高中物理粵教版1第二章電路 第二章章末復(fù)習(xí)課

第二章章末復(fù)習(xí)課【知識體系】[答案填寫]①ρeq\f(l,S)②eq\f(U,R)③I2Rt④UIt⑤eq\f(E,R＋r)⑥EI⑦UI⑧I2r主題1非純電阻電路的計算1.電功：W＝UIt.2．電功率：P電＝UI.3．熱量：Q＝I2Rt.4．熱功率：P熱＝I2R.分析與方法：閉合電路中電功、熱量和電功率、熱功率的問題本質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)化和守恒問題．分析這類問題時，要注意區(qū)分電功和熱量、電功率和熱功率，抓住能量守恒這條主線；在純電阻電路中，電功和熱量相等，電功率和熱功率相等；在非純電阻電路中，電功大于熱量，電功率大于熱功率．【典例1】一臺洗衣機上的電動機的額定電壓U＝220V，線圈電阻R＝1Ω，在額定電壓下正常運轉(zhuǎn)時電流I＝2A，求：(1)電動機消耗的總功率和發(fā)熱功率；(2)電動機的輸出功率．解析：(1)電動機總功率即為電功率P總＝UI＝220×2W＝440W；發(fā)熱功率即為線圈電阻的熱功率P熱＝I2R＝22×1W＝4W.(2)電動機的輸出功率即為電動機的機械功率，由能量守恒可得：P總＝P出＋P熱，所以P出＝P總－P熱＝436W.答案：(1)440W4W(2)436W針對訓(xùn)練1．一直流電動機線圈內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動，在線圈兩端加電壓為V，電流為0.3A；松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為2V時，電流為0.8A，電動機正常工作．求：該電動機正常工作時，輸入的電功率是多少？電動機的機械功率是多少？解析：電動機不轉(zhuǎn)動時，其消耗的電功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動機線圈內(nèi)阻：r＝eq\f(U,I)＝eq\f,Ω＝1Ω，電動機轉(zhuǎn)動時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機械能，其輸入的電功率為P入＝I1·U1＝×2W＝W，電動機的機械功率P機＝P入－Ieq\o\al(2,1)·r＝W－×1W＝W.答案：WW主題2含電容器的直流電路在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時，電路里有充、放電電流．一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的元件，在電容器處電路可看作是斷路，簡化電路時可去掉它．簡化后若要求電容器所帶電量時，可接在相應(yīng)的位置上．分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點：(1)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓．(2)當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等．(3)電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電．如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電．【典例2】如圖所示，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，電阻R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，電容器的電容C1＝4μF，C2＝1μF.求：(1)當(dāng)S閉合時間足夠長時，C1和C2所帶的電量各是多少？(2)把S斷開，S斷開后通過R2的電量是多少？解析：(1)當(dāng)S閉合時間足夠長時，C1兩端的電壓等于R2兩端的電壓；C2兩端的電壓等于路端電壓．回路電流I＝eq\f(E,r＋R1＋R2)＝2A，C1兩端的電壓UC1＝U2＝IR2＝4V，C1的帶電量為：Q1＝C1UC1＝4×10－6×4C＝×10－5CC2兩端的電壓UC2＝U＝I(R1＋R2)＝10V，C2的帶電量為：Q2＝C2UC2＝1×10－6×10C＝×10－5C(2)斷開S后，電容器C1通過電阻R2、R3放電；電容器C2通過電阻R1、R2、R3放電，放電電流均流過R2，且方向相同．因此，通過R2的電量為：Q＝Q1＋Q2＝×10－5C＋×10－5C＝×10－答案：(1)×10－5C×10－5C(2)×10針對訓(xùn)練2．下圖電路中，電源電動勢E＝10V、內(nèi)阻忽略不計，定值電阻R1＝4Ω，R2＝6Ω，電容C＝30μF.(1)閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后通過電阻R1的電流多大？(2)然后將開關(guān)S斷開，求這以后流過電阻R1的總電量？(3)開關(guān)S斷開以后，電源還輸出多少電能？解析：(1)閉合開關(guān)S后，電路達到穩(wěn)定時，電容器相當(dāng)于斷路，由閉合電路歐姆定律知，通過R1的電流為：I＝eq\f(E,R1＋R2)＝1A.