一、電動勢
1.非靜電力的作用:把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極,同時在該過程中非靜電力做功,使電荷的電勢能增加.
2.電源
(1)定義:通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置.
(2)能量轉(zhuǎn)化:在電源內(nèi)部,非靜電力做正功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能,在電源外部,靜電力做正功,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.
3.電動勢
(1)電動勢:在電源內(nèi)部,非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功W與被移送電荷量q的比值.
(2)定義式:E=eq \f(W,q).單位:伏特(V).
(3)物理意義:反映電源非靜電力做功本領(lǐng)大小的物理量.
(4)決定因素:由電源中非靜電力的特性決定,跟電源的體積無關(guān),跟外電路無關(guān).
二、閉合電路歐姆定律及其能量分析
1.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化
(1)時間t內(nèi)電源輸出的電能(等于非靜電力做功的大小)為W=Eq=EIt.
(2)時間t內(nèi)外電路產(chǎn)生的內(nèi)能為Q外=I2Rt.內(nèi)電路產(chǎn)生的內(nèi)能為Q內(nèi)=I2rt.
(3)根據(jù)能量守恒定律,在純電阻電路中應(yīng)有W=Q外+Q內(nèi),即EIt=I2Rt+I(xiàn)2rt.
2.閉合電路的歐姆定律
(1)內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比.
(2)表達(dá)式:I=eq \f(E,R+r).
(3)另一種表達(dá)形式:E=U外+U內(nèi).即:電源的電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降落之和.
三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
1.路端電壓的表達(dá)式:
U=E-Ir.
2.路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律
(1)當(dāng)外電阻R增大時,由I=eq \f(E,R+r)可知電流I減小,路端電壓U=E-Ir增大.
(2)當(dāng)外電阻R減小時,由I=eq \f(E,R+r)可知電流I增大,路端電壓U=E-Ir減?。?br>(3)兩種特殊情況:當(dāng)外電路斷開時,電流I變?yōu)?,U=E.即斷路時的路端電壓等于電源電動勢.當(dāng)電源短路時,外電阻R=0,此時I=eq \f(E,r).
技巧點(diǎn)撥
一、電動勢
1.靜電力和非靜電力
(1)靜電力是帶電體之間通過電場相互作用的力,非靜電力是指除靜電力外能對電荷移動起作用的力 .
(2)非靜電力的來源
①在化學(xué)電池(干電池、蓄電池)中,非靜電力是化學(xué)作用,它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能.
②在發(fā)電機(jī)中,非靜電力是電磁作用,它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢能.
2.靜電力與非靜電力做功的比較
(1)非靜電力只存在于電源內(nèi)部,因此非靜電力只在電源內(nèi)部對電荷做功.通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.
(2)靜電力存在于整個閉合電路上,所以在電路中任何部位靜電力都要做功.靜電力做功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.
3.電動勢
(1)電源的電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量,即非靜電力移送相同電荷量的電荷做功越多,則電動勢越大.
(2)公式E=eq \f(W,q)是電動勢的定義式而不是決定式,E的大小與W和q無關(guān),是由電源自身的性質(zhì)決定的,不同種類的電源電動勢大小不同.
(3)電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功.
二、閉合電路的歐姆定律
1.內(nèi)、外電路中的電勢變化
如圖所示,外電路中電流由電源正極流向負(fù)極,沿電流方向電勢降低,內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極流向正極,沿電流方向電勢升高.
2.閉合電路歐姆定律的幾種表達(dá)形式
(1)I=eq \f(E,R+r)、E=IR+I(xiàn)r只適用于外電路為純電阻的閉合電路.
(2)U外=E-Ir,E=U外+U內(nèi)適用于任意的閉合電路.
三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
1.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系:U=E-U內(nèi)=E-eq \f(E,R+r)r,隨著外電阻增大,路端電壓增大;當(dāng)外電路開路時(外電阻無窮大),路端電壓U=E;這也提供了一種粗測電動勢的方法,即用電壓表直接測電源電動勢.
2.路端電壓與電流的關(guān)系:U=E-Ir.
3.電源的U-I圖像:如圖所示是一條傾斜的直線,圖像中U軸截距E表示電源電動勢,I軸截距I0等于短路電流(縱、橫坐標(biāo)都從零開始),斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻.
例題精練
1.(南京期末)如圖所示,電源的電動勢為30V,內(nèi)電阻為1Ω,一個標(biāo)有“6V,12W”的電燈與一個繞線電阻為2Ω的電動機(jī)串聯(lián),開關(guān)閉合后,電路中的電燈正常發(fā)光,則下列說法正確的是( )
A.電路中的電流為2 A
B.電動機(jī)兩端的電壓為4 V
C.電源消耗的功率為1 W
D.電動機(jī)的輸出功率為44W
【分析】根據(jù)歐姆定律求燈泡的電流,根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知電動機(jī)的電流;根據(jù)電路規(guī)律可求得電動機(jī)兩端的電壓;根據(jù)功率關(guān)系求出電動機(jī)輸出的功率。
【解答】解:A、燈泡正常發(fā)光,故燈泡中的電流I==A=2A,電路為串聯(lián)電路,故電路中電流為2A,故A正確;
B、電源的內(nèi)電壓Ur=Ir=2×1V=2V,故電動機(jī)兩端的電壓U=E﹣Ur﹣UL=30V﹣6V﹣2V=22V,故B錯誤;
C、電源消耗的功率P耗=I2r=22×1W=4W,故C錯誤;
D、電動機(jī)的輸入功率P入=UI=22×2W=44W,電動機(jī)內(nèi)阻消耗的功率P′=I2r電=22×2W=8W,故電動機(jī)的輸出功率P出=P入﹣P′=44W﹣8W=36W,故D錯誤。
故選:A。
【點(diǎn)評】對于電動機(jī)電路區(qū)分是純電阻電路還是非純電阻電路,可從能量轉(zhuǎn)化的角度理解:電能全部轉(zhuǎn)化內(nèi)能時,是純電阻電路.電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他能時,是非純電阻電路。
2.(東城區(qū)二模)一個迷你型電風(fēng)扇安裝有小直流電動機(jī),其線圈電阻為RM,額定電壓為U,額定電流為I,將它與電動勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源相連,電動機(jī)恰好正常工作,則( )
A.電動機(jī)的總功率為I2RM
B.電源的輸出功率為EI
C.電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為UI
D.通過電動機(jī)的電流為
【分析】電動機(jī)的總功率根據(jù)P=UI求解;電源的輸出功率等于電動機(jī)的輸入功率;根據(jù)公式P=I2R求出電動機(jī)消耗的熱功率,從而求出電動機(jī)的輸出功率;根據(jù)U=E﹣Ir求解通過電動機(jī)的電流。電動機(jī)正常工作時歐姆定律不成立。
【解答】解:A、因為電動機(jī)正常工作,通過它的電流為I,其額定電壓為U,故它的總功率為P總=IU,熱功率P熱=I2RM,由于電能并不有全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故總功率大于I2RM,A錯誤;
B、電源直接對電動機(jī)供電,電源的路端電壓等于電動機(jī)兩端的電壓,故路端電壓為U,故電源的輸出功率為P=UI,故B錯誤;
C、電源輸出的機(jī)械功率等于總功率與熱功率的差值,故電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為P出=UI﹣I2RM,故C錯誤;
D、因路端電壓為U,故電源的內(nèi)電壓U內(nèi)=E﹣U=Ir,解得通過電動機(jī)的電流為I=,故D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評】本題是要搞清電動機(jī)的輸入功率、輸出功率和熱功率的求法,電動機(jī)輸入的電功率只能用P=UI求,熱功率只能用P熱=I2R用.輸出功率要根據(jù)能量守恒定律求解;同時注意電動機(jī)正常工作時歐姆定律不成立。
隨堂練習(xí)
1.(重慶模擬)如圖所示,已知電源電動勢E=12V,內(nèi)阻r=1Ω,電路中標(biāo)有“3V 6W”的燈泡L和內(nèi)阻R=0.5Ω的小型直流電動機(jī)D都恰好能正常工作。下列說法錯誤的是( )
A.電路中的電流大小為2A
B.電動機(jī)的額定電壓為7V
C.電動機(jī)的總功率為98W
D.電動機(jī)的輸出功率為12W
【分析】燈泡L和直流電動機(jī)D都恰能正常工作,可知電路中電流等于燈泡的額定電流,結(jié)合燈泡的額定功率和額定電壓,由P=UI求出電路中的電流大??;根據(jù)串聯(lián)特點(diǎn)電壓的分配關(guān)系,由歐姆定律求出電動機(jī)的額定電壓;電動機(jī)的輸出功率等于輸入的電功率與內(nèi)部發(fā)熱功率之差,根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求解電動機(jī)的輸出功率。
【解答】解:A、由題知,燈泡L電壓為3V,功率為6W,由P=UI可知,電流I==A=2A,故A正確;
B、電動機(jī)兩端電壓U=E﹣Ir﹣UL=12V﹣2×1V﹣3V=7V,故B正確;
C、電動機(jī)的總功率為P=UI=7×2W=14W,故C錯誤;
D、電動機(jī)的輸出功率P′=UI﹣I2R=7×2W﹣22×0.5W=12W,故D正確。
本題選錯誤的,
故選:C。
【點(diǎn)評】本題是簡單的直流電路的計算問題,抓住用電器在額定電壓下才能正常工作是關(guān)鍵;同時要注意電動機(jī)正常工作時的電路是非純電阻電路,電動機(jī)兩端的電壓不是全部加在電動機(jī)內(nèi)阻上的
2.(保定一模)2021年1月9日某車企在成都發(fā)布了一款新能源轎車,它使用的150kW?h的固態(tài)電池能達(dá)到360W?h/kg的超高能量密度,這款電池可以使該轎車?yán)m(xù)航能力達(dá)到1000公里。其中“360W?h/kg”是這款電池的重要參數(shù)能量密度,若用國際單位制的基本單位來表示該參數(shù),下列選項中正確的是( )
A.3.6×102m2/s2B.1.3×106m2/s2
C.3.6×102m2/s3D.1.3×106m2/s3
【分析】單位制包括基本單位和導(dǎo)出單位,規(guī)定的基本量的單位叫基本單位,國際單位制規(guī)定了七個基本物理量.分別為長度、質(zhì)量、時間、熱力學(xué)溫度、電流、光強(qiáng)度、物質(zhì)的量.它們的在國際單位制中的單位稱為基本單位.根據(jù)有關(guān)的公式推導(dǎo)即可。
【解答】解:360W?h/kg=360×3600J/kg=1.3×106J/kg
J是功的單位,根據(jù)W=Fs=mas,結(jié)合加速度a的單位是m/s2,所以功的單位1J=1kg?m2/s2,所以1.3×106J/kg=1.3×106m2/s2
故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
【點(diǎn)評】單位制在物理學(xué)中的應(yīng)用:
1.簡化計算過程的單位表達(dá):在解題計算時,已知量均采用國際單位制,計算過程中不用寫出各個量的單位,只要在式子末尾寫出所求量的單位即可.
