2024-2025學(xué)年專題12.1 電路中的能量轉(zhuǎn)化（含答案）-高二物理舉一反三系列（人教版2019必修第三冊）

2024-2025學(xué)年專題12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化（含答案）-高二物理舉一反三系列（人教版2019必修第三冊）2024-2025學(xué)年專題12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化（含答案）-高二物理舉一反三系列（人教版2019必修第三冊）專題12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1純電阻電路能量分析】 【題型2非純電阻電路問題】 【題型3聯(lián)系實(shí)際問題】 【題型4科學(xué)探究中的能量問題】 【題型1純電阻電路能量分析】【例1】小明在一根細(xì)橡膠管中灌滿食鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱。他將此鹽水柱接到電源兩端，電源電動勢和內(nèi)阻恒定。握住鹽水柱兩端將它水平均勻拉伸到原長的1.2倍，若忽略溫度對電阻率的影響，則此鹽水柱()A.通過的電流增大B.兩端的電壓增大C.阻值增大為原來的1.2倍D.電功率增大為原來的1.44倍【變式1-1】為了生活方便，電熱水壺已進(jìn)入千家萬戶，如果將一電熱水壺接在220V的電源兩端，經(jīng)時(shí)間t0電熱水壺的開關(guān)自動切斷，假設(shè)熱量的損失不計(jì)、加熱絲的阻值不受溫度的影響。則()A．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)2t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷B．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷C．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)4t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷D．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷【變式1-2】如圖甲，電路中電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2、L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是()A．L1中的電流為L2中電流的2倍B．L3的電阻約為1.875ΩC．L3的電功率約為0.75WD．L2和L3的總功率約為3W【變式1-3】額定電壓都是110V、額定功率PA＝110W和PB＝40W的兩盞電燈，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是()【題型2非純電阻電路問題】【例2】某簡易電吹風(fēng)簡化電路如圖所示，其主要部件為電動機(jī)M和電熱絲，部分技術(shù)參數(shù)如下表，電吹風(fēng)在220V電壓下工作。下列說法正確的是()電吹風(fēng)額定電壓220V電吹風(fēng)額定功率熱風(fēng)時(shí)：990W冷風(fēng)時(shí)：110WA.開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)B.該電吹風(fēng)中電動機(jī)的內(nèi)電阻為440ΩC.吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為990WD.吹熱風(fēng)時(shí)通過電熱絲的電流為4A【變式2-1】掃地機(jī)器人能有效清除地板上的灰塵等顆粒垃圾。若掃地機(jī)器人的電動機(jī)線圈電阻為r，當(dāng)它正常工作時(shí)，電動機(jī)兩端所加的電壓為U，通過的電流為I，則()A．通過線圈的電流小于eq\f(U,r)B．通過線圈的電流等于eq\f(U,r)C．電動機(jī)的電功率為I2rD．電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為UI【變式2-2】(多選)如圖所示，電阻R1＝20Ω，電動機(jī)的內(nèi)阻R2＝10Ω。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)開關(guān)合上后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是()A.I＝1.5A B.I＜1.5AC.P＝15W D.P＜15W【變式2-3】(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【題型3聯(lián)系實(shí)際問題】【例3】如圖所示是某品牌吊扇的相關(guān)參數(shù)，g取10m/s2，以下說法正確的是()A．吊扇正常工作時(shí)通過吊扇電機(jī)的電流為0.25AB．天花板對吊桿的拉力大小等于50NC．吊扇正常工作時(shí)消耗的電能用于對空氣做功D．吊扇邊沿A點(diǎn)的最大線速度大小為896πm/s【變式3-1】某掃地機(jī)器人電池容量2000mA·h，額定工作電壓15V，額定功率30W，則下列說法正確的是()A．掃地機(jī)器人的電阻是7.5ΩB．題中mA·h是能量的單位C．掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流是2AD．掃地機(jī)器人充滿電后一次工作時(shí)間約為4h【變式3-2】(多選)下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械能損耗。若該車在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則()自重40kg額定電壓48V載重75kg額定電流12A最大行駛速度20km/h額定輸出功率350WA.電動機(jī)的輸入功率為576W B.電動機(jī)的內(nèi)電阻為4ΩC.該車獲得的牽引力為104N D.該車受到的阻力為63N【變式3-3】新能源電動汽車是當(dāng)代生活中重要的交通工具。某品牌觀光新能源電動車的動力電源上的銘牌標(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)，下列說法不正確的是()A．電動汽車保持額定功率行駛的最長時(shí)間是10hB．額定工作電流為25AC．動力電源充滿電后儲存的電能為1.08×108JD．電動汽車電動機(jī)的內(nèi)阻為4.8Ω【題型4科學(xué)探究中的能量問題】【例4】如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣內(nèi)壁放另一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)液體實(shí)驗(yàn)”，其中蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.2T，磁鐵上方為S極。電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻未知，限流電阻R0＝4.8Ω。閉合開關(guān)S后，當(dāng)導(dǎo)電液體旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定時(shí)理想電壓表的示數(shù)恒為3.5V，理想電流表示數(shù)為0.5A。則()A．從上往下看，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)B．玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R＝7.0ΩC．液體消耗的電功率為1.75WD．1分鐘內(nèi)，液體里產(chǎn)生的熱量為105J【變式4-1】圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來(圖乙)，用這段金屬絲做測溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡易溫度計(jì)。下列說法正確的是()A．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系B．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系C．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系D．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系【變式4-2】2019年12月7日至11日在日本東京舉辦了第十三屆中日節(jié)能環(huán)保綜合論壇，與會專家統(tǒng)計(jì)：每使用1度(千瓦時(shí))電，就相應(yīng)消耗了0.4kg的標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)產(chǎn)生0.272kg碳粉塵，0.997kg二氧化碳，0.03kg二氧化硫，0.015kg氮氧化物。濟(jì)寧市約有200萬家庭，根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，估算我市由于這4種用電器待機(jī)一晝夜產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量約為()每戶普通家庭用電器平均數(shù)1臺平板電視機(jī)1臺空調(diào)1臺洗衣機(jī)1臺臺式電腦每臺用電器平均待機(jī)功率(W)1423A.4.8×103kg B.4.8×104kgC.4.8×105kg D.4.8×106kg【變式4-3】在研究微型電動機(jī)的性能時(shí)，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V．則當(dāng)這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)()A．電動機(jī)的內(nèi)阻為7.5ΩB．電動機(jī)的內(nèi)阻為2.0ΩC．電動機(jī)的輸出功率為30.0WD．電動機(jī)的輸出功率為26.0W

