2025新高考方案一輪物理第八章含答案

2025新高考方案一輪物理第八章第八章恒定電流第1講電流電阻電功電功率(基礎(chǔ)落實(shí)課)一、電流1．形成條件：(1)導(dǎo)體中有自由電荷；(2)導(dǎo)體兩端存在電壓。2．標(biāo)矢性(1)電流的方向：把正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向。(2)電流是標(biāo)量，遵守代數(shù)運(yùn)算法則。3．表達(dá)式：(1)定義式：I＝eq\f(q,t)；(2)微觀表達(dá)式：I＝neSv。二、電阻及電阻定律1．電阻：R＝eq\f(U,I)，國(guó)際單位是歐姆(Ω)，反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，大小由導(dǎo)體本身性質(zhì)決定。2．電阻定律：R＝ρeq\f(l,S)，其中l(wèi)是導(dǎo)體的長(zhǎng)度；S是導(dǎo)體的橫截面積；ρ是導(dǎo)體的電阻率，國(guó)際單位是歐·米，符號(hào)是Ω·m。3．電阻率(1)反映導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性。(2)其大小跟導(dǎo)體的材料、溫度有關(guān)。三、電功和電熱三“概念”一“定律”電功表達(dá)式W＝Uq＝UIt，指導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷做的功電功率表達(dá)式P＝eq\f(W,t)＝UI，表示電流做功的快慢焦耳定律表達(dá)式Q＝I2Rt，表述：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量(電熱)跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比熱功率(1)定義：電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的功率(2)表達(dá)式：P熱＝eq\f(Q,t)＝I2R兩“注意”(1)對(duì)于純電阻電路：P＝P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)(2)對(duì)于非純電阻電路：P＝UI＝P熱＋P其他＝I2R＋P其他≠eq\f(U2,R)＋P其他情境創(chuàng)設(shè)如圖甲所示，技術(shù)人員正在用電烙鐵進(jìn)行焊接操作，電烙鐵的發(fā)熱部件可以等效為如圖乙所示的金屬棒：其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積為S，電阻率為ρ。在棒兩端加上電壓U時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流為I，在通電時(shí)間t內(nèi)通過棒某一截面的電荷量為q，電流做功為W，產(chǎn)生的熱量為Q。理解判斷(1)只要電荷運(yùn)動(dòng)就會(huì)形成電流。(×)(2)由于規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，故電流是矢量?×)(3)電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多。(√)(4)由R＝eq\f(U,I)知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端電壓成正比，與流過導(dǎo)體的電流成反比。(×)(5)根據(jù)I＝eq\f(q,t)，可知電流I與電荷量q成正比。(×)(6)由ρ＝eq\f(RS,l)知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積成正比，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成反比。(×)(7)公式W＝eq\f(U2,R)t＝I2Rt對(duì)于電烙鐵是適用的。(√)

逐點(diǎn)清(一)電流三種表達(dá)式的應(yīng)用|題|點(diǎn)|全|練|1．[定義式I＝eq\f(q,t)的應(yīng)用]地球表面附近存在一豎直向下電場(chǎng)，晴天時(shí)在電場(chǎng)作用下，大氣中的正離子向下運(yùn)動(dòng)、負(fù)離子向上運(yùn)動(dòng)，由此形成的微弱電流稱為地空電流。這電流是穩(wěn)恒的，不隨高度變化而變化，全球地空電流的總電流強(qiáng)度為1800A。假設(shè)正、負(fù)離子帶電量均為1.6×10－19C，則1s時(shí)間內(nèi)穿過以地心為球心的某球殼(半徑略大于地球半徑)的離子個(gè)數(shù)約為()A．2.0×1018個(gè) B．1.8×1020個(gè)C．1.1×1022個(gè) D．1.6×1023個(gè)解析：選C根據(jù)I＝eq\f(Q,t)，可得Q＝It＝1800×1C＝1800C。因?yàn)镼＝nq，q＝1.6×10－19C，故n＝eq\f(Q,q)≈1.1×1022個(gè)，選項(xiàng)C正確。2．[微觀表達(dá)式I＝neSv的應(yīng)用]如圖所示，由同種材料制成且厚度相等的長(zhǎng)方體合金塊A和B，上表面為正方形，邊長(zhǎng)之比為2∶1。A、B分別與同一電源相連，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，則()A．通過A、B的電流之比為2∶1B．通過A、B的電流之比為1∶2C．A、B中自由電荷定向移動(dòng)速率之比為2∶1D．A、B中自由電荷定向移動(dòng)速率之比為1∶2解析：選D設(shè)正方形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，厚度為d，則R＝ρeq\f(L,Ld)＝eq\f(\o(\s\up7(ρ),\s\do5()),d)，可知RA＝RB，與同一電源相連時(shí)，通過A、B的電流之比為1∶1，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)I＝neSv，因SA∶SB＝2∶1，則vA∶vB＝1∶2，C錯(cuò)誤，D正確。3．[決定式I＝eq\f(U,R)的應(yīng)用](多選)一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線，兩端加電壓為U時(shí)，通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v；若導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng)，使其半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，兩端電壓仍為U，則()A．通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為eq\f(1,4)IB．通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為eq\f(1,16)IC．自由電子定向移動(dòng)的平均速率為eq\f(1,4)vD．自由電子定向移動(dòng)的平均速率為eq\f(1,16)v解析：選BC將導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng)，使其半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，導(dǎo)線長(zhǎng)度要變?yōu)樵瓉淼?倍，金屬導(dǎo)線電阻率不變，由電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，導(dǎo)線電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍；電壓U不變，由歐姆定律I＝eq\f(U,R)可知，電流變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,16)，故A錯(cuò)誤，B正確。電流I變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,16)，橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，單位體積中自由移動(dòng)的電子數(shù)n不變，每個(gè)電子所帶的電荷量e不變，由電流的微觀表達(dá)式I＝nevS可知，電子定向移動(dòng)的速率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)，故C正確，D錯(cuò)誤。|精|要|點(diǎn)|撥|1．三種電流表達(dá)式的比較公式公式含義定義式I＝eq\f(q,t)eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能說I∝q，I∝eq\f(1,t)微觀式I＝neSv從微觀上看n、e、S、v決定了I的大小決定式I＝eq\f(U,R)I由U、R決定，I∝U，I∝eq\f(1,R)2．利用“柱體微元”模型求解電流的微觀問題設(shè)柱體微元的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為e，電荷定向移動(dòng)的速率為v，則：(1)柱體微元中的總電荷量為q＝nLSe。(2)所有電荷通過橫截面的時(shí)間t＝eq\f(L,v)。(3)電流的微觀表達(dá)式I＝eq\f(q,t)＝nevS。

逐點(diǎn)清(二)歐姆定律和電阻定律的應(yīng)用|題|點(diǎn)|全|練|1．[電阻定律的應(yīng)用]一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，管中鹽水柱長(zhǎng)為40cm時(shí)，測(cè)得電阻為R，若溶液的電阻隨長(zhǎng)度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同?，F(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長(zhǎng)至50cm(鹽水的體積不變，仍充滿橡膠管)，則鹽水柱的電阻為()A．eq\f(4,5)R B．eq\f(5,4)RC．eq\f(16,25)R D．eq\f(25,16)R解析：選D根據(jù)電阻定律，有R＝ρeq\f(l,S)，又V＝lS，則R∝l2，eq\f(R,R′)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(40,50)))2，解得R′＝eq\f(25,16)R，故D正確。2．[電阻定律、歐姆定律的綜合應(yīng)用](1)一個(gè)內(nèi)阻可以忽略的電源，給一個(gè)絕緣圓管里的水銀供電，電流為0.1A，若把全部水銀倒在一個(gè)內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管里，那么通過的電流將是()A．0.4A B．0.8AC．1.6A D．3.2A解析：選C設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，第一個(gè)圓管內(nèi)部裝的水銀橫截面積為S，長(zhǎng)度為l，水銀的電阻率為ρ，則I1＝eq\f(E,R1)＝eq\f(E,ρ\f(l,S))＝eq\f(ES,ρl)，第二個(gè)圓管內(nèi)部裝的水銀橫截面積為4S，由于水銀的體積不變，則水銀柱長(zhǎng)度應(yīng)變?yōu)閑q\f(l,4)，則I2＝eq\f(E,R2)＝eq\f(E,ρ\f(\f(l,4),4S))＝eq\f(16ES,ρl)＝16I1＝1.6A，故C正確。