2024高考物理第八章第2講閉合電路歐姆定律教案魯科版選修3-1

PAGE20-第2講閉合電路歐姆定律學(xué)問(wèn)排查電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1.電源電源是把正電荷從負(fù)極搬到正極的一種裝置；從能的轉(zhuǎn)化角度看，電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.電動(dòng)勢(shì)(1)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本事大小的物理量。(2)數(shù)值：等于電源沒(méi)有接入外電路時(shí)兩極間的電壓。3.內(nèi)阻電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，也有電阻，叫做電源的內(nèi)阻，它是電源的另一重要參數(shù)。閉合電路歐姆定律1.內(nèi)容：流過(guò)閉合電路的電流跟電路中電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟電路中內(nèi)、外電阻之和成反比。3.路端電壓與外電阻的關(guān)系一般狀況U＝IR＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，當(dāng)R增大時(shí)，U增大特別狀況當(dāng)外電路斷路時(shí)，I＝0，U＝E；當(dāng)外電路短路時(shí)，I短＝eq\f(E,r)，U＝04.路端電壓U與電流I的關(guān)系(1)關(guān)系式：U＝E－Ir。(2)U－I圖象如圖所示。①當(dāng)電路斷路時(shí)，即I＝0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為電動(dòng)勢(shì)。②當(dāng)外電路電壓U＝0時(shí)，橫坐標(biāo)的截距為短路電流。③圖線的斜率的肯定值為電源的內(nèi)阻。小題速練1.(2024·青海城東區(qū)月考)下列關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法中正確的是()A.在某電池的電路中每通過(guò)2C的電荷量，電池供應(yīng)的電能是4J，那么這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)是0.5VB.電源的路端電壓增大時(shí)，其電源電動(dòng)勢(shì)肯定也增大C.無(wú)論內(nèi)電壓和外電壓如何變更，其電源電動(dòng)勢(shì)肯定不變D.電源的電動(dòng)勢(shì)越大，電源所能供應(yīng)的電能就越多答案C2.[魯科版選修3－1·P76·T5改編]一個(gè)電源接8Ω電阻時(shí)，通過(guò)電源的電流為0.15A，接13Ω電阻時(shí)，通過(guò)電源的電流為0.10A，則電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為()A.2V1.5Ω B.1.5V2Ω C.2V2Ω D.1.5V1.5Ω解析由閉合電路歐姆定律得E＝I1(R1＋r)E＝I2(R2＋r)代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得r＝2Ω，E＝1.5V。答案B3.(多選)如圖1所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，下列結(jié)論正確的是()圖1A.電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0V B.電源的內(nèi)阻為12ΩC.電源的短路電流為0.5A D.電流為0.3A時(shí)的外電阻是18Ω解析由于該電源的U－I圖象的縱軸坐標(biāo)不是從零起先的，縱軸上的截距仍為電源的電動(dòng)勢(shì)，即E＝6.0V，選項(xiàng)A正確；由于橫軸上的截距0.5A并不是電源的短路電流，故內(nèi)阻應(yīng)按斜率的肯定值計(jì)算，即r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(6.0－5.0,0.5－0)Ω＝2Ω，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；由閉合電路歐姆定律可得電流I＝0.3A時(shí)，外電阻R＝eq\f(E,I)－r＝18Ω，故選項(xiàng)D正確。答案AD閉合電路歐姆定律及動(dòng)態(tài)分析1.判定總電阻變更狀況的規(guī)律(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻肯定增大(或減小)。(2)若開(kāi)關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開(kāi)關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減小。(3)在如圖2所示分壓電路中，滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變更趨勢(shì)一樣。圖22.