專題12.1電路中的能量轉(zhuǎn)化【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1純電阻電路能量分析】 【題型2非純電阻電路問題】 【題型3聯(lián)系實(shí)際問題】 【題型4科學(xué)探究中的能量問題】 【題型1純電阻電路能量分析】【例1】小明在一根細(xì)橡膠管中灌滿食鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱。他將此鹽水柱接到電源兩端，電源電動勢和內(nèi)阻恒定。握住鹽水柱兩端將它水平均勻拉伸到原長的1.2倍，若忽略溫度對電阻率的影響，則此鹽水柱()A.通過的電流增大B.兩端的電壓增大C.阻值增大為原來的1.2倍D.電功率增大為原來的1.44倍答案B解析根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，長度變?yōu)樵瓉淼?.2倍，橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,1.2)倍，所以電阻變?yōu)樵瓉淼?.44倍；根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U＋I(xiàn)r，可知總電阻增大，干路電流I減小，路端電壓即鹽水柱兩端電壓U增大，故A、C錯(cuò)誤，B正確；電功率的表達(dá)式P＝I2R，電流變化倍數(shù)無法計(jì)算，所以電功率變化倍數(shù)無法計(jì)算，故D錯(cuò)誤。【變式1-1】為了生活方便，電熱水壺已進(jìn)入千家萬戶，如果將一電熱水壺接在220V的電源兩端，經(jīng)時(shí)間t0電熱水壺的開關(guān)自動切斷，假設(shè)熱量的損失不計(jì)、加熱絲的阻值不受溫度的影響。則()A．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)2t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷B．如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷C．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)4t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷D．如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動切斷解析：選D根據(jù)公式Q＝eq\f(U2,R)t可知，煮沸一壺水所需的熱量為Q＝eq\f(U2,R)t0，當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)時(shí)，所需熱量沒變，因此時(shí)間要變?yōu)樵瓉淼?倍，即4t0，A、B錯(cuò)誤；當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,4)時(shí)，時(shí)間要變?yōu)樵瓉淼?6倍，即16t0，C錯(cuò)誤，D正確。【變式1-2】如圖甲，電路中電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2、L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是()A．L1中的電流為L2中電流的2倍B．L3的電阻約為1.875ΩC．L3的電功率約為0.75WD．L2和L3的總功率約為3W解析：選B由圖像可知，燈泡兩端的電壓變化時(shí)，燈泡的電阻發(fā)生變化，L2和L3的串聯(lián)電阻并不是L1電阻的兩倍，根據(jù)歐姆定律知L1中的電流不是L2中電流的2倍，A錯(cuò)誤；由于不計(jì)電源內(nèi)阻，所以L2和L3兩端的電壓均為1.5V，由題圖乙可知此時(shí)燈泡中的電流為I＝0.8A，電阻R＝eq\f(U,I)＝1.875Ω，B正確；L3的電功率P＝UI＝1.5×0.8W＝1.2W，C錯(cuò)誤；L2和L3的總功率P′＝2P＝2.4W，D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】額定電壓都是110V、額定功率PA＝110W和PB＝40W的兩盞電燈，若接在電壓是220V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是()答案C解析由P＝eq\f(U2,R)和已知條件可知RA<RB.對于A電路，由于RA<RB，所以UB>110V，B燈燒毀兩燈不能正常發(fā)光；對于B電路，由于RA<RB，A燈并聯(lián)變阻器，并聯(lián)電阻更小于RB，所以UB>110V，B燈燒毀；對于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能有UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光；對于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UA＝UB＝110V，兩燈可以正常發(fā)光；比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中滑動變阻器功率為(IA－IB)×110V，而D電路中滑動變阻器功率為(IA＋I(xiàn)B)×110V，所以C電路消耗電功率最?。绢}型2非純電阻電路問題】【例2】某簡易電吹風(fēng)簡化電路如圖所示，其主要部件為電動機(jī)M和電熱絲，部分技術(shù)參數(shù)如下表，電吹風(fēng)在220V電壓下工作。下列說法正確的是()電吹風(fēng)額定電壓220V電吹風(fēng)額定功率熱風(fēng)時(shí)：990W冷風(fēng)時(shí)：110WA.開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)B.該電吹風(fēng)中電動機(jī)的內(nèi)電阻為440ΩC.吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為990WD.吹熱風(fēng)時(shí)通過電熱絲的電流為4A答案D解析由電路圖可知，開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電動機(jī)和電熱絲同時(shí)接入電路，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)，故A錯(cuò)誤；只閉合開關(guān)S2時(shí)，僅電動機(jī)接入電路，若電動機(jī)為純電阻，則電阻為r＝eq\f(2202,110)Ω＝440Ω，由于電動機(jī)為非純電阻，則內(nèi)阻不為440Ω，故B錯(cuò)誤；開關(guān)S1、S2都閉合時(shí)，電動機(jī)和電熱絲同時(shí)接入電路，電吹風(fēng)吹熱風(fēng)，總功率為990W，即為電動機(jī)的功率和電熱絲的功率之和，則吹熱風(fēng)時(shí)電熱絲的功率為880W，故C錯(cuò)誤；吹熱風(fēng)時(shí)通過電熱絲的電流I＝eq\f(880,220)A＝4A，故D正確?！咀兪?-1】掃地機(jī)器人能有效清除地板上的灰塵等顆粒垃圾。若掃地機(jī)器人的電動機(jī)線圈電阻為r，當(dāng)它正常工作時(shí)，電動機(jī)兩端所加的電壓為U，通過的電流為I，則()A．通過線圈的電流小于eq\f(U,r)B．通過線圈的電流等于eq\f(U,r)C．電動機(jī)的電功率為I2rD．電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為UI解析：選A根據(jù)能量守恒定律有P電＝P熱＋P出，即UI＝I2r＋P出，則I2r＜UI，可得I＜eq\f(U,r)，故A正確，B錯(cuò)誤；電動機(jī)的電功率P電＝UI，而I2r是電動機(jī)的內(nèi)阻損耗的熱功率，故C錯(cuò)誤；電動機(jī)輸出的機(jī)械功率P出＝P電－P熱＝UI－I2r，故D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】(多選)如圖所示，電阻R1＝20Ω，電動機(jī)的內(nèi)阻R2＝10Ω。