻器，其最大電阻R＝30Ω；L為一小燈泡，其額定電壓U＝V，額定功率P＝W；S為開關(guān)，開始時(shí)滑動變阻器的觸頭位于B端，現(xiàn)在接通開關(guān)S，然后將觸頭緩慢地向A端滑動，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一位置C時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光．則C、B之間的電阻應(yīng)為圖2A．10Ω B．20ΩC．15Ω D．5Ω答案B解析本題中小燈泡恰好正常發(fā)光，說明此時(shí)通過小燈泡的電流達(dá)到額定電流I額＝eq\f(P額,U額)＝6.0A＝0.3A，兩端電壓達(dá)到額定電壓U額＝V，而小燈泡和電源、滑動變阻器的AC部分串聯(lián)，則通過電阻AC的電流與通過小燈泡的電流相等，故RAC＝eq\f(E－U額,I額)＝eq\f－,Ω＝10Ω，所以RCB＝R－RAC＝20Ω.二、閉合電路的動態(tài)分析動態(tài)電路問題的分析思路(1)電路中不論是串聯(lián)部分還是并聯(lián)部分，只要有一個(gè)電阻的阻值變大，整個(gè)電路的總電阻必變大．只要有一個(gè)電阻的阻值變小，整個(gè)電路的總電阻必變?。?2)根據(jù)總電阻的變化，由閉合電路歐姆定律可判定總電流、電壓的變化；(3)判定固定支路電流、電壓的變化；(4)判定變化部分的電流、電壓變化，如變化部分是并聯(lián)回路，那么仍應(yīng)先判定固定電阻部分的電流、電壓的變化，最后變化電阻部分的電流、電壓就能確定了．例2如圖3所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動變阻器的滑片P由a端向b端移動的過程中，下列各物理量變化情況為()圖3A．電流表的讀數(shù)一直減小B．R0圖3C．電源輸出功率先增大后減小D．電壓表的讀數(shù)先增大后減小解析滑動變阻器滑片P由a端向b端移動的過程中，bP部分和aP部分并聯(lián)，外電路總電阻先變大后變小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路總電流(電流表示數(shù))先減小后增大，A項(xiàng)錯誤；根據(jù)電功率P0＝I2R0，可知R0的功率先減小后增大，B項(xiàng)正確；當(dāng)外電路總電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)，輸出功率最大，但R0與電源內(nèi)阻r大小關(guān)系不能確定，故不能確定電源輸出功率的變化情況，C項(xiàng)錯誤；電壓表所測為電源的路端電壓，路端電壓與外電阻變化趨勢一致，故D項(xiàng)正確．答案BD針對訓(xùn)練2如圖4所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，如果變阻器的滑片向b端滑動，則()A．電燈L更亮，安培表的示數(shù)減小圖4B．電燈L更亮，圖4C．電燈L更暗，安培表的示數(shù)減小D．電燈L更暗，安培表的示數(shù)增大答案A解析變阻器的滑片P向b端滑動時(shí)，R1接入電路的有效電阻增大，外電阻R外增大，干路電流I減小，安培表的示數(shù)減小，路端電壓U增大，電燈兩端電壓增大，電燈L更亮，A正確，B、C、D錯誤．三、電路故障的分析方法1．用電壓表檢查故障：(1)斷路故障判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有示數(shù)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則說明該段電路中有斷點(diǎn)．(2)短路故障判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有示數(shù)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則說明該段電路被短路．2．用歐姆表檢查故障：用歐姆表檢查故障，一定要注意將待測部分與電路斷開．若測得某段電路的電阻為零，說明該部分短路；若測得某段電路的電阻無窮大，說明該部分?jǐn)嗦罚畧D1例3如下圖所示，甲圖是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖，合上開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)燈A、B都不亮．他采用下列兩種方法檢查故障圖1甲乙丙(1)用多用電表的直流電壓擋進(jìn)行檢查：①那么選擇開關(guān)應(yīng)置于下列量程的________擋．