電路動(dòng)態(tài)分析的常用“兩法”(1)程序推斷法：遵循“局部→整體→部分”的思路，按以下步驟分析：(2)極限法：即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起的電路變更問(wèn)題，可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去探討?！纠?】(多選)在如圖3所示的電路中，電源的負(fù)極接地，其電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)電阻為r，R1、R2為定值電阻，R3為滑動(dòng)變阻器，C為電容器，A、V分別為志向電流表和電壓表。在滑動(dòng)變阻器的滑片P自a端向b端滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()圖3A.電壓表示數(shù)減小 B.電流表示數(shù)增大C.電容器C所帶電荷量增多 D.a點(diǎn)的電勢(shì)降低解析法一程序法滑片P由a端向b端滑動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，則電路總電阻減小，總電流增大，電阻R1兩端電壓增大，電壓表V示數(shù)變大，A錯(cuò)誤；電阻R2兩端的電壓U2＝E－I總(R1＋r)，I總增大，則U2減小，I2＝eq\f(U2,R2)，故I2減小，電流表A的示數(shù)IA＝I總－I2增大，B正確；由于電容器兩端的電壓UC＝U2減小，由Q＝CUC知電容器所帶電荷量Q削減，C錯(cuò)誤；Uab＝φa－φb＝φa＝U2，故φa降低，D正確。法二極限法若將滑片P滑至b點(diǎn)，則R3＝0，φa＝φb＝0，D正確；R2兩端電壓為零，則電容器C兩端電壓也為零，電容器所帶電荷量Q＝0，C錯(cuò)誤；當(dāng)R3＝0時(shí)，電路總電阻最小，總電流最大，R1兩端電壓最大，故A錯(cuò)誤；由于IA＝I1－I2，此時(shí)I1最大，I2＝0最小，故IA最大，B正確。答案BD電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒(méi)有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，電容器兩端的電壓與其并聯(lián)電器兩端電壓相等。1.如圖4所示電路中，L1、L2為兩只完全相同、阻值恒定的燈泡，R為光敏電阻(光照越強(qiáng)，阻值越小)。閉合電鍵S后，隨著光照強(qiáng)度漸漸增加()圖4A.L1漸漸變暗，L2漸漸變亮B.L1漸漸變亮，L2漸漸變暗C.電源內(nèi)電路消耗的功率漸漸減小D.光敏電阻R和L1消耗的總功率漸漸增大解析當(dāng)光照增加時(shí)，光敏電阻的阻值減小，電路的總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可得，電路中總電流漸漸增大，則L2漸漸變亮，U內(nèi)＝Ir增大，由U＝E－Ir可知，路端電壓減小，L2兩端的電壓增大，則L1兩端的電壓漸漸減小，故L1漸漸變暗，故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；電路中總電流增大，由P＝I2r知電源內(nèi)電路消耗功率漸漸增大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將L2看成電源內(nèi)電路的一部分，光敏電阻R和L1消耗的總功率是等效電源的輸出功率，由于等效電源的內(nèi)阻大于外電阻，所以當(dāng)光敏電阻的阻值減小，即外電阻減小時(shí)，等效電源的內(nèi)、外電阻相差更大，輸出功率減小，則光敏電阻R和L1消耗的總功率漸漸減小，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A2.(多選)(2024·貴州遵義模擬)在如圖5所示的電路中，閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，四個(gè)志向電表的示數(shù)都發(fā)生變更，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)的變更量分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列說(shuō)法正確的是()圖5A.eq\f(U1,I)不變，eq\f(ΔU1,ΔI)不變 B.eq\f(U2,I)變大，eq\f(ΔU2,ΔI)變大C.eq\f(U2,I)變大，eq\f(ΔU2,ΔI)不變 D.eq\f(U3,I)不變，eq\f(ΔU3,ΔI)不變解析由題圖可知，eq\f(U1,I)＝eq\f(ΔU1,ΔI)＝R1，是定值，A正確；eq\f(U2,I)＝R2，隨P向下移動(dòng)而變大，而eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU2,ΔI)))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔI（R1＋r）,ΔI)))＝R1＋r不變，B錯(cuò)誤，C正確；因eq\f(U3,I)＝R1＋R2，故此比值增大，而eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU3,ΔI)))＝r為電源的內(nèi)電阻不變，故D錯(cuò)誤。答案AC電路中的功率和效率問(wèn)題1.