开卷速查规范特训课时作业实效精练开卷速查(二十五)电路的基本规律及应用A组基础巩固1．(多选题)电源的电动势和内电阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法正确的是()A．电源的路端电压一定逐渐变小B．电源的输出功率一定逐渐变小C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大D．电源的供电效率一定逐渐变小解析：当外电路的电阻逐渐减小时，电路中的电流增大，内电压增大，路端电压减小，A选项正确；电源的输出功率在内电阻等于外电阻时最大，由于题目没有明确外电阻和内电阻之间的关系，所以不能判断它的变化情况，B选项错误；电源内部消耗的功率和电流有关，电流越大，内电路上消耗的功率越大，C选项正确；电源的供电效率等于路端电压和电源电动势的比值，由于路端电压减小，D选项正确．答案：ACD图25－12．(多选题)用输出电压为1.4 V、输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍－氢电池充电，如图25－1所示，下列说法中正确的是() A．电能转化为化学能的功率为0.12 WB．充电器消耗的电功率为0.14 WC．充电时，电池消耗的热功率为0.02 WD．充电器把0.14 W的功率贮存在电池内解析：充电器的输出功率P出＝1.4×100×10－3 W＝0.14 W，镍—氢电池消耗的热功率P热＝(100×10－3)2×2 W＝0.02 W，电池贮存的化学能功率P化＝P出－P热＝0.12 W.答案：AC3．(多选题)有一种测量人体重的电子秤，其原理如图25－2中的虚线所示，它主要由三部分构成：踏板、压力传感器R(是一个阻值可随压力大小而变化的电阻器)、显示体重的仪表G(实质是理想电流表)．设踏板的质量可忽略不计，已知理想电流表的量程为3 A，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，电阻R随压力变化的函数式为R＝30－0.02 F(F和R的单位分别是N和Ω)．下列说法正确的是()图25－2A．该秤能测量的最大体重是1 400 NB．该秤能测量的最大体重是1 300 NC．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表G刻盘0.375 A 处D．该秤零刻度线(即踏板空载时的刻度线)应标在电流表刻度盘0.400 A 处解析：本题考查传感器及闭合电路欧姆定律．电路中允许的最大电流为3 A，因此根据闭合电路欧姆定律，压力传感器的最小电阻应满足R＋2＝123，R最小值为2Ω，代入R＝30－0.02F，求出F最大值F m＝1 400 N，A项正确，B项错误；当F＝0时，R＝30 Ω，这时电路中的电流I＝1230＋2 A＝0.375 A，C项正确，D项错误．答案：AC图25－34．(多选题)高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图25－3所示，超导部件有一个超导临界电流I c，当通过限流器的电流I＞I c时，将造成超导体失超，从超导态(电阻为零)转变为正常态(一个纯电阻)．以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻R1＝3 Ω，超导临界电流I c＝1.2 A，限流电阻R2＝6 Ω，小灯泡L上标有“6 V 6 W”的字样，电源电动势E＝8 V，内阻r＝2 Ω，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则()A．短路前通过R1的电流为23AB．短路后超导部件将由超导体状态转化为正常态C．短路后通过R1的电流为43AD．短路后通过R1的电流为2 A解析：小灯泡L上标有“6 V 6 W”，该灯泡的电阻R L＝U2/P＝62/6 Ω＝6 Ω，短路前由于电路正常工作，电路的总电阻为R＝R L＋r＝6 Ω＋2 Ω＝8 Ω，总电流为I＝E/R＝1 A，所以短路前通过R1的电流为I1＝1 A，选项A错误；当L突然短路后，电路中电流为I＝E/r＝4 A＞I c＝1.2 A，超导态转变为正常态，则此时电路中总电阻为R′＝2 Ω＋2 Ω＝4 Ω，总电流I′＝E/R′＝84A＝2 A，短路后通过R1的电流为I1′＝43A，故选项B、C正确，选项D错误答案：BC5．如图25－4所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环良好接触的滑动头．闭合开关S，在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C 所带的电荷量将()图25－4A．由小变大B．由大变小C．先变小后变大D．先变大后变小解析：在图示位置时并联电阻最大，从m点到图示位置过程中圆环总电阻增大，从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小，则电阻R两端的，电容器C所带的电势差先减后增，即电容器上的电压先减后增，由C＝QU电荷量先减小后增大，C对．答案：C图25－56．[2014·上海市东新区模拟]如图25－5所示的电路，电源电动势为E，内阻为r，R t为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小)．现增加光照强度，则下列判断正确的是()A．B灯变暗，A灯变亮B．R0两端电压变大C．