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2019-2020年高中物理《閉合電路的歐姆定律》教案 新人教版選修3-1 ★考情直播 1、 考綱要求 考綱內(nèi)容 能力要求 考向定位 1．電源的電動勢和內(nèi)電阻 2．閉合電路歐姆定律 1．理解電源電動勢和內(nèi)電阻的概念。 2．掌握閉合電路歐姆定律，并能熟練運用。 考綱對閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用作Ⅱ級要求．閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律的聯(lián)系與區(qū)別是近年?？嫉闹R點。 2、考點整合： 考點一 閉合電路歐姆定律 1．內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的 成正比，跟閉合電路的 成反比. 2．表達式: 。 3．適用條件： 。 例1．如圖18—13所示，電流表讀數(shù)為0.75A，電壓表讀數(shù)為2V，R3= 4Ω，若某一電阻發(fā)生斷路，則兩電表的讀數(shù)分別變?yōu)?.8A和3.2V. （1）是哪個電阻發(fā)生斷路？ （2）電池的電動勢和內(nèi)電阻分別為多大？ [解析] （1）假設(shè)R1發(fā)生斷路，那么電流表讀數(shù)應(yīng)變?yōu)榱愣粦?yīng)該為0.8A；假設(shè)R3發(fā)生斷路，那么電壓表讀數(shù)應(yīng)變?yōu)榱愣粦?yīng)該為3.2V。所以，發(fā)生斷路的是R2。 （2）R2斷路前，R2與R3串聯(lián)、然后與R1并聯(lián)；R2斷路后，電池只對R1供電，于是有 4+2=0.75R1 3.2=0.8R1 由此即可解得 R1= 4Ω R2=8Ω再根據(jù)閉合電路的歐姆定律，得 =0.75 =0.8 可得出 E= 4V， r=1Ω [規(guī)律總結(jié)] 首先畫出等效電路圖，再根據(jù)電路的特點以及電路出現(xiàn)故障的現(xiàn)象進行分析，從而得出故障的種類和位置。一般的故障有兩種：斷路或局部短路。 考點二 閉合電路的動態(tài)分析 1、 總電流I和路端電壓U隨外電阻R的變化規(guī)律： 當(dāng)R增大時，I變小，又據(jù)U=E-Ir知，U變大.當(dāng)R增大到∞時，I=0，U=E（斷路）. 當(dāng)R減小時，I變大，又據(jù)U=E-Ir知，U變小.當(dāng)R減小到零時，I=E r ，U=0（短路） 2、 所謂動態(tài)就是電路中某些元件（如滑動變阻器的阻值）的變化，會引起整個電路中各部分相關(guān)電學(xué)物理量的變化。解決這類問題必須根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)進行分析，同時，還要掌握一定的思維方法，如程序法，直觀法，極端法，理想化法和特殊值法等等。 3、 基本思路是“部分→整體→部分”，從阻值變化的部分入手，由歐姆定律和串、并聯(lián)電路特點判斷整個電路的總電阻，干路電流和路端電壓的變化情況，然后再深入到部分電路中，確定各部分電路中物理量的變化情況。 特別提醒 在電路的動態(tài)分析中，要注意閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓和并聯(lián)分流的綜合應(yīng)用。在分析電燈明暗變化時，可從電流、電壓和功率三個量中的任何一個量分析都可確定。 例2．在如圖所示的電路中，R1、R2、R3、R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U，當(dāng)R5的滑動觸頭向a端移動時，判定正確的是（ ） A．I變大，U變?。　　　．I變大，U變大． C．I變小，U變大．　　　　D．