電源的功率和效率電源總功率隨意電路：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出電源的輸出功率隨意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,（R＋r）2)P出與外電阻R的關(guān)系電源的效率隨意電路：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.電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系由P出與外電阻R的關(guān)系圖象可知：(1)當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，最大值Pmax＝eq\f(E2,4r)。(2)當(dāng)R＞r時(shí)，隨著R的增大，輸出功率P出越來(lái)越小。(3)當(dāng)R＜r時(shí)，隨著R的增大，輸出功率P出越來(lái)越大。(4)當(dāng)P出＜Pmax且不為0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。【例2】如圖6所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1Ω，愛(ài)護(hù)電阻R0＝0.5Ω，則當(dāng)愛(ài)護(hù)電阻R0消耗的電功率最大時(shí)，這個(gè)電阻箱R的讀數(shù)和電阻R0消耗的電功率的最大值為()圖6A.1Ω4W B.1Ω8W C.08W D.0.5Ω8W解析愛(ài)護(hù)電阻消耗的功率為P0＝eq\f(E2R0,（r＋R＋R0）2)，因R0和r是常量，而R是變量，所以R最小時(shí)，P0最大，即R＝0時(shí)，P0max＝eq\f(E2R0,（r＋R0）2)＝eq\f(62×0.5,1.52)W＝8W。故選項(xiàng)C正確。答案C【拓展1】在【例2】中的條件不變，則當(dāng)電阻箱R的讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R消耗的功率PR最大且這個(gè)最大值為()A.1Ω6W B.0.5Ω8WC.1Ω1.5W D.1.5Ω6W解析這時(shí)要把愛(ài)護(hù)電阻R0與電源內(nèi)阻r合在一起，等效為電源內(nèi)阻(r＋R0)，依據(jù)以上結(jié)論，當(dāng)R＝r＋R0＝(1＋0.5)Ω＝1.5Ω時(shí)，PRmax＝eq\f(E2,4（r＋R0）)＝eq\f(62,4×1.5)W＝6W。故選項(xiàng)D正確。答案D【拓展2】在【例2】中，若電阻箱R的最大值為3Ω，R0＝5Ω，則當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R的功率最大且這個(gè)最大值為()A.3Ω4W B.2Ωeq\f(4,3)WC.3Ωeq\f(4,3)W D.1Ω4W解析把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，電阻箱R消耗的功率P＝(eq\f(E,R＋r等))2R＝eq\f(E2,\f(（R－r等）2,R)＋4r等)，則不能滿(mǎn)意R＝r等，當(dāng)電阻箱R的電阻取3Ω時(shí)，R消耗功率最大，最大值為P＝(eq\f(E,R＋r等))2R＝eq\f(4,3)W。故選項(xiàng)C正確。答案C【拓展3】在【例2】中的條件不變，則電源的最大輸出功率為()A.3W B.4W C.5W D.9W解析由電功率公式P出＝(eq\f(E,R外＋r))2R外＝eq\f(E2,\f(（R外－r）2,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。故選項(xiàng)D正確。答案D解決最大功率問(wèn)題的兩點(diǎn)留意(1)解決最大功率問(wèn)題時(shí)，要弄清是定值電阻還是可變電阻的最大功率，定值電阻的最大功率用P＝I2R＝eq\f(U2,R)分析，可變電阻的最大功率用等效電源法求解。(2)電源輸出功率最大時(shí)，效率并不是最大，只有50%。1.(多選)(2024·海南卷)如圖7，三個(gè)電阻R1、R2、R3的阻值均為R，電源的內(nèi)阻r＜R，c為滑動(dòng)變阻器的中點(diǎn)。閉合開(kāi)關(guān)后，將滑動(dòng)變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()圖7A.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當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在中點(diǎn)c時(shí)，電路中并聯(lián)部分阻值最大，將滑動(dòng)變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動(dòng)時(shí)，并聯(lián)部分阻值減小，因R1＞r，故外電阻越小，電源的輸出功率越大，選項(xiàng)C正確；電路中并聯(lián)部分阻值減小，故電路總阻值減小，總電流增大，電源內(nèi)阻消耗的功率變大，選項(xiàng)D正確；電路中并聯(lián)部分阻值減小，依據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律，并聯(lián)部分的電壓減小，滑動(dòng)變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動(dòng)時(shí)，右側(cè)并聯(lián)部分電阻增大，電流減小，R3消耗的功率變小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電路總電流增大，右側(cè)部分電流減小，故左側(cè)部分電流增大，R2消耗的功率變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。