电源路端电压变大D．电源内压降变小解析：增加光照强度时，R t阻值减小，电路的总电阻减小，总电流变大，电源内电压变大，路端电压减小，所以A灯变暗，A灯的电流减小，R0上的电流变大，则R0上的电压变大，所以B灯的电压减小，B灯变暗．选项B正确．答案：BB组能力提升7．(多选题)如图25－6所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R，图25－6电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()A ．电源内阻r ＝E I －RB ．电源内阻r ＝E I －mg v I 2－RC ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D ．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小解析：本题主要考查学生对欧姆定律适用范围、电功和电热的区别，要求学生熟练掌握欧姆定律、电功率及焦耳定律的应用．由于电动机是非纯电阻元件，欧姆定律不再适用，电动机的输入功率P 1＝UI ，热功率P 2＝I 2R ，输出功率P 3＝mg v ，P 1＝P 2＋P 3，可解得：U ＝IR ＋mg v I ，又由闭合电路欧姆定律得：E ＝U ＋Ir ，解得r ＝E I －mg v I 2－R ；当电动机被卡住时，电动机变成纯电阻元件，总电流I 总＝E R ＋r，电流增大，故电源消耗的功率P 增大，所以选项B 、C 正确．答案：BC8．如图25－7所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡先后分别与电源1和电源2单独连接时，则下列说法不正确的是( )图25－7A ．电源1和电源2的内阻之比是11∶7B ．电源1和电源2的电动势之比是1∶1C ．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1∶2D ．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1∶2解析：电源的特性图线与小灯泡的伏安特性曲线的交点，即为电源与小灯泡连接时的工作状态，交点的坐标为工作时的电压和电流．电源内阻之比r 1r 2＝E 1/I 1E 2/I 2＝I 2I 1，A 项正确；两电源电动势均为10 V ，比值为1∶1，B 项对；两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是P 1P 2＝I 1U 1I 2U 2＝3×55×6＝12，C 项正确；两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是R 1R 2＝U 1/I 1U 2/I 2＝3×65×5＝1825，D 项错，选D 项．答案：D图25－89．[2014·陕西省西安市长安区一中模拟]如图25－8所示电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总电阻为R1，电阻大小关系为R1＝R2＝r，则在滑动触头从a端移动到b端的过程中，下列描述中正确的是()A．电路中的总电流先增大后减小B．电路的路端电压先增大后减小C．电源的输出功率先增大后减小D．滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大解析：当滑动变阻器从a→b移动时R1作为并联电路总电阻先增大后减小，根据闭合电路欧姆定律可知：电流是先减小后增大，A错误；路端电压U＝E－Ir，因为电流先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，B 正确；当电源内阻等于外电阻时，电源的输出功率最大，滑动变阻器在两端时，外电阻恰好等于内电阻，此时输出功率最大，因此电源的输出功率先减小后增大，C错误；当滑片在a端或者b端的时候R1被短路，此时R1消耗的功率为零，因此R 1输出功率是先增大后减小，D 错误．答案：B10．如图25－9甲所示的电路中，R 1、R 2均为定值电阻，且R 1＝100 Ω，R 2阻值未知，R 3为一滑动变阻器．当其滑片P 从左端滑到右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图25－10乙所示，其中A 、B 两点是滑片P 在变阻器的两个不同端点得到的，求：图25－9(1)电源的电动势和内阻．(2)定值电阻R 2的阻值．(3)滑动变阻器的最大阻值．解析：(1)将图乙中AB 线延长，交U 轴于20 V 处，交I 轴于1.0 A 处，所以电源的电动势为E ＝20 V ，内阻r ＝E I 短＝20 Ω. (2)当P 滑到R 3的右端时，电路参数对应图乙中的B 点，即U 2＝4 V 、I 2＝0.8 A ，得R 2＝U 2I 2＝5 Ω. (3)当P 滑到R 3的左端时，由图乙知此时U 外＝16 V ，I 总＝0.2 A ，所以R 外＝U 外I 总＝80 Ω， 因为R 外＝R 1R 3R 1＋R 3＋R 2，所以R 3＝300 Ω. 答案：(1)20 V 20 Ω (2)5 Ω (3)300 Ω11．一个电源的路端电压U 随外电路电阻R 的变化规律如图25－10甲所示，图中U ＝12 V 的直线为图线的渐近线．现将该电源和一个变阻器R 0接成如图25－10乙所示电路，已知电源允许通过的最大电流为2 A ，变阻器的最大阻值为R 0＝22 Ω.