I變小，U變?。? [解析] 當(dāng)R5向a端移動時，其電阻變小，整個外電路的電阻也變小，總電阻也變小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律知道，回路的總電流I變大，內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir變大，外電壓U外=E-U內(nèi)變小，所以電壓表的讀數(shù)變小，外電阻R1及R4兩端的電壓U=I（R1+R4）變大，R5兩端的電壓，即R2、R3兩端的電壓為U’=U外-U變小，通過電流表的電流大小為U’/(R2+R3)變小，答案：D [規(guī)律總結(jié)] 在某一閉合電路中，如果只有一個電阻變化，這個電阻的變化會引起電路其它部分的電流、電壓、電功率的變化，它們遵循的規(guī)則是： （1）.凡與該可變電阻有并關(guān)系的用電器，通過它的電流、兩端的電壓、它所消耗的功率都是該可變電阻的阻值變化情況相同.阻值增大，它們也增大. （2）.凡與該可變電阻有串關(guān)系的用電器，通過它的電流、兩端的電壓、它所消耗的功率都是該可變電阻的阻值變化情況相同.阻值增大，它們也增大. 所謂串、并關(guān)系是指：該電阻與可變電阻存在著串聯(lián)形式或并聯(lián)形式 用這個方法可以很簡單地判定出各種變化特點.簡單記為：并同串反 考點三 閉合電路的功率 1、電源的總功率:就是電源提供的總功率，即電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率，也叫電源消耗的功率 P 總 =EI. 2、電源輸出功率:整個外電路上消耗的電功率.對于純電阻電路，電源的輸出功率. P 出 =I 2 R=[E/（R+r）] 2 R ，當(dāng)R=r時，電源輸出功率最大，其最大輸出功率為Pmax=E 2/ 4r 3、電源內(nèi)耗功率:內(nèi)電路上消耗的電功率 P 內(nèi) =U 內(nèi) I=I 2 r 4、電源的效率:指電源的輸出功率與電源的功率之比，即 η=P 出 /P總 =IU /IE =U /E . 5、電源輸出功率和效率的討論： 電源的輸出功率為P出＝I2R＝R＝＝當(dāng)R=r時，P出有最大值即Pm==，P出與外電阻R的這種函數(shù)關(guān)系可用圖(1)的圖像定性地表示，由圖像還可知，對應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個不同的 外電阻R1和R2，由圖像還可知，當(dāng)R＜r時，若R增加，則P出增大；當(dāng)R＞r時，若R增大，則P出減小，值得注意的是，上面的結(jié)論都是在電源的電動勢ε和內(nèi)阻r不變的情況下適用，例如圖(2)電路中ε＝3v，r=0.5Ω，Ro=1.5Ω，變阻器的最大阻值R＝10Ω，在R＝?時，R消耗的功率才最大，這種情況可以把Ro歸入內(nèi)電阻，即當(dāng)R＝r+Ro＝2Ω 時，R消耗功率最大，為Pm===W；于是在求R＝?時，Ro消耗的功率才最大，有同學(xué)又套用了上述 的方法，把R歸為內(nèi)阻，調(diào)節(jié)R內(nèi)阻R+r＝Ro，這樣套用是錯誤的。此時應(yīng)該用另一種思考 方法求解：因為Ro是定值電阻，由P＝I2Ro知，只要電流最大，P就最大，所以當(dāng)把R調(diào)到零時，Ro上有最大功率，P′m=Ro=1.5=W，由上述分析可知，在研究電阻上消耗的最大功率時，應(yīng)注意區(qū)分“可變與定值”這兩種情況，兩種情況中求解的思路和方法是不相同的。 電源的效率η＝＝＝，所以當(dāng)R增大時，效率η提高，當(dāng)R＝r，電源有 最大輸出功率時，效率僅為50%，效率并不高。 [例3] 已知如圖，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的變化范圍是0~10Ω。求：①電源的最大輸出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。 [解析] ①R2=2Ω時，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為2.25W； ① R1是定植電阻，電流越大功率越大，所以R2=0時R1上消耗的功率最大為2W；③把R1也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6Ω，所以，當(dāng)R2=6Ω時，R2上消耗的功率最大為1.5W。 [規(guī)律總結(jié)] 注意R1上消耗的最大功率與R2上消耗的最大功率的條件是不同的。 [例4 ] 如圖示的U-I圖，其中A是路端電壓隨電流的變化規(guī)律，B是某一電阻的伏安特性曲線，用該電源與該電阻組成閉合電路時，電源的輸出功率是（ ），電源的效率是（ ） [解析] 由圖中A知：E=3V，r=0.5Ω 由圖中B知：R=1Ω 電源的輸出功率是 因為是純電阻電路，電源的效率是： [規(guī)律總結(jié)] 電路端電壓隨電流變化的特性圖，以下幾個特點必須記住： （1）．線與U軸的交點就是電源的電動勢 （2）．曲線與I軸的交點就是電源短路電流 （3）．曲線的斜率大小是電源內(nèi)電阻的大小 （4）．曲線上某一點坐標之積是輸出功率，如左圖中OUIB所圍面積；而圖中ECIO則是該電流下電源的總功率. 考點4 含容電路的分析與計算 1、電容器的電量：Q=CU 2、在直流電路中，電容器對電流起到阻止作用，相當(dāng)于斷路.同時電容器又可被充電，電荷量的大小取決于電容和它兩端對應(yīng)的電路的電壓. 特別提醒 1、含電容器的電路的分析和計算，要抓住電路穩(wěn)定時電容器相當(dāng)于斷路.分析穩(wěn)定狀態(tài)的含容電路時可先把含有電容器的支路拆除，畫出剩下電路等效電路圖，之后把電容器接在相應(yīng)位置。 2、如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。 [例題5] 如下圖所示，U=10V，電阻R1=3Ω，R2=2Ω，R3=5Ω，電容器的電容C1=4μF，C2=1μF，求： （1）若電路穩(wěn)定后，C1、C2的帶電量？ （2）S斷開以后通過R2的電量及R2中電流的方向？ [解析]：（1）電路穩(wěn)定后，R1、R2是串聯(lián)，R3上沒有電流，C1兩端的電壓等于R2的電壓，C2的電壓等于R1+R2的電壓，即：U1= U R2=4V U 2=U=10V C1的電量Q1=C1U1=1.610-5C C2的電量Q2=C2U2=1.010-5C (2)S斷開后C1要通過R2、R3放電，C2要通過R3、R2、R1放電，通過R2的電量是： Q=Q1+Q2=2.610-5C, 由電路分析知道，C1下極板帶正電，C2右極板帶正電，斷開S后瞬間，其R2上的放電電流方向為從右向左. ★高考重點熱點題型探究 ◇閉合電路歐姆定律的綜合應(yīng)用 [例1] （xx廣東卷）7．電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路，當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時，下列說法正確的是 A．電壓表和電流表讀數(shù)都增大 B．電壓表和電流表讀數(shù)都減小 C．電壓表讀數(shù)增大，電流表讀數(shù)減小 D．電壓表讀數(shù)減小，電流表讀數(shù)增大 【答案】A 【解析】設(shè)滑動變阻器的觸頭上部分電阻為x，則電路的總電阻為,滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時，并聯(lián)支路電阻x增大，故路端電壓變大，同時并聯(lián)部分的電壓變大，故通過電流表的電流增大，故選項A正確。 [例2] （2004江蘇）如圖所示的電路中,電源電動勢E＝6.00 V,其內(nèi)阻可忽略不計.電阻的阻值分別為R1＝2.4 kΩ、R2＝4.8 kΩ,電容器的電容C＝4.7μF.閉合開關(guān)S,待電流穩(wěn)定后,用電壓表測R1兩端的電壓,其穩(wěn)定值為1.50 V. （1）該電壓表的內(nèi)阻為多大? （2）由于電壓表的接入,電容器的帶電量變化了多少? [解析]（1）設(shè)電壓表的內(nèi)阻為RV,測得R1兩端的電壓為U1,R1與RV并聯(lián)后的總電阻為R,則有 ＝＋ ① 由串聯(lián)電路的規(guī)律 ＝ ② 聯(lián)立①②,得 RV＝ 代入數(shù)據(jù),得RV＝4.8 kΩ （2）電壓表接入前,電容器上的電壓UC等于電阻R2上的電壓,R1兩端的電壓為UR1,則 ＝ 又E＝UC＋UR1 接入電壓表后,電容器上的電壓為UC′＝E－U1 由于電壓表的接入,電容器帶電量增加了ΔQ＝C（UC′－UC） 