2.檢驗結(jié)果的正誤:物理公式既反映了各物理量間的數(shù)量關(guān)系,同時也確定了各物理量的單位關(guān)系.因此,在解題中可用單位制來粗略判斷結(jié)果是否正確,如單位制不對,結(jié)果一定錯誤.
3.(德清縣校級月考)一個閉合電路,是由電池供電的,外電路是純電阻時,以下說法正確的是( )
A.當(dāng)外電阻增大時,路端電壓增大
B.當(dāng)外電阻減小時,路端電壓增大
C.當(dāng)外電阻減小時,電路中的電流減小
D.當(dāng)外電阻增大時,內(nèi)電壓增加
【分析】明確閉合電路歐姆定律的內(nèi)容,根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電阻變化時電流和電壓的變化。
【解答】解:A、當(dāng)外電阻增大時,根據(jù)閉合電路歐姆定律I=可知,電流減小,再根據(jù)U=E﹣Ir可知,路端電壓U增大,故A正確;
BC、當(dāng)外電阻減小時,根據(jù)I=可知,電流增大,再根據(jù)U=E﹣Ir可知,路端電壓U減小,故BC錯誤;
D、當(dāng)外電阻增大時,根據(jù)閉合電路歐姆定律I=可知,電流減小,內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir,故內(nèi)電壓減小,故D錯誤。
故選:A。
【點(diǎn)評】本題主要考查閉合電路歐姆定律的直接應(yīng)用,要注意明確閉合電路歐姆定律的變形式的應(yīng)用。
綜合練習(xí)
一.選擇題(共20小題)
1.(楊浦區(qū)二模)電源電動勢的大小反映的是( )
A.電流做功的快慢
B.電源儲存電能的多少
C.電源在單位時間內(nèi)傳送電荷量的多少
D.電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小
【分析】電源沒有接入電路時兩極間的電壓在數(shù)值上等于電源的電動勢。電動勢的物理意義是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱,與外電路的結(jié)構(gòu)無關(guān)。電源的電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電壓之和。
【解答】解:電動勢的物理意義是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱,電動勢越大,本領(lǐng)越大,既不表示電流做功的快慢,也不表示電源儲存電能的多少,也不表示在單位時間內(nèi)傳送電荷量的多少。故ABC錯誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評】本題考查對于電源的電動勢的理解能力。電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小,與其他無關(guān)。
2.(瑤海區(qū)月考)以下有關(guān)電動勢的說法正確的是( )
A.電源的電動勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比,跟通過的電荷量成反比
B.電動勢為2V,其表示電路中每通過1C電荷量,電源把2J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能
C.E=只是電動勢的定義式而非決定式,電動勢的大小由電源內(nèi)非靜電力的特性決定
D.非靜電力做的功越多,電動勢就越大
【分析】由電源電動勢的定義進(jìn)行分析。
【解答】解:ACD、電動勢的定義式為:,表明電動勢等于非靜電力把單位正電荷從電源負(fù)極移送到正極所做的功,屬于比值定義,即電動勢E與W、q無關(guān),由電源內(nèi)部非靜電力的特性決定,故AD錯誤,C正確;
B、電動勢為2V,其表示電路中每通過1C電荷量,電源把2J的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,故B錯誤;
故選:C。
【點(diǎn)評】本題主要考查了電動勢的定義,解題關(guān)鍵在于電動勢與W和q無關(guān),由內(nèi)部非靜電力的特性決定。
3.(成都月考)如圖所示電路,電表均為理想電表,電源內(nèi)阻不可忽略。閉合開關(guān),現(xiàn)將滑動變阻器的滑片從b端往a端滑,下列說法正確的是( )
A.小燈泡變亮
B.滑動變阻器兩端電壓變大
C.電壓表示數(shù)變小
D.電流表示數(shù)變小
【分析】由滑片的移動可知滑動變阻器接入電阻的變化,則由閉合電路歐姆定律可得出電路中電流的變化及路端電壓的變化,再分析局部電路可得出電流表中示數(shù)的變化以及滑動變阻器兩端電壓的變化。
【解答】解:由圖可知,滑動變阻器與定值電阻并聯(lián),當(dāng)滑片從b端向a端滑動時,滑動變阻器接入電阻增大,電路中總電阻增大,由閉合電路歐姆定律可知,總電流減小,由U=E﹣Ir可知,路端電壓增大,電壓表示數(shù)增大;定值電阻兩端電壓增大,故電流表示數(shù)增大;因總電流減小,電流表中電流增大,故燈泡中電流減小,燈泡變暗,燈泡兩端電壓減小,因并聯(lián)部分電壓增大,故滑動變阻器兩端電壓變大,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析,解決本題的關(guān)鍵抓住電動勢和內(nèi)電阻不變,結(jié)合閉合電路歐姆定律求解.注意做題前一定要理清電路,明確各個元件的連接關(guān)系。
4.(河池期末)如圖所示,R1為定值電阻,R2是金屬熱電阻(溫度越高,電阻值越大),L為小燈泡。則當(dāng)溫度升高時( )
A.R1兩端的電壓增大B.電流表的示數(shù)減小
C.路端電壓變小D.小燈泡L變暗
【分析】正溫度系數(shù)的金屬熱電阻的特性是:溫度升高,電阻增大.根據(jù)溫度升高,可知R2電阻增大,確定并聯(lián)部分電阻及總電阻的變化情況,可定出電流、電壓的變化情況及燈泡亮度變化情況。
【解答】解:AB、當(dāng)溫度升高時,R2的阻值變大,則電路的總電阻變大,干路電流變小,則R1兩端的電壓減小,電流表A的示數(shù)減小,故A錯誤,B正確;
C、根據(jù)閉合電路歐姆定律可得,路端電壓U=E﹣Ir,故路端電壓變大,故C錯誤;
D、由于小燈泡L兩端的電壓UL=E﹣Ir﹣IR,因電流I減小,故UL變大,則小燈泡L變亮,故D錯誤。
故選:B。
【點(diǎn)評】本題的金屬熱電阻相當(dāng)于滑動變動器,當(dāng)溫度變化時,其電阻發(fā)生變化,所以本題屬于閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析問題,此類問題通常電路動態(tài)變化問題分析按“部分→整體→部分”思路進(jìn)行,也可以直接按照“串反并同“的結(jié)論進(jìn)行分析求解。
5.(上高縣校級期末)下列說法正確的是( )
A.在電場中電勢較高處,放在該點(diǎn)的電荷的電荷量越大,它具有的電勢能也較大
B.通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中所受的安培力的方向總是垂直于磁場的方向
C.只要穿過線圈的磁通量發(fā)生變化,線圈中就一定有感應(yīng)電流
D.電源的電動勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比,跟通過的電荷量成反比
【分析】由電勢能、安培力、磁通量以及電動勢的知識點(diǎn)進(jìn)行分析。
【解答】解:A、若電荷為負(fù)電荷,則電荷量越大,電勢越高,電勢能越小,故A錯誤;
B、由左手定則可知,大拇指的方向為安培力的方向,磁感線穿過手心,則安培力的方向與磁場方向垂直,故B正確;
C、線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件為穿過線圈的磁通量發(fā)生變化且線圈為閉合回路,故C錯誤;
D、電動勢的大小,由非靜電力做功決定,而非靜電力多做功的多少,又是由電源的具體結(jié)構(gòu)、物理參數(shù)決定的,故D錯誤;