求：图25－10(1)电源电动势E 和内电阻r ；(2)空载时A 、B 两端输出的电压范围．(3)A 、B 两端所能接负载的电阻的最小值．解析：(1)据全电路欧姆定律：E ＝U ＋Ir由图甲可知，当I ＝0时，E ＝U ＝12 V当E ＝12 V ，R ＝2 Ω时，U ＝6 V ，据全电路欧姆定律可得：r ＝2 Ω.(2)空载时，当变阻器滑片移至最下端时，输出电压U AB ＝0当滑片移至最上端时，有E＝U AB＋Ir，I＝ER0＋r可得这时的输出电压U AB＝11 V所以，空载时输出电压范围为0～11 V.(3)设所接负载电阻的最小值为R′，此时滑片应移至最上端，电源电流最大I＝2 A，有：E＝I(R外＋r)，其中R外＝R0R′，代入数据可得：R′R0＋R′＝4.9 Ω.答案：(1)12 V 2 Ω(2)0～11 V(3)4.9 Ω12．一电路如图25－11所示，电源电动势E＝28 V，内阻r＝2 Ω，电阻R1＝12 Ω，R2＝R4＝4 Ω，R3＝8 Ω，C为平行板电容器，其电容C＝3.0 pF，虚线到两极板间距离相等，极板长L＝0.20 m，两极板的间距d＝1.0×10－2 m.图25－11(1)若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电荷量为多少？(2)若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以v0＝2.0 m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？(要求写出计算和分析过程，g 取10 m/s 2)解析：(1)S 断开时，电阻R 3两端电压为U 3＝R 3R 2＋R 3＋rE ＝16 V S 闭合后，外电阻为R ＝R 1(R 2＋R 3)R 1＋R 2＋R 3＝6 Ω 路端电压为U ＝R R ＋rE ＝21 V 此时电阻R 3两端电压为U ′3＝R 3R 2＋R 3U ＝14V 则流过R 4的总电荷量为ΔQ ＝CU 3－CU ′3＝6.0×10－12C.(2)设微粒质量为m ，电荷量为q ，当开关S 断开时有：qU 3d ＝mg当开关S 闭合后，设微粒加速度为a ，则mg －qU ′3d ＝ma设微粒能从C 的电场中射出，则水平方向运动时间为：t ＝L v 0竖直方向的位移为：y ＝12at 2 由以上各式求得：y ＝6.25×10－3m ＞d 2故微粒不能从C 的电场中射出．答案：(1)6.0×10－12C (2)不能C 组 难点突破13．在如图25－12所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R 1和R 3均为定值电阻，R 2为滑动变阻器．当R 2的滑片在a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U .现将R 2的滑片向b 端移动，则三个电表示数的变化情况是( )图25－12A．I1增大，I2不变，U增大B．I1减小，I2增大，U减小C．I1增大，I2减小，U增大D．I1减小，I2不变，U减小解析：电路结构：R1、R2并联后再与R3串联，A1测通过R1的电流I1，A2测通过R2的电流I2，V测路端电压U.R2的滑片由a滑向b，R2阻值减小，电路总电阻减小，则总电流I增大；根据闭合电路欧姆定律知路端电压U ＝E－Ir，所以电压表示数U减小；R1两端电压U1＝U－U3，而U3＝IR3，U3增大，所以U1减小，则I1减小，而I＝I1＋I2，所以I2增大．答案：B。
第七章检测试题(时间:60分钟满分:100分)【测控导航】知识点题号1.基本概念2、42.伏安特性曲线的应用173.电路的动态分析6、104.基本电路的计算1、5、7、9、145.含容电路分析 36.电学实验11、12、137.电动机、电解槽问题8、15、16一、单项选择题(本题共7小题,每小题3分,共21分)1.(2013年安徽理综)用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中R x是待测电阻,R0是定值电阻,是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则R x的阻值为( C )A.R0B.R0C.R0D.R0解析:当通过的电流为零时,电流表两端的电势差为零,设通过R0的电流为I1,通过电阻丝MN的电流为I2,则I1R0=I2R MP,I1R x=I2R PN,联立得=,而=,所以R x=R0,选项C正确.2.通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时间仅40～80 μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V,云地间距离约为1 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C,闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的.根据以上数据,下列判断正确的是( A )A.闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB.整个闪电过程的平均功率约为1×1014 WC.闪电时云地间的导电现象可用欧姆定律计算D.