由以上各式解得 ΔQ＝C 代入數(shù)據(jù),可得ΔQ＝2.3510－6 C [答案] 見解析 [例3] （xx上海）在如圖所示電路中，閉合電鍵 S，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭 P 向下滑動時，四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用 I、U1、U2 和 U3 表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用 ΔI、ΔU1、ΔU2 和 ΔU3 表示．下列比值正確的是（ ） （A）U1/I 不變，ΔU1/ΔI 不變． （B）U2/I 變大，ΔU2/ΔI 變大． （C）U2/I 變大，ΔU2/ΔI 不變． （D）U3/I 變大，ΔU3/ΔI 不變． [答案] ACD [名師指引]本題求解的關(guān)鍵是確定ΔU1、ΔU2、ΔU 內(nèi)的關(guān)系，由于 E=U1+U2+U 內(nèi)，其中U1變小、U2 變大、U 內(nèi)變小，故有ΔU2=ΔU1+ΔU 內(nèi)。很多同學(xué)由于無法確定這個關(guān)系，而得出 ABD 的錯誤結(jié)論。 [例4] （xx天津） 如圖所示的電路中，電池的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電阻R1、R2和R3的阻值都相同。在電鍵S處于閉合狀態(tài)下，若將電鍵S1由位置1切換到位置2，則 A 電壓表的示數(shù)變大 B 電池內(nèi)部消耗的功率變大 C 電阻R2兩端的電壓變大 D 電池的效率變大 [解析]：設(shè)電阻R1=R2=R3=R，當(dāng)電鍵S1接1時，電路中總電阻為，當(dāng)電鍵S1接2時，電路中總電阻為，總電阻變小，由，變小，變大，路端電壓，電源的不變，則路端電壓減小，即伏特表讀數(shù)減小，選項A錯誤，電源內(nèi)部消耗的功率，變大，增大，B選項正確，當(dāng)電鍵S1接1時，兩端電壓，當(dāng)電鍵S1接2時，兩端電壓，兩端電壓變小，C選項錯誤，電池的效率，則當(dāng)電鍵S1由接1改為接2時，總電阻變小，電池的效率減小，D選項錯誤，所以B選項正確。 [答案] B [例5] （xx北京）環(huán)保汽車將為xx年奧運會場館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車，總質(zhì)量。當(dāng)它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時，驅(qū)動電機的輸入電流I=50A，電壓U=300V。在此行駛狀態(tài)下 （1）求驅(qū)動電機的輸入功率； （2）若驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P機，求汽車所受阻力與車重的比值（g取10m/s2）； （3）設(shè)想改用太陽能電池給該車供電，其他條件不變，求所需的太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計算結(jié)果，簡述你對該設(shè)想的思考。 已知太陽輻射的總功率，太陽到地球的距離，太陽光傳播到達地面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。 [解析]（1）驅(qū)動電機的輸入功率：W。 （2）在勻速行駛時，P機=0.9P電，P機=Fv=fv 所以：f= 0.9P電/v 汽車所受阻力與車重之比：。 （3）當(dāng)陽光垂直電池板入射時，所需板面積最小，設(shè)其為S，距太陽中心為r的球面積：，若沒有能量損耗，太陽能電池板接收到的太陽能功率為，則。 設(shè)太陽能電池板實際接收到的太陽能功率為P，則有，所以，由于P電=15%P，所以電池板的最小面積為：m2。 分析可行性并提出合理的改進建議。 [答案] 見解析 [名師指引] 此題結(jié)合力學(xué)、電學(xué)與光學(xué)三部分內(nèi)容，要求考生熟練電功率與機械功率的計算，理解太陽輻射能量的球形模型。 ★搶分頻道 ◇限時基礎(chǔ)訓(xùn)練（20分鐘） 班級 姓名 成績 第1題 1．