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5A，當(dāng)開關(guān)合上后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是()A.I＝1.5A B.I＜1.5AC.P＝15W D.P＜15W答案BD解析當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，由歐姆定律U＝I1R1＝10V；當(dāng)開關(guān)S閉合后通過R1的電流仍為0.5A，電動機(jī)的電流I2＜eq\f(U,R2)＝1A，故電流表的電流I＜1.5A，電動機(jī)的電功率P＝IU＜15W，選項(xiàng)B、D正確?！咀兪?-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)的電流也是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；由于充電寶是非純電阻電路，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?！绢}型3聯(lián)系實(shí)際問題】【例3】如圖所示是某品牌吊扇的相關(guān)參數(shù)，g取10m/s2，以下說法正確的是()A．吊扇正常工作時(shí)通過吊扇電機(jī)的電流為0.25AB．天花板對吊桿的拉力大小等于50NC．吊扇正常工作時(shí)消耗的電能用于對空氣做功D．吊扇邊沿A點(diǎn)的最大線速度大小為896πm/s解析：選A由P＝UI可知，吊扇正常工作時(shí)通過吊扇電機(jī)的電流為I＝eq\f(P,U)＝0.25A，A正確；吊扇的質(zhì)量為5kg，則重力為50N，吊扇正常工作時(shí)，對空氣有向下的作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知，空氣對吊扇有向上的作用力，所以天花板對吊桿的拉力小于50N，B錯(cuò)誤；吊扇正常工作時(shí)，根據(jù)能量守恒UI＝P熱＋P機(jī)可知，消耗的電能一部分變成熱能，一部分輸出為機(jī)械能，則吊扇正常工作時(shí)消耗的電能部分用于對空氣做功，C錯(cuò)誤；吊扇的直徑為1.4m，則半徑為0.7m，轉(zhuǎn)速為n＝320r/min＝eq\f(16,3)r/s，則A點(diǎn)的線速度為v＝2πnr＝eq\f(112,15)πm/s，D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】某掃地機(jī)器人電池容量2000mA·h，額定工作電壓15V，額定功率30W，則下列說法正確的是()A．掃地機(jī)器人的電阻是7.5ΩB．題中mA·h是能量的單位C．掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流是2AD．掃地機(jī)器人充滿電后一次工作時(shí)間約為4h解析：選C根據(jù)題意，非純電阻用電器無法計(jì)算電阻，A錯(cuò)誤；題中mA·h是電荷量的單位，B錯(cuò)誤；掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(30,15)A＝2A，C正確；2000mA·h＝2A·h，掃地機(jī)器人充滿電后一次工作時(shí)間約為t＝eq\f(2A·h,2A)＝1h，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】(多選)下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械能損耗。若該車在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則()自重40kg額定電壓48V載重75kg額定電流12A最大行駛速度20km/h額定輸出功率350WA.電動機(jī)的輸入功率為576W B.電動機(jī)的內(nèi)電阻為4ΩC.該車獲得的牽引力為104N D.該車受到的阻力為63N答案AD解析由于U＝48V，I＝12A，則P＝IU＝576W，故選項(xiàng)A正確；因P入＝P出＋I(xiàn)2r，r＝eq\f(P入－P出,I2)＝eq\f(576－350,122)Ω＝1.57Ω，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由P出＝Fv＝Ffv，F(xiàn)＝Ff＝63N，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確?！咀兪?-3】新能源電動汽車是當(dāng)代生活中重要的交通工具。某品牌觀光新能源電動車的動力電源上的銘牌標(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)，下列說法不正確的是()A．電動汽車保持額定功率行駛的最長時(shí)間是10hB．額定工作電流為25AC．動力電源充滿電后儲存的電能為1.08×108JD．電動汽車電動機(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，電動汽車保持額定功率行駛的最長時(shí)間t＝eq\f(Q,I)＝10h，A正確；動力電源充滿電后儲存的電能W＝UIt＝1.08×108J，C正確；由所給條件無法求得電動汽車電動機(jī)的內(nèi)阻，D錯(cuò)誤?！绢}型4科學(xué)探究中的能量問題】【例4】如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣內(nèi)壁放另一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)液體實(shí)驗(yàn)”，其中蹄形磁鐵兩極間正對部分的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.2T，磁鐵上方為S極。電源的電動勢E＝6V，內(nèi)阻未知，限流電阻R0＝4.8Ω。閉合開關(guān)S后，當(dāng)導(dǎo)電液體旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定時(shí)理想電壓表的示數(shù)恒為3.5V，理想電流表示數(shù)為0.5A。則()A．從上往下看，液體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)B．玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為R＝7.0ΩC．液體消耗的電功率為1.75WD．1分鐘內(nèi)，液體里產(chǎn)生的熱量為105J解析：選C由于中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極，在電源外部電流由正極流向負(fù)極，因此電流由邊緣流向中心，玻璃皿所在處的磁場方向豎直向上，由左手定則可知，導(dǎo)電液體受到的安培力沿逆時(shí)針方向，因此液體沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；對于非純電阻元件，不滿足歐姆定律，R≠eq\f(U,I)＝7.0Ω，B錯(cuò)誤；液體消耗的電功率P＝UI＝1.75W，C正確；1分鐘電流做功為W＝Pt＝1.75×60J＝105J，由能量守恒可知電流做功轉(zhuǎn)化為熱能和液體的轉(zhuǎn)動動能，因此1分鐘內(nèi)液體里產(chǎn)生的熱量小于105J，D錯(cuò)誤。【變式4-1】圖甲表示某金屬絲的電阻R隨攝氏溫度t變化的情況。把這段金屬絲與電池、電流表串聯(lián)起來(圖乙)，用這段金屬絲做測溫探頭，把電流表的刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡易溫度計(jì)。下列說法正確的是()A．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系B．tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系C．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是線性關(guān)系D．tB應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上，且溫度與電流是非線性關(guān)系解析：選B由題圖甲可知，tA對應(yīng)的電阻較小，由閉合電路的歐姆定律I＝eq\f(E,R＋r)可知，tA對應(yīng)的電路中的電流較大，故tA應(yīng)標(biāo)在電流較大的刻度上；由于電流和電阻滿足I＝eq\f(E,R＋r)，是非線性關(guān)系，而溫度與電阻是線性關(guān)系，故溫度與電流是非線性關(guān)系。綜上可知，B正確?！咀兪?-2】2019年12月7日至11日在日本東京舉辦了第十三屆中日節(jié)能環(huán)保綜合論壇，與會專家統(tǒng)計(jì)：每使用1度(千瓦時(shí))電，就相應(yīng)消耗了0.4kg的標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)產(chǎn)生0.272kg碳粉塵，0.997kg二氧化碳，0.03kg二氧化硫，0.015kg氮氧化物。