故選:B。
【點(diǎn)評】本題主要考查了電勢能、安培力、磁通量以及電動勢的知識點(diǎn),解題關(guān)鍵熟記公式和左手定則的運(yùn)用。
6.(長沙期末)關(guān)于閉合電路,下列說法正確的是( )
A.電源短路時,路端電壓等于電源電動勢
B.電源短路時,電流為無限大
C.外電路斷開時,路端電壓為零
D.外電路斷開時,路端電壓等于電源電動勢
【分析】根據(jù)閉合電路歐姆定律及串并聯(lián)電路的規(guī)律可分析路端電壓與外電阻間的關(guān)系。
【解答】解:A、電源短路時,電動勢加在內(nèi)電阻上,故內(nèi)電壓等于電源的電動勢,路端電壓為零,故A錯誤;
B、電源短路時,電流為短路電流,其大小為I=,由于內(nèi)阻r很小,故放電電流較大,但并不是無限大,故B錯誤;
CD、外電路斷開時,電路中電流為零,內(nèi)電壓為零,故路端電壓等于電源電動勢,故C錯誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,要注意明確外電阻越大,路端電壓越大,當(dāng)外電阻為無窮大時,路端電壓等于電源的電動勢。
7.(張掖期末)如圖所示,直流電路的開關(guān)S閉合后,在滑動變阻器的滑片P從左向右滑動的過程中( )
A.電壓表示數(shù)增大,電流表示數(shù)減小
B.電壓表和電流表示數(shù)都減小
C.電壓表和電流表示數(shù)都增大
D.電壓表示數(shù)減小,電流表示數(shù)增大
【分析】根據(jù)滑片的移動確定滑動變阻器接入電阻的變化,再根據(jù)閉合電路歐姆定律確定電流表和電壓表示數(shù)的變化。
【解答】解:當(dāng)滑動變阻器滑片從左向右滑動時,滑動變阻器接入電阻增大,則總電阻增大,由I=可知,電流減小,故電流表示數(shù)減??;再由U=E﹣Ir可知,電壓表示數(shù)增大,故A正確,BCD錯誤。
故選:A。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,要注意正確分析電路結(jié)構(gòu),按照“局部﹣整體﹣局部”的分析思路進(jìn)行分析,也可以直接利用“串反并同”的結(jié)論求解。
8.(興慶區(qū)校級期末)如圖所示電路,電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后,在滑動變阻器R0的滑片P向上緩慢滑動的過程中( )
A.小燈泡L變亮B.電壓表的示數(shù)減小
C.電容器C的電荷量增大D.電流表的示數(shù)減小
【分析】明確電路結(jié)構(gòu),在變阻器R0的滑片向上滑動的過程中,變阻器接入電路的電阻變大,外電路總電阻變大,根據(jù)閉合電路歐姆定律分析干路電流和路端電壓如何變化,即可知電壓表示數(shù)的變化情況。由歐姆定律分析并聯(lián)部分電壓的變化,判斷電流表示數(shù)的變化,從而判斷電容器帶電量的變化。
【解答】解:A、滑片P向上滑動,R0接入電路中的電阻增大,則R總增大,干路電流減小,故燈泡變暗,故A錯誤;
BD、由閉合電路的歐姆定律U=E﹣Ir可得,路端電壓增大,電壓表的示數(shù)增大;燈泡與并聯(lián)部分串聯(lián),由A分析可知,燈泡兩端電壓減小,故并聯(lián)部分電壓增大,電阻R支路兩端電壓增大,故電流表的示數(shù)也增大,故BD錯誤;
C、因電容與R并聯(lián),因為R兩端電壓增大,故電容器兩端電壓增大,對電容器由C=可知,電容器的電荷量也增大,故C正確。
故選:C。
【點(diǎn)評】本題是電路的動態(tài)變化分析問題,首先確定出變阻器接入電路的電阻如何變化,再按局部到整體,再到部分的思路進(jìn)行分析。
9.(浙江學(xué)業(yè)考試)為了節(jié)能減排,我國大力發(fā)展新能源汽車。如圖所示,電源正在給電動汽車中的鋰電池充電,下列說法正確的是( )
A.充電時電能全部轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能
B.充電時電能全部轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能
C.汽車加速運(yùn)動時鋰電池減少的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為汽車動能
D.汽車勻速運(yùn)動時鋰電池減少的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為汽車動能
【分析】由充電和放電時能量的轉(zhuǎn)化進(jìn)行分析。
【解答】解:AB、充電時電能轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能,但不是全部轉(zhuǎn)化,會存在熱量散失,故AB錯誤;
C、汽車處于加速運(yùn)動,此時鋰電池減少的化學(xué)能部分轉(zhuǎn)化為汽車的動能,部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能,故C正確;
D、汽車處于勻速運(yùn)動,此時汽車的動能不變,故鋰電池減少的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為其它形式的能,故D錯誤;
故選:C。
【點(diǎn)評】本題主要考查了鋰電池在充電和放電過程中的能量轉(zhuǎn)化問題,充電時,電能部分轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能,放電時,轉(zhuǎn)化能量與汽車的運(yùn)動狀態(tài)有關(guān)。
10.(徐匯區(qū)校級期末)將兩個燈泡L1和L2按如圖所示的方式接入電路,當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動時( )
A.L1變亮,L2變亮B.L1變亮,L2變暗
C.L1變暗,L2變亮D.L1變暗,L2變暗
【分析】由電路圖可知,L1與滑動變阻器串聯(lián)后與L2并聯(lián),根據(jù)滑動變阻器滑片的移動確定接入電阻的變化,再根據(jù)閉合電路歐姆定律確定電流和路端電壓的變化,從而由串并聯(lián)電路的規(guī)律確定燈泡亮度變化。
【解答】解:滑片右移時,滑動變阻器接入電阻減小,電路中總電阻減小,由閉合電路歐姆定律I=可知總電流增大;由U=E﹣Ir可知,路端電壓減小,故L2兩端電壓減小,L2變暗;
因總電流增大,L2中電流減小,故L1中電流增大,所以L1變亮,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析問題,注意掌握“局部﹣整體﹣局部”的程序法的應(yīng)用;本題也可以直接根據(jù)“串反并同“的結(jié)論進(jìn)行分析求解。
11.(濱海新區(qū)期末)如圖所示,是用伏安法測某電源電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗中所得的路端電壓隨電流變化的圖象。由圖可知該電源電動勢和內(nèi)電阻分別為( )
A.E=5.0V,r=2.0ΩB.E=5.0V,r=12.0Ω
C.E=6.0V,r=2.0ΩD.E=6.0V,r=12.0Ω
【分析】電源U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動勢,圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻,根據(jù)圖示圖象求出電源電動勢與內(nèi)阻。
【解答】解:根據(jù)閉合電路歐姆定律可得:E=U+Ir,解得:U=E﹣Ir,所以U﹣I圖象的截距表示電動勢,斜率絕對值表示內(nèi)電阻。
由圖乙所示電源U﹣I圖象可知,圖象縱軸截距為6.0V,則電源電動勢為:E=6.0V,電源內(nèi)阻為:r=||=Ω=2.0Ω,故C正確、ABD錯誤。
故選:C。
【點(diǎn)評】本題主要是考查閉合電路歐姆定律對應(yīng)的圖象問題,要明確電源U﹣I圖象與縱軸交點(diǎn)坐標(biāo)值是電源電動勢,圖象斜率的絕對值是電源內(nèi)阻。