(用字母序號表示)A．VB．10VC．50VD．250V②在測試a、b間直流電壓時(shí)，紅表筆應(yīng)接觸________(選填“a”或“b”)．③該同學(xué)測試結(jié)果如乙圖所示，根據(jù)測試結(jié)果，可以判定故障是__________(假設(shè)只有下列中的某一項(xiàng)有故障).A.燈A斷路B．燈B短路C．c、d段斷路D．d、f段斷路(2)用歐姆擋檢查：①測試前，應(yīng)將開關(guān)S______(選填“斷開”或“閉合”)．②測量結(jié)果丙圖所示，由此可以斷定故障是()A.燈A斷路B．燈B斷路C．燈A、B都斷路D．d、e間導(dǎo)線斷路解析(1)①用多用電表的直流電壓擋進(jìn)行測量時(shí)，實(shí)質(zhì)上是用電壓表測量，而電壓表內(nèi)阻很大，若并聯(lián)在斷路處(設(shè)有一處發(fā)生斷路)時(shí)，電路接通，電壓表示數(shù)應(yīng)為電源的電動勢，并聯(lián)在未斷路處，示數(shù)為零．因此，用多用電表的直流電壓擋檢查電路時(shí)，電壓表的量程必須大于電源的電動勢，為了使示數(shù)明顯，選擇量程不宜過大，而電源的電動勢約為6V，故選10V量程即可．②測試時(shí)紅表筆應(yīng)接電勢高的a點(diǎn)．③因合上開關(guān)S后，A、B燈都不亮，又只有某一項(xiàng)有故障，所以只可能發(fā)生斷路的故障．根據(jù)測試結(jié)果，a、b間有示數(shù)，說明a→電源→b完好；c、b間有示數(shù)，說明c→a→電源→b完好；c、d無示數(shù)，說明c→燈A→d間完好；d、f有示數(shù)，說明d→c→a→電源→b→f完好．綜上分析應(yīng)是d、f段斷路．(2)①用歐姆擋檢查時(shí)，測試前應(yīng)首先將開關(guān)S斷開．②根據(jù)測試結(jié)果，接c、d時(shí)有示數(shù)，說明不是燈A斷路；接e、f時(shí)有示數(shù)，說明也不是燈B斷路；接d、e間時(shí)電阻無窮大，可以斷定是d、e間導(dǎo)線斷路．答案(1)①B②a③D(2)①斷開②D針對訓(xùn)練3用電壓表檢查如圖6所示電路的故障，分別測得Uad＝V，Ucd＝0V，Uab＝V，則此故障可能是()A．L斷路B．R斷路C．R′斷路D．S斷路圖6答案B解析Uab＝V，說明b、c、d與電源之間和a與電源之間的元件和導(dǎo)線是完好的，只能是R斷路．1.(閉合電路的動態(tài)分析)如圖7所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略．開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中()A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大圖7答案A解析由變阻器R0的滑動端向下滑動可知R0連入電路的有效電阻減小，則R總減小，由I＝eq\f(E,R總＋r)可知I增大，由U內(nèi)＝Ir可知U內(nèi)增大，由E＝U內(nèi)＋U外可知U外減小，故電壓表示數(shù)減?。蒛1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2減小，由I2＝eq\f(U2,R2)可知電流表示數(shù)變小，故A正確．2．(閉合電路的動態(tài)分析)如圖8所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，不計(jì)電壓表和電流表內(nèi)阻對電路的影響，當(dāng)電鍵閉合后，兩小燈泡均能發(fā)光．在將滑動變阻器的觸片逐漸向右滑動的過程中，下列說法正確的是()A．小燈泡L1、L2均變暗B．小燈泡L1變亮，小燈泡L2變暗C．電流表的讀數(shù)變小，電壓表的讀數(shù)變大D．電流表的讀數(shù)變大，電壓表的讀數(shù)變小圖8答案BC解析觸片向右滑動的過程中，滑動變阻器接入電路部分的阻值變大，電路中的總電阻變大，路端電壓變大，總電流變小，故電流表的讀數(shù)變小，電壓表的讀數(shù)變大，小燈泡L2變暗，小燈泡L2兩端的電壓減小，小燈泡L1兩端電壓增大，小燈泡L1變亮，B、C正確．3.(電路故障的分析)如圖9所示的電路中，電源電動勢為6V，當(dāng)開關(guān)S接通后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測得各部分電壓是Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可判定()A．L1和L2的燈絲都燒斷了B．L1的燈絲