2024高中物理第二章電路章末復(fù)習(xí)課達標(biāo)檢測含解析粵教版選修3-1

PAGE15-章末復(fù)習(xí)課【學(xué)問體系】[答案填寫]U＋IrI(R＋r)U外＋U內(nèi)EII2rUI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．焦耳熱：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，要留意區(qū)分電功和電熱、電功率和熱功率，抓住能量守恒這條主線；在純電阻電路中，電功和電熱相等，電功率和熱功率相等；在非純電阻電路中，電功大于電熱，電功率大于熱功率．【典例1】小型直流電動機(其線圈內(nèi)阻為r＝1Ω)與規(guī)格為“4V＝12V的電源上，如圖，小燈泡恰好正常發(fā)光，電動機正常工作，求：(1)通過電動機的電流．(2)電動機的輸出功率P出．解析：(1)流經(jīng)燈泡的電流IL＝eq\f(P,UL)＝eq\f(4,4)A＝1A，流經(jīng)電阻R的電流IR＝eq\f(U－UL,R)＝eq\f(12－4,5)A＝1.6A，流經(jīng)電動機的電流I＝IR－RL＝0.6A.(2)電動機消耗的總功率P＝UI＝4×0.6W＝2.4W，電動機的熱＝2.4W－0.36W＝2.04W答案：(1)0.6A(2)2.04W針對訓(xùn)練1.如圖所示，有一提升重物用的直流電動機，內(nèi)阻RM＝0.6Ω，R＝10Ω，U＝160V，電壓表的讀數(shù)為110V．則(1)通過電動機的電流是多少？(2)輸入到電動機的電功率是多少？(3)電動機工作1h產(chǎn)生的熱量是多少？解析：(1)電動機是非純電阻，不能用公式eq\f(UM,RM)來求電路中的電流．R兩端的電壓為UR＝U－UM＝160V－110V＝50V，I＝eq\f(UR,R)＝eq\f(50,10)A＝5A.(2)P入＝UMI＝110×5W＝550W.(3)Q＝I2RMt＝52×0.6×3600J＝5.4×104J答案：(1)5A(2)550W(3)5.4×104J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(只考慮電容器是志向的不漏電的狀況)的元件，在電容器處電路可看作斷路，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，須留意以下幾點：(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、電壓變更時，將會引起電容器的充(放)電．假如電容器兩端電壓上升，電容器將充電；假如電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電．【典例2】在如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝3.0V，內(nèi)阻r＝1.0Ω；電阻R1＝10Ω，R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω；電容器的電容C＝10μF.電容器原來不帶電．求閉合開關(guān)S并達到穩(wěn)定這一過程通過R4的總電荷量．解析：閉合開關(guān)S并達到穩(wěn)定后，由于R4無電流通過，R4兩端無電壓降，電容器兩端電壓就等于R3兩端的電壓，電容器兩極板所帶電荷量即為流過R4的總電荷量．由電阻的串、并聯(lián)公式，得閉合電路的總電阻為R＝eq\f(R1（R2＋R3）,R1＋R2＋R3)＋r＝9Ω，由歐姆定律得，通過電源的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(1,3)A，電源的端電壓U＝E－Ir＝eq\f(8,3)V，電阻R3兩端的電壓U′＝eq\f(R3,R2＋R3)U＝2V，通過R4的總電荷量就是電容器的電荷量Q＝CU′＝2×10－5C.答案：2×10－5C針對訓(xùn)練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.則(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Q1＝C1UC1＝4×10－6×4C＝1.6×10－5C，C2兩端的電壓UC2＝U＝I(R1＋R2)＝10V，C2的帶電量Q2＝C2UC2＝1×10－6×10C＝1.0×10－5C.(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Q＝Q1＋Q2＝1.6×10－5C＋1.0×10－5C＝2.6×10－5C.答案：(1)1.6×10－5C1.0×10－5C(2)2.6×10－5C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)仔細(xì)審題，推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)限制的元件．(2)依據(jù)故障現(xiàn)象分析有無電流，得出電路是短路還是斷路．(3)依據(jù)電表示數(shù)變更分析找出故障位置．3．利用電流表、電壓表推斷電路故障．(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?，“電壓表無示數(shù)”表明無電流通過電壓表．