(2)斷開前，電容器兩極上電壓等于R2兩端的電壓，即：UC＝IR2＝1×6V＝6V，電容器的帶電量為：Q＝CUC＝30×10－6×6C＝×10－4CS斷開后，電容器兩極間電壓等于電源電動勢E，其帶電量為：Q′＝CE＝30×10－6×10C＝3×10－4C流過R1的總電量等于電容器帶電量的增加量，即：ΔQ＝Q′－Q＝×10－4C(3)開關(guān)斷開以后，電源又釋放的電能為：E電＝ΔQE＝×10－4×10J＝×10－3J.答案：(1)1A(2)×10－4C(3)×10－3主題3電路故障的分析方法1．故障類型．(1)短路：電路被短路部分有電流通過(電流表有示數(shù))，被短路兩點之間沒有電壓(電壓表無示數(shù))．(2)斷路：電路斷路部分沒有電流通過(電流表無示數(shù))，斷路兩點之間有電壓，斷路同側(cè)導(dǎo)線兩點無電壓．2．電路故障分析思路．(1)認真審題，判斷電路各元件連接方式，明確電流表、電壓表測量的元件，各開關(guān)控制的元件．(2)根據(jù)故障現(xiàn)象分析有無電流，得出電路是短路還是斷路．(3)根據(jù)電表示數(shù)變化分析找出故障位置．3．利用電流表、電壓表判斷電路故障．(1)電流表示數(shù)正常而電壓表無示數(shù)．“電流表示數(shù)正?！北砻麟娏鞅硭陔娐窞橥罚半妷罕頍o示數(shù)”表明無電流通過電壓表．故障原因可能是：①電壓表損壞；②電壓表接觸不良；③與電壓表并聯(lián)的用電器短路．(2)電壓表有示數(shù)而電流表無示數(shù)．“電壓表有示數(shù)”表明電路中有電流通過，“電流表無示數(shù)”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表．故障原因可能是：①電流表短路；②和電壓表并聯(lián)的用電器斷路．(3)電流表、電壓表均無示數(shù)．“兩表均無示數(shù)”表明無電流通過兩表，除了兩表同時短路外，可能是干路斷路導(dǎo)致無電流．【典例3】在如圖所示電路中，電源電壓不變，閉合開關(guān)S，電路正常工作一段時間后，發(fā)現(xiàn)其中一個電壓表示數(shù)變大，則()A．L可能變亮 B．R可能斷路C．燈L可能斷路 D．電阻R可能短路解析：首先分析電路的連接方式與電表的作用對象．燈L與電阻R串聯(lián)，V測電源電壓，V1測電阻R電壓．其次，從故障現(xiàn)象看，有一個電壓表示數(shù)變大，而電源電壓不變，則可判斷是V1示數(shù)變大．根據(jù)“故障分析思路”可判斷：可能是燈L短路，或者可能是電阻R斷路(V1也測電源電壓)．所以，此題應(yīng)選B.答案：B針對訓(xùn)練3．如圖所示，開關(guān)S閉合電燈不亮，為了檢查圖中電路故障，現(xiàn)用一根導(dǎo)線進行判斷，當(dāng)導(dǎo)線連接BC時，燈不亮；當(dāng)導(dǎo)線連接CD時，燈也不亮；當(dāng)導(dǎo)線連接DE時，燈亮了．則電路故障原因是()A．電阻R斷路 B．電燈L斷路C．R、L同時斷路 D．變阻器斷路解析：在串聯(lián)電路中，燈不亮，有兩種可能，第一，燈短路；第二，電路中有斷路處．根據(jù)導(dǎo)線的連接現(xiàn)象判斷，應(yīng)該不是第一種故障，所以是電路中有斷路處．當(dāng)把斷路處連接好，燈就會亮．所以，此題應(yīng)選D.答案：D主題4電學(xué)實驗1．實驗基本原則．(1)安全——不損壞實驗儀器．(2)精確——盡可能減少實驗誤差．(3)方便——便于實驗操作、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理．2．實驗儀器的選取．(1)電源允許的最大電流要大于電路中的實際電流．(2)用電器的額定電流大于或等于通過它的實際電流．(3)電壓表和電流表的量程不能小于被測電壓和電流的最大值，一般兩表的指針應(yīng)該指到滿偏刻度的eq\f(1,2)～eq\f(2,3)的位置為宜．3．兩種電路的選擇．(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法．簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”．(2)臨界值計算法．Rx＜eq\r(RVRA)時，用電流表外接法；Rx＞eq\r(RVRA)時，用電流表內(nèi)接法．(3)實驗試探法：按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法．4．滑動變阻器的兩種接法的選擇．eq\a\vs4\al(（1）選擇不同接,法的原則)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(安全性原則\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(①不超量程,②在允許通過的最大,電流以內(nèi),③電表、電,源不接反)),方便性原則\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(便于調(diào)節(jié),便于讀數(shù))),經(jīng)濟性原則：損耗能量最小))(2)兩種接法的適用條件．限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)．