（xx深圳市最后沖刺模擬試題） 如圖所示電路中，電源電動勢ε恒定，內(nèi)阻r=1Ω，定值電阻R3=5Ω。當(dāng)電鍵K斷開與閉合時，ab段電路消耗的電功率相等。則以下說法中正確的是（ ） A.電阻R1、R2可能分別為4Ω、5Ω B.電阻R1、R2可能分別為3Ω、6Ω C.電鍵K斷開時電壓表的示數(shù)一定大于K閉合時的示數(shù) D.電鍵K斷開與閉合時，電壓表的示數(shù)變化量大小與電流表的示數(shù)變化量大小之比一定等于6Ω 1.答案：ACD 解析：根據(jù)閉合電路歐姆定律與部分電路歐姆定律可得到答案。 2 A R1 R2 1 S 2．（xx深圳市南頭中學(xué)）如圖，電源的內(nèi)阻不可忽略．已知定值電阻R1=10Ω，R2=8Ω．當(dāng)電鍵S接位置1時，電流表的示數(shù)為0.20A．那么當(dāng)電鍵S接位置2時，電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值 A.0.28A B.0.25A C.0.22A D.0.19A 2．答案：C 解析：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以不可能是0.19A．電源的路端電壓一定減小，原來路端電壓為2V，所以電鍵接2后路端電壓低于2V，因此電流一定小于0.25A．所以只能選C。 3．（xx深圳市南頭中學(xué)）某居民家中的電路如圖6所示，開始時各部分工作正常，將電飯煲的插頭插入三孔插座后，正在燒水的電熱壺突然不能工作，但電燈仍正常發(fā)光．拔出電飯煲的插頭，把試電筆分別插入插座的左、右插孔，氖管均能發(fā)光，則： A．僅電熱壺所在的C、D兩點間發(fā)生了斷路故障 B．僅電熱壺所在的C、D兩點間發(fā)生了短路故障 C．僅導(dǎo)線AB間斷路 D．因為插座用導(dǎo)線接地，所以發(fā)生了上述故障 3．答案：C 解析：由于電燈仍正常發(fā)光，說明電源是好的，電熱壺所在的C、D兩點間沒有發(fā)生短路故障。把試電筆分別插入插座的左、右插孔，氖管均能發(fā)光，說明插座的左、右插孔都與火線相通，說明電熱壺所在的C、D兩點間沒有發(fā)生斷路故障。綜合分析可知，故障為導(dǎo)線AB間斷路，即C選項正確。 4．（xx廣州市六校聯(lián)考）如圖所示的電路中，閉合電鍵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，這故障可能是 A.L1燈燈絲燒斷 B.電阻R2斷路 C.電阻R2短路 D.電容器被擊穿短路 4．答案：B 解析：由動態(tài)電路的分析規(guī)律:串反并同.可以知道L2突然變亮只能是電阻R2斷路,即相當(dāng)于R2]增大到無窮大。 5．（xx汕頭）如圖所示，電源E的電動勢為3.2 V，電阻R的阻值為30 Ω，小燈泡L的額定電壓為3.0 V，額定功率為4.5 W，當(dāng)電鍵S接位置1時，電壓表的讀數(shù)為3 V，那么當(dāng)電鍵S接到位置2時，小燈泡L的發(fā)光情況是 A.很暗，甚至不亮 B.正常發(fā)光 C.比正常發(fā)光略亮 D.有可能被燒壞 5． 答案：A 解析：S接1時，由E=U+Ir得r=2 Ω.RL=U額2/P額=2 Ω，故S接2時，UL= RL= 1.6 V＜3.0 V，故燈很暗，此時電路中電流I′=0.8 A，有可能超過電源的額定電流，使電源燒毀導(dǎo)致燈不亮。 ◇基礎(chǔ)提升訓(xùn)練 1．如圖4所示，已知電源電動勢E=6.3v，內(nèi)阻r=0.5Ω， 固定電阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3是阻值為5Ω的滑動變阻器。按下開關(guān)S， R2 R1 Rx R3-Rx s r E 圖4 調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，求通過電源的電流范圍。 1． 答案：2.1～3A 解析：本題首先要畫出等效電路圖，滑動變阻器觸頭將R3分成Rx 和R3-Rx兩部分，Rx可在0～5Ω之間變化，等效電路如圖4所示。 