答案CD2.(多選)(2024·長(zhǎng)沙長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)如圖8為直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置，重物的重量G＝500N，電源電動(dòng)勢(shì)E＝90V，電源內(nèi)阻r＝2Ω，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v＝0.6m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流I＝5A，下列推斷正確的是()圖8A.電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為400W B.電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為0.4ΩC.電源的效率約為88.9% D.電動(dòng)機(jī)的效率為75%解析重物被提升的功率P重＝Fv＝Gv＝500×0.6W＝300W，此時(shí)電路中的電流I＝5A，則電源的總功率P總＝EI＝90×5W＝450W，設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R，依據(jù)能量守恒定律得P總＝P重＋I(xiàn)2r＋I(xiàn)2R，則得R＝eq\f(P總－P重－I2r,I2)＝eq\f(450－300－52×2,52)Ω＝4Ω，電動(dòng)機(jī)消耗的總功率P電＝P重＋I(xiàn)2R＝400W，電源的效率η1＝eq\f(P總－I2r,P總)×100%＝eq\f(450－52×2,450)×100%≈88.9%，電動(dòng)機(jī)的效率η2＝eq\f(P重,P重＋I(xiàn)2R)×100%＝eq\f(300,300＋52×4)×100%＝75%，故選項(xiàng)A、C、D正確，B錯(cuò)誤。答案ACD對(duì)電源U－I圖線的理解和應(yīng)用1.對(duì)電源U－I圖線的理解(1)截距如圖所示，縱軸上的截距等于電源的電動(dòng)勢(shì)；橫軸上的截距等于外電路短路時(shí)的電流，即I短＝eq\f(E,r)。(2)斜率圖線斜率的肯定值等于電源的內(nèi)阻，即r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(E,I短)，斜率的肯定值越大，表明電源的內(nèi)阻越大。(3)圖線上的點(diǎn)圖線上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I的比值為此時(shí)外電路的電阻，即R＝eq\f(U,I)。(4)面積面積UI為電源的輸出功率，而電源的總功率P總＝EI，P總－P出＝EI－UI為電源內(nèi)部消耗的功率。2.三種圖象的比較類(lèi)別圖象物理意義線性元件反映I和U的正比關(guān)系，R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)非線性元件反映I和U的非正比關(guān)系，R＝eq\f(U1,I1)電源反映電源的輸出特性，即路端電壓U與電流I之間的關(guān)系【例3】(多選)如圖9所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖線，則下列說(shuō)法正確的是()圖9A.電源的電動(dòng)勢(shì)為50VB.電源的內(nèi)阻為eq\f(25,3)ΩC.電流為2.5A時(shí)，外電路的電阻為15ΩD.輸出功率為120W時(shí)，輸出電壓是30V解析電源的路端電壓和電流的關(guān)系為U＝E－Ir，明顯直線①的斜率的肯定值等于r，縱軸的截距為電源的電動(dòng)勢(shì)，從題圖中看出E＝50V，r＝eq\f(50－20,6－0)Ω＝5Ω，A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)電流為I1＝2.5A時(shí)，由回路中電流I1＝eq\f(E,r＋R外)，解得外電路的電阻R外＝15Ω，C正確；當(dāng)輸出功率為120W時(shí)，由題圖中P－I關(guān)系圖線看出對(duì)應(yīng)干路電流為4A，再?gòu)腢－I圖線讀取對(duì)應(yīng)的輸出電壓為30V，D正確。答案ACD1.(多選)如圖10所示的U－I圖象中，直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線Ⅱ?yàn)槟骋浑娮鑂的U－I圖線，用該電源干脆與電阻R連接成閉合電路，由圖象可知()圖10A.R的阻值為1.5Ω B.電源電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻為0.5ΩC.電源的輸出功率為3.0W D.