(2)一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒，棒內(nèi)單位體積含有自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m，電荷量為q。在棒兩端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，金屬棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，則金屬棒材料的電阻率是()A．nqvE B．eq\f(E,nqv)C．eq\f(EL,nqv) D．eq\f(E,nqvL)解析：選B金屬棒中的電流為I＝nqSv，金屬棒兩端的電壓為U＝EL，金屬棒的電阻為R＝ρeq\f(L,S)，根據(jù)歐姆定律得R＝eq\f(U,I)，聯(lián)立以上四式解得ρ＝eq\f(E,nqv)，故選B。|精|要|點(diǎn)|撥|電阻的決定式和定義式的比較公式?jīng)Q定式定義式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)不同點(diǎn)指明了電阻的決定因素提供了一種測(cè)定電阻的方法，電阻與U和I無關(guān)適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和分布均勻的導(dǎo)電介質(zhì)適用于任何純電阻導(dǎo)體相同點(diǎn)都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋)逐點(diǎn)清(三)伏安特性曲線的理解和應(yīng)用細(xì)作1對(duì)伏安特性曲線的理解1.(多選)A、B導(dǎo)體的U-I圖像如圖實(shí)線所示，下列判斷正確的是()A．A導(dǎo)體的電阻是6ΩB．B導(dǎo)體的電阻是2ΩC．當(dāng)電流為0.3A時(shí)，A導(dǎo)體的電阻是6ΩD．當(dāng)電流為0.3A時(shí)，A導(dǎo)體的電阻等于它此時(shí)切線的斜率，即18Ω解析：選BC導(dǎo)體A的電阻值發(fā)生變化，不是定值，A錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律結(jié)合U-I圖像可知，B的電阻RB＝eq\f(0.6,0.3)Ω＝2Ω，B正確；導(dǎo)體的電阻等于U-I圖像坐標(biāo)的比值，當(dāng)電流為0.3A時(shí)，A導(dǎo)體的電阻RA＝eq\f(1.8,0.3)Ω＝6Ω，C正確，D錯(cuò)誤。2.如圖所示為通過某種半導(dǎo)體材料制成的電阻的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖線，在圖線上取一點(diǎn)M，其坐標(biāo)為(U0，I0)，其中過M點(diǎn)的切線與橫軸正向的夾角為β，MO與橫軸的夾角為α。則下列說法正確的是()A．該電阻阻值隨其兩端電壓的升高而減小B．該電阻阻值隨其兩端電壓的升高而增大C．當(dāng)該電阻兩端的電壓U＝U0時(shí)，其阻值為eq\f(1,tanα)ΩD．當(dāng)該電阻兩端的電壓U＝U0時(shí)，其阻值為tanβΩ解析：選A由圖像可知，圖像上某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示該點(diǎn)電阻的倒數(shù)，該電阻的伏安特性曲線與原點(diǎn)連線的斜率變大，則阻值隨電壓的升高而變小，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)該電阻兩端的電壓U＝U0時(shí)，電阻R＝eq\f(U0,I0)，由于縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的標(biāo)度不確定，所以阻值不能用eq\f(1,tanα)Ω表示，更不能用tanβΩ表示，故C、D錯(cuò)誤。eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())一點(diǎn)一過對(duì)伏安特性曲線的四點(diǎn)說明(1)由于不同的導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體對(duì)應(yīng)不同的伏安特性曲線。(2)伏安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。(3)伏安特性曲線為直線時(shí)，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，則電阻越小，故圖甲中Ra＜Rb。(4)伏安特性曲線為曲線時(shí)，如圖乙所示，導(dǎo)體電阻Rn＝eq\f(Un,In)，即電阻要用圖線上點(diǎn)Pn的坐標(biāo)(Un，In)來計(jì)算，不能用該點(diǎn)的切線斜率來計(jì)算。細(xì)作2伏安特性曲線的應(yīng)用3．(2024·鄭州高三模擬)如圖所示為某晶體二極管的伏安特性曲線，下列說法正確的是()A．加正向電壓時(shí)，二極管電阻較小，且隨著電壓的增大而增大B．加反向電壓時(shí)，二極管電阻較大，無論加多大電壓，電流都很小C．無論是加正向電壓還是加反向電壓，電壓和電流都不成正比，所以該二極管是非線性元件D．二極管加正向電壓時(shí)，電阻不變解析：選C根據(jù)歐姆定律有I＝eq\f(U,R)＝eq\f(1,R)U，可知I-U圖線與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)。由題圖可知，二極管加正向電壓時(shí)電流較大，電阻較小，且隨電壓的增大，圖線與原點(diǎn)連線的斜率在增大，故電阻在減小；加反向電壓時(shí)開始電流很小，但當(dāng)反向電壓很大時(shí)，二極管被擊穿，電流劇增，故選C。一點(diǎn)一過應(yīng)用伏安特性曲線解題的一般思路(1)首先分清是I-U圖線還是U-I圖線。(2)對(duì)線性元件R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)；對(duì)非線性元件R＝eq\f(U,I)≠eq\f(ΔU,ΔI)，即非線性元件的電阻不等于U-I圖像上某點(diǎn)切線的斜率。(3)在分析電路問題時(shí)，I-U(或U-I)圖像中的電流、電壓信息是解題的關(guān)鍵，要將電路中的電子元件和圖像有機(jī)結(jié)合。逐點(diǎn)清(四)電功、電功率及焦耳定律細(xì)作1純電阻電路的分析與計(jì)算1．(多選)甲、乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示，下列說法正確的是()A．甲燈的實(shí)際功率一定總是40WB．將乙燈接入110V電路中，其額定功率仍為60WC．兩燈均正常發(fā)光時(shí)，甲燈燈絲電阻較大D．兩燈均正常發(fā)光時(shí)，甲燈消耗的電能較少解析：選BC燈泡的銘牌上標(biāo)記的是額定電壓和額定功率，當(dāng)工作電壓不是220V時(shí)，燈泡的實(shí)際功率不再是額定功率，但額定功率不會(huì)隨電壓的變化而變化，A錯(cuò)誤，B正確；由R＝eq\f(U2,P)知甲燈燈絲電阻較大，C正確；由W＝Pt可知，兩燈泡消耗的電能還與時(shí)間有關(guān)，故D錯(cuò)誤。一點(diǎn)一過純電阻電路的特點(diǎn)(1)電路中只含有純電阻元件，如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵等。(2)遵循歐姆定律：I＝eq\f(U,R)。(3)電流通過純電阻電路時(shí)，電流做功所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即：①W＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t；②P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)細(xì)作2非純電阻電路的分析與計(jì)算2.(2024·南京高三質(zhì)檢)將內(nèi)阻為r的電動(dòng)機(jī)和阻值為R的電爐，分別接入電壓為U0的穩(wěn)壓電源兩端，兩用電器都正常工作，且流經(jīng)用電器的電流都為I0。電爐的伏安特性曲線如圖所示，則以下說法正確的是()A．r＜eq\f(U0,I0)；R＞eq\f(U0,I0) B．r＜eq\f(U0,I0)；R＝eq\f(U0,I0)C．r＝eq\f(U0,I0)；R＞eq\f(U0,I0) D．r＞eq\f(U0,I0)；R＝eq\f(U0,I0)解析：選B因?yàn)殡姞t是純電阻元件，根據(jù)歐姆定律可得R＝eq\f(U0,I0)，電動(dòng)機(jī)是非純電阻元件，所以r＜eq\f(U0,I0)，故選B。3．(多選)如圖甲所示，用內(nèi)阻為r1的充電寶為一手機(jī)充電，其等效電路如圖乙所示。在充電開始后的一段時(shí)間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為r2，則時(shí)間t內(nèi)()A．充電寶輸出的電功率為UI－I2r1B．充電寶的總功率為UI＋I(xiàn)2r1C．手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(U2,r2)tD．手機(jī)電池增加的化學(xué)能為UIt－I2r2t解析：選BD充電寶的輸出電壓為U，輸出電流為I，則充電寶輸出的電功率為UI，故A錯(cuò)誤；充電寶內(nèi)的電流也為I，內(nèi)阻為r1，所以充電寶產(chǎn)生的熱功率為I2r1，則充電寶的總功率為P總＝UI＋I(xiàn)2r1，故B正確；由于手機(jī)是非純電阻元件，U是充電寶的輸出電壓，所以不能用公式eq\f(U2,r2)t計(jì)算手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱，根據(jù)焦耳定律，可知電池產(chǎn)生的焦耳熱應(yīng)為I2r2t，故C錯(cuò)誤；由題意可得，手機(jī)電池增加的化學(xué)能為UIt－I2r2t，故D正確。一點(diǎn)一過非純電阻電路的特點(diǎn)(1)在任何電路中，P電＝UI、P熱＝I2R、W＝UIt、Q＝I2Rt都適用。(2)不遵循歐姆定律，在非純電阻電路中U＞IR，其中U為非純電阻用電器兩端電壓，R為該用電器的電阻。(3)電流通過電路時(shí)，電流做功消耗的電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化成其他形式的能，如機(jī)械能、化學(xué)能等，即W＝E其他＋Q，P＝P熱＋P其他。(4)在非純電阻電路中，eq\f(U2,R)t既不表示電功也不表示電熱，是沒有意義的。[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]1.如圖所示，一根均勻帶電的長(zhǎng)直橡膠棒沿其軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知棒的橫截面積為S，單位長(zhǎng)度所帶的電荷量為－q。由于棒的運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流()A．