選擇從外電路入手的途徑，外電阻為R== ，當(dāng)Rx=2Ω時 ，R有極大值2.5Ω；當(dāng)Rx=5Ω時，R有極小值1.6Ω，分別代入I=可得I的極小值為2.1A, 極大值為3A，故通過電源的電流范圍為2.1～3A之間。 2.圖為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的交流電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個電阻.現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分別測得b、d兩點間以及a、c兩點間的電壓均為220V.由此可知 A.ab間電路通，cd間電路不通 B.ab間電路不通，bc間電路通 C.ab間電路通，bc間電路不通 D.bc間電路不通，cd間電路通 2．答案： CD 圖4 解析：由于用交流電壓表測得b、d兩點間為220V，這說明ab間電路是通的，bc間電路不通或cd間電路不通；由于用交流電壓表測得a、c兩點間為220V，這說明cd間電路是通的，ab間電路不通或bc間電路不通；綜合分析可知bc間電路不通，ab間電路通和cd間電路通，即選項C、D正確。 3．如圖4所示，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r.當(dāng)滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對值分別為ΔU1和ΔU2.下列說法中正確的是（ ） A.小燈泡L1、L3變暗，L2變亮 B.小燈泡L3變暗，L1、L2變亮 C.ΔU1<ΔU2 D.ΔU1=ΔU2 3．答案：B 解析：滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小，L2中電流增大，變亮，L3中電壓降低，變暗.U1減小，U2增大，而路端電壓U=U1+U2減小，所以U1的變化量大于U2的變化量. 4．如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻r=2Ω,R3=8Ω,L是一個“12V，12W”的小燈泡，當(dāng)調(diào)節(jié)R1使電流表讀數(shù)為1.5A時，電壓表的示數(shù)剛好為零，并且小燈泡L正常發(fā)光，求： （1）R2=？ （2）電源的電動勢E=？ （3）電源的輸出功率P=？ 4．答案：（1）R2=24Ω （2） E=23V （3）P=30W 解析：由于電壓表讀數(shù)為零，說明R2兩端電壓與燈泡兩端電壓一樣，為正常發(fā)光時的額定值U2=12V，又因為燈正常發(fā)光，所以通過燈的電流為： ，電流表測得的電流Ｉ是通過燈與R2的電流之和，也是電路中的干路電流，所以通過R2的電流為I2=1.5-1=0.5A 所以 流過R3的電流與流過燈的電流一樣大，也為1A，所以 U3=I1R3=8V 內(nèi)電壓為U內(nèi)＝Ｉr=3Ω, 電源的電動勢為E=U外+U內(nèi)=12V+8V+3V=23V 電源的輸出功率是P=EI-I2r=30W 5．如圖5，電源內(nèi)阻不計.為使電容器的電荷量增大，可采取以下哪些方法（ ） A.增大R1 B.減小R2 C.增大R2 D.減小R1 5．答案：CD 解析： 穩(wěn)定后電容器相當(dāng)于斷路.增大R2或減小R1可以增大電容器C兩端的電壓，從而增大其電荷量. 6． 如圖（4）所示的電路中，已知電容C = 2uF。電源電動勢ε=12v。內(nèi)電阻不計，R1：R2：R3：R4 = 1：2 = 6：3則電容器極上板所帶的電量為多少？ 6．解析：此電路的關(guān)系為。R1、R2串聯(lián)，R3、R4串聯(lián)，然后二者并聯(lián)于a、c、兩點。電容器上的電壓等于Ubd = │U3—U1│=│Uab—Uab│ 而U1＜U3說明R1上降壓少，電容器上板帶正電。 ∴UC = │U1—U2│= 4 V q = CU =810-6c 7．圖中A為理想電流表，和為理想電壓表，定值電阻，為可變電阻，電池E內(nèi)阻不計，則 （A）不變時，讀數(shù)與A讀數(shù)之比等于 （B）不變時，讀數(shù)與A讀數(shù)之比等于 （C）改變一定量時，讀數(shù)的變化量與A讀數(shù)的變化量之比的絕對值等于 （D）改變一定量時，讀數(shù)的變化量與A讀數(shù)的變化量之比的絕對值等于 7．