12.(寶山區(qū)期末)閉合電路歐姆定律的公式是( )
A.B.C.U=IRD.E=U+Ir
【分析】根據(jù)閉合電路的歐姆定律公式解答即可。
【解答】解:閉合電路的歐姆定律公式是,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
【點(diǎn)評】本題考查對閉合電路歐姆定律公式的掌握,關(guān)鍵是掌握閉合電路歐姆定律,記住其公式即可。
13.(布爾津縣期末)如圖所示的電路中,當(dāng)滑動變阻器R2的滑動觸頭P向下滑動時( )
A.電壓表的讀數(shù)減小
B.R1消耗的功率增大
C.電源的輸出功率增大
D.電容器C所帶電荷量增多
【分析】當(dāng)滑動變阻器R2的滑動觸頭P向下滑動時,變阻器在路電阻增大,外電路總電阻增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律分析干路電流和路端電壓的變化,即可知電壓表讀數(shù)和R1消耗的功率的變化情況。電容器的電壓等于變阻器R2兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律分析電容器電壓的變化,即可知其電量的變化。
【解答】解:A、根據(jù)題圖可知,R1、R2串聯(lián)后接在電源兩端,電容器C并聯(lián)在R2兩端,電壓表V測路端電壓;當(dāng)滑動變阻器R2的滑動觸頭P向下滑動時,變阻器接入路電阻增大,外電路總電阻增大,干路電流減小,由U=E﹣Ir可知電源的內(nèi)電壓減小,則路端電壓增大,電壓表的讀數(shù)增大,故A錯誤;
B、干路電流減小,由可知R1消耗的功率減小,故B錯誤。
C、因不明確內(nèi)外電阻之間的關(guān)系,故無法確定功率的變化,故C錯誤;
D、電容器的電壓U=E﹣I(R1+r),I減小,其他量不變,則U增大,由Q=CU知,電容器C所帶電量增多,故D錯誤。
故選:D。
【點(diǎn)評】本題是含有電容的電路的動態(tài)分析問題,明確電路動態(tài)分析的基本方法為程序法,即按“局部﹣整體﹣局部”的分析思路進(jìn)行分析;同時根據(jù)歐姆定律分析電壓和電流的變化,即可判斷電容器的電荷量如何變化。
14.(三明期末)“電動勢”是表征電源特性的物理量,這種特性是下列哪個定律的具體體現(xiàn)?( )
A.歐姆定律B.電阻定律
C.焦耳定律D.能量守恒定律
【分析】由電動勢的物理意義進(jìn)行求解。
【解答】解:電源是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電動勢表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),電動勢的定義式為:,式中W表示非靜電力做的功,q表示做功時所移動的電荷量,故電動勢是從能量轉(zhuǎn)化的角度進(jìn)行分析的,
故ABC錯誤,D正確;
故選:D。
【點(diǎn)評】本題主要考查了電動勢的定義,解題關(guān)鍵在于正確理解電動勢的物理意義。
15.(齊齊哈爾期末)將一盞“8V,24W”的小燈泡,一臺線圈電阻是2Ω的電動機(jī)與電動勢為30V、內(nèi)阻為1Ω的電源串聯(lián)成閉合電路,小燈泡剛好正常發(fā)光,則電動機(jī)輸出的功率是( )
A.18WB.9WC.57WD.39W
【分析】根據(jù)小燈泡剛好正常發(fā)光,求解出電流;根據(jù)閉合電路歐姆定律求解出電動機(jī)兩端的電壓,然后根據(jù)P出=UI﹣I2r求解電動機(jī)的輸出功率。
【解答】解:小燈泡剛好正常發(fā)光,故電流為:I==A=3A;
根據(jù)閉合電路歐姆定律,電動機(jī)兩端的電壓:U=E﹣Ir﹣UL=30V﹣3×1V﹣8V=19V;
故電動機(jī)輸出的功率為:P出=UI﹣I2r=19×3W﹣32×2W=39W,故D正確,ABC錯誤。
故選:D。
【點(diǎn)評】本題關(guān)鍵明確含電機(jī)電路是非純電阻電路,小燈泡是純電阻,根據(jù)小燈泡正常發(fā)光求電流,根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電機(jī)電壓,知道電動機(jī)輸出功率等于總功率與內(nèi)電阻消耗功率的差值。
16.(青銅峽市校級期末)如圖所示的電路中,電源電動勢E=9V、內(nèi)阻r=3Ω,R=15Ω,下列說法中正確的是( )
A.當(dāng)S閉合時,UBC=9VB.當(dāng)S閉合時,UAC=9V
C.當(dāng)S斷開時,UAC=0D.當(dāng)S斷開時,UAB=0
【分析】當(dāng)S斷開時,電路不通,BC、AC間的電壓等于電源電動勢,R兩端電壓為零;當(dāng)S閉合時,AC、AB間的電壓為R兩端的電壓,根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解即可。
【解答】解:AB、當(dāng)S閉合時,AC間的電壓為路端電壓,則UAC=UAB==V=7.5V,BC間電阻為零,則電壓為零,UBC=0,故AB錯誤;
CD、當(dāng)S斷開時,電路不通,電路中電流為零,電源的內(nèi)電壓為0,則路端電壓等于電源的電動勢E,即UAC=E=9V,由于外電路電流為零,故由歐姆定律知,UAB=0,故C錯誤,D正確。
故選:D。
【點(diǎn)評】本題主要考查了閉合電路歐姆定律的直接應(yīng)用,注意當(dāng)S閉合時,AC間的電壓不是電源電動勢,要分析清楚各部分電壓與電動勢的關(guān)系。
17.(奉賢區(qū)期末)如圖所示電路,電源內(nèi)阻忽略不計,開關(guān)K閉合后,變阻器R0的滑片向下滑動。在此過程中可能減小的是( )
A.電壓表示數(shù)B.電流表示數(shù)
C.變阻器消耗的功率D.電阻R1消耗的功率
【分析】在變阻器R0的滑片向下滑動的過程中,變阻器接入電路的電阻減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律分析干路電流和路端電壓如何變化,即可知電壓表示數(shù)的變化情況;由歐姆定律分析并聯(lián)部分電壓的變化,判斷電流表示數(shù)的變化;根據(jù)P=I2R分析R1消耗的功率,再將R1、R2等效為電源內(nèi)阻,根據(jù)電源輸出功率的規(guī)律分析變阻器消耗功率的變化。
【解答】解:AB、在變阻器R0的滑片向下滑動的過程中,變阻器接入電路的電阻減小,變阻器R0與R2并聯(lián)電阻R并減小,則外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律得知,干路電流I增大,因內(nèi)電阻忽略不計,故輸出電壓等于電源電動勢,故電壓表示數(shù)不變;并聯(lián)部分電壓U并=E﹣IR1,I增大,E、R1均不變,則U并減小,故R2中電流減小,根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律可知,電流表示數(shù)增大,故AB錯誤;
C、將R1、R2等效為電源內(nèi)阻,則滑動變阻器消耗的功率可視為等效電源的輸出功率,因不明確滑動變阻器電阻與等效內(nèi)阻的關(guān)系,故無法確定滑動變阻器消耗的功率變化情況,其功率可能增大也可能減小,故C正確;
D、因R1中電流增大,由P=I2R可知,電阻R1消耗的功率增大,故D錯誤。
故選:C。
【點(diǎn)評】本題是電路的動態(tài)變化分析問題,首先確定出變阻器接入電路的電阻如何變化,再按局部到整體,再到部分的思路進(jìn)行分析,注意電源輸出功率的結(jié)論應(yīng)用。
18.(嘉定區(qū)期末)在如圖所示的電路中,當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右移動時,電源的( )
A.總功率減小 效率減小B.總功率減小 效率增大
C.總功率增大 效率減小D.總功率增大 效率增大
【分析】根據(jù)滑片的移動確定電路中電流的變化,再根據(jù)功率公式確定總功率的變化,根據(jù)效率公式確定效率變化.