大小為qv，方向與v相同B．大小為qv，方向與v相反C．大小為qSv，方向與v相同D．大小為qSv，方向與v相反解析：選B橡膠棒帶負(fù)電，等效電流方向與v的方向相反，由電流的定義式可得I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(Lq,t)＝qv，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。2．(2024·鄭州高三質(zhì)檢)如圖所示為一種心臟除顫器的原理圖，在一次模擬治療中，將開關(guān)S接到位置1，電容器充電后電壓為6kV；將開關(guān)S接到位置2，電容器在2ms內(nèi)通過人體完成放電，已知電容器的電容為30μF，則這次放電通過人體組織的平均電流為()A．90A B．60AC．9A D．6A解析：選A電容器充電后所帶電荷量為Q＝CU＝30×10－6×6×103C＝0.18C，放電過程的平均電流為I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(0.18,2×10－3)A＝90A，故選A。3．砷化鈮納米帶材料具有較高的電導(dǎo)率，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的1000倍。電導(dǎo)率σ就是電阻率ρ的倒數(shù)，即σ＝eq\f(1,ρ)。下列說法正確的是()A．材料的電導(dǎo)率越小，其導(dǎo)電性能越強(qiáng)B．材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)C．電導(dǎo)率的單位是eq\f(1,Ω·m)D．電導(dǎo)率大小與溫度無關(guān)解析：選C材料的電導(dǎo)率越小，電阻率越大，則其導(dǎo)電性能越弱，A錯(cuò)誤；材料的電導(dǎo)率與材料的形狀無關(guān)，B錯(cuò)誤；根據(jù)R＝ρeq\f(l,S)，則σ＝eq\f(1,ρ)＝eq\f(l,RS)，則電導(dǎo)率的單位是eq\f(m,Ω·m2)＝eq\f(1,Ω·m)，C正確；導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，則電導(dǎo)率大小與溫度有關(guān)，D錯(cuò)誤。4.甲、乙、丙三個(gè)長(zhǎng)度、橫截面積都相同的金屬導(dǎo)體分別接入電路后各自進(jìn)行測(cè)量，把通過上述導(dǎo)體的電流I、導(dǎo)體兩端電壓U在U-I坐標(biāo)系中描點(diǎn)，O為坐標(biāo)原點(diǎn)，甲、乙、丙三個(gè)點(diǎn)恰好在一條直線上，如圖所示，則下列表述正確的是()A．甲的電阻率最小B．甲、乙串聯(lián)后接入某直流電路，甲的電功率最小C．乙、丙并聯(lián)后接入某直流電路，乙的電功率最小D．三個(gè)導(dǎo)體的電阻率一樣大解析：選C三個(gè)導(dǎo)體的U-I圖像如圖所示，可知甲的電阻最大，丙的最小，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，甲的電阻率最大，A、D錯(cuò)誤；甲、乙串聯(lián)后接入某直流電路，根據(jù)P＝I2R可知，甲的電阻最大，甲的電功率最大，B錯(cuò)誤；乙、丙并聯(lián)后接入某直流電路，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)可知，電阻越大，功率越小，則乙的電功率最小，C正確。5．(2024·邢臺(tái)月考)兩根用同種材料制成的電阻絲甲和乙，甲電阻絲的長(zhǎng)度和直徑分別為l和d，乙電阻絲的長(zhǎng)度和直徑分別為2l和2d。將甲、乙兩根電阻絲分別接入電路時(shí)，如果兩電阻絲消耗的電功率相等，則加在兩根電阻絲上的電壓的比值應(yīng)滿足()A．eq\f(U甲,U乙)＝1 B．eq\f(U甲,U乙)＝eq\f(\r(2),2)C．eq\f(U甲,U乙)＝eq\r(2) D．eq\f(U甲,U乙)＝2解析：選C由電功率P＝eq\f(U2,R)，可知eq\f(U甲2,U乙2)＝eq\f(P甲R(shí)甲,P乙R乙)＝eq\f(R甲,R乙)＝ρeq\f(l,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)∶ρeq\f(2l,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2d,2)))2)＝2，所以加在兩根電阻絲上的電壓的比值應(yīng)滿足eq\f(U甲,U乙)＝eq\r(2)。故C正確。6．(2022·浙江6月選考)風(fēng)力發(fā)電已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。如圖所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速為9m/s時(shí)，輸出電功率為405kW，風(fēng)速在5～10m/s范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化效率可視為不變。該風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)一周掃過的面積為A，空氣密度為ρ，風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速為v，并保持風(fēng)正面吹向葉片。下列說法正確的是()A．該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率與風(fēng)速成正比B．單位時(shí)間流過面積A的流動(dòng)空氣動(dòng)能為eq\f(1,2)ρAv2C．若每天平均有1.0×108kW的風(fēng)能資源，則每天發(fā)電量為2.4×109kW·hD．若風(fēng)場(chǎng)每年有5000h風(fēng)速在6～10m/s的風(fēng)能資源，則該發(fā)電機(jī)年發(fā)電量至少為6.0×105kW·h解析：選D單位時(shí)間流過面積A的流動(dòng)空氣體積為V0＝Av，質(zhì)量為m0＝ρV0＝ρAv，則單位時(shí)間流過面積A的流動(dòng)空氣動(dòng)能為eq\f(1,2)m0v2＝eq\f(1,2)ρAv3，風(fēng)速在5～10m/s范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化效率可視為不變，可知該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率與風(fēng)速的三次方成正比，A、B錯(cuò)誤；由于風(fēng)力發(fā)電存在轉(zhuǎn)化效率，若每天平均有1.0×108kW的風(fēng)能資源，則每天發(fā)電量應(yīng)滿足E<1.0×108×24kW·h＝2.4×109kW·h，C錯(cuò)誤；若風(fēng)場(chǎng)每年有5000h風(fēng)速在6～10m/s的風(fēng)能資源，當(dāng)風(fēng)速取最小值6m/s時(shí)，該發(fā)電機(jī)年發(fā)電量具有最小值，根據(jù)題意，風(fēng)速為9m/s時(shí)，輸出電功率為405kW，風(fēng)速在5～10m/s范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化效率可視為不變，可知風(fēng)速為6m/s時(shí)，輸出電功率為P＝63×eq\f(405,93)kW＝120kW，則該發(fā)電機(jī)年發(fā)電量至少為E＝Pt＝120×5000kW·h＝6.0×105kW·h，D正確。7.新能源電動(dòng)汽車是當(dāng)代生活中重要的交通工具。某品牌觀光新能源電動(dòng)車的動(dòng)力電源上的銘牌標(biāo)有“120V250A·h”字樣。假設(shè)工作時(shí)電源的輸出電壓恒為120V，額定輸出功率為3kW。根據(jù)上述有關(guān)數(shù)據(jù)，不計(jì)其他損耗，下列說法不正確的是()A．電動(dòng)汽車保持額定功率行駛的最長(zhǎng)時(shí)間是10hB．額定工作電流為25AC．動(dòng)力電源充滿電后儲(chǔ)存的電能為1.08×108JD．電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為4.8Ω解析：選D工作時(shí)電源的輸出電壓恒為120V，額定輸出功率為3kW，則額定工作電流I＝eq\f(P,U)＝25A，B正確；根據(jù)q＝It可得，電動(dòng)汽車保持額定功率行駛的最長(zhǎng)時(shí)間t＝eq\f(q,I)＝10h，A正確；動(dòng)力電源充滿電后儲(chǔ)存的電能W＝UIt＝1.08×108J，C正確；由所給條件無法求得電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻，D錯(cuò)誤。8.如圖所示，圖線①、②分別表示小燈泡和定值電阻R的伏安特性曲線，P為圖線①上一點(diǎn)，縱坐標(biāo)為I2，橫坐標(biāo)為U1，PN為過P點(diǎn)的切線，交縱軸于I1且與圖線②平行。則下列說法中正確的是()A．P點(diǎn)對(duì)應(yīng)小燈泡的電阻與電阻R的阻值相等B．P點(diǎn)對(duì)應(yīng)小燈泡的電阻為R燈＝eq\f(U1,I2)C．P點(diǎn)對(duì)應(yīng)小燈泡的電阻為R燈＝eq\f(U1,I2－I1)D．P點(diǎn)對(duì)應(yīng)小燈泡的功率大小為圖線①與橫軸所圍圖形面積的數(shù)值解析：選BP點(diǎn)對(duì)應(yīng)小燈泡的電阻R燈＝eq\f(U1,I2)，圖線②與PN平行，可得定值電阻的阻值R＝eq\f(U1,I2－I1)，故A、C錯(cuò)誤，B正確；P點(diǎn)對(duì)應(yīng)小燈泡的功率大小為P＝I2U1，圖線①與橫軸所圍圖形的面積的數(shù)值小于I2U1，故D錯(cuò)誤。第2講電源閉合電路的歐姆定律(基礎(chǔ)落實(shí)課)一、電源1．電動(dòng)勢(shì)(1)定義：電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。(2)表達(dá)式：E＝eq\f(W,q)。反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能的本領(lǐng)大小。2．內(nèi)阻電源內(nèi)部的電阻，叫作電源的內(nèi)阻。電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r是電源的兩個(gè)重要參數(shù)。二、閉合電路的歐姆定律1．內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。2．公式(1)I＝eq\f(E,R＋r)，適用于純電阻電路；(2)E＝U內(nèi)＋U外，適用于任何電路。3．路端電壓U與外電阻R的關(guān)系(1)R增大，則U增大；(2)斷路時(shí)，I＝0，U＝E；(3)電源短路時(shí)，I短＝eq\f(E,r)，U＝0。4．路端電壓U與電流I的關(guān)系：U＝E－Ir。情境創(chuàng)設(shè)如圖甲所示為某款手機(jī)電池的標(biāo)簽；如圖乙所示為研究路端電壓的電路圖。