濟(jì)寧市約有200萬家庭，根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，估算我市由于這4種用電器待機(jī)一晝夜產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量約為()每戶普通家庭用電器平均數(shù)1臺平板電視機(jī)1臺空調(diào)1臺洗衣機(jī)1臺臺式電腦每臺用電器平均待機(jī)功率(W)1423A.4.8×103kg B.4.8×104kgC.4.8×105kg D.4.8×106kg答案C解析4種用電器待機(jī)一晝夜消耗的電能為E＝200×104×(1＋4＋2＋3)×10－3×24kW·h＝4.8×105kW·h，產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量約為M＝0.997×4.8×105kg＝4.8×105kg?！咀兪?-3】在研究微型電動機(jī)的性能時(shí)，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V．則當(dāng)這臺電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)()A．電動機(jī)的內(nèi)阻為7.5ΩB．電動機(jī)的內(nèi)阻為2.0ΩC．電動機(jī)的輸出功率為30.0WD．電動機(jī)的輸出功率為26.0W答案D解析因?yàn)殡妱訖C(jī)停止轉(zhuǎn)動時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V，電動機(jī)在沒有將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能時(shí)屬于純電阻電路，故說明電動機(jī)的內(nèi)阻r＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.0V,1.0A)＝1.0Ω，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；當(dāng)電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V，則電動機(jī)的總功率為P總＝2.0A×15.0V＝30.0W，此時(shí)電動機(jī)的發(fā)熱功率為P熱＝(2.0A)2×1.0Ω＝4.0W，故電動機(jī)的輸出功率為P出＝P總－P熱＝30.0W－4.0W＝26.0W，選項(xiàng)D正確．

專題12.2閉合電路的歐姆定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1電動勢的理解】 【題型2閉合電路動態(tài)分析問題】 【題型3閉合電路功率問題的定性分析】 【題型4閉合電路功率問題的定量計(jì)算】 【題型5含容電路】 【題型6電路故障問題】 【題型7兩類U-I圖像的比較與應(yīng)用】 【題型8聯(lián)系實(shí)際問題】 【題型1電動勢的理解】【例1】（多選）下列說法正確的是（）A．從能量的觀點(diǎn)來看，電源是把電勢能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的裝置B．電源電動勢的大小，等于非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功的大小C．電動勢是標(biāo)量D．電動勢的大小可以用內(nèi)阻很大的伏特表粗略測出【變式1-1】如圖所示是研究電源電動勢和電源內(nèi)、外電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，電池的兩極A、B與電壓傳感器2相連，位于兩個(gè)電極內(nèi)側(cè)的探針a、b與電壓傳感器1相連，R是滑動變阻器。則()A．電壓傳感器1測得的是外電壓B．電壓傳感器2測得的是電動勢C．移動擋板，減小內(nèi)阻，傳感器1的讀數(shù)增大D．變阻器R阻值增大時(shí)傳感器2的讀數(shù)增大【變式1-2】（多選）干電池的電動勢為1.5V，這表示（）A．電路中每通過1C的電量，電源把1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．干電池在1s內(nèi)將1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．干電池與外電路斷開時(shí)兩極間電勢差為1.5VD．干電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比電動勢為2V的蓄電池強(qiáng)【變式1-3】（多選）關(guān)于電源的電動勢，下面說法正確的是（）A．電動勢是表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量B．電動勢在數(shù)值上等于電路中通過1C電量時(shí)電源提供的能量C．電源的電動勢跟電源的體積有關(guān)，跟外電路有關(guān)D．電動勢有方向，因此電動勢是矢量【題型2閉合電路動態(tài)分析問題】【例2】(多選)如圖所示，電源電動勢E和內(nèi)阻r一定，R1、R2是定值電阻，R0是光敏電阻(光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，L是小燈泡。閉合開關(guān)，當(dāng)照射到R0的光照強(qiáng)度減小時(shí)，以下分析正確的是()A．電流表示數(shù)減小 B．電壓表示數(shù)不變C．燈泡亮度變亮 D．電源效率增大【變式2-1】如圖所示，電路中c點(diǎn)接地。若不考慮電流表和電壓表對電路的影響，將滑動變阻器的滑片向a點(diǎn)移動，則()A．a(chǎn)點(diǎn)電勢升高B．電源的輸出功率增加C．電壓表讀數(shù)減小D．電源的效率變小【變式2-2】在圖示電路中，燈L1、L2的電阻分別為R1、R2，變阻器的最大電阻為R0，且R0＞R2，電容器的電容量為C。若有電流通過，燈就能發(fā)光，假設(shè)燈的電阻不變，當(dāng)變阻器的滑片P由a端向b端移動過程中，以下說法中正確的是()A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2先變暗后變亮C．電容器極板所帶的電量先減小后增大D．電源的效率先減小后增大【變式2-3】(多選)在如圖所示電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時(shí)，各電表的示數(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。下列說法正確的是()A.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)變大，eq\f(ΔU3,ΔI)不變【題型3閉合電路功率問題的定性分析】【例3】有兩位同學(xué)用同一組電學(xué)元件分別連接成圖甲和圖乙的調(diào)光電路。在閉合開關(guān)后，使滑動變阻器的滑片由最左端開始向右滑動，直到燈泡正常發(fā)光。則燈泡正常發(fā)光時(shí)電源總功率和整個(gè)過程中燈泡的亮度變化情況是()A．甲電路中的電源總功率小，亮度變化范圍大B．甲電路中的電源總功率小，亮度變化范圍小C．乙電路中的電源總功率小，亮度變化范圍大D．乙電路中的電源總功率小，亮度變化范圍小【變式3-1】(多選)如圖所示，三個(gè)電阻R1、R2、R3的阻值均為R，電源的內(nèi)阻r<R，c為滑動變阻器的中點(diǎn)。閉合開關(guān)后，將滑動變阻器的滑片由c點(diǎn)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【變式3-2】電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，設(shè)電源的電動勢為E、路端電壓為U，I為電源的輸出電流，對電源和電路的理解正確的是()A．R＝eq\f(U,I)一定是外電路的總電阻B．電動勢的大小等于在電源內(nèi)部電場力把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功C．由電源的輸出功率P出＝EI－I2r可知，P出隨I的增大而減小D．若外電路為純電阻電路，且外電阻為R時(shí)，有I＝eq\f(E,R＋r)，因此閉合電路的歐姆定律實(shí)質(zhì)上是能量守恒定律在閉合電路中的具體體現(xiàn)【變式3-3】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，滑動變阻器的最大阻值為2r。閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動的過程中，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．滑動變阻器消耗功率變大【題型4閉合電路功率問題的定量計(jì)算】【例4】(多選)在如圖甲所示的電路中，電源的U-I圖像如圖乙中的圖線a所示，定值電阻R0的U-I圖像如圖乙中的圖線b所示，滑動變阻器Rx的總電阻為1Ω，下列說法正確的是()A．定值電阻R0的阻值為4ΩB．電源的內(nèi)阻為0.5ΩC．當(dāng)Rx＝0時(shí)電源輸出的功率最大D．當(dāng)Rx＝0.25Ω時(shí)電源輸出的功率最大【變式4-1】如圖所示，已知電源電動勢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?！