【解答】解:當(dāng)滑片P向右移動時,滑動變阻器接入電阻增大,電路中電流減小,由P=EI可知,電源的總功率減??;因電流減小,則由U=E﹣Ir可知,路端電壓增大,由η==,故電源的效率增大,故B正確,ACD錯誤。
故選:B。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律以及功率公式的應(yīng)用,要注意正確理解總功率、電源內(nèi)部消耗的功率以及輸出功率,能正確選擇公式進(jìn)行計算。
19.(青銅峽市校級期末)如圖所示的U﹣I圖象中,直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系,直線Ⅱ為某一電阻R的伏安特性曲線,用該電源直接與電阻R連接成閉合電路,由圖象可知( )
A.R的阻值為2.5ΩB.電源內(nèi)阻為0.5Ω
C.電阻R功率為1.5WD.電源內(nèi)阻消耗功率為2W
【分析】由圖象II的斜率可求出電阻的阻值,由圖象Ⅰ可知電源的電動勢和內(nèi)阻;兩圖象的交點(diǎn)坐標(biāo)即為電阻R和電源構(gòu)成閉合回路時的路端電壓和干路電流,從而求出電源的輸出功率和內(nèi)阻上消耗的功率。
【解答】解:A、由圖象Ⅱ可知,外電阻R==Ω=1.5Ω,故A錯誤;
B、根據(jù)U=E﹣Ir,由圖象Ⅰ可知,電源電動勢E=3.0V,短路電流I短=2.0A,電源內(nèi)阻r==Ω=1.5Ω,故B錯誤;
C、由兩圖象的交點(diǎn)坐標(biāo),可得電源的路端電壓為1.5V,干路電流為1.0A,電阻R功率P=UI=1.5×1.0W=1.5W,故C正確;
D、由兩圖象的交點(diǎn)坐標(biāo),流過電阻的電流為1.0A,電源內(nèi)部消耗的功率為P=I2r=12×1.5W=1.5W,故D錯誤。
故選:C。
【點(diǎn)評】根據(jù)U﹣I圖象Ⅰ正確讀出電源的電動勢和短路電流,根據(jù)U﹣I圖象正確讀出外電路兩端的電壓和流過電阻的電流,是解決此類問題的出發(fā)點(diǎn)。
20.(呂梁期末)某種熱敏電阻在環(huán)境溫度升高時,電阻會迅速減小。將這種熱敏電阻P接入如圖所示電路,開關(guān)閉合。若環(huán)境溫度升高,下列判斷正確的是( )
A.電路的總電阻變大B.流過P的電流變小
C.燈泡A變亮D.燈泡B變亮
【分析】溫度升高時,電阻減小,總電阻減小;再根據(jù)閉合電路歐姆定律即可確定電路中電流的變化情況,再由U=E﹣Ir確定B燈兩端電壓的變化,從而確定B燈的亮度變化。
【解答】解:A、環(huán)境溫度升高時,熱敏電阻的阻值減小,則總電阻減??;故A錯誤;
BCD、由閉合電路歐姆定律I=可知,干路電流增大,故A燈變亮;A兩端的電壓變大;同時由U=E﹣Ir可知路端電壓減小,則可知并聯(lián)部分電壓減小,B燈變暗;因總電流增大,而流過B的電流減小,故流過P的電流變大,故BD錯誤C正確。
故選:C。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析問題,要注意掌握程序法的應(yīng)用,明確“局部﹣整體﹣局部”的分析方法;同時本題也可以直接根據(jù)“串反并同”進(jìn)行分析求解。
二.多選題(共10小題)
21.(江寧區(qū)校級月考)對下列物理公式理解正確的是( )
A.歐姆定律I=,反映流過導(dǎo)體的電流I與兩端電壓U成正比,與電阻R成反比
B.電阻定律R=ρ,反映導(dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體長度L成正比,與導(dǎo)體橫截面積S成反比
C.閉合電路的歐姆定律I=,對純電阻電路和非純電阻電路都適用
D.閉合電路中E=U外+U內(nèi)表明閉合電路中電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和
【分析】歐姆定律的表達(dá)式中I=正反比關(guān)系成立,R=ρ是電阻的決定式,閉合電路的歐姆定律I=只對純電阻電路適用。
【解答】解:A、由I=可知,導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與導(dǎo)體的電阻成反比,故A正確;
B、R=ρ是電阻的決定式,可知導(dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體長度L成正比,與導(dǎo)體橫截面積S成反比,與導(dǎo)體的電阻率ρ成正比,故B正確;
C、閉合電路的歐姆定律I=,僅適用于外電路是純電阻的電路,故C錯誤;
D、由閉合電路的歐姆定律有:閉合電路中E=U外+U內(nèi),表明閉合電路中電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和,故D正確;
故選:ABD。
【點(diǎn)評】本題考查對歐姆定律、電阻的決定式、電源的電動勢的理解能力,要注意歐姆定律只能適用于純電阻電路,非純電阻電路不能用.
22.(攀枝花二模)如圖所示的電路中,R1、R2是定值電阻,電源內(nèi)阻不計。保持開關(guān)S閉合的情況下,將滑動變阻器R3的滑片P向下滑動的過程中( )
A.電壓表V的示數(shù)減小B.電流表A的示數(shù)增大
C.R1消耗的電功率減小D.R2消耗的電功率增大
【分析】確定電路結(jié)構(gòu),明確各表測量的是哪路電壓或電流,根據(jù)電阻的變化由閉合電路歐姆定律分析電路中干路電流和路端電壓的變化,再根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律分析各支路電流和電奔流的變化;根據(jù)功率公式分析電阻消耗功率的變化。
【解答】解:A、電源內(nèi)阻不計,電源的輸出電壓等于電動勢,故電壓表示數(shù)不變,故A錯誤;
BCD、滑片向下滑動時,滑動變阻器接入電阻增大,總電阻增大,由閉合電路歐姆定律I=可得,干路電流中電流減小,由U=I1R1可知,R1兩端的電壓減小,由P=I2R可知,R1消耗的電功率減??;由串聯(lián)電路規(guī)律可知,R2與R3的并聯(lián)部分電壓增大,由I=可知,流過R2中的電流增大,由P=I2R可知,R2消耗的電功率增大;根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律可知,流過R3的電流減小,故電流表示數(shù)減小,故B錯誤,CD正確。
故選:CD。
【點(diǎn)評】本題為閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析問題,閉合電路動態(tài)分析問題由按局部電阻變化﹣﹣全電阻變化﹣﹣﹣電流變化﹣﹣﹣局部電壓的程序進(jìn)行分析求解。
23.(連云港期末)某手機(jī)的說明書標(biāo)明該手機(jī)電池容量為3600mA?h,已知該手機(jī)充滿電后可連續(xù)播放視頻15h,下列說法正確的有( )
A.電池容量表示電池能夠輸出的總電能
B.電池容量表示電池能夠輸出的總電荷量
C.該手機(jī)播放視頻時,工作電流為240mA
D.給手機(jī)充電,若2h可充50%的電量,則充電電流為0.9A
【分析】電池容量是指電池的存儲電量;根據(jù)公式q=It求解。
【解答】解:AB、電池容量是指電池的存儲電量(電流與時間的乘積)或電池能夠輸出的總電荷量的多少,單位是“mA?h”,不是儲存電能的大小,故A錯誤,B正確;
C、根據(jù)公式q=It,可知該手機(jī)播放視頻時,工作電流為:I===240mA,故C正確;
D、根據(jù)公式q=It,給手機(jī)充電,若2h可充50%的電量,則充電電流為:I′===900mA=0.9A,故D正確。
故選:BCD。
【點(diǎn)評】本題是信息給予題,要求同學(xué)們能從題目中獲取有用信息,知道電池容量是指電池儲存電量的大小,掌握電流與電量間的關(guān)系。
24.(青銅峽市校級期末)把電池組、開關(guān)、燈泡L1和L2及若干導(dǎo)線組成串聯(lián)電路,并用電壓表測燈L1兩端的電壓,當(dāng)開關(guān)閉合時發(fā)現(xiàn)電壓表讀數(shù)為零,則可能出現(xiàn)的故障有( )
A.L1的燈絲斷了B.L2的燈絲斷了
C.L1發(fā)生了短路D.L2發(fā)生了短路
【分析】明確電路規(guī)律以及電壓表的使用方法可知,閉合開關(guān),電壓表無示數(shù),原因有兩個:與之串聯(lián)的導(dǎo)體斷路,與之并聯(lián)的導(dǎo)體短路。
【解答】解:A、如果燈泡L1的燈絲斷了,電壓表串聯(lián)在電路中測量電源電壓有示數(shù),故A錯誤;
B、如果燈泡L2的燈絲斷了,此時L1兩端沒有電壓,同時電壓表也無法與電源相連接,故電壓表中無示數(shù),故B正確;
C、如果燈泡L1發(fā)生短路,電壓表相當(dāng)于與導(dǎo)線并聯(lián),導(dǎo)線電阻為零,所以電壓表無示數(shù),故C正確;
D、如果燈泡L2發(fā)生短路,電壓表測量電源電壓有示數(shù),故D錯誤。
故選:BC。
【點(diǎn)評】使用電壓表判斷電路故障的作法是:將電壓表與導(dǎo)體并聯(lián),如果電壓表有示數(shù)且較大,說明并聯(lián)的導(dǎo)體斷路或其它串聯(lián)元件都短路;如果無示數(shù),說明其它導(dǎo)體斷路或并聯(lián)的導(dǎo)體短路。
25.(河北模擬)在如圖所示電路中,開關(guān)閉合后,燈泡能發(fā)光,且燈泡不會燒壞。當(dāng)滑動變阻器的滑片從a端滑向b端時,下列說法正確的是( )
A.燈泡變亮
B.電流表的示數(shù)減小
C.電壓表的示數(shù)增大
D.電源內(nèi)阻消耗的功率增大
【分析】先確定滑動變阻器接入電路的阻值變化情況,從而確定總電阻的變化情況,根據(jù)閉合電路歐姆定律確定總電流的變化,也就可知電流表的示數(shù)變化及燈泡的亮度變化情況;由路端電壓的變化判斷電壓表的示數(shù)變化情況;根據(jù)P=I2r判斷電源內(nèi)阻消耗的功率變化情況。