整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J解析:由电流的定义式I=知I= A=1×105 A,选项A正确;整个过程的平均功率P=== W=3×1010 W(t代0.2或0.3),选项B错误;欧姆定律适用于金属、电解液导电,故选项C错误;整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W=qU=6×109 J,选项D错误.3.(2012潍坊高三一模)科学家研究发现,磁敏电阻(GMR)的阻值随所处空间磁场的增强而增大.图示电路中,GMR为一个磁敏电阻,R、R2为滑动变阻器,R1、R3为定值电阻,当开关S1和S2闭合时,电容器中一带电微粒恰好处于静止状态.则( A )A.只调节滑动变阻器R,当P1向右端移动时,电阻R1消耗的电功率变大B.只调节滑动变阻器R,当P1向右端移动时,带电微粒向下运动C.只调节滑动变阻器R2,当P2向下端移动时,电阻R1消耗的电功率变大D.只调节滑动变阻器R2,当P2向下端移动时,带电微粒向下运动解析:P1向右端移动时,GMR所处空间磁场减弱,GMR电阻减小,此回路总电阻减小,电路总电流增大,电阻R1消耗的功率增大,故选项A正确;电路总电流增大,使得电容器两端电压变大,带电微粒所受静电力变大,故微粒向上运动,选项B错误;P2向下端移动时,不影响GMR回路中的总电阻,所以电路中的电流不变,电容器两端电压变大,电阻R1消耗的电功率不变,带电微粒向上运动,故选项C、D均错误.4.在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V.重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V.则这台电动机正常运转时的输出功率为( A )A.32 WB.44 WC.47 WD.48 W解析:电动机停止转动时,电动机的内阻r=Ω=4 Ω,电动机正常运转时输出功率为P=UI-I2r=32 W,A项正确.解决此题应注意以下两点:(1)首先判断电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路;(2)对非纯电阻电路关键是分析清楚电能转化为什么形式的能,然后再灵活选择公式计算. 5.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C,消耗的电能为0.9 J.为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( D )A.3 V 1.8 JB.3 V 3.6 JC.6 V 1.8 JD.6 V 3.6 J解析:设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2,通电的时间都为t.由公式W1=U1q1和W1=t 可得:U1=3 V,=0.1.再由W2=U2q2和W2=t可求出:U2=6 V,W2=3.6 J,故选项D正确.6.(2012四川德阳一模)钱学森被誉为中国导弹之父,“导弹”这个词也是他的创作.导弹制导方式很多,惯性制导系统是其中的一种,该系统的重要元件之一是加速度计,如图所示.沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的绝缘滑块,分别与劲度系数均为k的轻弹簧相连,两弹簧另一端与固定壁相连.当弹簧为原长时,固定在滑块上的滑片停在滑动变阻器(电阻总长为L)正中央,M,N两端输入电压为U0,输出电压U PQ=0.系统加速时滑块移动,滑片随之在变阻器上自由滑动,U PQ相应改变,然后通过控制系统进行制导.设某段时间导弹沿水平方向运动,滑片向右移动,U PQ=U0,则这段时间导弹的加速度( D )A.方向向右,大小为B.方向向左,大小为C.方向向右,大小为D.方向向左,大小为解析:设滑片向右移动了x,由题意,U PQ=U0,x=,对滑块,2kx=ma,a=,因为滑块受向左的合力,所以加速度方向向左,故选D.7.(2012浙江名校质检)如图所示的图线①表示某电池组的输出电压与电流的关系(U I图线),图线②表示其输出功率与电流的关系(P I图线).则下列说法不正确的是( B )A.电池组的电动势为50 VB.电池组的内阻为ΩC.电流为2.5 A时,外电路的电阻为15 ΩD.输出功率为120 W时,输出电压是30 V解析:电池组的输出电压和电流的关系为:U=E-Ir,显然直线①的斜率绝对值的大小等于r,纵轴的截距为电池组的电动势,从图中看出截距为50 V,斜率绝对值的大小等于r=Ω=5 Ω,选项A正确,B错误.当电流为I1=2.5 A时,由回路中电流I1=,解得外电路的电阻R外=15 Ω, 选项C正确.当输出功率为120 W时,由图中P I关系图线看出对应干路电流为4 A,再从U I图线中读取对应的输出电压为30 V,选项D正确.二、不定项选择题(共3小题,每小题5分,共15分)8. 在如图所示的电路中,输入电压U恒为8 V,灯泡L标有“3 V,6 W”字样,电动机线圈的电阻R M=1 Ω.若灯泡恰能正常发光,下列说法正确的是( AB )A.电动机的输入电压是5 VB.流过电动机的电流是2 AC.电动机的效率是80%D.整个电路消耗的电功率是10 W解析:灯泡恰能正常发光,说明灯泡电压为3 V,电流为2 A,电动机的输入电压是8 V-3V =5 V,流过电动机的电流是I=2 A,选项A、B正确;电动机内阻消耗功率I2R M=4 W;电动机输入功率为UI=5×2 W=10 W,输出功率为6 W,效率为η=60%,整个电路消耗的电功率是10 W+6 W=16 W,选项C、D错误.9.