電源內(nèi)部消耗功率為1.5W解析電阻R的U－I圖線Ⅱ的斜率等于電阻R的阻值，R＝1.5Ω，選項(xiàng)A正確；由電源的路端電壓與電流的關(guān)系曲線Ⅰ知E＝3.0V，圖線Ⅰ的斜率的肯定值等于電源內(nèi)阻，r＝1.5Ω，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線和電阻R的U－I圖線交點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)的乘積表示電源的輸出功率，P出＝UI＝1.5×1.0W＝1.5W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由EI＝P出＋P內(nèi)解得電源內(nèi)部消耗的功率為P內(nèi)＝EI－P出＝3.0×1.0W－1.5W＝1.5W，選項(xiàng)D正確。答案AD2.(2024·河南南陽(yáng)模擬)硅光電池是一種太陽(yáng)能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。如圖11所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖象(電池內(nèi)阻不是常量)，圖線b是某電阻R的U－I圖象。在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)，硅光電池的內(nèi)阻為()圖11A.5.5Ω B.7.0Ω C.12.0Ω D.12.5Ω解析由歐姆定律得U＝E－Ir，當(dāng)I＝0時(shí)，E＝U，由圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出電源的電動(dòng)勢(shì)為E＝3.6V，依據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，電阻的電壓為U＝2.5V，電流為I＝0.2A，則硅光電池的內(nèi)阻為r＝eq\f(E－U,I)＝eq\f(3.6－2.5,0.2)Ω＝5.5Ω，故選項(xiàng)A正確。答案A電路故障的分析方法1.故障特點(diǎn)(1)斷路特點(diǎn)：斷路部分電路中電流為零，而電壓不為零。因此，若外電路中某兩點(diǎn)間電壓不為零，電流為零，則兩點(diǎn)間有斷點(diǎn)，而這兩點(diǎn)與電源的兩極之間無(wú)斷點(diǎn)。(2)短路特點(diǎn)：表現(xiàn)為有電流通過(guò)而某元件兩端電壓為零。2.多用電表對(duì)電路故障的檢測(cè)(1)斷路故障的檢測(cè)方法①用直流電壓擋a.將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)不為零，說(shuō)明電源良好，若電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明電源損壞。b.在電源完好時(shí)，再將電壓表與外電路的各部分電路并聯(lián)。若電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)，則說(shuō)明該部分電路中有斷點(diǎn)。②用直流電流擋。將電流表串聯(lián)在電路中，若電流表的示數(shù)為零，則說(shuō)明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路。③用歐姆擋檢測(cè)將各元件與電源斷開(kāi)，然后接到紅、黑表筆間，若有阻值(或有電流)說(shuō)明元件完好，若電阻無(wú)窮大(或無(wú)電流)說(shuō)明此元件斷路。(2)短路故障的檢測(cè)方法①將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，說(shuō)明電源被短路；若電壓表示數(shù)不為零，則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路。②用電流表檢測(cè)，若串聯(lián)在電路中的電流表示數(shù)不為零，故障應(yīng)是短路?！纠?】二極管具有單向?qū)щ娦?，?dāng)正極接電源正極(正接)時(shí)二極管導(dǎo)通(電流可以通過(guò)二極管，且二極管的阻值很小，可忽視)，當(dāng)負(fù)極接電源正極(反接)時(shí)二極管截止(阻值很大，電流為零)。為了驗(yàn)證二極管的這一特性，將其接入如圖12所示電路cd之間的D處，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)燈不亮。經(jīng)初步檢查各接線均堅(jiān)固正確，為了確定電路故障的位置，四位同學(xué)各自進(jìn)行了以下操作圖12操作步驟現(xiàn)象1S閉合，多用電表調(diào)至電壓擋，紅表筆接a，黑表筆分別接b、c、d、e示數(shù)分別為0、0、6V、6V2S閉合，斷開(kāi)導(dǎo)線bc的c端，用c端分別接d、e、f燈泡均亮3S斷開(kāi)，多用電表調(diào)至歐姆擋，紅表筆接c，黑表筆接d指針有大角度偏轉(zhuǎn)4S斷開(kāi)，多用電表調(diào)至歐姆擋，紅表筆接d，黑表筆接c指針有微小偏轉(zhuǎn)由此可推斷()A.同學(xué)1的操作說(shuō)明故障在a、b之間B.同學(xué)2的操作說(shuō)明故障在b、c之間C.依據(jù)同學(xué)1、3的操作即可推斷故障的緣由是二極管正、負(fù)極接錯(cuò)D.