分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大)．如果Rx很小，限流式接法中滑動變阻器分得電壓較大，調(diào)節(jié)范圍也比較大．Rx很大時，分壓式接法中Rx幾乎不影響電壓的分配，滑片移動時，電壓變化接近線性關(guān)系，便于調(diào)節(jié)．①若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法．②若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應(yīng)改用分壓電路．③若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路．④兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低．5．電路的實物連接的方法．(1)先圖后連，先串后并．(2)看準(zhǔn)極性，接線到柱．(3)明確量程，檢查定位．【典例4】用如圖所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關(guān)K和兩個部件S、T.請根據(jù)下列步驟完成電阻測量：(1)旋動部件________，使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻度線.(2)將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”(3)將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件______，使指針對準(zhǔn)電阻的________(填“0刻線”或“∞刻線”).(4)將兩表筆分別與待測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小．為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按________的順序進行操作，再完成讀數(shù)測量．A．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1K”的位置B．將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”C．將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接D．將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進行校準(zhǔn)解析：首先要對表盤機械校零，所以旋動部件是S.接著是歐姆調(diào)零，將“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件T，讓表盤指針指在最右端零刻度處．當(dāng)兩表筆分別與待測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小，為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，必須將指針指在中間刻度附近，所以要將倍率調(diào)大．原因是指針偏轉(zhuǎn)小，則說明刻度盤值大，現(xiàn)在要指針偏大即刻度盤值要小，則只有調(diào)大倍率才會實現(xiàn)．所以正確順序ADC.答案：(1)S(3)T0刻線(4)ADC針對訓(xùn)練4．小明的實驗桌上有：A.待測電源一個(電動勢約3V，內(nèi)阻小于1Ω)；B.直流電流表(量程0～～3A，0.6A擋的內(nèi)阻約Ω，3A擋的內(nèi)阻約Ω)；C.直流電壓表(量程0～3～15V，3V擋內(nèi)阻為15kΩ，15V擋內(nèi)阻為25kΩ)；D.滑動變阻器(阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A)；E.滑動變阻器(阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A)；F.開關(guān)；G.導(dǎo)線若干；H.小燈泡(電阻小于1Ω)．請你幫助小明完成下列問題：(1)利用給出的器材測電源的電動勢和內(nèi)阻，有如圖甲、乙兩種電路，為了減小測量誤差，應(yīng)選擇圖______所示電路．(2)根據(jù)你選擇的電路將圖丙中的實物連接好．(3)你選擇的滑動變阻器是________(填代號)，理由是___________________________________________________.(4)小明根據(jù)測出的數(shù)據(jù)，作出U－I圖線如圖丁a線所示，實驗所測電源的電動勢為E＝__________V，內(nèi)電阻為r＝________Ω.解析：(1)伏特表測量的是路端電壓，所以使用圖乙電路．(2)圖略．(3)滑動變阻器應(yīng)選擇能使電路電流適中且移動滑片時電流表示數(shù)較明顯，所以選D.(4)E＝3V，r＝Ω.答案：見解析統(tǒng)攬考情本章的內(nèi)容較多，理論基礎(chǔ)是閉合電路的歐姆定律，通常以電路分析、計算和實驗題的形式考查，近幾年來，實驗題的考查是重中之重．