[答案 ] BCD [剖析] 改變一定量時， 8．（xx重慶）汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖15圖，在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數(shù)為10 A,電動機啟動時電流表讀數(shù)為58 A,若電源電動勢為12.5 V，內(nèi)阻為0.05 Ω,電流表內(nèi)阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了 A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W 8．[答案] B [解析] 非純電阻電路的功率計算 ◇能力提升訓(xùn)練 第I卷（共48分） 一、選擇題(本題包括6小題，每小題8分，共48分。每小題至少有1個選項符合題意) 1．如圖4所示，是測定兩個電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗中得到的電流和路端電壓圖線，則應(yīng)有（?。? A．當(dāng)I1=I2時，電源總功率P1=P2 B．當(dāng)I1=I2時，外電阻R1=R2 C．U1=U2時，電源輸出功率P出1r2，再根據(jù)P=U2/r知，D正確． 2．如圖示，直線OAC為某一直流電源的總功率隨總電流變化的圖線，拋物線OBC為同一電源內(nèi)部消耗功率Pr隨總電流的變化圖線，若A、B對應(yīng)的橫坐標為2，則下面判斷正確的是（ ） A．電源的電動勢為3V，內(nèi)電阻為1Ω B．線段AB表示的功率為2W C．電流為2A時，外電路電阻為0.5Ω D．電流為3A時，外電路電阻為2Ω 2．答案：ABC 解析：由電源消耗功率和電源內(nèi)部消耗功率表達式PE=EI，Pr=I2r，可知，直線是電源消耗的電功率，拋物線是電源內(nèi)電阻上消耗的功率，當(dāng)電源內(nèi)電阻上消耗的功率等于電源的電功率時，說明了外電路短路，此時由電流為3A可知，電源的電動勢為E=3V，那么內(nèi)電阻為r=1Ω,由圖象可知，當(dāng)電路中的電流為2A時，外電阻為0.5Ω,電源消耗的電功率為6W，內(nèi)電阻上消耗的功率為4W，外電路上消耗的電功率為2W，所以BC段表示2W。 3．如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是（ ） A．R1斷路 B．R 2斷路 C．R 3短路 D．R 4短路 ３．答案：Ａ 解析：燈L1變亮，可以看做是通過L1的電功率增大，根據(jù)并同串反的規(guī)律，可能出現(xiàn)的情況是：與L1有并關(guān)系的R1斷路（認為電阻變?yōu)闊o窮大），與L1有串關(guān)系的R2、R3、R4及L2都應(yīng)電阻變小，即短路；燈L2變暗，則與L2有并關(guān)系的是：R2、R3，應(yīng)變小，即短路；與L2有串關(guān)系的是：R1、R4，應(yīng)變大，即斷路，綜上所述，正確答案是A。 4．如圖示的電路中，已知電容C1=C2，電阻R1=R2，外接電壓不變，當(dāng)開關(guān)S由閉合狀態(tài)斷開時，下述說法正確的是（ ） A、電容器C1上的電量增多，電容器C2上的電量減少 B、電容器C1上的電量減少，電容器C2上的電量增多 C、電容器C1、C2上的電量都增多 D、電容器C1、C2上的電量都減少 ４．答案：Ｃ 解析：開關(guān)原來閉合，電阻R1、R2是串聯(lián)，C1、C2兩板間電壓分別等于R1、R2兩端電壓；開頭斷開，C1、C2直接與電源相連，電壓都升高，因而電荷量都增多． 5．如圖示，調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值，使電壓表V的示數(shù)增大ΔU，在這個過程中，（ ） A．通過電阻R1兩端的電流增加，增加量一定大于ΔU/R1 B．電阻R2兩端的電壓減小，減小量一定等于ΔU C．通過R2的電流減小，但減小量一定小于ΔU/R2 D．路端電壓一定增加，增加量一定等于ΔU ５．