依據(jù)同學(xué)2、4的操作即可推斷故障的緣由是二極管已損壞斷開(kāi)解析同學(xué)1的操作結(jié)果中，電壓為零的點(diǎn)為b、c，黑表筆與電源是斷開(kāi)的，電壓為6V的點(diǎn)d、e與電源是相通的，說(shuō)明故障只在c、d之間，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同學(xué)2的操作結(jié)果與同學(xué)1相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同學(xué)3的操作說(shuō)明二極管的正極接在d點(diǎn)，被反接了，結(jié)合同學(xué)1的結(jié)果可以推斷故障緣由是二極管正、負(fù)極接錯(cuò)，選項(xiàng)C正確；由于二極管正、負(fù)極接錯(cuò)，同學(xué)4的操作測(cè)定的是二極管的反向電阻，應(yīng)當(dāng)很大，并不能表明二極管已損壞斷開(kāi)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C1.(2024·四川樂(lè)山調(diào)研)如圖13所示，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片，發(fā)覺(jué)“電流表的示數(shù)為零，電壓表的示數(shù)漸漸增大”，則電路的可能故障為()圖13A.小燈泡短路 B.小燈泡斷路C.電流表斷路 D.滑動(dòng)變阻器斷路解析若小燈泡短路，電壓表也被短路，示數(shù)應(yīng)為零，與題不符，故A錯(cuò)誤；若小燈泡斷路，電壓表與電流表組成串聯(lián)電路，由于電壓表內(nèi)阻很大，電流表示數(shù)很小幾乎為零，電壓表干脆測(cè)量滑片與a端間的電壓，在滑片從a向b端移動(dòng)時(shí)，電壓表的示數(shù)將增大，與題相符，故B正確；若電流表斷路，電壓表中無(wú)電流，將沒(méi)有讀數(shù)，與題不符，故C錯(cuò)誤；若變阻器的滑片右端斷開(kāi)，兩個(gè)電表均無(wú)示數(shù)，若滑片左端斷開(kāi)，兩個(gè)電表均有示數(shù)，不符合題意，故D錯(cuò)誤。答案B2.(2024·湖南八校聯(lián)考)在如圖14所示的電路中，開(kāi)關(guān)S閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，某時(shí)刻電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障()圖14A.R1短路 B.R2短路 C.R3短路 D.R1斷路解析若電路正常，則電流表測(cè)量流過(guò)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。答案A課時(shí)作業(yè)(時(shí)間：35分鐘)基礎(chǔ)鞏固練1.如圖1所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，定值電阻R的阻值也為r，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是2r。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端向b端滑動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()圖1A.電壓表的示數(shù)變大 B.電流表的示數(shù)變小C.滑動(dòng)變阻器消耗的功率變小 D.定值電阻R消耗的功領(lǐng)先變大后變小解析等效電路圖如圖所示。滑片從a端滑向b端，其接入電路的阻值RPb減小，由“串反并同”結(jié)論有，電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大，電阻R消耗的功率增大，選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤；把電阻R當(dāng)作電源內(nèi)電阻(等效電源)，則R內(nèi)＝2r，RPb減小，且RPb<2r，等效電源的輸出功率減小，即滑動(dòng)變阻器的功率減小，選項(xiàng)C正確。答案C2.(2024·上海虹口區(qū)一模)已知磁敏電阻在沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)電阻很小，在有磁場(chǎng)時(shí)電阻很大，并且磁場(chǎng)越強(qiáng)阻值越大。為了探測(cè)有無(wú)磁場(chǎng)，利用磁敏電阻作為傳感器設(shè)計(jì)了如圖2所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r不變，在沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器R使電燈發(fā)光，當(dāng)探測(cè)裝置從無(wú)磁場(chǎng)區(qū)進(jìn)入強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)(設(shè)電燈L不會(huì)燒壞)，則()圖2A.電燈L變亮 B.電流表示數(shù)增大C.滑動(dòng)變阻器R的功率增大 D.磁敏電阻兩端的電壓減小解析當(dāng)磁場(chǎng)增加時(shí)，磁敏電阻增大，總電阻增大，總電流減小，電流表示數(shù)減小，B錯(cuò)誤；電源內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，電燈L變亮，A正確；總電流減小，通過(guò)電燈的電流增大，所以通過(guò)滑動(dòng)變阻器R的電流減小，變阻器R的功率減小，C錯(cuò)誤；路端電壓增大，R兩端的電壓減小，所以磁敏電阻兩端的電壓增大，D錯(cuò)誤。