如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内阻,以下说法中不正确的是( ABD )A.当R2=r时,R2上获得最大功率B.当R2=R1+r时,R1上获得最大功率C.当R2=0时,R1上获得最大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大解析:在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路,如图所示,R2的电功率是等效电源的输出功率,显然当R2=R1+r时,R2获得的电功率最大,选项A错误.在讨论R1的电功率时,由I=及P1=I2R1可知,R2=0时,R1获得的电功率最大,选项B错误,C正确,在讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不一定最大,选项D错误.处理可变电阻最大功率问题通常采用等效电源法,解题时应根据需要选用不同的等效方式,将可变电阻获得最大功率问题转化为电源最大输出功率问题来解决.10.如图所示,电源电动势为E,内阻为r.两电压表可看作是理想电表,当闭合开关,将滑动变阻器的触片由右端向左滑动时,下列说法中正确的是( CD )A.小灯泡L1、L2均变暗B.小灯泡L1变亮, 的示数变大C.小灯泡L2变亮, 的示数变大D.小灯泡L1变暗, 的示数变小解析:电压表V1接在电源两端,电压表V2接在灯泡L2两端,滑动变阻器与灯泡L1并联,再与L2串联.当滑动变阻器的滑片由右向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路中的总电阻减小,电路中的总电流增大,电源内电压增大,外电压减小,因此电压表V1的示数减小,选项B错误;灯泡L2中的电流增大,L2变亮,选项A错误;L2两端的电压增大, 的示数增大,选项C正确;L1两端的电压减小,灯泡L1变暗,选项D正确.三、实验题(共26分)11.(2013四川乐山市调研)(8分)某实验室提供的实验器材如下:A.一节干电池E(电动势1.5 V,内阻约0.5 Ω)B.一个电压表 (量程0～1 V,内阻约1 kΩ)C.一个电流表(量程0～4 mA,内阻在60～90 Ω之间)D.一个定值电阻R0(电阻200 Ω,允许的最大电流为0.5 A)E.一个滑动变阻器R(电阻10 Ω,允许的最大电流为1 A)F.一个单刀单掷开关S,导线若干为了扩大其中电流表的量程,需要先测出电流表的内阻.为此,某同学根据提供的器材设计了一种利用伏安法进行测量的较为合理的电路,并在实验中正确操作,测出了几组数据,作出了电压表的示数U和电流表的示数I的关系图线(如图(甲)).(1)请你根据提供的器材和该同学的测量数据在图(乙)的虚线框中画出该同学设计的实验电路图(需标注各元件的符号).(2)该同学测出的表的内阻为Ω.(结果保留3位有效数字)解析:(1)由图(甲)可知,实验中电流值和电压值都从0变化,所以滑动变阻器采用分压式连接;电流表量程很小,应串联定值电阻R0起保护作用;用电压表测量电流表和定值电阻R0的总电压,设计出的实验电路图如图所示.(2)由实验电路图可知U=I(R A+R0),得出R A=-R0=Ω-200 Ω≈77.8 Ω.答案:(1)见解析(2)77.8(77.0～83.0均可)12.(2012上饶一模)(8分)测金属电阻率实验(1)测长度时,金属丝的起点、终点位置如图(a),则长度为:cm;(2)用多用表“Ω×1”挡估测其电阻,示数如图(c),则阻值为:Ω;(3)在图(d)中完成实物连线;(4)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移至最(填“左”或“右”)端.解析:(1)(a)图需往下估读一位,大约为60.48 cm(60.45～60.50 cm都可以).(2)由题可知,阻值为5 Ω.(3)电流表外接,滑动变阻器采用分压、限流接法均可,采用限流接法时如图所示.(4)无论限流接法,还是分压接法,将滑片P移至最左端时,待测金属丝上的电压和电流最小. 答案:见解析13.(2013上海普陀区一模)(10分)如图(甲)所示,在实验室里小王同学用滑动变阻器R、电流传感器和电压传感器等实验器材测干电池的电动势和内电阻.改变电阻R,通过电压传感器和电流传感器测量不同阻值下电源的路端电压和电流,输入计算机,自动生成U I图线,如图(乙)所示.(1)由图(乙)可得干电池的电动势为V,干电池的内电阻为Ω.(2)小王同学又在上面的实验器材中去掉电压传感器,改变电路的外电阻R,通过电流传感器测量不同阻值下的电流,画出R1/I图线也可以求得电源的电动势和内电阻.请写出小王同学所作图象的函数关系式.(3)现有一小灯泡,其U I特性曲线如图(丙)所示,若将此小灯泡接在上述干电池两端,小灯泡的实际功率是W.解析:(1)图(乙)中U I图象与纵轴截距求得电动势E=1.5 V,由图象斜率绝对值求得内阻r==Ω=2 Ω.(2)由闭合电路欧姆定律得I=,则R=-r.(3)如图所示,找出电池和小灯泡U I图象的交点,就是小灯泡的工作电流和工作电压;U=0.9 V,I=0.3 A,则P=UI=0.9×0.3 W=0.27 W.答案:见解析四、计算题(共38分)14.(2012重庆市高三诊断)(8分)某课外小组设计了一种测定风速的装置,其原理如图所示,一个劲度系数k=120 N/m,自然长度L0=1 m的弹簧一端固定在墙上的M点,另一端N与导电的迎风板相连,弹簧穿在光滑水平放置的电阻率较大的金属杆上,弹簧是不导电的材料制成的.