故障緣由可能是：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．故障緣由可能是：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】在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S后，燈L1、L2都發(fā)光．后來由于某種故障使燈L2突然變亮(未燒壞)，電壓表的示數(shù)增大，由此可推斷，這故障可能是()A．電阻R1斷路B．電阻R2短路C．燈L1兩接線柱間短路D．電阻R2斷路解析：因為電壓表的示數(shù)增大，所以路端電壓增大，電源內(nèi)阻上的電壓減小，說明總電流減小，電路總電阻增大．若電阻R1斷路，會導(dǎo)致總電阻增大，總電流減小，而此時燈L2兩端的電壓會減小，致使燈L2變暗．故選項A錯誤；若電阻R2短路，燈L2將不亮，選項B錯誤；若燈L1兩接線柱間短路，電路的總電阻減小，總電流增大，電壓表的示數(shù)減小，不符合題意，選項C錯誤；若電阻R2斷路，電路的總電阻增大，總電流減小，電壓表的示數(shù)增大，符合題意．而總電流減小，導(dǎo)致內(nèi)電壓和燈L1、R1并聯(lián)部分電壓減小，燈L2兩端電壓增大，燈L2變亮．故選項D正確．答案：D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)線進行推斷，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．則電路故障緣由是()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；其次，電路中有斷路處．依據(jù)導(dǎo)線的連接現(xiàn)象推斷，應(yīng)當(dāng)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)試驗1．試驗基本原則．(1)平安——不損壞試驗儀器．(2)精確——盡可能削減試驗誤差．(3)便利——便于試驗操作、讀數(shù)和數(shù)據(jù)處理．2．試驗儀器的選?。?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)當(dāng)指到滿偏刻度的eq\f(1,2)～eq\f(2,3)的位置為宜．3．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】欲用伏安法測定一段阻值約為5Ω的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測量結(jié)果盡量精確，現(xiàn)備有以下器材：A．電池組(3V，內(nèi)阻1Ω)B．電流表(0～3A，內(nèi)阻0.0125Ω)C．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻0.125Ω)D．電壓表(0～3V，內(nèi)阻3kΩ)E．電壓表(0～15V，內(nèi)阻15kΩ)F．滑動變阻器(0～20Ω，額定電流1A)G．滑動變阻器(0～1750Ω，額定電流0.3A)H．開關(guān)、導(dǎo)線(1)上述器材中應(yīng)選用的是________(填寫各器材的字母代號)．(2)試驗電路應(yīng)采納電流表________(選填“內(nèi)”或“外”)接法．(3)為使通過待測金屬導(dǎo)線的電流能在0～0.5A范圍內(nèi)變更，請按要求在方框內(nèi)補充畫出測量待測金屬導(dǎo)線的電阻Rx的電路原理圖．解析：(1)電源必需選擇；由于電源電動勢3V，電阻大約5Ω，故最大電流不超過0.6A，為減小誤差應(yīng)選擇較小的量程，故選0.6A的電流表，故選3V量程的電壓表；為使操作便利，應(yīng)選擇阻值較小的滑動變阻器。故答案為：A、C、D、F、H.(2)由于eq\f(RV,R)＞eq\f(R,RA)，故待測電阻的阻值與電流表內(nèi)阻阻值相接近，假如采納內(nèi)接法，電流表的分壓作用較大，故應(yīng)當(dāng)采納電流表外接法．(3)電路圖如圖：答案：(1)A、C、D、F、H(2)外(3)見解析針對訓(xùn)練4．在圖中，甲、乙兩圖分別為測燈泡電阻R的電路圖，下列說法不正確的是()圖甲圖乙A．圖甲的接法叫電流表外接法，圖乙的接法叫電流表內(nèi)接法B．圖甲中R測＞R真，圖乙中R測＜R真C．圖甲中誤差由電壓表分流引起，為了減小誤差，應(yīng)使R?RV，故此法測較小電阻好D．圖乙中誤差由電流表分壓引起，為了減小誤差，應(yīng)使R?RA，故此法測較大電阻好解析：圖甲叫作電流表的外接法，圖乙叫作電流表的內(nèi)接法，A正確；圖甲由于電壓表的分流導(dǎo)致電流的測量值偏大，由R＝eq\f(U,I)可知，R測＜R真；R越小，電壓表分流越小，誤差越小，因此這種接法適合＝eq\f(U,I)得R測＞R真，R越大，電流表的分壓越小，誤差越小，因此這種接法適用于測大電阻，B錯誤，C、D正確．故選B.答案：B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、計算和試驗題的形式考查，近幾年來，試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試驗，考查范圍較廣，有試驗儀器的選擇與運用、試驗過程與結(jié)果的分析以及試驗設(shè)計，涉及的試驗有多用電表的運用、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、嫻熟駕馭電路分析方法的基礎(chǔ)上，對有關(guān)的幾個試驗在原理、實質(zhì)上有明確的相識．