從近幾年的高考來看，各省市的高考題基本都涉及本章的實驗，考查范圍較廣，有實驗儀器的選擇與使用、實驗過程與結(jié)果的分析以及實驗設(shè)計，涉及的實驗有多用電表的使用、伏安法測電阻，電流表(電壓表)的改裝和測電源電動勢和內(nèi)阻．這要求我們在深刻理解閉合電路的歐姆定律、熟練掌握電路分析方法的基礎(chǔ)上，對有關(guān)的幾個實驗在原理、實質(zhì)上有明確的認識．真題例析(2023·廣東卷)下圖a是測量電阻Rx的原理圖，學(xué)生電源輸出電壓可調(diào)，電流表量程選0.6A(內(nèi)阻不計)，標(biāo)有長度刻度的均勻電阻絲ab的總長為30.0cm.圖a圖b圖c(1)根據(jù)原理圖連接圖b的實物圖．(2)斷開S2，合上S1；調(diào)節(jié)電源輸出電壓為V時，單位長度電阻絲的電壓u＝________V/cm.記錄此時電流表A1的示數(shù)．(3)保持S1閉合，合上S2；滑動c點改變ac的長度l，同時調(diào)節(jié)電源輸出電壓，使電流表A1的示數(shù)與步驟②記錄的值相同，記錄長度l和A2的示數(shù)I.測量6組l和I值，測量數(shù)據(jù)已在圖c中標(biāo)出．寫出Rx與l、I、u的關(guān)系式Rx＝______；根據(jù)圖c用作圖法算出Rx＝________Ω.解析：(2)3V電壓分布在長為30cm的電阻絲上，故有單位長度的電壓u＝eq\f(3,30)V/cm＝V/cm.(3)設(shè)電阻絲每1cm長的電阻為R，當(dāng)合上S1,斷開S2時，設(shè)此時電阻絲電流為I′，有：I′·30R＝30u,當(dāng)合上S1、S2時，I′·lR＝IRx，由上兩式得：Rx與l、I、u的關(guān)系式Rx＝eq\f(lu,I).在圖c中過盡可能多的點作直線如圖所示，對照圖可得l＝eq\f(Rx,u)I，由L－I圖線的斜率k＝60.016cm/A＝eq\f(Rx,u)，可得Rx＝ku＝×Ω≈Ω.答案：(1)見下圖(2)(3)eq\f(Lu,I)針對訓(xùn)練(1)在測定一根粗細均勻的合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖所示，校零時的讀數(shù)為________mm，合金絲的直徑為________mm.(2)為了精確測量合金絲的電阻Rx，設(shè)計出如圖1所示的實驗電路圖，按照該電路圖完成圖2中的實物電路連接．圖1圖2解析：校零時螺旋測微器讀數(shù)：0mm＋0.01mm×＝0.007mm；測量時螺旋測微器讀數(shù)：0.5mm＋0.01mm×＝0.645mm；合金絲的直徑d＝0.645mm－0.007mm＝0.638mm.答案：(1)0.007mm0.638mm(2)實物電路連接如圖1．(多選)如圖所示的電路中，R1、R2是兩個定值電阻，R′是滑動變阻器，R3為小燈泡，電源內(nèi)阻為r.開關(guān)閉合后，當(dāng)滑動變阻器觸頭P向上移動時()A．電壓表示數(shù)變大 B．小燈泡亮度變亮C．電容器充電 D．電源的總功率變大解析：滑動變阻器的滑動觸頭向上滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻變大，根據(jù)“串反并同”，通過與其串聯(lián)的小燈泡和電源的電流變小，故小燈泡變暗，電源的總功率減小，B、D錯誤；與其并聯(lián)的電容器、電壓表兩端的電壓變大，故電容器充電，A、C正確．答案：AC2．用圖示的電路可以測量電阻的阻值．圖中Rx是待測電阻，R0是定值電阻，?是靈敏度很高的電流表，MN是一段均勻的電阻絲．閉合開關(guān)，改變滑動觸頭P的位置，當(dāng)通過電流表?的電流為零時，測得MP＝l1，PN＝l2，則Rx的阻值為()\f(l1,l2)R0 \f(l1,l1＋l2)R0\f(l2,l1)R0 \f(l2,l1＋l2)R0解析：根據(jù)電阻定律有eq\f(RM,RN)＝eq\f(l1,l2)，當(dāng)電表無讀數(shù)時，有eq\f(RM,RN)＝eq\f(R0,Rx)，解得Rx＝eq\f(l2R0,l1)，選項C正確．答案：C3．在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現(xiàn)，設(shè)計了一種報警裝置，電路如圖所示.M是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，裝置發(fā)出警報，此時()A．RM變大，且R越大，U增大越明顯B．RM變大，且R越小，U增大越明顯C．RM變小，且R越大，U增大越明顯D．RM變小，且R越小，U增大越明顯解析：根據(jù)題述接觸到藥液時其電阻RM發(fā)生變化，導(dǎo)致S兩端電壓U增大，可知RM變小，且R越大，U增大越明顯，選項C正確．答案：C4．某同學(xué)設(shè)計的可調(diào)電源電路如圖(a)所示，R0為保護電阻，P為滑動變阻器的滑片，閉合電鍵S.(1)用電壓表測量A、B兩端的電壓；將電壓表調(diào)零，選擇0～3V擋，示數(shù)如圖(b)，電壓值為________V.(2)在接通外電路之前，為了保證外電路的安全，滑片P應(yīng)先置于________端．(3)要使輸出電壓U變大，滑片P應(yīng)向________端移動．(4)若電源電路中不接入R0，則在使用過程中，存在______(填“斷路”或“短路”)的風(fēng)