迎风板面积S=0.5 m2,工作时总是正对着风吹来的方向.电路的一端与迎风板相连,另一端在M点与金属杆相连.迎风板可在金属杆上滑动,且与金属杆接触良好.定值电阻R=1.0 Ω,电源的电动势E=12 V,内阻r=0.5 Ω.闭合开关,没有风吹时,弹簧处于原长,电压表的示数U1=9.0 V,某时刻由于风吹迎风板,电压表的示数变为U2=6.0 V.(电压表可看作理想电表)求:(1)金属杆单位长度的电阻;(2)此时作用在迎风板上的风力大小.解析:设无风时金属杆接入电路的电阻为R1,风吹时接入电路的电阻为R2,由题意得(1)无风时:U1=·R1,得R1=4.5 Ω,(2分)又因为L0=1 m,所以金属杆单位长度的电阻r0=4.5 Ω.(1分)(2)有风时:U2=·R2,得R2=1.5 Ω(2分)此时,弹簧长度L= m压缩量x=L0-L=(1-) m= m.(2分)由平衡条件得此时风力:F=kx=120× N=80 N.(1分)答案:(1)4.5 Ω(2)80 N15. (8分)如图所示为电动机提升重物的装置,电动机线圈电阻为r=1 Ω,电动机两端电压为5 V,电路中的电流为1 A,物体A重20 N,不计摩擦,求:(1)电动机线圈电阻上消耗的热功率是多少?(2)电动机的输入功率和输出功率各是多少?(3)10 s内,可以把重物A匀速提升多高?解析:首先要知道输入功率是电动机消耗的总功率,而输出功率是机械功率.消耗的电能转化为机械能和内能两部分,由能量守恒定律可求解.(1)根据焦耳定律,热功率为P Q=I2r=12×1 W=1 W.(2分)(2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压的乘积P入=IU=1×5 W=5 W(2分)输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率P出=P入-P Q=5 W-1 W=4 W.(1分)(3)电动机的输出功率用来提升重物,转化为机械功率,在10 s内P出t=mgh.(2分)解得h== m=2 m.(1分)答案:(1)1 W (2)5 W 4 W(3)2 m16.(2013南通一中考试)(10分)电解槽A和电炉B并联后接到电源上,电源内阻r=1 Ω,电炉电阻R=19 Ω,电解槽电阻r0=0.5 Ω.当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率为684 W;S1、S2都闭合时,电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看做不变).试求:(1)电源的电动势;(2)S1、S2闭合时,流过电解槽的电流大小;(3)S1、S2闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率.解析:(1)由于P=I2R ,(2分)所以I=6 A,E=I(R+r)=120 V.(2分)(2)两开关闭合时由P′=I′2R可得I′=5 A,(2分)电路中的总电流为I==25 A,则I A=20 A.(2分)(3)输入电解槽的总功率为U r0I A,其中热功率为r0,则P=U r0I A-I A2r0=1 700 W.(2分)答案:(1)120 V (2)20 A (3)1 700 W17.如图(甲)所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化.参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电池的内阻).(1)若把三个这样的电灯串联后,接到电动势为12 V的电源上,求流过电灯的电流和每个电灯的电阻;(2)如图(乙)所示,将两个这样的电灯并联后再与10 Ω的定值电阻R0串联,接在电动势为8 V 的电源上,求通过电流表的电流值以及每个电灯的实际功率.解析:(1)把三个这样的电灯串联后,每只电灯得到的实际电压为 V=4 V.(2分)由题图(甲)可知,每只电灯加上4 V的实际电压时的工作电流均为I=0.4 A,(1分)由此可以求出此时每只电灯的实际电阻R==Ω=10 Ω.(1分)(2)在题图(乙)的混联电路中,设每只电灯上的实际电压和实际电流分别为U′和I′.在这个闭合电路中,E=U′+2I′R0.(2分)代入数值并整理得U′=8-20I′(2分)这是一个反映电路的直线方程.把该直线在图(甲)的坐标系中画出,如图所示.(I代表I′,U 代表U′)这两条图线的交点U′=2 V,I′=0.3 A,(1分)同时满足了电路结构和元件的要求,此时通过电流表的电流值I A=2I′=0.6 A(1分)每个电灯的实际功率P=U′I′=2×0.3 W=0.6 W.(2分)答案:见解析11。