理解判斷(1)圖甲中電池的電動(dòng)勢(shì)是3.8V，它轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)比一節(jié)干電池的大。(√)(2)圖甲中電池的容量是3000mA·h，電池的容量大小反映了電池儲(chǔ)存電荷的能力大小。(√)(3)電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓。(×)(4)非靜電力做的功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大。(×)(5)圖乙電路中，外電阻越大，路端電壓越大。(√)(6)圖乙電路中，外電阻越大，電源輸出功率越大。(×)(7)圖乙中外電路短路時(shí)，電源的輸出功率最大。(×)(8)圖乙中外電路斷路時(shí)，路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。(√)(9)電源的輸出功率越大，電源的效率越高。(×)逐點(diǎn)清(一)電路的串、并聯(lián)|題|點(diǎn)|全|練|1．[串聯(lián)電路的分析與計(jì)算](多選)如圖所示，已知R1＝10Ω，R3＝5Ω，R1兩端的電壓為6V，R2兩端的電壓為12V，則()A．電路中的電流為2.4AB．電路中的電流為0.6AC．R2為20ΩD．a(chǎn)b兩端的總電壓大小為24V解析：選BC電路中電流I＝eq\f(U1,R1)＝0.6A，故A錯(cuò)誤，B正確；R2＝eq\f(U2,I)＝20Ω，故C正確；ab兩端的總電壓為U＝U1＋U2＋I(xiàn)R3＝21V，故D錯(cuò)誤。2．[并聯(lián)電路的分析與計(jì)算]如圖，虛線框內(nèi)為改裝好的電表，M、N為新電表的接線柱，其中靈敏電流計(jì)G的滿偏電流為200μA，已測(cè)得它的內(nèi)阻為490Ω，圖中電阻箱讀數(shù)為10Ω?，F(xiàn)將M、N接入某電路，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)G剛好滿偏，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算可知()A．M、N兩端的電壓為1mVB．M、N兩端的電壓為100mVC．流過M、N的電流為2μAD．流過M、N的電流為10mA解析：選DM、N兩端電壓U＝IgRg＝200×10－6×490V＝98mV，A、B錯(cuò)誤；流過M、N的電流為I＝Ig＋eq\f(U,R)＝200×10－6A＋eq\f(0.098,10)A＝10mA，C錯(cuò)誤，D正確。3．[混聯(lián)電路分析](2024·廣東廣州質(zhì)檢)如圖所示，四個(gè)完全相同的燈泡，亮度最高的是()A．L1B．L2C．L3D．L4解析：選A四個(gè)完全相同的燈泡，L2、L3串聯(lián)電流相同，L2、L3亮度相同；L4與L2、L3并聯(lián)，并聯(lián)兩支路兩端電壓相同，故L4兩端電壓等于L2、L3各自兩端電壓之和，故L4比L2、L3都亮；L1在干路上，電流大小等于兩支路電流之和，故流過L1電流最大，亮度最高。故選A。|精|要|點(diǎn)|撥|1．串、并聯(lián)電路的電壓、電流和電阻關(guān)系對(duì)比串聯(lián)電路并聯(lián)電路電路電壓總電壓等于各部分電路兩端電壓之和。即U＝U1＋U2＋U3各支路兩端的電壓相等。即U＝U1＝U2＝U3電流各部分的電流相等。即I＝I1＝I2＝I3總電流等于各支路的電流之和。即I＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3電阻總電阻等于各個(gè)部分電路電阻之和。即R＝R1＋R2＋R3總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。即eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋eq\f(1,R3)2．串、并聯(lián)電路的電功率分配關(guān)系(1)在串聯(lián)電路中，電功率與電阻成正比，即：P1∶P2∶P3∶…∶Pn＝R1∶R2∶R3∶…∶Rn。(2)在并聯(lián)電路中，電功率與電阻成反比，即：P1∶P2∶P3∶…∶Pn＝eq\f(1,R1)∶eq\f(1,R2)∶eq\f(1,R3)∶…∶eq\f(1,Rn)。注意：無論電阻如何連接，電路消耗的總功率一定等于各個(gè)電阻消耗的功率之和。逐點(diǎn)清(二)閉合電路的功率及效率問題1．閉合電路的功率和效率電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內(nèi)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)電源的效率任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%2.純電阻電路中P出與外電阻R的關(guān)系在純電阻外電路中，電源的輸出功率P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)，作出P出-R圖像，如圖所示。由P出與外電阻R的關(guān)系圖像可知：(1)當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，為Pm＝eq\f(E2,4r)。(2)當(dāng)R＞r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當(dāng)R＜r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當(dāng)P出＜Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)外電阻R1和R2，且R1R2＝r2。[考法全訓(xùn)]考法1閉合電路功率問題的定性分析1.如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝4Ω，ab是一段粗細(xì)均勻且電阻率較大的電阻絲，總阻值為10Ω，長(zhǎng)度l＝1m，橫截面積為0.2cm2。下列說法正確的是()A．當(dāng)電阻絲接入電路的阻值為1Ω時(shí)，電阻絲的功率最大B．當(dāng)電阻絲接入電路的阻值為4Ω時(shí)，保護(hù)電阻的功率最大C．電源效率的最小值為80%D．電阻絲的電阻率為1×10－4Ω·m解析：選C根據(jù)推論，當(dāng)外電阻與電源內(nèi)阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大。將保護(hù)電阻等效為內(nèi)阻，R等＝R0＋r＝5Ω，當(dāng)電阻絲接入電路的阻值為5Ω時(shí)，電阻絲的功率最大，A錯(cuò)誤；電路中電流越大，保護(hù)電阻的功率越大，當(dāng)電阻絲接入電路的阻值為0時(shí)，保護(hù)電阻的功率最大，B錯(cuò)誤；外電阻越小，電源效率越小，當(dāng)電阻絲接入電路的阻值為0時(shí)，電源效率的最小值為η＝eq\f(R0,R0＋r)×100%＝80%，C正確；根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)，代入數(shù)據(jù)可得電阻絲的電阻率為ρ＝2×10－4Ω·m，D錯(cuò)誤?？挤?閉合電路功率問題的定量計(jì)算2.如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω。(1)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，保護(hù)電阻R0消耗的電功率最大，并求這個(gè)最大值。(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個(gè)最大值。(3)求電源的最大輸出功率。(4)若電阻箱R的最大值為3Ω，R0＝5Ω，當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R的功率最大，并求這個(gè)最大值。解析：(1)保護(hù)電阻消耗的電功率為P0＝eq\f(E2R0,r＋R＋R02)，因R0和r是常量，而R是變量，故R最小時(shí)，P0最大，即R＝0時(shí)，P0max＝eq\f(E2R0,r＋R02)＝eq\f(62×0.5,1.52)W＝8W。(2)把保護(hù)電阻R0看成電源內(nèi)阻的一部分，當(dāng)R＝R0＋r，即R＝0.5Ω＋1Ω＝1.5Ω時(shí)，電阻箱R消耗的功率最大，PRmax＝eq\f(E2,4r＋R0)＝eq\f(62,4×1.5)W＝6W。(3)輸出電功率公式P出＝eq\f(E,R外＋r)2R外＝eq\f(E2,\f(R外－r2,R外)＋4r)，當(dāng)R外＝r時(shí)，P出最大，即R＝r－R0＝0.5Ω時(shí)，P出max＝eq\f(E2,4r)＝eq\f(62,4×1)W＝9W。(4)把R0＝5Ω當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，則等效電源內(nèi)阻r等為6Ω，而電阻箱R的最大值為3Ω，小于6Ω，由P＝eq\f(E,R＋r等)2R＝eq\f(E2,\f(R－r等2,R)＋4r等)，可知當(dāng)電阻箱R的電阻取3Ω時(shí)，R消耗的功率最大，最大值為P＝eq\f(E,R＋r等)2R＝eq\f(4,3)W。答案：(1)08W(2)1.5Ω6W(3)9W(4)3Ωeq\f(4,3)W逐點(diǎn)清(三)閉合電路的動(dòng)態(tài)分析1．一般電路動(dòng)態(tài)分析的三種方法(1)程序法(2)結(jié)論法用口訣表述為“串反并同”：①所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將減小，反之則增大。②所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將增大，反之則減小。(3)極限法因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，讓電阻最大或?yàn)榱氵M(jìn)行討論。2．含容電路動(dòng)態(tài)分析的三個(gè)步驟第一步理清電路中的串、并聯(lián)關(guān)系第二步確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過程中，不能應(yīng)用歐姆定律等電路規(guī)律求解，但對(duì)于充電或放電完畢的電路，電容器的存在與否不再影響原電路，電容器接在某一支路兩端，可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓U第三步分析電容器所帶的電荷量。針對(duì)某一狀態(tài)，根據(jù)Q＝CU，由電容器兩端的電壓U求電容器所帶的電荷量Q，由電路規(guī)律分析兩極板電勢(shì)的高低，高電勢(shì)極板帶正電，低電勢(shì)極板帶負(fù)電[考法全訓(xùn)]考法1一般電路的動(dòng)態(tài)分析1．(2024·九江統(tǒng)考二模)如圖所示電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r，各電表均為理想電表。閉合開關(guān)K后，將滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)，電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，電流表A示數(shù)變化量的絕對(duì)值為ΔI，則()A．