答案A3.咸陽(yáng)市區(qū)某學(xué)校創(chuàng)建綠色校內(nèi)，如圖3甲為新裝的一批節(jié)能燈，該路燈通過(guò)光控開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)限制：電燈的亮度可自動(dòng)隨四周環(huán)境的亮度變更而變更。如圖乙為其內(nèi)部電路簡(jiǎn)化原理圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，Rt為光敏電阻(光照強(qiáng)度增加時(shí)，其電阻值減小)?，F(xiàn)增加光照強(qiáng)度，則下列推斷正確的是()圖3A.電源路端電壓不變 B.R0兩端電壓變大C.B燈變暗，A燈變亮 D.電源總功率不變解析由題意，增加光照強(qiáng)度，Rt減小，外電路總電阻減小，依據(jù)閉合電路歐姆定律得知，干路電流I增大，電源的內(nèi)電壓增大，路端電壓U減小，則A燈變暗，通過(guò)R0電流I0＝I－IA，I增大，而IA減小，則I0增大，R0兩端電壓U0增大，則B燈兩端的電壓減小，B燈變暗；電源的總功率P＝EI，I增大，則P增大，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B4.如圖4所示的電路中，燈泡A、燈泡B原來(lái)都是正常發(fā)光的。現(xiàn)在突然燈泡A比原來(lái)變暗了些，燈泡B比原來(lái)變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是()圖4A.R1短路 B.R2斷路 C.R3斷路 D.R1、R2同時(shí)短路解析若R1短路，則兩個(gè)燈泡都被短路，都不亮，故A錯(cuò)誤；若R2斷路，則兩個(gè)燈泡都被斷路，都不亮，故B錯(cuò)誤；若R3斷路，外電阻增大，路端電壓U增大，干路電流I減小，則通過(guò)R1電流I1增大，則通過(guò)A的電流IA＝I－I1減小，A燈變暗，B燈電壓UB＝U－IA(RA＋R2)增大，B燈變亮，符合題意，故C正確；R1、R2同時(shí)短路，A、B燈都不亮，不符合題意，故D錯(cuò)誤。答案C5.如圖5所示，電源為“9V，1Ω”的電池組，要將“4V，4W”的燈泡接入虛線框中，在正常發(fā)光的條件下，最多能接燈泡的個(gè)數(shù)為()圖5A.2個(gè) B.3個(gè) C.4個(gè) D.5個(gè)解析要使燈泡正常發(fā)光，燈泡兩端電壓為4V，每個(gè)燈泡的工作電流為1A。當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為零時(shí)，所接燈泡最多，此時(shí)電源內(nèi)電壓為5V，電路中的總電流為5A，所以最多能接5個(gè)燈泡。答案D6.(多選)如圖6所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝12V、內(nèi)阻r＝3Ω，R0＝1Ω，直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻R0′＝1Ω。先調(diào)整滑動(dòng)變阻器R1，使甲電路中電源輸出功率最大，再調(diào)整R2，使乙電路中電源輸出功率與甲電路中電源的最大輸出功率相等，且此時(shí)電動(dòng)機(jī)剛好正常工作(額定輸出功率為P0＝2W)，甲電路中電流為I1，乙電路中電流為I2，則下列選項(xiàng)正確的是()圖6A.R1＝2Ω，R2＝2Ω B.I1＝2A，I2＝2AC.R1＝2Ω，R2＝1.5Ω D.I1＝2A，I2＝1A解析題圖甲電路中，當(dāng)電路的外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)電源的輸出功率最大，則R1＝r－R0＝3Ω－1Ω＝2Ω，此時(shí)電流I1＝eq\f(E,2r)＝2A，則題圖甲電路的最大輸出功率為P＝Ieq\o\al(2,1)(R0＋R1)＝12W；對(duì)于題圖乙電路，輸出功率也為12W，電流I2＝2A，由能量守恒定律得Ieq\o\al(2,2)(R2＋R0′)＋2W＝12W，解得R2＝1.5Ω，故A、D錯(cuò)誤，B、C正確。答案BC7.將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，測(cè)得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變更的曲線如圖7所示，由此可知()圖7A.電源最大輸出功率可能大于45WB.電源內(nèi)阻肯定等于5ΩC.電源電動(dòng)勢(shì)為45VD.電阻箱所消耗功率P最大時(shí)，電源效率大于50%解析由于題述將一電源與一電阻箱連接成閉合回路，電阻箱所消耗功率P等于電源輸出功率。