开卷速查规范特训课时作业实效精练开卷速查(二十四)电流电阻电功和电功率A组基础巩固1．下列说法中正确的是()A．每种金属都有确定的电阻率，电阻率不随温度变化B．导体材料的电阻率与其粗细长短无关C．一般金属的电阻率都随温度升高而降低D．测电阻率时为了提高精度，通过导线的电流要足够大，而且要等到稳定一段时间后才可读数解析：电阻率是反映材料导电性好坏的物理量．电阻率与导体的粗细长短无关，但受温度的影响较明显，金属材料的电阻率随温度的升高而增大，故A、C错．D项中电流大时产热多，对金属的电阻率的测量误差较大，所以D错，B项正确．答案：B2．(多选题)下列有关电现象的说法中正确的是()A．导体中没有电流时，导体内的自由电荷也是运动的B．欧姆定律适用于一切导体C．W＝UIt适用于一切电功的计算D．热敏电阻阻值都是随温度的升高而增大的解析：导体中没有电流时，导体中的自由电荷，例如金属导体中的电子，在围绕原子核做高速运转，但是不能做定向移动．欧姆定律适用于金属导电和电解质溶液导电，但是对气体导电和半导体导电不适用．热敏电阻一般是由半导体材料制成的，有些半导体材料的特点是温度升高，电阻值减小．答案：AC3．我国北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中的电流为10 mA 时(设电子的速度是光速的1/10)，则在整个环中运行的电子数目为(电子电荷量e ＝1.60×10－19 C)( )A ．5×1011B ．5×1010C ．1×102D ．1×104解析：由电流定义得I ＝q t ＝ne t ，由周期公式可得T ＝L v ＝Lc /10＝10L c ，联立解得n ＝IT e ＝10ILce ＝5×1011个，选项A 正确．答案：A4．[2012·浙江卷]功率为10 W 的发光二极管(LED 灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W 的白炽灯，均用10 W 的LED 灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( )A ．8×108 kW·hB ．8×1010 kW·hC ．8×1011 kW·hD ．8×1013 kW·h解析：因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W 和10 W ，按4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，全国一年节省的电能最接近4×108×2×(60－10)×10－3kW ×365×6 h ＝8.76×1010kW·h ，则选项B 正确，A 、C 、D 错误．答案：B图24－15．如图24－1所示，厚度均匀的矩形金属薄片边长ab ＝10 cm ，bc ＝5 cm.当将A 与B 接入电压为U 的电路中时，电流为1A ；若将C 与D 接入同一电路中，则电流为( )A ．4 AB ．2 A C.12 A D.14A解析：首先计算出沿A 、B 方向和沿C 、D 方向电阻的比值，再利用欧姆定律求出两种情况下的电流比．设沿A 、B 方向的横截面积为S 1，沿C 、D 方向的横截面积为S 2，则S 1S 2＝12，A 、B 接入线路中时电阻为R 1，C 、D接入电路中时电阻为R 2，则有R 1R 2＝ρl ab S 1ρl bcS 2＝41.两种情况下电流之比为I 1I 2＝R 2R 1＝14，故I 2＝4I 1＝4 A ，选项A 正确． 答案：A6．把六个相同的小灯泡接成如图24－2甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P 甲和P 乙表示，则下列结论中正确的是( )图24－2A ．P 甲＝P 乙B ．P 甲＝3P 乙C ．P 乙＝3P 甲D ．P 乙＞3P 甲解析：设各灯泡正常工作时的电流为I ，则甲电路的总电流为I 甲＝3I ，乙电路的总电流为I 乙＝I ，所以由P ＝UI 得P 甲＝3P 乙，应选B.答案：BB 组 能力提升7．两根材料相同的均匀导线A 和B ，其长度分别为L 和2L ，串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图24－3所示，图24－3则A 和B 导线的横截面积之比为( ) A ．2∶3 B ．1∶3C．1∶2D．3∶1解析：由图象可知两导线电压降分别为U A＝6 V，U B＝4 V；由于它们串联，则3R B＝2R A；由电阻定律可知R AR B＝L A S BL B S A，得S AS B＝13，选项B正确．答案：B8．(多选题)一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U的关系图象如图24－4甲所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上，如图24－4乙所示，三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连成如图24－4丙所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是P D、P1、P2，它们之间的大小关系是()图24－4A．P1＝4P2B．P D＜P2C．P1＜4P2D．P D＞P2解析：当三个电阻并联接到电压为U的电源上时，消耗的功率都是P，说明此时三个电阻的阻值相等，因此两个定值电阻R1＝R2，有P＝U2R1.若将它们连接成如题图丙所示的电路，仍然接在该电源的两端，则R2与D并联的阻值小于电阻R1，所以R1两端电压U1＞12U，D与R2两端电压U2＜12U，由D的I－U图象可知，电压越小，D的电阻越大，所以此时R D＞R2.设题图丙中总电流为I，则流过R2的电流I2＞12I，由P＝I2R得P1＜4P2，选项A错误，选项C正确．由P＝U2R得：P D＜P2，选项D错误，选项B正确．答案：BC9．汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图24－5，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A，电动机启动时电流表读数为58 A，若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω，电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了()图24－5A．35.8 W B．43.2 WC．48.2 W D．76.8 W解析：电动机未启动时，灯泡两端电压U L＝E－I1r＝12.5 V－10×0.05V＝12 V．灯泡电阻R L＝U LI1＝1.2 Ω，灯泡功率P1＝U L I1＝120 W．电动机启动时，I2＝58 A，灯泡两端电压U′L＝E－I2r＝9.6 V，灯泡功率P2＝U′2L R L＝9.621.2W＝76.8 W，车灯的功率降低了ΔP＝P1－P2＝43.2 W.答案：B10．如图24－6所示为检测某传感器的电路图，传感器上标有“3 V,0.9W”的字样(传感器可看作一个纯电阻)，滑动变阻器R0上标有“10 Ω，1 A”的字样，电流表的量程为0.6 A，电压表的量程为3 V.图24－6(1)根据传感器上的标注，计算传感器的电阻和额定电流．(2)若电路元件均完好，检测时，为了确保电路各部分的安全，在a、b 之间所加的电源电压最大值是多少？(3)根据技术资料可知，如果传感器的电阻变化超过了1 Ω，则该传感器就失去作用，实际检测时，将一个恒压的电源接在图中a、b之间(电源电压小于上述所求的电压的最大值)，闭合开关S，通过调节R0来改变电路中的电流和R0两端的电压，检测记录如下：感器是否还能使用？此时a 、b 间所加的电压是多少？解析：(1)传感器的电阻R 传＝U 2传/P 传＝10 Ω， 传感器的额定电流I 传＝P 传/U 传＝0.93A ＝0.3 A.(2)要求电路各部分安全，则要求电路的最大电流I ＝I 传＝0.3 A 此时电源电压最大值U m ＝U 传＋U 0U 传为传感器的额定电压，U 0为R 0调至最大值R 0m ＝10 Ω时R 0两端的电压，即：U 0＝I 传R 0m ＝0.3×10 V ＝3 V所以电源电压的最大值U m ＝U 传＋U 0＝6 V .(3)设实际检测时加在a 、b 间的电压为U ，传感器的实际电阻为R ′传，根据第一次实验记录数据代入U ＝R ′传I 1＋U 1，即：U ＝0.16×R ′传＋1.48根据第二次实验记录数据代入： U ＝R ′传I 2＋U 2即：U ＝0.22×R ′传＋0.91 解得：R ′传＝9.5 Ω，U ＝3 V . 传感器的电阻变化为ΔR ＝R 传－R ′传＝10 Ω－9.5 Ω≤0.5 Ω 此传感器仍然可以使用．答案：(1)10 Ω 0.3 A (2)6 V (3)可以使用 U ＝3 V11．AB 和A ′B ′是长度均为l ＝2 km(1 km 的电阻值为1 Ω)的两根输电线，若发现在距离A 和A ′等远的两点C 和C ′间发生漏电，相当于在两点间连接了一个电阻．接入电动势为E ＝90 V 、内阻不计的电源，当电源接在A 、A ′间时，测得B 、B ′间电压为U B ＝72 V ；当电源接在B 、B ′间时，测得A 、A ′间电压U A ＝45 V ．由此可知A 与C 相距多远？解析：由电阻定律R＝ρlS知，在电阻率和导体横截面积一定的情况下，电阻跟长度成正比，如果求出C点到A点的电阻和到B点的电阻的比值，即可求出距离AC和BC.图24－7在测量过程中的等效电路如图24－7，当电源接在A、A′间时，可以认为电流仅在回路A′C′CA中流，此时U B＝72 V等于漏电阻R上的电压．设AC和BC间每根输电线的电阻为R AC和R BC，则有U BE＝R2R AC＋R，同理，当电源接在B、B′间时，则有U AE＝R2R BC＋R，解得R AC＝R BC/4.由电阻定律R＝ρlS∝l，可得A、C间相距为l AC＝l/5＝0.4 km.答案：0.4 km图24－812．如图24－8所示为用一直流电动机提升重物的装置，重物质量m 为50 kg，电源电动势E为110 V，内电阻r＝1 Ω，不计摩擦．当电动机以0.85 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，由此可知电动机线圈的电阻R为多少？(g取10 m/s2)解析：电源的输出功率：P＝I(E－Ir)，对电动机由能量守恒：P＝P机＋P R，又：P机＝mg v，P R＝I2R，则：I(E－Ir)＝mg v＋I2R，R＝I(E－Ir)－mg vI2＝5×(110－5×1)－50×10×0.8552 Ω＝4 Ω 答案：4 ΩC 组 难点突破13．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A 1、A 2，若把A 1、A 2分别采用并联或串联的方式接入电路，如图24－9甲、乙所示，则闭合开关后，下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是( )图24－9A ．图甲中的A 1、A 2的示数相同B ．图甲中的A 1、A 2的指针偏角相同C ．图乙中的A 1、A 2的示数和偏角都不同D ．图乙中的A 1、A 2的指针偏角相同解析：图甲中流过表头的电流相同，故指针偏角相同，但由于A 1、A 2的量程不同，所以示数不同，故A 项错，B 项对．图乙中A 1、A 2中的电流相同，故示数相同，但两者表头中的电流不等，指针偏角不同，故C 、D 项错．答案：B。