V1、V2、V3、A示數(shù)均變小B．ΔU2＝ΔU1＋ΔU3C．eq\f(ΔU2,ΔI)和eq\f(ΔU3,ΔI)均不變，且eq\f(ΔU2,ΔI)＜eq\f(ΔU3,ΔI)D．電源輸出功率先增大后減小解析：選C閉合開關(guān)K后，將滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)，其接入電路的電阻增大，電路中總電流減小，則V1、A示數(shù)均變小，內(nèi)電壓減小，則V2示數(shù)增大，由于U2＝U1＋U3，則V3示數(shù)增大，故A錯(cuò)誤；根據(jù)上述分析可知ΔU2＝ΔU3－ΔU1，故B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路的歐姆定律有U2＝E－Ir，U3＝E－I(R＋r)，則有eq\f(ΔU2,ΔI)＝r，eq\f(ΔU3,ΔI)＝R＋r，且eq\f(ΔU2,ΔI)＜eq\f(ΔU3,ΔI)，故C正確；定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r，所以滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)，外電阻增大，電源輸出功率一直減小，故D錯(cuò)誤。考法2含有傳感器電路的動(dòng)態(tài)分析2.如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，C為電容器，R1(R1>r)和R2為定值電阻，R3為光敏電阻(阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，A為理想電流表，G為靈敏電流計(jì)，當(dāng)開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定后，在逐漸增大對(duì)R3的光照強(qiáng)度的過程中()A．電源的輸出功率可能先增大后減小B．A表的示數(shù)變小C．電源的效率變小D．G表中有從a至b的電流解析：選C因?yàn)镽1>r，所以外電路的總電阻大于電源的內(nèi)阻，在逐漸增大對(duì)R3的光照強(qiáng)度的過程中，R3減小，外電路的總電阻減小，外電路的阻值向內(nèi)阻接近，電源的輸出功率增大，A錯(cuò)誤；在逐漸增大對(duì)R3的光照強(qiáng)度的過程中，R3減小，根據(jù)串反并同規(guī)律，電流表的示數(shù)變大，B錯(cuò)誤；電源的效率為η＝eq\f(R外,R外＋r)×100%，變形得η＝eq\f(1,1＋\f(r,R外))×100%，在逐漸增大對(duì)R3的光照強(qiáng)度的過程中，R3減小，外電路的總電阻R外減小，電源的效率減小，C正確；在逐漸增大對(duì)R3的光照強(qiáng)度的過程中，R3減小，根據(jù)串反并同規(guī)律，電容器兩端電壓減小，電容器放電，電流計(jì)G中有從b至a的電流，D錯(cuò)誤?？挤?含電容器電路的動(dòng)態(tài)分析3．(2024·長(zhǎng)沙高三模擬)如圖所示，電源內(nèi)阻等于燈泡的電阻，當(dāng)開關(guān)閉合，滑動(dòng)變阻器滑片位于某位置時(shí)，水平放置的平行板電容器間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器滑片由該位置向a端滑動(dòng)，則()A．燈泡將變亮，R中有電流流過，方向豎直向上B．液滴帶正電，在滑片滑動(dòng)過程中液滴將向下做勻加速運(yùn)動(dòng)C．電源的路端電壓增大，輸出功率也增大D．滑片滑動(dòng)過程中，帶電液滴電勢(shì)能將減小解析：選D滑動(dòng)變阻器滑片向a端滑動(dòng)的過程中，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大，流過燈泡的電流減小，燈泡變暗，電源內(nèi)電壓降低，燈泡兩端的電壓降低，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓升高，電容器與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，加在電容器兩端的電壓升高，電容器繼續(xù)充電，R中有電流流過，方向豎直向上，A錯(cuò)誤；液滴受電場(chǎng)力豎直向上，電容器下極板帶正電，因此液滴帶正電，由于電容器兩端的電壓升高，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度增加，液滴加速向上運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，B錯(cuò)誤，D正確；由于外電阻大于內(nèi)電阻，當(dāng)外電阻增大時(shí)，電源的輸出功率減小，C錯(cuò)誤?？挤?用電器故障分析4.在如圖所示的電路中，開關(guān)S閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，導(dǎo)致電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，電壓表和電流表均為理想電表，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障()A．R1短路 B．R2短路C．R3短路 D．R1斷路解析：選A若電路正常，則電流表測(cè)量流過R1的支路電流，電壓表測(cè)量R3兩端的電壓。若R1短路，則R2被短路，外電路只有電阻R3接在電源兩端，電流表測(cè)量干路電流，電壓表測(cè)量路端電壓，兩表示數(shù)均增大，A正確；若R2短路，則R1被短路，電流表示數(shù)為零，B錯(cuò)誤；若R3短路，則電壓表示數(shù)為零，C錯(cuò)誤；若R1斷路，則電流表示數(shù)為零，D錯(cuò)誤。逐點(diǎn)清(四)兩類U-I圖像的比較與應(yīng)用電源與電阻的U-I圖像的對(duì)比圖形圖像表述的物理量間的變化關(guān)系圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)的乘積UI圖線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I比值圖線的斜率的大小電阻U-I圖像電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系過坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒有電壓時(shí)電流為零表示電阻消耗的功率每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小電阻的大小電源U-I圖像電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢(shì)E，與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流eq\f(E,r)(注意坐標(biāo)數(shù)值是否從零開始)表示電源的輸出功率表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)的外電阻大小不同圖線斜率的絕對(duì)值等于內(nèi)電阻r的大小[考法全訓(xùn)]考法1電源的U-I圖像的理解及應(yīng)用1．(2024·保定統(tǒng)考三模)在一次分組實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)中，某小組用如圖甲所示電路做實(shí)驗(yàn)，電路中R1是滑動(dòng)變阻器，R2是定值電阻，滑動(dòng)變阻器的滑片從左端往右滑動(dòng)，分別記錄多組電流表和電壓表的示數(shù)，用這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，得到的U-I圖像如圖乙中的AB所示，下列說法中正確的是()A．R1的最大阻值為20Ω B．R2的阻值為5ΩC．電源電動(dòng)勢(shì)為2V D．電源內(nèi)阻為5Ω解析：選A由題圖乙可知，當(dāng)R1的阻值最大時(shí)，對(duì)應(yīng)電壓和電流分別為2V、0.1A，則R1的最大阻值為R1＝eq\f(U,I)＝eq\f(2,0.1)Ω＝20Ω，故A正確；根據(jù)閉合電路的歐姆定律有E＝U＋I(xiàn)(R2＋r)，根據(jù)數(shù)學(xué)方法可知圖像的縱軸截距為2.5，斜率的絕對(duì)值為|k|＝eq\f(2－1,0.3－0.1)＝5，則電源電動(dòng)勢(shì)為E＝2.5V，R2＋r＝5Ω，所以電源內(nèi)阻和R2的阻值都小于5Ω，故B、C、D錯(cuò)誤。考法2兩類U-I圖像的綜合應(yīng)用2.在如圖所示的U-I圖像中，直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，曲線Ⅱ?yàn)槟骋恍襞軱的伏安特性曲線，曲線Ⅱ與直線Ⅰ的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1.5,0.75)，該點(diǎn)的切線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1.0,0)，用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路，由圖像可知()A．電源電動(dòng)勢(shì)為2.0VB．電源內(nèi)阻為0.5ΩC．小燈泡L接入電源時(shí)的電阻為1.5ΩD．小燈泡L實(shí)際消耗的電功率為1.125W解析：選D根據(jù)題意，由閉合回路的歐姆定律有U＝E－Ir，代入題中數(shù)據(jù)有0.75＝E－1.5r,0＝E－2.0r，解得E＝3.0V，r＝1.5Ω，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知，當(dāng)用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路時(shí)，小燈泡L兩端的電壓為0.75V，流過小燈泡的電流為1.5A，由歐姆定律可得，小燈泡L接入電源時(shí)的電阻為RL＝eq\f(U,I)＝0.5Ω，小燈泡L實(shí)際消耗的電功率為P＝UI＝1.125W，故C錯(cuò)誤，D正確。3．(2024·鄭州宇華實(shí)驗(yàn)學(xué)校第一次模擬)如圖所示，圖甲中在滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙中的AC、BC兩直線所示，不考慮電表對(duì)電路的影響。(1)定值電阻R0、滑動(dòng)變阻器的總電阻R分別為多少？(2)求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；(3)電源的工作效率什么時(shí)候最大，最大效率是多少？解析：(1)電壓表V1的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖像應(yīng)為AC；電壓表V2的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖像應(yīng)為BC；定值電阻R0＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(1.5,0.5)Ω＝3Ω；當(dāng)I1＝0.5A時(shí)R外＝eq\f(U2,I1)＝eq\f(7.5,0.5)Ω＝15Ω則R＝R外－R0＝12Ω。