答案：Ｃ 解析：電壓表測的是R1兩端的電壓，當(dāng)讀數(shù)增大ΔU時，則流過R1兩端的電流增量為ΔI=ΔU/R1，所以A不正確；由于電源的電動勢不變，R1與R并聯(lián)后總電壓變大，所以R2與r，電壓之和減少，則R2上的電壓減少量小于ΔU，故B、D不正確而C正確． 6．一個電源，及兩個電阻R1、R2，當(dāng)R1、R2單獨接在電源上時，電源的輸出功率均為P0，現(xiàn)把R1和R2串聯(lián)后接到該電源上，電源的輸出功率為P1，再把R1、R2并聯(lián)后接到電源上，電源的輸出功率為P2,則（　　　?。? Ａ．P0＝P1 Ｂ．P0＞P2 Ｃ．P0＞P1 Ｄ．P0＜P2 6．答案：ＢＣ 解析：[輸出功率，當(dāng)分別接R1、R2時，它們功率相等，則一定存在關(guān)系式r2=R1R2，根據(jù)功率與外電阻的關(guān)系圖可知，由于R1、R2不相等，并聯(lián)后，總電阻比其中一個電阻小，功率變小了；串聯(lián)后總電阻比其中一個大，因此它們的總功率也變小了．] 第Ⅱ卷（共60分） 7．（10分） 如圖所示，電阻R1＝8Ω，電動機繞組電阻R0＝2Ω，當(dāng)電鍵K斷開時，電阻R1消耗的電功率是2.88W；當(dāng)電鍵閉合時，電阻R1消耗的電功率是2W，若電源的電動勢為6V.求：電鍵閉合時，電動機輸出的機械功率. 7．解：K斷開時，電流＝0.6A 電源內(nèi)阻ε／I－R＝2Ω K閉合時，路端電壓＝4V 電流／R＝0.5A 總電流ε／＝1A 通過電動機的電流＝0.5A 電動機的機械功率＝1.5W 8．（10分）如圖所示的電路中，在A、B兩點間接一電動勢為4V，內(nèi)電阻為1Ω的直流電源，電阻R1=R2=R=4Ω，電容器C的電容為30μF，電流表的內(nèi)阻不計，求： （1）電流表的讀數(shù)； （2）電容器所帶的電量 （3）斷開電源后，通R2的電量 8．I= (A) 電容帶的電量為Q=CUR3=9.610－5（c） 斷開電源后通過R2的電量為4.810－5（C） 9．（16）可以用電學(xué)方法來測水流的速度．如圖所示，將小鉛球P系在細金屬絲下，懸掛在O點，開始時小鉛球P沿豎直方向處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)將小鉛球P放入水平流動的水中時，球向左擺起一定的角度θ．為了測定水流的速度V，在水平方向固定一根電阻絲BC，使C端位于O點的正下方，它與金屬絲接觸良好，不計摩擦，還有一個電動勢為ε電源（內(nèi)阻不計）和一只電壓表． （1）設(shè)計一個電路，使水流速度增大時，電壓表的示數(shù)也增大，在題圖上畫出原理圖． （2）已知水流對小球的作用力F與水流速度V的關(guān)系為F=kDV（k為比例系數(shù)，D為小鉛球的直徑），OC=h，BC長為L，小鉛球質(zhì)量為m，當(dāng)小鉛球平衡時電壓表示數(shù)為U，請推導(dǎo)出V與U的關(guān)系式．（水對小鉛球的浮力忽略不計） 9．解：（1）略?。?）平衡得=tgθ 由串聯(lián)電路電壓關(guān)系可得 = 又 = tgθ F=kDV- 解得U=V V=?U 10.（16）如圖示的電路中，虛線框內(nèi)的各元件的數(shù)值未知，但根據(jù)電工學(xué)知識，可以將它等效成一個恒定的電動勢的為E與內(nèi)阻為某一值的r的電壓源．當(dāng)它的輸出端a、b分別邊接不同的阻值電阻時，電流表的讀數(shù)有不同的值， (1)請通過計算完成下表格 電流表示數(shù)（Ａ） 1 0.6 0.4 連接的電阻（Ω） 10 18 118 (2)a、b連接電阻多大時，電阻Ｒ上的電功率最大？最大功率是多少？ 10．答案：（1）28Ω,0.1A（2）18W 解析：將虛框中的電源及電阻等效成一個等效電源與等效內(nèi)阻，設(shè)為E，r，則有： ， 代入表格中的兩組完整的數(shù)據(jù)可得：E=12V，r=2Ω，再根據(jù)已知的電源電動勢與內(nèi)電阻求出當(dāng)Ｉ或Ｒ已知時的值：28Ω,0.1A，再根據(jù)外電阻等于內(nèi)電阻時,輸出功率最大求,Pmax=18W） 考點整合答案 考點一：1、電動勢；總電阻；2、I=E/（R+r）3、純電阻電路.