咀兪?-2】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【變式4-3】如圖甲所示電路中，R1為滑動變阻器，R2、R3均為定值電阻，且R2＝135Ω，R3阻值未知。當(dāng)滑動變阻器的滑片P從右端滑至左端時(shí)，測得電源的路端電壓隨流過電源的電流變化圖線如圖乙所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)對應(yīng)的U、I值。求：(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r；(2)滑動變阻器的最大阻值；(3)當(dāng)輸出功率最大時(shí)滑動變阻器的阻值(保留兩位有效數(shù)字)?！绢}型5含容電路】【例5】(多選)直流電源E、定值電阻R1、R2以及電容器C和開關(guān)S構(gòu)成的電路如圖所示。電源的電動勢E＝5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，R1＝2Ω，R2＝3Ω，C＝5μF，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，下面說法正確的是()A．電容器C上的電荷量為1.0×10－5CB．電容器C上的電荷量為1.5×10－5CC．?dāng)嚅_開關(guān)S，電容器C增加的電荷量為1.5×10－5CD．?dāng)嚅_開關(guān)S，電容器C增加的電荷量為1.0×10－5C【變式5-1】如圖所示，電源內(nèi)阻不可忽略且電源電動勢和內(nèi)阻保持不變，當(dāng)滑變阻器的滑片向下移動時(shí)，關(guān)于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是()A．L變暗，Q增大 B．L變暗，Q減小C．L變亮，Q增大 D．L變亮，Q減小【變式5-2】(多選)如圖所示電路中，C為電容器，R1為0～99.00Ω的電阻箱，電源內(nèi)阻r＝5Ω，定值電阻R2＝2Ω，R3＝R4＝5Ω?，F(xiàn)閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R1使其電阻從零逐漸增至最大，在此過程中()A．電容器的a板先帶正電后帶負(fù)電B．電容器的a板先帶負(fù)電后帶正電C．電源的輸出功率先增大后減小D．電容器兩板間的電壓先增大后減小【變式5-3】在如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝28V，內(nèi)阻r＝2Ω，電阻R1＝12Ω，R2＝R4＝4Ω，R3＝8Ω，C為平行板電容器，其電容C＝3.0pF，虛線到兩極板的距離相等，極板長L＝0.20m，兩極板的間距d＝1.0×10－2m，g取10m/s2。(1)若最初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則將其閉合后，流過R4的電荷量為多少；(2)若開關(guān)S斷開時(shí)，有一個(gè)帶電微粒沿虛線方向以v0＝2.0m/s的初速度射入平行板電容器的兩極板間，帶電微粒剛好沿虛線勻速運(yùn)動，則：當(dāng)開關(guān)S閉合后，此帶電微粒以相同的初速度沿虛線方向射入兩極板間后，能否從極板間射出？(要求寫出計(jì)算和分析過程)【題型6電路故障問題】【例6】如圖所示電路中，由于某處出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致電路中的A、B兩燈變亮，C、D兩燈變暗，故障的原因可能是()A.R1短路 B.R2斷路C.R2短路 D.R3短路【變式6-1】如圖所示，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3均為定值電阻，電壓表與電流表均為理想電表；開始時(shí)開關(guān)S閉合，電壓表、電流表均有示數(shù)，某時(shí)刻發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表讀數(shù)均變大，則電路中可能出現(xiàn)的故障是()A．R1斷路 B．R2斷路C．R1短路 D．R3短路【變式6-2】如圖所示的電路中，電源的電動勢為6V，當(dāng)開關(guān)S接通后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓是Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可斷定()A．L1和L2的燈絲都燒斷了 B．L1的燈絲燒斷了C．L2的燈絲燒斷了 D．變阻器R斷路【變式6-3】如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號。在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮。現(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點(diǎn)。(1)為了檢測小燈泡及3根導(dǎo)線，在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。(2)在開關(guān)閉合的情況下，若測得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動勢，則表明________________________可能有故障。為保證用電器的安全，檢測時(shí)應(yīng)讓多用電表的紅表筆接________(“5”或“6”)點(diǎn)接線柱。(3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟：①將多用電表調(diào)至歐姆擋。②將紅、黑表筆短接，檢查電阻擋能否正常工作。③測量小燈泡的電阻，如果電阻為無窮大，說明________________?！绢}型7兩類U-I圖像的比較與應(yīng)用】【例7】用某種材料做成的電池，其路端電壓U和電流I的關(guān)系如圖中曲線a所示(電池電動勢一定，內(nèi)阻可變)，一電阻兩端電壓U和通過的電流I的關(guān)系如圖中直線b所示，當(dāng)用該電池只對該電阻供電時(shí)，電池的內(nèi)阻為()A．13Ω B．20ΩC．22Ω D．25Ω【變式7-1】(多選)如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，下列結(jié)論正確的是()A．電源的電動勢為6.0VB．電源的內(nèi)阻為12ΩC．電源的短路電流為0.5AD．電流為0.3A時(shí)的外電阻是18Ω【變式7-2】(多選)如圖所示，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，則下列說法正確的是()A.電源的電動勢為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【變式7-3】某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系和電阻R1、R2的電壓與電流的關(guān)系如圖所示。用此電源和電阻R1、R2組成電路，R1、R2可以同時(shí)接入電路，也可以單獨(dú)接入電路。為使電源輸出功率最大，可采用的接法是()A．將R1單獨(dú)接到電源兩端B．將R1、R2并聯(lián)后接到電源兩端C．將R1、R2串聯(lián)后接到電源兩端D．將R2單獨(dú)接到電源兩端【題型8聯(lián)系實(shí)際問題】【例8】交警使用的某型號酒精測試儀如圖甲所示，其工作原理如圖乙所示，傳感器電阻R的阻值隨氣體中酒精濃度的增大而減小，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，電路中的電表均為理想電表。當(dāng)一位酒駕駕駛員對著測試儀吹氣時(shí)，下列說法中正確的是()A．電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小B．電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變小C．酒精氣體濃度越大，電源的輸出功率越大D．電壓表示數(shù)變化量與電流表示數(shù)變化量的絕對值之比保持不變【變式8-1】在電噴汽車的進(jìn)氣管道中，廣泛地使用著一種叫“電熱絲式空氣流量傳感器”的部件，其核心部分是一種用特殊的合金材料制作的電熱絲。如圖所示，當(dāng)進(jìn)氣管道中的冷空氣流速越大時(shí)，電阻R兩端的電壓U0就變得越高，反之，電壓U0就越低。這樣管道內(nèi)空氣的流量就轉(zhuǎn)變成了可以測量的電壓信號，便于汽車內(nèi)的電腦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動控制。如果將這種電熱絲從汽車的進(jìn)氣管道中取出，放在實(shí)驗(yàn)室中測量這種電熱絲，得到的伏安特性曲線正確的是()【變式8-2】太陽能汽車是一種環(huán)保型的“綠色汽車”，人們正致力研究著。有一輛玩具汽車靠太陽能電池供電，該電池的太陽能集光板面積為600cm2，太陽能電池電動勢為30V，內(nèi)阻為3Ω。現(xiàn)使玩具汽車在水平路面上勻速行駛，其太陽能集光板正對太陽，測得電流強(qiáng)度為2A。已知電動機(jī)的直流電阻為2Ω，太陽光垂直照射到地面上單位面積的輻射功率為1.6×103W/m2。(1)求玩具汽車勻速行駛時(shí)，太陽能集光板把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率；(2)這輛玩具汽車的總重為80N，在水平路面上行駛的阻力是車重的0.2倍，這輛玩具車在水平路面上的最大速度是多大？【變式8-3】(多選)有一種測量人體重的電子秤，其原理如圖中的虛線所示，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化的電阻器)、顯示體重的儀表G(實(shí)質(zhì)是理想電流表)。設(shè)踏板的質(zhì)量可忽略不計(jì)，已知理想電流表的量程為3A，電源電動勢為12V，內(nèi)阻為2Ω，電阻R隨壓力變化的函數(shù)式為R＝30－0.02F(F和R的單位分別是N和Ω)。下列說法正確的是()A．該秤能測量的最大體重是1400NB．該秤能測量的最大體重是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0.400A處