(2)根據(jù)閉合回路歐姆定律可得E＝7.5＋0.5r，E＝6＋2r解得E＝8V，r＝1Ω。(3)電源的工作效率為η＝eq\f(U2I,EI)×100%＝eq\f(IR＋R0,IR＋R0＋r)×100%＝eq\f(R＋R0,R＋R0＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R＋R0))×100%可知，當(dāng)R最大時(shí)，效率最大，最大效率為93.75%。答案：(1)3Ω12Ω(2)8V1Ω(3)R＝12Ω時(shí)93.75%[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]一、立足基礎(chǔ)，體現(xiàn)綜合1.(多選)如圖為可充電的鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，在充電的過程中，通過化學(xué)反應(yīng)，電池的正極有鋰離子生成，鋰離子通過電解液運(yùn)動(dòng)到電池的負(fù)極，并嵌在負(fù)極的碳材料的微孔中；當(dāng)電池放電工作時(shí)，在負(fù)極的鋰離子又會(huì)通過電解液返回正極。關(guān)于鋰電池，下列說法中正確的是()A．給鋰電池充電的過程是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的過程B．嵌入負(fù)極的鋰離子越多，電池中充入的電荷量也就越多C．圖中鋰離子的移動(dòng)情況表明電池處于放電狀態(tài)D．圖中移動(dòng)的鋰離子的電勢(shì)能升高解析：選BCD給鋰電池充電的過程是將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程，故A錯(cuò)誤；電池充電嵌入負(fù)極的鋰離子越多，電池中充入的電荷量也就越多，故B正確；題圖中在負(fù)極的鋰離子通過電解液返回正極，是靠非靜電力做功把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程，屬于電池的放電過程，故C正確；題圖中鋰離子從電池負(fù)極運(yùn)動(dòng)至正極，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能升高，故D正確。2．(2024·石家莊高三模擬)(多選)某磁敏電阻R的阻值隨外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的增大而增大。有一位同學(xué)利用該磁敏電阻設(shè)計(jì)了一款可以測(cè)量小車加速度的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示，條形磁鐵的左、右兩端分別連接兩根相同的輕質(zhì)彈簧，兩彈簧的另一端固定在小車兩側(cè)的豎直擋板上，磁鐵可以相對(duì)小車無摩擦左右移動(dòng)。電源內(nèi)阻可忽略，下列說法正確的是()A．當(dāng)小車向右做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大B．當(dāng)小車向右做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變小C．當(dāng)小車向左做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大D．當(dāng)小車向左做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)變小解析：選BC當(dāng)小車向右加速或向左減速時(shí)，磁鐵具有向右的加速度，受到的合力向右，故左側(cè)的彈簧壓縮，右側(cè)的彈簧拉伸，磁鐵向左靠近磁敏電阻R，R的阻值變大，總電阻變大，電路中的電流減小，電流表的示數(shù)變小，R0分壓變小，電壓表測(cè)R兩端的電壓，則電壓表示數(shù)變大，A、D錯(cuò)誤；當(dāng)小車向左加速或向右減速時(shí)，磁鐵具有向左的加速度，受到的合力向左，故左側(cè)的彈簧拉伸，右側(cè)的彈簧壓縮，磁鐵向右遠(yuǎn)離磁敏電阻R，R的阻值變小，電路中的總電阻變小，電路中的電流變大，電流表示數(shù)變大，R0分壓變大，電壓表示數(shù)變小，B、C正確。3.(2024·重慶質(zhì)檢)如圖所示的并聯(lián)電路中，保持通過干路的電流I不變，增大R1的阻值。則下列結(jié)論正確的是()A．R1和R2兩端的電壓U不變B．通過R1的電流I1增大C．通過R2的電流I2不變D．并聯(lián)電路上消耗的總功率增大解析：選D由于R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝eq\f(R2,1＋\f(R2,R1))，增大R1的阻值，并聯(lián)電路總電阻變大，保持通過干路的電流I不變，由歐姆定律可知R1和R2兩端的電壓U變大，故A錯(cuò)誤；通過R2的電流為I2＝eq\f(U,R2)，由于R2兩端的電壓U變大，可知通過R2的電流I2變大，根據(jù)I＝I1＋I(xiàn)2，可知通過R1的電流I1變小，故B、C錯(cuò)誤；并聯(lián)電路上消耗的總功率為P＝UI，由于U變大，I不變，可知并聯(lián)電路上消耗的總功率增大，故D正確。4．(2023·海南高考)如圖所示電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，電容器電容為C，閉合開關(guān)K，待電路穩(wěn)定后，電容器上的電荷量為()A．CE B．eq\f(1,2)CEC．eq\f(2,5)CE D．eq\f(3,5)CE解析：選C電路穩(wěn)定后，由于電源內(nèi)阻不計(jì)，則整個(gè)回路可看成3R、2R的串聯(lián)部分與R、4R的串聯(lián)部分并聯(lián)，若取電源負(fù)極為零電勢(shì)點(diǎn)，則電容器上極板的電勢(shì)為φ上＝eq\f(E,5R)·2R＝eq\f(2E,5)，電容器下極板的電勢(shì)為φ下＝eq\f(E,5R)·4R＝eq\f(4E,5)，則電容器兩端的電壓U下上＝φ下－φ上＝eq\f(2E,5)，則電容器上的電荷量為Q＝CU下上＝eq\f(2,5)CE。5.在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻和定值電阻的阻值均為r，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為2r。閉合開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)的過程中，下列選項(xiàng)正確的是()A．電壓表的示數(shù)變大B．電流表的示數(shù)變大C．電源的效率變大D．滑動(dòng)變阻器消耗功率變大解析：選B開關(guān)閉合后，電壓表測(cè)量路端電壓，電流表測(cè)量總電流。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)過程中，接入電路的電阻減小，總電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，故電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大，A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)電源效率公式η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%可知，當(dāng)路端電壓U減小時(shí)，電源的效率變小，C錯(cuò)誤；將定值電阻r看成電源的內(nèi)阻，則等效電源的內(nèi)阻為2r，滑動(dòng)變阻器的最大阻值也是2r，因?yàn)殡娫吹膬?nèi)、外電阻相等時(shí)電源的輸出功率最大，所以滑片P由a端向b端滑動(dòng)過程中，滑動(dòng)變阻器消耗的功率變小，D錯(cuò)誤。6．(2023·全國(guó)乙卷)(多選)黑箱外有編號(hào)為1、2、3、4的四個(gè)接線柱，接線柱1和2、2和3、3和4之間各接有一個(gè)電阻，在接線柱間還接有另外一個(gè)電阻R和一個(gè)直流電源。測(cè)得接線柱之間的電壓U12＝3.0V，U23＝2.5V，U34＝－1.5V。符合上述測(cè)量結(jié)果的可能接法是()A．電源接在1、4之間，R接在1、3之間B．電源接在1、4之間，R接在2、4之間C．電源接在1、3之間，R接在1、4之間D．電源接在1、3之間，R接在2、4之間解析：選CD根據(jù)題意畫出電路圖，A選項(xiàng)如圖甲所示，可見U34>0，A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)如圖乙所示，可見U34>0，B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)如圖丙所示，符合上述測(cè)量結(jié)果，C正確；D選項(xiàng)如圖丁所示，符合上述測(cè)量結(jié)果，D正確。7.如圖所示為一加熱裝置的電路圖，加熱電阻R2＝2Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝16V，內(nèi)阻r＝1Ω。當(dāng)調(diào)節(jié)電阻R1為13Ω時(shí)，一小時(shí)能燒開水。若要15分鐘燒開同樣質(zhì)量和溫度的水，R1應(yīng)該調(diào)節(jié)為多少()A．2Ω B．3ΩC．4Ω D．5Ω解析：選D本來一小時(shí)能燒開水，若要15分鐘燒開同樣質(zhì)量和溫度的水，則R2的熱功率應(yīng)提升為原來的4倍。當(dāng)調(diào)節(jié)電阻R1為13Ω時(shí)，加熱電阻功率P＝I2R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R2＋R1＋r)))2R2＝2W，R1調(diào)節(jié)后，功率為P′＝4P＝I′2R2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,\a\vs4\al(R1′)＋R2＋r)))2R2，解得R1′＝5Ω，故選D。8.如圖所示的電路中，閉合開關(guān)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，該故障可能是()A．燈L1燈絲燒斷 B．電阻R2斷路C．電阻R2短路 D．電容器被擊穿短路解析：選B如果燈L1燈絲燒斷，即L1斷路，總電阻增大，總電流減小，故L2分壓減小，L2變暗，A錯(cuò)誤；若電阻R2斷路，導(dǎo)致總電阻增大，總電流減小，L1兩端電壓減小，而路端電壓增大，則L2兩端電壓增大，L2變亮，B正確；若R2短路，L2熄滅，C錯(cuò)誤；若電容器被擊穿短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，電壓表讀數(shù)減小，L2變亮，D錯(cuò)誤。9．有四個(gè)電源甲、乙、丙、丁，其路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像分別如圖(a)、(b)、(c)、(d)所示，將一個(gè)6Ω的定值電阻分別與每個(gè)電源的兩極相接，使定值電阻消耗功率最大的電源是()A．甲電源 B．乙電源C．丙電源 D．