【解答】解:AB.當(dāng)滑動變阻器的滑片從a端滑向b端時,其接入電路的阻值增大,則電路的總電阻增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知總電流減小,所以電流表的示數(shù)減小,燈泡的亮度變暗,故A錯誤,B正確;
D.由于總電流減小,根據(jù)P=I2r可知電流內(nèi)阻消耗的功率減小,故D錯誤;
C.電壓表測量路端電壓,根據(jù)U外=E﹣Ir可知,路端電壓增大,所以電壓表的示數(shù)增大,故C正確。
故選:BC。
【點(diǎn)評】本題考查動態(tài)電路的分析問題,動態(tài)電路的分析方法一般采用先部分電路﹣整體電路﹣部分電路的思路進(jìn)行,即先確定電阻變化的部分電路的阻值變化情況,再分析總電流與路端電壓的變化,最后去分析所要判斷的電路。
26.(常德期末)如圖所示的電路中,電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r。當(dāng)滑動變阻器的滑動觸片向左滑動的過程中( )
A.電流表讀數(shù)變小B.電流表讀數(shù)變大
C.電壓表讀數(shù)變小D.電壓表讀數(shù)變大
【分析】明確電路結(jié)構(gòu),根據(jù)滑片的移動確定接入電阻的變化情況,再根據(jù)閉合電路歐姆定律確定電路中電流的變化以及路端電壓的變化。
【解答】解:由圖可知,滑動變阻器與電流表串聯(lián)接在電源兩端,電壓表測量路端電壓;當(dāng)滑片向左移動時,滑動變阻器接入電阻增大;由閉合電路歐姆定律可知,電流中電流減小,故電流表示數(shù)減小;由U=Ir可知,內(nèi)電壓減小,故由U=E﹣Ir可知,路端電壓增大,故AD正確BC錯誤。
故選:AD。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析問題,要注意明確電路結(jié)構(gòu),也可以直接根據(jù)“串反并同”規(guī)律得出對應(yīng)的結(jié)論。
27.(茂南區(qū)校級月考)已知磁敏電阻在無磁場時電阻很小,有磁場時電阻變大,并且磁場越強(qiáng)阻值越大.為探測磁場的有無,利用磁敏電阻作為傳感器設(shè)計了如圖所示電路.若探測裝置從無磁場區(qū)進(jìn)入強(qiáng)磁場區(qū).電源的電動勢E和內(nèi)阻r不變.理想電壓表、電流表的示數(shù)將發(fā)生變化.電壓表V1、V2示數(shù)變化量的絕對值分別為△U1、△U2,已知電阻R大于電源內(nèi)阻r,則( )
A.電流表A的示數(shù)減小B.電流表V1的示數(shù)減小
C.電流表V2的示數(shù)減小D.△U1大于△U2
【分析】磁敏電阻阻值變大,則總電阻變大,干路電電流變小,再由歐姆定律與閉合電路歐姆定律確定電表的求數(shù)變化.
【解答】解:A、因磁敏電阻阻值變大,則總電阻變大,干路電流變小,則A正確,
B的因干路電流變小,則R分壓變小,即V1的示數(shù)減小,則B正確
C、因干路電流變小,內(nèi)壓變小,則外壓增大,則V2的示數(shù)變大,則C錯誤
D、△U1=△I(r+R磁),△U2=△Ir 則△U1大于△U2則D正確
故選:ABD。
【點(diǎn)評】電路的動態(tài)分析要明確電阻的變化方向,由電阻的變化分析電流的變化,由全電路的電壓之等于電動勢確定外壓的變化.
28.(臺江區(qū)校級期中)在如圖所示的電路中,電源內(nèi)阻不能忽略,當(dāng)閉合開關(guān)S后,各用電器均能工作。現(xiàn)將滑動變阻器R的滑片P向上滑動,則( )
A.燈L1變亮,電壓表示數(shù)減小
B.燈L2變亮,電流表示數(shù)增大
C.燈L3變亮,電容器的帶電量增大
D.電壓表和電流表的示數(shù)均增大
【分析】先分析變阻器有效電阻的變化,確定外電路總電阻的變化,分析干路電流和路端電壓的變化,即可知道電壓表示數(shù)的變化和燈L1亮度的變化;根據(jù)并聯(lián)部分電壓的變化,判斷燈L2亮度的變化。根據(jù)干路電流和通過燈L2電流的變化,來分析通過電流表示數(shù)的變化;再根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律確定燈泡L3的電流變化;電容器的電壓等于并聯(lián)部分的電壓,由電壓的變化來分析其電量的變化。
【解答】解:當(dāng)閉合開關(guān)S后,將滑動變阻器的滑片P向上時,接入電路的電阻增大,外電路總電阻增大,干路電流減小,路端電壓增大,則燈L1變暗,電壓表的示數(shù)增大。
根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律可知,并聯(lián)部分的電壓增大,則燈L2的電流增大,燈L2變亮,電流表的示數(shù)增大。
根據(jù)干路電流增大,流過燈L2的電流增大,根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律可知,L3中電流減小,燈L3變暗;
并聯(lián)部分電壓增大,則電容器的電壓增大,由Q=CU,可知電容器C的帶電量增大。
故BD正確,AC錯誤。
故選:BD。
【點(diǎn)評】本題是電路中動態(tài)變化分析問題,在抓住不變量的基礎(chǔ)上,根據(jù)路端電壓隨外電阻增大而增大,減小而減小,分析路端電壓的變化。利用串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比,分析各部分電壓的變化;也可以直接根據(jù)“串反并同”得出對應(yīng)的結(jié)論。
29.(涼州區(qū)校級月考)在如圖所示的電路中,電壓表和電流表均為理想電表,電源內(nèi)阻不能忽略。閉合開關(guān)S后,將滑動變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),則( )
A.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大
B.燈L2變暗,電流表的示數(shù)減小
C.燈L1變亮,電壓表的示數(shù)減小
D.電容器C所帶電荷量增加
【分析】將滑動變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),變阻器接入電路的電阻減小,R與燈L2并聯(lián)的電阻減小,外電路總電阻減小,根據(jù)歐姆定律分析干路電流和路端電壓的變化。電壓表的示數(shù)等于路端電壓。判斷燈L1亮度的變化。根據(jù)路端電壓與燈L1電壓的變化,分析并聯(lián)部分電壓的變化,判斷燈L2亮度的變化。根據(jù)干路電流與燈L2電流的變化,分析電流表讀數(shù)的變化。根據(jù)電容器電壓的變化,即可判斷其電量的變化。
【解答】解:ABC、將滑動變阻器的滑片P向下調(diào)節(jié),變阻器接入電路的電阻減小,R與燈L2并聯(lián)的電阻減小,外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律分析得知,干路電流I增大,路端電壓U減小,則電壓表示數(shù)減小,燈L1變亮;R與燈L2并聯(lián)電路的電壓U并=U﹣U1,U減小,U1增大,則U并減小,燈L2變暗;流過電流表的電流IA=I﹣I2,I增大,I2減小,IA增大,電流表的示數(shù)增大;故B錯誤,AC正確;
D、R與燈L2并聯(lián)電路的電壓減小,電容器板間電壓減小,則其帶電量減小。故D錯誤。
故選:AC。
【點(diǎn)評】本題是電路動態(tài)變化分析問題,難點(diǎn)在于分析電流的示數(shù)變化,往往根據(jù)干路電流與另一支路的電流變化來確定,也可以根據(jù)結(jié)論判斷,即變阻器這一路電流的變化與干路電流變化情況一致。
30.(臺江區(qū)校級月考)在如圖所示的電路中,兩個燈泡均發(fā)光,當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時,則( )
A.電源的輸出功率減小B.A燈和B燈都變亮
C.A燈變亮,B燈變暗D.電源的工作效率增大
【分析】當(dāng)滑動變阻器的滑動頭向下滑動時,變阻器接入電路的電阻增大,根據(jù)歐姆定律分析總電流的變化和A燈電壓的變化,判斷A燈亮度的變化;根據(jù)總電流與R2電流的變化,分析流過B燈電流的變化,從而明確B燈亮度的變化;電源的效率等于輸出功率與總功率之比,等于外電路總電阻與整個電路總電阻之比。
【解答】解:A、由于外電阻與電源的內(nèi)阻大小關(guān)系未知,無法判斷電源的輸出功率如何變化,故A錯誤;
BC、當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時,變阻器接入電路的電阻增大,根據(jù)閉合電路歐姆定律得知,總電流I變小,A燈的電壓UA=E﹣I(R1+r)I變小,UA變大,A燈變亮,流過B的電流IB=I﹣I2,I變小,I2變大,則IB變小,B燈變暗,故B錯誤,C正確;
D、電源的工作效率,外電路的總電阻R增大,電源的工作效率增大,故D正確。
故選:CD。
【點(diǎn)評】對于電路動態(tài)變化分析問題,首先要根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的變化分析外電路總電阻的變化,到總電流和路端電壓變化,再到局部電路電流和電壓的變化進(jìn)行分析。
三.填空題(共10小題)
31.(浦東新區(qū)期末)在閉合電路中,電源的端電壓為U,內(nèi)電阻為r,電路中的電流為I,則電源的電動勢E= U+Ir ,能反映閉合電路中“能的轉(zhuǎn)化和守恒”思想的關(guān)系式為 EI=UI+I2r (用E、U、I、r表示)。