專題12.2閉合電路的歐姆定律【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1電動勢的理解】 【題型2閉合電路動態(tài)分析問題】 【題型3閉合電路功率問題的定性分析】 【題型4閉合電路功率問題的定量計(jì)算】 【題型5含容電路】 【題型6電路故障問題】 【題型7兩類U-I圖像的比較與應(yīng)用】 【題型8聯(lián)系實(shí)際問題】 【題型1電動勢的理解】【例1】（多選）下列說法正確的是（）A．從能量的觀點(diǎn)來看，電源是把電勢能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的裝置B．電源電動勢的大小，等于非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功的大小C．電動勢是標(biāo)量D．電動勢的大小可以用內(nèi)阻很大的伏特表粗略測出正確答案是：CD【變式1-1】如圖所示是研究電源電動勢和電源內(nèi)、外電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，電池的兩極A、B與電壓傳感器2相連，位于兩個(gè)電極內(nèi)側(cè)的探針a、b與電壓傳感器1相連，R是滑動變阻器。則()A．電壓傳感器1測得的是外電壓B．電壓傳感器2測得的是電動勢C．移動擋板，減小內(nèi)阻，傳感器1的讀數(shù)增大D．變阻器R阻值增大時(shí)傳感器2的讀數(shù)增大解析：選D由題圖可知，電壓傳感器1測得的是內(nèi)電壓，A錯(cuò)誤；電壓傳感器2測得的是路端電壓，B錯(cuò)誤；移動擋板，減小內(nèi)阻，則內(nèi)電壓減小，即傳感器1的讀數(shù)減小，C錯(cuò)誤；變阻器R阻值增大時(shí)外電阻增大，路端電壓增大即傳感器2的讀數(shù)增大，D正確?！咀兪?-2】（多選）干電池的電動勢為1.5V，這表示（）A．電路中每通過1C的電量，電源把1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．干電池在1s內(nèi)將1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．干電池與外電路斷開時(shí)兩極間電勢差為1.5VD．干電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比電動勢為2V的蓄電池強(qiáng)答案：AC【變式1-3】（多選）關(guān)于電源的電動勢，下面說法正確的是（）A．電動勢是表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量B．電動勢在數(shù)值上等于電路中通過1C電量時(shí)電源提供的能量C．電源的電動勢跟電源的體積有關(guān)，跟外電路有關(guān)D．電動勢有方向，因此電動勢是矢量解析：由電動勢的物理意義可知，電動勢是表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，它在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)其兩極間的電壓，也等于電路中通過1C電量時(shí)所提供的能量；電動勢由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的大小無關(guān)，跟外電路也無關(guān)；電動勢雖然有方向，但電動勢是標(biāo)量。正確答案是：AB【題型2閉合電路動態(tài)分析問題】【例2】(多選)如圖所示，電源電動勢E和內(nèi)阻r一定，R1、R2是定值電阻，R0是光敏電阻(光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，L是小燈泡。閉合開關(guān)，當(dāng)照射到R0的光照強(qiáng)度減小時(shí)，以下分析正確的是()A．電流表示數(shù)減小 B．電壓表示數(shù)不變C．燈泡亮度變亮 D．電源效率增大解析：選AD當(dāng)照射到R0的光照強(qiáng)度減小時(shí)，R0的阻值增大，根據(jù)“串反并同”規(guī)律，與R0串聯(lián)的電流表示數(shù)減小，A正確；干路電流減小，由U內(nèi)＝Ir，可知內(nèi)電壓減小，U＝E－U內(nèi)，則路端電壓增大，即電壓表示數(shù)增大，B錯(cuò)誤；干路電流減小，即流經(jīng)R1的電流減小，R1兩端電壓減小，又知電壓表示數(shù)增大，故R2兩端電壓增大，流經(jīng)R2的電流增大，則流經(jīng)燈泡的電流減小，燈泡變暗，C錯(cuò)誤；路端電壓U增大，根據(jù)η＝eq\f(U,E)×100%，電源的效率η增大，D正確。【變式2-1】如圖所示，電路中c點(diǎn)接地。若不考慮電流表和電壓表對電路的影響，將滑動變阻器的滑片向a點(diǎn)移動，則()A．a(chǎn)點(diǎn)電勢升高B．電源的輸出功率增加C．電壓表讀數(shù)減小D．電源的效率變小解析：選A將滑動變阻器的滑片向a點(diǎn)移動，阻值增大，總電阻增大，總電流減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得U3＝E－I(r＋R1)，由于總電流減小，電源內(nèi)阻與定值電阻R1不變，則R3兩端電壓增大，則通過R3兩端電流增大，由串并聯(lián)電路電壓電流關(guān)系有I總＝I2＋I(xiàn)3，則通過R2的電流減小，電壓表的讀數(shù)為φa－φb＝Uab＝U3－I2R2，則電壓表的讀數(shù)增大，a點(diǎn)電勢升高，A正確，C錯(cuò)誤；由于電源內(nèi)阻無法確定，根據(jù)電源的輸出功率特點(diǎn)，當(dāng)外電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大，所以電源的輸出功率無法確定，B錯(cuò)誤；電源的效率為η＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(R外,R外＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R外))×100%，則將滑動變阻器的滑片向a端移動，阻值增大，總外電阻增大，所以電源的效率也增大，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】在圖示電路中，燈L1、L2的電阻分別為R1、R2，變阻器的最大電阻為R0，且R0＞R2，電容器的電容量為C。若有電流通過，燈就能發(fā)光，假設(shè)燈的電阻不變，當(dāng)變阻器的滑片P由a端向b端移動過程中，以下說法中正確的是()A．L1先變暗后變亮，L2一直變亮B．L1先變亮后變暗，L2先變暗后變亮C．電容器極板所帶的電量先減小后增大D．電源的效率先減小后增大解析：選AR0＞R2時(shí)，燈L2與滑動變阻器的左部分串聯(lián)的總電阻先大于后小于右部分的電阻，當(dāng)變阻器的滑片P由a向b端移動時(shí)，總電阻先增大，后減小，所以總電流先減小后增大，所以通過燈L1的電流先減小后增大，故L1先變暗后變亮，而通過L2的電流一直變大，L2不斷變亮，A正確，B錯(cuò)誤；電容器C上的電壓UC＝E－I(r＋RL1)，總電流先減小后增大，所以電容器C上的電壓先增大后減小，則電容器極板所帶的電量先增大后減小，C錯(cuò)誤；電源的效率η＝eq\f(P外,P總)×100%＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U,E)＝eq\f(E－Ir,E)＝1－eq\f(Ir,E)，因?yàn)榭傠娏飨葴p小后增大，所以電源的效率先增大后減小，則D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】(多選)在如圖所示電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向下滑動時(shí)，各電表的示數(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。下列說法正確的是()A.