丁電源解析：選D由閉合電路的歐姆定律U＝E－IR，可得U-I圖像縱軸的截距為電源電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻，因此可知四個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)都為12V，而內(nèi)阻r甲＝12Ω，r乙＝6Ω，r丙＝4Ω，r?。?Ω，定值電阻消耗的功率為P＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R，可知電源內(nèi)阻越大功率越小，因此與電源丁相連時(shí)，定值電阻消耗功率最大。二、注重應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新10．(2024·天津高三模擬)小懷同學(xué)希望利用電學(xué)方法對(duì)長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，電路圖如圖2所示，其中電源電動(dòng)勢(shì)為6V、內(nèi)阻為1Ω，電流表量程為0～3A、內(nèi)阻為1Ω。有一長(zhǎng)方體導(dǎo)體材料R，如圖1所示，x、y、z方向上棱長(zhǎng)分別為d、2cm、1cm，先將R沿x軸方向接入電路，電流表示數(shù)為1A，再將R沿y軸方向接入電路，電流表示數(shù)為2A，則下列說法正確的是()A．d＝4mmB．沿x、y、z三個(gè)方向接入R，電源效率最大約為75%C．沿x、y、z三個(gè)方向接入R，電流表示數(shù)均不會(huì)超量程D．沿x、y、z三個(gè)方向接入R，R的功率最小為2W解析：選C由閉合電路的歐姆定律有E＝U外＋U內(nèi)＝IR＋I(xiàn)RA＋I(xiàn)r，代入數(shù)據(jù)，R沿x軸方向接入電路時(shí)Ix＝1A，則有Rx＝4Ω，R沿y軸方向接入電路時(shí)Iy＝2A，則有Ry＝1Ω，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(L,S)，代入數(shù)據(jù)可得d＝4cm，R沿z軸方向接入電路時(shí)Rz＝eq\f(1,4)Ω，由閉合電路的歐姆定律有E＝IR＋I(xiàn)RA＋I(xiàn)r，代入數(shù)據(jù)可得R沿z軸方向接入電路時(shí)Iz＝eq\f(8,3)A＜3A，故A錯(cuò)誤，C正確；由題意可知R沿x軸方向接入電路時(shí)路端電壓最大，U外＝E－Ixr＝5V，電源效率η＝eq\f(U外,E)＝eq\f(5,6)×100%≈83.3%，故B錯(cuò)誤；根據(jù)P＝I2R可得，R沿x軸方向接入電路時(shí)Px＝4W，R沿y軸方向接入電路時(shí)Py＝4W，R沿z軸方向接入電路時(shí)Pz≈1.78W，故D錯(cuò)誤。11．(2024·海南?？谡{(diào)研)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E一定，內(nèi)阻不計(jì)，R1、R2是定值電阻，R3是光敏電阻，其阻值隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小。開關(guān)S閉合，電路穩(wěn)定后，電容器兩板間的一帶電液滴恰好能靜止在M點(diǎn)?，F(xiàn)增強(qiáng)照射電阻R3的光照強(qiáng)度，則()A．電容器的電容減小 B．R2中有向右的電流C．液滴向下運(yùn)動(dòng) D．M點(diǎn)的電勢(shì)增大解析：選D電容器的電容由電容器本身性質(zhì)決定，不隨其電壓或電荷量的變化而變化，故A錯(cuò)誤；由電路連接方式易知電容器上極板帶正電，下極板帶負(fù)電，增強(qiáng)照射電阻R3的光照強(qiáng)度，R3阻值減小，回路總電阻減小，總電流增大，則R1兩端電壓增大，電容器兩極板間電壓增大，根據(jù)Q＝CU可知，電容器充電，R2中有向左的電流，故B錯(cuò)誤；根據(jù)平衡條件可知，開始時(shí)液滴所受電場(chǎng)力與重力平衡，增強(qiáng)照射電阻R3的光照強(qiáng)度，電容器兩極板間電壓增大，根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度E電場(chǎng)＝eq\f(U,d)，電容器兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大，液滴所受電場(chǎng)力增大，將大于重力，則液滴所受合外力向上，將向上運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；由上述分析可知兩極板間電場(chǎng)強(qiáng)度增大，而下極板接地，電勢(shì)為零，設(shè)M到下極板間的距離為d′，則M點(diǎn)的電勢(shì)為φM＝E電場(chǎng)d′，所以M點(diǎn)的電勢(shì)增大，故D正確。12.閉合電路內(nèi)、外電阻的功率隨外電路電阻變化的兩條曲線如圖所示，曲線A是內(nèi)電阻的功率隨外電阻變化的關(guān)系圖線，曲線B是外電阻的功率隨外電阻變化的關(guān)系圖線。下列說法正確的是()A．電源的電動(dòng)勢(shì)為3VB．電源的內(nèi)阻為2.5ΩC．曲線A的最大功率為7.2WD．外電阻取2.5Ω時(shí)外電阻的功率是外電阻取10Ω時(shí)外電阻的功率的eq\f(1,4)解析：選C設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E、r，閉合電路的內(nèi)電阻功率P內(nèi)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2r，閉合電路的外電阻功率P外＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R，由圖像可知，當(dāng)外電阻R＝5Ω時(shí)，內(nèi)、外電阻的功率相等，且均為1.8W，聯(lián)立解得E＝6V，r＝5Ω，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)外電阻R＝0時(shí)，內(nèi)電阻功率最大，此時(shí)P內(nèi)max＝eq\f(E2,r)＝7.2W，故C正確；當(dāng)外電阻R＝2.5Ω時(shí)，外電阻的功率P外1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6,2.5＋5)))2×2.5W＝1.6W，當(dāng)外電阻R＝10Ω時(shí)，外電阻的功率P外2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(6,10＋5)))2×10W＝1.6W，故D錯(cuò)誤。13．如圖甲所示為一加濕器內(nèi)部濕度監(jiān)測(cè)裝置的簡(jiǎn)化電路圖。已知電源電壓為12V，內(nèi)阻不計(jì)，定值電阻R0的阻值為30Ω，電流表的量程為0～200mA，電壓表的量程為0～9V，濕敏電阻R的阻值隨濕度RH變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，其阻值最大為120Ω(圖中未畫出)。則在電路安全工作的前提下，下列說法正確的是()A．濕敏電阻R的電流最小值為80mAB．定值電阻R0的電功率范圍為0.3W～1.2WC．電路消耗的總功率最大值為3.6WD．此裝置能監(jiān)測(cè)的濕度范圍為30%～80%解析：選B在電路允許范圍內(nèi)R的阻值最大時(shí)，電路中的電流最小，R兩端的最大電壓為UR＝9V，R0兩端的電壓為U0＝U－UR＝12V－9V＝3V，電路中的最小電流為I＝eq\f(U0,R0)＝eq\f(3,30)A＝0.1A＝100mA，R0的最小電功率為P0＝U0I＝3×0.1W＝0.3W，R允許的最大阻值為R大＝eq\f(UR,I)＝eq\f(9,0.1)Ω＝90Ω，由題圖乙可知，此裝置可監(jiān)測(cè)的最大濕度為RH大＝80%。在電路允許范圍內(nèi)R的阻值最小時(shí)，電路中的電流最大為I′＝200mA＝0.2A，R0兩端的電壓為U0′＝I′R0＝0.2×30V＝6V，R0的最大電功率為P0′＝U0′I′＝6×0.2W＝1.2W，電路消耗的最大總功率為P大＝UI′＝12×0.2W＝2.4W，R兩端的電壓為UR′＝U－U0′＝12V－6V＝6V，R允許的最小阻值為R?。絜q\f(UR′,I′)＝eq\f(6,0.2)Ω＝30Ω，由題圖乙可知，此裝置可監(jiān)測(cè)的最小濕度為RH小＝20%。綜上可知，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。14．(2024·石家莊統(tǒng)考模擬)在如圖所示電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝12V、內(nèi)阻r＝8Ω，定值電阻R1＝2Ω，R2＝10Ω，R3＝20Ω，滑動(dòng)變阻器R4的取值范圍為0～30Ω，所有電表均為理想電表。閉合開關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電壓表V1、電壓表V2、電流表A示數(shù)的變化量分別為ΔU1、ΔU2、ΔI。下列說法正確的是()A．|ΔU1|大于|ΔU2|B．eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU1,ΔI)))不變，eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU2,ΔI)))增大C．R4的功率先增大后減小，最大值為0.36WD．電源的輸出功率先增大后減小，最大值為4.5W解析：選C將R1和R2等效為電源內(nèi)阻，則等效電源的電動(dòng)勢(shì)E′＝eq\f(ER2,R1＋R2＋r)＝6V，等效內(nèi)阻r′＝eq\f(r＋R1R2,r＋R1＋R2)＝5Ω，等效電路圖如圖所示，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，R4變大，總電阻變大，總電流減小，路端電壓變大，V1讀數(shù)變小，則V2讀數(shù)變大，因U路端＝U1＋U2，可知|ΔU1|小于|ΔU2|，A錯(cuò)誤；因?yàn)閑q\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU1,ΔI)))＝R3不變，而U2＝E′－I(R3＋r′)，可知eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU2,ΔI)))＝R3＋r′不變，B錯(cuò)誤；將R3等效為新電源的內(nèi)阻，等效內(nèi)阻為r″＝r′＋R3＝25Ω，當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)輸出功率最大，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電阻從0增加到30Ω，可知R4的功率先增大后減小，當(dāng)R4＝25Ω時(shí)功率最大，最大值為P＝eq\f(E′2,4r″)＝eq\f(62,4×25)W＝0.36W，C正確；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在a端時(shí)，電路的外電阻為eq\f(26,3)Ω，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在b端時(shí)，電路的外電阻為eq\f(31,3)Ω，電源的內(nèi)阻r＝8Ω，則滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中，電源的輸出功率一直減小，D錯(cuò)誤。