【分析】根據(jù)閉合電路的歐姆定律進(jìn)行分析,明確路端電壓、內(nèi)電壓等的定義進(jìn)行解答,明確閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律。
【解答】解:根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,I=,變形可得:E=I(R+r)=U+U′=U+Ir;
閉合電路中電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)外電路上的電能,即EI=UI+I2r。
故答案為:U+Ir;EI=UI+I2r。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路的歐姆定律的應(yīng)用,要注意對公式的變形式的掌握,明確能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律。
32.(閔行區(qū)期末)電源的電動勢是反映電源 把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 的本領(lǐng)的物理量,這個轉(zhuǎn)化過程是通過 非靜電力 做功來實(shí)現(xiàn)。
【分析】明確電動勢的意義,知道電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量,電源內(nèi)部通過非靜電力將其他形式的能轉(zhuǎn)化電能。
【解答】解:電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電動勢反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大?。欢D(zhuǎn)化的過程是通過非靜電力做功來實(shí)現(xiàn)的。
故答案為:把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能;非靜電力。
【點(diǎn)評】本題考查電動勢的概念,明確電動勢是由電源本身的性質(zhì)所決定的,同時注意理解電動勢與非靜電力做功之間的關(guān)系。
33.(晉江市校級期中)如圖所示,直線A為電源的U﹣I圖線,直線B為電阻R的U﹣I圖線,用該電源和電阻組成閉合電路,由圖象可知電源的電動勢為 3 V;電源內(nèi)阻為 0.5 Ω;電源的輸出功率是 4 W;電路的總功率分別是 6 W。
【分析】電源的U﹣I圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)為電源的電動勢;圖象的斜率等于電源的內(nèi)阻;兩圖象的交點(diǎn)為電阻的工作點(diǎn);由功率公式可求得輸出功率及總功率。
【解答】解:由U=E﹣Ir可得,圖線a縱截距等于電源的電動勢,斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻,
則由圖線a可知,電源的電動勢為E=3V;內(nèi)阻 r=Ω=0.5Ω;
兩圖線的交點(diǎn)表示該電源與電阻串聯(lián)時的工作,此時電路中電流為I=2A;電壓為U=2V;
輸出功率為P=UI=2×2W=4W,
電路中的總功率P總=IE=2×3W=6W。
故答案為:3;0.5;4;6。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,要注意圖象中的交點(diǎn)為電阻及電源的工作狀態(tài)點(diǎn),則可以直接求出電源的輸出電壓及電流。
34.(秦州區(qū)校級月考)電視機(jī)遙控器使用的7號干電池,其電動勢為1.5V,當(dāng)其正常工作一段時間后,消耗了3J化學(xué)能,在此期間非靜電力搬運(yùn)的電荷量為 2 C。
【分析】電源是一種把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電動勢E的大小等于非靜電力做的功與電量的比值,即E=,其大小表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小,而與轉(zhuǎn)化能量多少無關(guān)。
【解答】解:根據(jù)電動勢的定義E=可知,消耗了3J化學(xué)能,在此期間非靜電力搬運(yùn)的電荷量為q===2C。
故答案為:2。
【點(diǎn)評】本題考查對電動勢的理解,要注意明確電動勢的大小等于非靜電力做的功與電量的比值,電動勢是描述電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力大小。
35.(建昌縣校級月考)如圖所示,直線I、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流變化的圖線,曲線Ⅲ是一個小燈泡的伏安特性曲線,則電源1和電源2的內(nèi)阻之比為 11:7 。若把該小燈泡先后分別與電源1和電源2單獨(dú)連接時,則在這兩種連接狀態(tài)下,小燈泡消耗的功率之比為 11:21 。
【分析】根據(jù)電源的U﹣I圖線,可求出電源內(nèi)阻;根據(jù)燈泡伏安特性曲線與電源外特性曲線交點(diǎn)確定燈泡與電源連接時工作電壓與電流,即可求出功率之比。
【解答】解:由U=E﹣Ir可知,U﹣I圖象中的斜率表示電源內(nèi)阻,則根據(jù)電源的U﹣I圖線,得:電源1與電源2的內(nèi)阻分別為 r1=Ω,r2=Ω,則內(nèi)阻之比為:r1:r2=11:7;
燈泡伏安特性曲線與電源外特性曲線的交點(diǎn)即為燈泡與電源連接時的工作狀態(tài)
則U1=V,I1=5A,P1=W,R1=Ω
U2=V,I2=6A,P2=W,R2=Ω
P1:P2=11:21
故答案為:11:7; 11:21。
【點(diǎn)評】本題關(guān)鍵在于對電源外特性曲線、燈泡伏安特性曲線的理解,知道兩個圖象的交點(diǎn)就表示燈泡接在電源上的工作狀態(tài)。
36.(巴楚縣校級期末)電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。 對 (判斷對錯)
【分析】電源的作用是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,為電路持續(xù)地提供持續(xù)的電壓,使電路中有持續(xù)的電流。
【解答】解:電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置,故該說法是對的。
故答案為:對
【點(diǎn)評】本題考查對電源的理解,要學(xué)會從能量轉(zhuǎn)化的角度分析電源的作用。
37.(寶山區(qū)校級模擬)在如圖所示的電路中,電源電壓保持不變(電源內(nèi)阻不計),R1為定值電阻,R2為滑動變阻器。閉合電鍵S后,若將滑動變阻器滑片P自b向a端移動,則電流表的示數(shù)將 變大 (選填:“變大”、“變小”或“不變”),電壓表V2的示數(shù)變化值與電壓表V1的示數(shù)變化值的比值將 等于1 。(選填“小于1”、“等于1”或“大于1“)
【分析】先判斷出電路中總電阻的變化,然后根據(jù)歐姆定律可以判斷出電流表的變化,進(jìn)而知道電壓表的變化。
【解答】解:滑動變阻器的滑片P自b向a端移動,滑動變阻器接入電路的電阻變小,則電路的總電阻變小,根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,電路中的電流變大,故電流表示數(shù)變大;即電阻R1兩端電壓變大,電壓表V1的示數(shù)變大,因為電源電壓保持不變,則電壓表V1和V2的示數(shù)之和不變,所以電壓表V2示數(shù)減小,且電壓表V2的減小量等于電壓表V1的增大量。
故答案為:變大;等于1
【點(diǎn)評】因為電源電壓保持不變,所以兩個電壓表的示數(shù)之和為一定值。則必然是電壓表V1的增大量等于電壓表V2的減小量。
38.(徐匯區(qū)期末)如圖所示電路,電源內(nèi)阻不可忽略,電壓表、電流表均為理想電表,R1、R2均為定值電阻。開關(guān)S閉合后,在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中,電流表A的變化情況是 變小 ;若電壓表V示數(shù)變化的絕對值為△U,電流表A示數(shù)變化的絕對值為△I,則的變化情況是 不變 ,你判斷的理由是: R2的U﹣I圖線是一條經(jīng)過原點(diǎn)的傾斜直線,其斜率即為R2的阻值保持不變。 。
【分析】根據(jù)串并聯(lián)電路的電阻、電流、電壓的特點(diǎn)很容易判斷出電壓表及電流表示數(shù)的變化情況;根據(jù)電阻的U﹣I圖線可以判斷的變化情況。
【解答】解:變阻器滑片向下滑動過程中,變阻器接入電路的電阻變小,并聯(lián)部分電阻變小,所以并聯(lián)部分兩端電壓變小,即電壓表示數(shù)變小,通過電阻R2的電流變小,即電流表示數(shù)變小。電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)的比值等于R2的阻值,所以不變。因為R2是定值電阻,所以R2的U﹣I圖線是一條經(jīng)過原點(diǎn)的傾斜直線,圖線的斜率即為R2的阻值。
故答案為:變小,不變,R2的U﹣I圖線是一條經(jīng)過原點(diǎn)的傾斜直線,其斜率即為R2的阻值保持不變。
【點(diǎn)評】電路的動態(tài)分析問題的解題關(guān)鍵是弄清楚電路的連接方式,以及電壓表、電流表具體測量的是那部分的電壓、電流,然后根據(jù)電壓、電流隨電阻的變化規(guī)律來判斷。