由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變更的曲線可知，電阻箱所消耗功率P最大為45W，所以電源最大輸出功率為45W，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由電源輸出功率最大的條件可知，電源輸出功率最大時(shí)，外電路電阻等于電源內(nèi)阻，所以電源內(nèi)阻肯定等于5Ω，選項(xiàng)B正確；由電阻箱所消耗功率P最大值為45W可知，此時(shí)電阻箱讀數(shù)為R＝5Ω，電流I＝eq\r(\f(P,R))＝3A，電源電動(dòng)勢(shì)E＝I(R＋r)＝30V，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電阻箱所消耗功率P最大時(shí)，電源效率為50%，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B8.(多選)有一種測(cè)量人體重的電子秤，其原理如圖8中的虛線所示，它主要由三部分構(gòu)成：踏板、壓力傳感器R(是一個(gè)阻值可隨壓力大小而變更的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是志向電流表)。設(shè)踏板的質(zhì)量可忽視不計(jì)，已知志向電流表的量程為3A，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為2Ω，電阻R隨壓力變更的函數(shù)式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)。下列說(shuō)法正確的是()圖8A.該秤能測(cè)量的最大體重是1400NB.該秤能測(cè)量的最大體重是1300NC.該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤(pán)0.375A處D.該秤零刻度線(即踏板空載時(shí)的刻度線)應(yīng)標(biāo)在電流表G刻度盤(pán)0.400A處解析電路中允許的最大電流為3A，因此依據(jù)閉合電路歐姆定律，壓力傳感器的最小電阻應(yīng)滿(mǎn)意R＋2Ω＝eq\f(12,3)Ω，R最小值為2Ω，代入R＝30－0.02F，求出F最大值Fm＝1400N，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)F＝0時(shí)，R＝30Ω，這時(shí)電路中的電流I＝eq\f(12,30＋2)A＝0.375A，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案AC綜合提能練9.(多選)如圖9所示，D是一只志向二極管，水平放置的平行板電容器AB內(nèi)部原有帶電微粒P處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列措施下，關(guān)于P的運(yùn)動(dòng)狀況說(shuō)法正確的是()圖9A.保持S閉合，增大A、B板間距離，P仍靜止B.保持S閉合，減小A、B板間距離，P向上運(yùn)動(dòng)C.斷開(kāi)S后，增大A、B板間距離，P向下運(yùn)動(dòng)D.斷開(kāi)S后，減小A、B板間距離，P仍靜止解析保持S閉合，電源的路端電壓不變，增大A、B板間距離，電容減小，由于二極管的單向?qū)щ娦?，電容器不能放電，其電荷量不變，由推論E＝eq\f(4πkQ,εS)得到，板間場(chǎng)強(qiáng)不變，微粒所受電場(chǎng)力不變，仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，故A正確；保持S閉合，電源的路端電壓不變，電容器的電壓不變，減小A、B板間距離，由E＝eq\f(U,d)可知，板間場(chǎng)強(qiáng)增大，電場(chǎng)力增大，微粒將向上運(yùn)動(dòng)，故B正確；斷開(kāi)S后，電容器的電荷量Q不變，由推論E＝eq\f(4πkQ,εS)得到，板間場(chǎng)強(qiáng)不變，微粒所受電場(chǎng)力不變，仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，故C錯(cuò)誤，D正確。答案ABD10.(多選)在某限制電路中，須要連成如圖10所示的電路，主要由電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動(dòng)變阻器)R連接而成，L1、L2是紅、綠兩個(gè)指示燈，當(dāng)電位器的觸頭由弧形碳膜的中點(diǎn)逆時(shí)針滑向a點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()圖10A.L1變亮，L2變暗B.L1、L2兩個(gè)指示燈都變暗C.若電源的負(fù)極接地，則a點(diǎn)的電勢(shì)降低，b點(diǎn)的電勢(shì)上升D.若電源的負(fù)極接地，則a、b點(diǎn)的電勢(shì)都降低解析當(dāng)電位器的觸頭由弧形碳膜的中點(diǎn)逆時(shí)針滑向a點(diǎn)時(shí)，R接入電路的電阻減小，總電阻減小，干路電流增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，L1變暗，L1中的電流變小，R1中的電流變大，R1兩端的電壓增大，則R2和L2兩端的總電壓減小，L2中的電流變小，L2變暗，A錯(cuò)誤，B正確；若電源的負(fù)極接地，由于電源的路端電壓減小，所以a點(diǎn)電勢(shì)降低，由于R1兩端的電壓增大，所以b點(diǎn)電勢(shì)上升，C正確，D錯(cuò)誤。答案BC11.(2024·全國(guó)卷Ⅱ，17)阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電