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)變大，eq\f(ΔU3,ΔI)不變解析：選ACD由題圖可知，U1、U2分別是R1、R2兩端的電壓，電流表測通過這個(gè)電路的總電流，U3是路端電壓，由歐姆定律可知R1＝eq\f(U1,I)＝eq\f(ΔU1,ΔI)(因R1是定值電阻)，A正確；由閉合電路的歐姆定律有U2＝E－I(R1＋r)(因E、R1、r均是定值)，eq\f(U2,I)＝R2，R2變大，eq\f(U2,I)變大，eq\f(ΔU2,ΔI)的大小為R1＋r，保持不變，故B錯(cuò)誤，C正確；由歐姆定律有eq\f(U3,I)＝R1＋R2，因R2變大，則eq\f(U3,I)變大，又由于U3＝E－Ir，可知eq\f(ΔU3,ΔI)的大小為r，保持不變，故D正確。【題型3閉合電路功率問題的定性分析】【例3】有兩位同學(xué)用同一組電學(xué)元件分別連接成圖甲和圖乙的調(diào)光電路。在閉合開關(guān)后，使滑動變阻器的滑片由最左端開始向右滑動，直到燈泡正常發(fā)光。則燈泡正常發(fā)光時(shí)電源總功率和整個(gè)過程中燈泡的亮度變化情況是()A．甲電路中的電源總功率小，亮度變化范圍大B．甲電路中的電源總功率小，亮度變化范圍小C．乙電路中的電源總功率小，亮度變化范圍大D．乙電路中的電源總功率小，亮度變化范圍小解析：選B乙圖是分壓式控制電路，電壓電流可以從0開始調(diào)節(jié)，則小燈泡的亮度變化范圍較大，甲圖是限流式控制電路，電壓電流不能從0開始，則小燈泡的亮度變化范圍較小。甲電路中的電源總功率為P＝EI燈，乙電路中的電源總功率為P＝E(I燈＋I(xiàn)滑)，則甲電路中的電源總功率較小。故選B?！咀兪?-1】(多選)如圖所示，三個(gè)電阻R1、R2、R3的阻值均為R，電源的內(nèi)阻r<R，c為滑動變阻器的中點(diǎn)。閉合開關(guān)后，將滑動變阻器的滑片由c點(diǎn)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：選CD把等效電路畫出，如圖所示，設(shè)Rca＝Rx，Rcb＝R滑－Rx，則R外＝R＋eq\f(R＋RxR＋R滑－Rx,R＋R＋R滑)，當(dāng)Rx＝eq\f(R滑,2)時(shí)，R外有最大值，當(dāng)滑動變阻器的滑片由c點(diǎn)向a端滑動時(shí)，Rca減小，Rcb增大，R外減小，R總＝R外＋r減小，I1＝eq\f(E,R總)增大，故電源內(nèi)阻消耗的功率Pr＝I12r增大，故D正確。并聯(lián)部分電壓U并＝E－I1(r＋R1)減小，I3＝eq\f(U并,R3＋Rcb)減小，故PR3＝I32R3減小，故B錯(cuò)誤。而I2＝I1－I3增大，故PR2＝I22R2增大，故A錯(cuò)誤。根據(jù)電源輸出功率與R外的關(guān)系圖可知，當(dāng)R外＞r時(shí)，R外減小電源輸出功率越大，故C正確?！咀兪?-2】電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，設(shè)電源的電動勢為E、路端電壓為U，I為電源的輸出電流，對電源和電路的理解正確的是()A．R＝eq\f(U,I)一定是外電路的總電阻B．電動勢的大小等于在電源內(nèi)部電場力把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功C．由電源的輸出功率P出＝EI－I2r可知，P出隨I的增大而減小D．若外電路為純電阻電路，且外電阻為R時(shí)，有I＝eq\f(E,R＋r)，因此閉合電路的歐姆定律實(shí)質(zhì)上是能量守恒定律在閉合電路中的具體體現(xiàn)解析：選DR＝eq\f(U,I)不一定是外電路的總電阻，比如有電動機(jī)的電路，故A錯(cuò)誤；電動勢的大小等于在電源內(nèi)部非靜電力把正電荷從負(fù)極送到正極所做的功與所移動電荷量的比值，故B錯(cuò)誤；由電源的輸出功率P出＝EI－I2r＝－I－eq\f(E,2)2＋eq\f(E2,4)可知，I增大時(shí)，P出不一定減小，故C錯(cuò)誤；在閉合電路中，非靜電力做功等于其他形式轉(zhuǎn)化為內(nèi)外電路中電能的總和，因此若外電路為純電阻電路，且外電阻為R時(shí)，有I＝eq\f(E,R＋r)，故D正確?！咀兪?-3】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，滑動變阻器的最大阻值為2r。閉合開關(guān)，將滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動的過程中，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．滑動變阻器消耗功率變大解析：選B開關(guān)閉合后，電壓表測量路端電壓，電流表測量總電流。當(dāng)滑動變阻器的滑片P由a端向b端滑動過程中，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)，則電源的效率變小，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端滑動過程中，滑動變阻器消耗的功率變小，D錯(cuò)誤?！绢}型4閉合電路功率問題的定量計(jì)算】【例4】(多選)在如圖甲所示的電路中，電源的U-I圖像如圖乙中的圖線a所示，定值電阻R0的U-I圖像如圖乙中的圖線b所示，滑動變阻器Rx的總電阻為1Ω，下列說法正確的是()A．定值電阻R0的阻值為4ΩB．電源的內(nèi)阻為0.5ΩC．當(dāng)Rx＝0時(shí)電源輸出的功率最大D．當(dāng)Rx＝0.25Ω時(shí)電源輸出的功率最大解析：選BD由定值電阻R0的U-I圖像知其阻值R0＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.25Ω，故A錯(cuò)誤；由電源的U-I圖像知電源的電動勢E＝3V，內(nèi)阻r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝0.5Ω，故B正確；當(dāng)Rx＋R0＝r，即Rx＝0.25Ω時(shí)，電源輸出的功率最大，故C錯(cuò)誤，D正確?！咀兪?-1】如圖所示，已知電源電動勢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與電源內(nèi)阻r算在一起，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)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【變式4-2】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勢，斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻，因此可知四個(gè)電源的電動勢都為12V，而內(nèi)阻r甲＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝12Ω，同理可求得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?！咀兪?-3】如圖甲所示電路中，R1為滑動變阻器，R2、R3均為定值電阻，且R2＝135Ω，R3阻值未知。當(dāng)滑動變阻器的滑片P從右端滑至左端時(shí)，測得電源的路端電壓隨流過電源的電流變化圖線如圖乙所示，其中A、B兩點(diǎn)是滑片P在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)對應(yīng)的U、I值。求：(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r；(2)滑動變阻器的最大阻值；(3)當(dāng)輸出功率最大時(shí)滑動變阻器的阻值(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)題圖乙中BA延長，交U軸于6.0V處，所以電源的電動勢為E＝6.0V，由U-I圖像斜率絕對值表示電源的內(nèi)阻可知，r＝eq\f(ΔU,ΔI)＝12Ω。(2)當(dāng)P位于R1的右端時(shí)，對應(yīng)題圖乙中的B點(diǎn)，只有電阻R3接入電路，由題圖乙可知U3＝1.2V，I3＝0.40A，則定值電阻R3的阻值為R3＝eq\f(U3,I3)＝3Ω，當(dāng)P位于R1的左端時(shí)，對應(yīng)題圖乙中的A點(diǎn)，由題圖乙可知，路端電壓UA＝4.8V，IA＝0.10A，由歐姆定律得eq\f(UA,IA)＝R3＋eq\f(R1R2,R1＋R2)，解得R1＝67.5Ω。(3)當(dāng)R1的滑片從最右端滑到左端時(shí)，外電路總電阻從小于電源內(nèi)阻r逐漸大于r，當(dāng)外電路總電阻和內(nèi)阻相等時(shí)，電源輸出功率最大，則有r＝R3＋eq\f(R1′R2,R1′＋R2)，解得R1′≈9.6Ω。答案：(1)6.0V12Ω(2)67.5Ω(3)9.6Ω【題型5含容電路】【例5】(多選)直流電源E、定值電阻R1、R2以及電容器C和開關(guān)S構(gòu)成的電路如圖所示。電源的電動勢E＝5V，內(nèi)阻忽略不計(jì)，R1＝2Ω，R2＝3Ω，C＝5μF，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，下面說法正確的是()A．電容器C上的電荷量為1.0×10－5CB．