第3講電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題——3層級(jí)6課時(shí)梯度進(jìn)階學(xué)習(xí)第1課時(shí)基礎(chǔ)先行——電學(xué)實(shí)驗(yàn)必須熟練掌握的基本知能(一)基本儀器的使用及讀數(shù)(一)游標(biāo)卡尺1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)，游標(biāo)尺與深度尺是一個(gè)整體(如圖所示)。2．原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度總是比主尺上同樣多的小等分刻度的總長(zhǎng)度少1mm。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3．讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果為(x＋K×精確度)mm。注意：對(duì)于游標(biāo)卡尺，無論哪種規(guī)格，讀數(shù)x＋K×精確度mm中的K值均不需要向后估讀一位。(二)螺旋測(cè)微器1．構(gòu)造：如圖所示，螺旋測(cè)微器的測(cè)砧和固定刻度是固定在尺架上的；可動(dòng)刻度、旋鈕、微調(diào)旋鈕是與測(cè)微螺桿連在一起的，通過精密螺紋套在固定刻度上。2．原理：測(cè)微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。3．讀數(shù)(1)測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動(dòng)刻度讀出。(2)測(cè)量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。(三)電壓表、電流表1．量程選擇選擇合適量程：測(cè)量時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度要盡可能大，一般要求超過量程的eq\f(1,3)，但又不能超過量程。電表使用“三注意”(1)使用前應(yīng)先進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整(機(jī)械調(diào)零)。(2)紅表筆插“＋”插孔，黑表筆插“－”插孔。(3)紅表筆接電勢(shì)高處，黑表筆接電勢(shì)低處，即電流從紅表筆進(jìn)表，從黑表筆出表。2．電表估讀(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”時(shí)，估讀到最小分度的eq\f(1,10)(即估讀到最小分度的下一位)。(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”時(shí)，估讀到最小分度的eq\f(1,2)(即估讀到最小分度的本位)。(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”時(shí)，估讀到最小分度的eq\f(1,5)(即估讀到最小分度的本位)。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(1)如圖甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺自左向右分別為10分度、20分度、50分度，它們的讀數(shù)依次為________mm、________mm、________mm。(2)某同學(xué)用如圖丁所示的螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑時(shí)，他應(yīng)先轉(zhuǎn)動(dòng)________使F靠近小球，再轉(zhuǎn)動(dòng)________使F夾住小球，直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動(dòng)________使F固定后讀數(shù)(填儀器部件字母符號(hào))。正確操作后，螺旋測(cè)微器的示數(shù)如圖戊所示，則小球的直徑是________mm。解析：(1)題圖甲讀數(shù)：整毫米數(shù)是17mm，不足1毫米數(shù)是6×0.1mm＝0.6mm，最后結(jié)果是17mm＋0.6mm＝17.6mm。題圖乙讀數(shù)：整毫米數(shù)是23mm，不足1毫米數(shù)是5×0.05mm＝0.25mm，最后結(jié)果是23mm＋0.25mm＝23.25mm。題圖丙讀數(shù)：整毫米數(shù)是3mm，不足1毫米數(shù)是10×0.02mm＝0.20mm，最后結(jié)果是3mm＋0.20mm＝3.20mm。(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)小球直徑時(shí)，先轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)旋鈕D使測(cè)微螺桿F靠近被測(cè)小球，再轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕H使測(cè)微螺桿F夾住小球，直到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動(dòng)鎖緊裝置G使F固定后讀數(shù)，讀數(shù)為6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。答案：(1)17.623.253.20(2)DHG6.7002．(1)如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9mm長(zhǎng)10等分、19mm長(zhǎng)20等分，則讀數(shù)依次為________mm、________mm。(2)在測(cè)定一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，利用螺旋測(cè)微器測(cè)定合金絲直徑的過程如圖丙、丁所示，校零時(shí)的讀數(shù)為________mm，測(cè)得合金絲的直徑為________mm。(3)圖戊所示是電流表的刻度線，若使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，表針的示數(shù)是________A；若使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表______A，圖中表針示數(shù)為______A。(4)圖己所示是電壓表的刻度線，若使用3V量程時(shí)，每小格表示________V，圖中表針的示數(shù)為______V；若使用15V量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示________V，圖中表針指示的是______V。(5)如圖庚所示為旋鈕式電阻箱，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為________Ω?，F(xiàn)要將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡(jiǎn)單的操作方法是____________________________________________。若用兩個(gè)這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為________________。解析：(1)題圖甲讀數(shù)：主尺讀數(shù)為17mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是5×0.1mm＝0.5mm，最后結(jié)果是17mm＋0.5mm＝17.5mm。題圖乙讀數(shù)：主尺讀數(shù)為23mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是7×0.05mm＝0.35mm，最后結(jié)果是23mm＋0.35mm＝23.35mm。(2)由于螺旋測(cè)微器校零時(shí)有誤差，估讀為0.003mm，測(cè)量后的讀數(shù)為0.5mm＋14.5×0.01mm＝0.645mm，去掉校零誤差，可得合金絲的直徑為0.642mm。(3)若使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表eq\f(0.2,10)A＝0.02A，題圖戊表針的示數(shù)是0.4A＋2×0.02A＝0.44A；若使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表eq\f(1,10)A＝0.1A，題圖戊中表針示數(shù)為2A＋2.0×0.1A＝2.20A。(4)若使用3V量程時(shí)，每小格表示eq\f(1,10)V＝0.1V，題圖己中表針的示數(shù)為1V＋7.0×0.1V＝1.70V；若使用15V量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示eq\f(5,10)V＝0.5V，題圖己中表針指示的是5V＋7×0.5V＝8.5V。(5)電阻為1987Ω。最簡(jiǎn)單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0。每個(gè)電阻箱的最大阻值是9999Ω，用兩個(gè)這樣的電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻為2×9999Ω＝19998Ω，故用兩個(gè)這樣的電阻箱可得到的電阻值范圍為0～19998Ω。答案：(1)17.523.35(2)0.003(0.002～0.004均可)0.642(0.640～0.644均可)(3)0.020.440.12.20(4)0.11.700.58.5(5)1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到00～19998Ω[關(guān)鍵點(diǎn)撥]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)要“三看”(1)第一看→精確度。例如(如圖所示)：該游標(biāo)卡尺的精確度為0.1mm，正確的讀數(shù)應(yīng)為11mm＋4×0.1mm＝11.4mm。(2)第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度線與游標(biāo)尺最前端的線。如圖所示，不注意這一點(diǎn)易錯(cuò)讀成：10mm＋4×0.1mm＝10.4mm。(3)第三看→游標(biāo)尺的哪條刻度線與主尺上刻度線對(duì)齊，注意游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零，也不能隨意去零。如圖所示，不注意這一點(diǎn)，易錯(cuò)讀成：11mm＋4.0×0.1mm＝11.40mm。(二)伏安法測(cè)電阻1．電流表內(nèi)、外接法的比較電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)＝Ux＋UA電壓表分流I測(cè)＝Ix＋I(xiàn)V電阻測(cè)量值R測(cè)＝eq\f(U測(cè),I測(cè))＝Rx＋RA>Rx，測(cè)量值大于真實(shí)值R