真題例析℃～80℃范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性．所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻RT，其標(biāo)稱值(25℃時的阻值)為900.0Ω；電源E(6V，內(nèi)阻可忽視)；電壓表eq\a\vs4\al(○V)(量程150mV)；定值電阻R0(阻值20.0Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值為1000Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～999.9Ω)；單刀開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2.℃.將S2與1端接通，閉合S1，調(diào)整R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調(diào)整R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，登記此時R2的讀數(shù)；逐步降低溫控室的溫度t，得到相應(yīng)溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0℃.試驗得到的R2t數(shù)據(jù)見下表．t/℃25.030.040.050.060.070.080.0R2/Ω900.0680.0500.0390.0320.0270.0240.0回答下列問題：(1)在閉合S1前，圖(a)中R1的滑片應(yīng)移動到________(選填“a”或“b”)端．(2)在圖(b)的坐標(biāo)紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并作出R2t曲線：________．(3)＝44.0℃時，可得RT＝________Ω.(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應(yīng)讀數(shù)如圖(c)所示，該讀數(shù)為________Ω，則手心溫度為________℃.解析：(1)閉合開關(guān)S1前，應(yīng)讓滑片移動到b端，使滑動變阻器連入電路的阻值最大．(2)見答案．(3)由題圖象可知t＝44.0℃時，電阻的阻值為450.0Ω.(4)由題圖(c)可得電阻箱阻值為620.0Ω，由題圖(b)可得溫度約為33.0℃.答案：(1)b(2)如圖所示(3)450.0(4)620.033.0針對訓(xùn)練(2024·天津卷)某同學(xué)用伏安法測定待測電阻Rx的阻值(約為10kΩ)，除了Rx、開關(guān)S、導(dǎo)線外，還有下列器材供選用：A．電壓表(量程0～1V，內(nèi)阻約10kΩ)B．電壓表(量程0～10V，內(nèi)阻約100kΩ)C．電流表(量程0～1mA，內(nèi)阻約30Ω)D．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.05Ω)E．電源(電動勢1.5V，額定電流0.05A，內(nèi)阻不計)F．電源(電動勢12V，額定電流2A，內(nèi)阻不計)G．滑動變阻器R0(阻值范圍0～10Ω，額定電流2A)(1)為使測量盡量精確，電壓表選用________，電流表選用________，電源選用______(均選填器材的字母代號)．(2)畫出測量Rx阻值的試驗電路圖．(3)該同學(xué)選擇器材、連接電路和操作均正確，從試驗原理上看，待測電阻測量值會________其真實值(選填“大于”“小于”或“等于”)，緣由是___________________________________________________．解析：(1)若電源選用E，則通過Rx的最大電流為0.15mA，電流表選用C還達不到半偏，故電源應(yīng)選用F.電壓表內(nèi)阻應(yīng)盡可能與被測電阻阻值相差大一些且接近電源電壓，故電壓表選用B.由此可知電路中的電流約為1mA，故電流表選用C.(2)因為待測電阻阻值較大，所以電流表應(yīng)采納內(nèi)接法．因為滑動變阻器的阻值很小，若采納限流接法接入電路起不到多大的限流作用，所以滑動變阻器應(yīng)采納分壓接法，試驗電路圖如圖所示．(3)因為電流表采納內(nèi)接法，電壓表測出的電壓為Rx與電流表串聯(lián)后兩端電壓，U測＞U實，而R＝eq\f(U,I)，所以R測＞R實．答案：(1)BCF(2)見解析圖(3)大于電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實際電壓(其他表述正確也可)1．(2024·海南卷)(多選)如圖，三個電阻R1、R2、R3的阻值均為R，電源的內(nèi)阻r＜R，c為滑動變阻器的中點．閉合開關(guān)后，將滑動變阻器的滑片由c點向a端滑動，下列說法正確的是()A．R2消耗的功率變小B．R3消耗的功率變大C．電源輸出的功率變大D．