電容器C上的電荷量為1.5×10－5CC．?dāng)嚅_開關(guān)S，電容器C增加的電荷量為1.5×10－5CD．?dāng)嚅_開關(guān)S，電容器C增加的電荷量為1.0×10－5C解析：選BD開關(guān)S閉合，電容器兩極板間電壓等于R2兩端電壓，由閉合電路的歐姆定律得U1＝eq\f(E,R1＋R2)R2＝3V，由電荷量表達(dá)式可知Q1＝U1C＝1.5×10－5C，故A錯(cuò)誤，B正確；開關(guān)S斷開，電容器兩極板間電壓等于電源電動勢U2＝E＝5V，由電荷量表達(dá)式可知Q2＝U2C＝2.5×10－5C，ΔQ＝Q2－Q1＝1.0×10－5C，故C錯(cuò)誤，D正確?！咀兪?-1】如圖所示，電源內(nèi)阻不可忽略且電源電動勢和內(nèi)阻保持不變，當(dāng)滑變阻器的滑片向下移動時(shí)，關(guān)于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是()A．L變暗，Q增大 B．L變暗，Q減小C．L變亮，Q增大 D．L變亮，Q減小解析：選B當(dāng)滑動變阻器的滑片向下移動時(shí)，滑動變阻器的有效電阻減小，電路的總電阻減小，干路電流變大，內(nèi)電壓變大，外電壓變小。燈泡電壓與外電壓相等，所以燈泡變暗。因?yàn)闊襞葑儼?，所以流過燈泡電流減小，則流過滑動變阻器電流變大，所以電阻R1的電壓變大，則滑動變阻器電壓減小，根據(jù)電容公式可知電容器所帶電量減小。故選B?！咀兪?-2】(多選)如圖所示電路中，C為電容器，R1為0～99.00Ω的電阻箱，電源內(nèi)阻r＝5Ω，定值電阻R2＝2Ω，R3＝R4＝5Ω。現(xiàn)閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)R1使其電阻從零逐漸增至最大，在此過程中()A．電容器的a板先帶正電后帶負(fù)電B．電容器的a板先帶負(fù)電后帶正電C．電源的輸出功率先增大后減小D．電容器兩板間的電壓先增大后減小解析：選AC當(dāng)R1為零時(shí)，a板接電源正極，電勢最高，帶正電；當(dāng)R1＝2Ω時(shí)，電容器兩板電勢相等，不帶電；當(dāng)R1＞2Ω時(shí)，b板電勢較高，a板帶負(fù)電，即電容器兩端的電壓先減小后增大，A正確，B、D錯(cuò)誤；當(dāng)R1為零時(shí)，外電阻最小，最小值為Rmin＝eq\f(R2R3＋R4,R2＋R3＋R4)≈1.67Ω，當(dāng)R1最大時(shí)，外電阻最大，最大值為Rmax＝eq\f(R1＋R2R3＋R4,R1＋R2＋R3＋R4)≈9.10Ω，根據(jù)電源的輸出功率與外電阻的圖像可知，當(dāng)外電阻等于r時(shí)，電源輸出功率最大，所以電源的輸出功率先增大后減小，C正確。【變式5-3】在如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝28V，內(nèi)阻r＝2Ω，電阻R1＝12Ω，R2＝R4＝4Ω，R3＝8Ω，C為平行板電容器，其電容C＝3.0pF，虛線到兩極板的距離相等，極板長L＝0.20m，兩極板的間距d＝1.0×10－2m，g取10m/s2。(1)若最初開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則將其閉合后，流過R4的電荷量為多少；(2)若開關(guān)S斷開時(shí)，有一個(gè)帶電微粒沿虛線方向以v0＝2.0m/s的初速度射入平行板電容器的兩極板間，帶電微粒剛好沿虛線勻速運(yùn)動，則：當(dāng)開關(guān)S閉合后，此帶電微粒以相同的初速度沿虛線方向射入兩極板間后，能否從極板間射出？(要求寫出計(jì)算和分析過程)解析：(1)S斷開時(shí)，電阻R3兩端的電壓U3＝eq\f(ER3,R2＋R3＋r)＝16VS閉合后，外電路的總電阻R＝eq\f(R1R2＋R3,R1＋R2＋R3)＝6Ω路端電壓U＝eq\f(ER,R＋r)＝21V電阻R3兩端的電壓U3′＝eq\f(R3,R2＋R3)U＝14V閉合開關(guān)后流過R的電荷量ΔQ＝CU3－CU3′＝6.0×10－12C。(2)設(shè)帶電微粒的質(zhì)量為m、帶電荷量為q，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)有：qeq\f(U3,d)＝mg當(dāng)開關(guān)S閉合后，設(shè)帶電微粒的加速度為a，則有：mg－qeq\f(U3′,d)＝ma假設(shè)帶電微粒能從極板間射出，則水平方向有：t＝eq\f(L,v0)豎直方向有：y＝eq\f(1,2)at2由以上各式得y＝6.25×10－3m＞eq\f(d,2)故帶電微粒不能從極板間射出。答案：(1)6.0×10－12C(2)帶電微粒不能從極板間射出【題型6電路故障問題】【例6】如圖所示電路中，由于某處出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致電路中的A、B兩燈變亮，C、D兩燈變暗，故障的原因可能是()A.R1短路 B.R2斷路C.R2短路 D.R3短路答案D解析A燈在干路上，A燈變亮，說明電路中總電流變大，由閉合電路歐姆定律可知電路的外電阻減小，這就說明電路中只會出現(xiàn)短路而不會出現(xiàn)斷路，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)槎搪凡糠值碾娮枳冃。謮鹤饔脺p小，與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓減小，C、D兩燈變暗，A、B兩燈變亮，這說明發(fā)生短路的電阻與C、D兩燈是并聯(lián)的，而與A、B兩燈是串聯(lián)的。觀察電路中電阻的連接形式，只有R3短路符合條件，故選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，D正確。【變式6-1】如圖所示，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3均為定值電阻，電壓表與電流表均為理想電表；開始時(shí)開關(guān)S閉合，電壓表、電流表均有示數(shù)，某時(shí)刻發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表讀數(shù)均變大，則電路中可能出現(xiàn)的故障是()A．R1斷路 B．R2斷路C．R1短路 D．R3短路解析：選B若R1斷路，電流表讀數(shù)為零，A錯(cuò)誤；若R2斷路，外電路總電阻增大，總電流減小，內(nèi)電壓減小，則電壓表讀數(shù)變大；R3的分壓增大，則電流表的讀數(shù)變大，B正確；若R1短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，則電壓表讀數(shù)變小，電流表的讀數(shù)變大，C錯(cuò)誤；若R3短路，外電路總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，則電壓表讀數(shù)變小，D錯(cuò)誤?！咀兪?-2】如圖所示的電路中，電源的電動勢為6V，當(dāng)開關(guān)S接通后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓是Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可斷定()A．L1和L2的燈絲都燒斷了 B．L1的燈絲燒斷了C．L2的燈絲燒斷了 D．變阻器R斷路解析：選C由Uab＝6V可知，電源完好，燈泡都不亮，說明電路中出現(xiàn)斷路故障，且在a、b之間。由Ucd＝6V可知，燈泡L1與變阻器R是通的，斷路故障出現(xiàn)在c、d之間，故燈L2斷路。所以選項(xiàng)C正確。【變式6-3】如圖所示的電路中，1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號。在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮。現(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線以及電路中的各連接點(diǎn)。(1)為了檢測小燈泡及3根導(dǎo)線，在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。(2)在開關(guān)閉合的情況下，若測得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動勢，則表明________________________可能有故障。為保證用電器的安全，檢測時(shí)應(yīng)讓多用電表的紅表筆接________(“5”或“6”)點(diǎn)接線柱。(3)將小燈泡拆離電路，寫出用多用電表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟：①將多用電表調(diào)至歐姆擋。②將紅、黑表筆短接，檢查電阻擋能否正常工作。③測量小燈泡的電阻，如果電阻為無窮大，說明________________。[答案](1)電壓歐姆(2)開關(guān)或連接點(diǎn)5、66(3)③小燈泡有故障【題型7兩類U-I圖像的比較與應(yīng)用】【例7】用某種材料做成的電池，其路端電壓U和電流I的關(guān)系如圖中曲線a所示(電池電動勢一定，內(nèi)阻可變)，一電阻兩端電壓U和通過的電流I的關(guān)系如圖中直線b所示，當(dāng)用該電池只對該電阻供電時(shí)，電池的內(nèi)阻為()A．13