電源內(nèi)阻消耗的功率變大解析：滑片由c向a滑動，R左減小，電流增大，功率變大，R右增大，電流減小，功率變小，A、B錯誤．并聯(lián)電阻從最大漸漸減小并且最終大于電源內(nèi)阻，所以電源輸出功率變大，C正確；隨并聯(lián)電阻的減小，電路總電阻減小，電流增大，電源內(nèi)阻消耗的功率增大，D正確．答案：CD2．(2024·全國卷Ⅱ)某同學(xué)組裝一個多用電表．可選用的器材有：微安表頭(量程100μA，內(nèi)阻900Ω)；電阻箱R1(阻值范圍0～999.9Ω)；電阻箱R2(阻值范圍0～99999.9Ω)；導(dǎo)線若干．要求利用所給器材先組裝一個量程為1mA的直流電流表，在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3V的直流電壓表．組裝好的多用電表有電流1mA和電壓3V兩擋．回答下列問題：(1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標(biāo)出R1和R2，其中*為公共接線柱，a和b分別是電流擋和電壓擋的接線柱．(2)電阻箱的阻值R1＝_______Ω，R2＝_________Ω(保留到個位)．解析：(1)如圖所示．(2)接a時改裝成量程為1mA的電流表，有IgRg＝(I－Ig)R1，解得R1＝100Ω.接b時改裝成量程為3V的電壓表，有U＝IgRg＋IR2，解得R2＝2910Ω.答案：(1)見解析圖(2)10029103．(2024·全國卷Ⅱ)某同學(xué)利用如圖甲所示的電路測量一微安表(量程為100μA，內(nèi)阻大約為2500Ω)的內(nèi)阻．可運用的器材有：兩個滑動變阻器R1、R2(其中一個最大阻值為20Ω，另一個最大阻值為2000Ω)；電阻箱Rz(最大阻值為99999.9Ω)；電源E(電動勢約為1.5V)；單刀開關(guān)S1和S2.C、D分別為兩個滑動變阻器的滑片．(1)按原理圖甲將圖乙中的實物連線．(2)完成下列填空：①R1的最大阻值為________(選填“20”或“2000”)Ω.②為了愛護微安表，起先時將R1的滑片C滑到接近圖甲中的滑動變阻器的________(選填“左”或“右”)端對應(yīng)的位置；將R2的滑片D置于中間位置旁邊．③將電阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1.將R1的滑片置于適當(dāng)位置，再反復(fù)調(diào)整R2的滑片D的位置．最終使得接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前B與D所在位置的電勢________(選填“相等”或“不相等”)．④將電阻箱Rz和微安表位置對調(diào)，其他條件保持不變，發(fā)覺將Rz的阻值置于2601.0Ω時，在接通S2前后，微安表的示數(shù)也保持不變．待測微安表的內(nèi)阻為________Ω(結(jié)果保留到個位)．(3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議：_________________________________________________________________________________________________________________________.解析：(2)①滑動變阻器的分壓式接法要求選用最大阻值較小的滑動變阻器，因此R1要選擇最大阻值為20Ω的滑動變阻器．②起先時將R1的滑片移動到滑動變阻器的左端對應(yīng)的位置，可使得微安表上的電壓最小，從而愛護了微安表．③接通S2前后，微安表的示數(shù)保持不變，這說明S2接通前后在BD中無電流流過，可知B與D所在位置的電勢相等．④因B與D電勢相等，eq\f(Rz,R2左)＝eq\f(RA,R2右)，對調(diào)后eq\f(RA,R2左)＝eq\f(Rz′,R2右)，解得RA＝eq\r(RzRz′)＝2550Ω.答案：(1)連線如圖(2)①20②左③相等④2550(3)調(diào)整R1上的分壓，盡可能使微安表接近滿量程4．(2024·全國卷Ⅲ)一課外試驗小組用如圖(a)所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值．圖中R0為標(biāo)準(zhǔn)定值電阻(R0＝20.0Ω)；eq\o\ac(○,V)可視為志向電壓表；S1為單刀開關(guān)，S2為單刀雙擲開關(guān)；E為電源；R為滑動變阻器．采納如下步驟完成試驗：(1)依據(jù)試驗原理線路圖(a)，將圖(b)中實物連線________．(2)將滑動變阻器滑動端置于適當(dāng)?shù)奈恢?，閉合S1.(3)將開關(guān)S2擲于1端，變更滑動變阻器滑動端的位置，登記此時電壓表eq\o\ac(○,V)的示數(shù)U1；然后將S2擲于2端，登記此時電壓表eq\o\ac(○,V)的示數(shù)U2.(4)待測電阻阻值的表達式Rx＝___________(用R0、U1、U2表示)．(5)重復(fù)步驟(3)，得到下表數(shù)據(jù)．12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.49eq\f(U2,U1)3.443.433.393.403.39(6)利用上述5次測量所得eq\f(U2,U1)的平均值，求得Rx＝____________Ω(保留一位小數(shù))．解析：(1