39.(松江區(qū)期末)電源是通過非靜電力做功把 其他形式 能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。不同電源轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)不同,為了表示電源的這種特性,電學(xué)中引入了 電動勢 的概念。
【分析】電源通過電流做功把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能;電源沒有接入電路時兩極間的電壓在數(shù)值上等于電源的電動勢。電動勢的物理意義是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱。
【解答】解:電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,這種轉(zhuǎn)化是通過電流做功來實(shí)現(xiàn)的;
不同電源轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)不同,為了表示電源的這種特性,電學(xué)中引入了 電動勢的概念;所以電動勢的物理意義是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱。
故答案為:其他形式;電動勢。
【點(diǎn)評】本題考查對于電源的電動勢的理解能力。電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小,與外電路無關(guān)。
40.(渭濱區(qū)期末)如圖所示,當(dāng)可變電阻R調(diào)到20Ω,電流表的讀數(shù)為0.3A,當(dāng)可變電阻R調(diào)到10Ω,電流表的讀數(shù)為0.4A,則電源的電動勢E= 12 V,內(nèi)阻r= 20 Ω。
【分析】根據(jù)閉合電路歐姆定律,對兩種情況分別列式,聯(lián)立組成方程組,即可求解。
【解答】解:根據(jù)閉合電路歐姆定律得:
可變電阻R調(diào)節(jié)到20Ω時:E=I1(R1+r)
代入得:E=0.3×(20+r)…①
可變電阻R調(diào)節(jié)到10Ω時:E=I2(R2+r)
代入得:E=0.4×(10+r)…②
聯(lián)立①②解得:E=12V,r=20Ω
故答案為:12,20
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,對兩種情況分別列式,由閉合電路歐姆定律求解電源的電動勢和內(nèi)阻是常用的方法,要熟練掌握,本題提供了一種測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法:安阻法。
四.計算題(共10小題)
41.(天津期末)如圖所示的電路中,R1=R2=12Ω,電源為四個相同的電池串聯(lián)而成,每個電池的電動勢為2V,內(nèi)電阻為0.5Ω。電壓表并聯(lián)在電池組兩端,電鍵K合上后,求:
(1)電路中的總電流I;
(2)電壓表的讀數(shù)。
【分析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律求解總電流;
(2)電壓表測量路端電壓,由U=E﹣Ir求解。
【解答】解:(1)電源為四個相同的電池串聯(lián)而成,電源總電動勢等于所有電池電動勢之和,E=8V
電源總內(nèi)阻等于所有電池內(nèi)阻之和,r=2Ω
外電路電阻為:
由閉合電路歐姆定律知:
代入數(shù)據(jù)解得:I=1A
(2)路端電壓:U=E﹣Ir
代入數(shù)據(jù)解得:U=6V,電壓表測量路端電壓,所以電壓表讀數(shù)為6V。
答:(1)電路中總電流為1A;
(2)電壓表讀數(shù)為6V。
【點(diǎn)評】本題主要考查了閉合電路歐姆定律的直接應(yīng)用,知道并聯(lián)電路電阻的求法,難度不大,屬于基礎(chǔ)題。
42.(九寨溝縣校級期末)如圖所示,電源電動勢為E=9V,內(nèi)電阻為r=1Ω,滑動變阻器電阻的阻值范圍0﹣10Ω,當(dāng)滑動變阻器電阻R=2Ω時,當(dāng)K閉合后,求:
(1)電路中的電流為多大?
(2)電路中路端電壓為多少?
(3)電源的輸出功率為多少?
(4)電源的總功率為多少?
【分析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解電流;
(2)根據(jù)U=IR求解路端電壓;
(3)根據(jù)P=UI求解電源的輸出功率;
(4)根據(jù)P=EI求解求解電源的總功率。
【解答】解:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律I=可得,電路中電流:;
(2)根據(jù)歐姆定律可得,電路中路端電壓:U=IR=3×2V=6V;
(3)由P=UI可知,電源的輸出功率為:P=UI=6×3W=18W;
(4)電源的總功率為:P=EI=9×3W=27W。
答:(1)電路中的電流為3A;
(2)電路中路端電壓為6V;
(3)電源的輸出功率為18W;
(4)電源的總功率為27W。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,關(guān)鍵是結(jié)合閉合電路歐姆定律列式求解電流,會根據(jù)歐姆定律求解內(nèi)電壓與外電壓,知道電路中的能量轉(zhuǎn)化情況,明確功率公式的應(yīng)用。
43.(興寧區(qū)校級期中)電路如圖所示,R1=1Ω,R2=4Ω,開關(guān)S分別接1、2時,電源的輸出功率均為P0=4W。求電源的電動勢E和內(nèi)阻r。
【分析】已知電源的輸出功率及外電阻,列出兩次電源輸出功率的表達(dá)式,聯(lián)立可解得電動勢和內(nèi)阻。
【解答】解:當(dāng)開關(guān)處于位置1時
由閉合電路歐姆定律得 I=
電源的輸出功率 P=I2R1=()2R1
即 4=()2×1
同理,可得當(dāng)開關(guān)處于位置2時,4=()2×4
聯(lián)立解得 E=6V,r=2Ω
答:電源的電動勢E和內(nèi)阻r分別為6V、2Ω。
【點(diǎn)評】解決本題的關(guān)鍵要掌握閉合電路歐姆定律和功率公式,明確電源的輸出功率與電流、電阻、電動勢的關(guān)系。
44.(如東縣校級月考)電源的電動勢為4.5V,外電阻R為4.0Ω時,路端電壓為4.0V,試求:
(1)電源內(nèi)阻r大??;
(2)若在外電路中并聯(lián)一個4.0Ω的電阻R1,電源的路端電壓U1;
(3)若在外電路中再串聯(lián)一個4.5Ω的電阻R2,1分鐘內(nèi)電阻R2產(chǎn)生的焦耳熱Q。
【分析】(1)由閉合電路歐姆定律和歐姆定律列式,聯(lián)立即可求出電源內(nèi)阻大??;
(2)由閉合電路歐姆定律以及串并聯(lián)電路規(guī)律列式,聯(lián)立即可求出電源的路端電壓;
(3)由閉合電路歐姆定律求出電流,再由焦耳定律即可求出產(chǎn)生的焦耳熱。
【解答】解:(1)由閉合電路歐姆定律有:E=U+Ir
由歐姆定律有:I==A=1.0A
解得:r=0.5Ω
(2)由閉合電路歐姆定律有:I1=
R外==Ω=2Ω
由歐姆定律得U1=I1 R外
解得:U1=3.6V
(3)由閉合電路歐姆定律有:I2==A=0.5A
由焦耳定律有:Q=I2R2t=(0.5)2×4.5×60J=67.5J。
答:(1)電源內(nèi)阻r大小為0.5Ω;
(2)若在外電路中并聯(lián)一個4.0Ω的電阻R1,電源的路端電壓U1為3.6V;
(3)若在外電路中再串聯(lián)一個4.5Ω的電阻R2,1分鐘內(nèi)電阻R2產(chǎn)生的焦耳熱Q為67.5J。
【點(diǎn)評】本題考查閉合電路歐姆定律以及串并聯(lián)電路的規(guī)律應(yīng)用,解題的關(guān)鍵在于理解閉合電路歐姆定律以及部分電路歐姆定律,同時掌握焦耳定律的基本應(yīng)用即可正確求解。
45.(蕪湖期末)如圖所示,R為電阻箱,為理想電壓表。當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1=2Ω時,電壓表讀數(shù)為U1=3V;當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2=6Ω時,電壓表讀數(shù)為U2=4.5V.求電源的電動勢E和內(nèi)r。
【分析】分別計算出兩種情況下的電流,然后用閉合電路的歐姆定律計算出電源電動勢和內(nèi)阻。
【解答】解:當(dāng)電壓U1=3V時,電路中電流為:=1.5A
當(dāng)電壓U2=4.5V時,電路中電流為:
由閉合電路的歐姆定律:E=U+Ir
代入數(shù)據(jù)解得:E=6V r=2Ω
答:電源電動勢E為6V,電源內(nèi)阻r為2Ω。
【點(diǎn)評】這道題比較容易,就是閉合電路得到直接應(yīng)用問題,只要弄清電路的連接方式,根據(jù)“伏﹣?zhàn)璺ā睖y電阻的方法進(jìn)行分析即可。
46.(東城區(qū)期末)如圖所示,電路由一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源和一個滑動變阻器R組成。請推導(dǎo)當(dāng)滿足什么條件時,電源輸出功率最大,并寫出最大值的表達(dá)式。
【分析】先根據(jù)閉合電路的歐姆定律計算出電路中的電流,然后代入電源輸出功率的表達(dá)式,進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)即可計算出電源的最大輸出功率。
【解答】解:由閉合電路歐姆定律
電源的輸出功率P=I2R


可知當(dāng)R=r時,P有最大值
答:最大值為。
【點(diǎn)評】用到的物理公式比較簡單,但這道題考察的是對數(shù)學(xué)知識的運(yùn)用,怎樣求極值的問題。
47.(灌云縣校級期中)電源與電阻R組成串聯(lián)電路,路端電壓U隨電流的變化圖線及電阻R的U﹣I圖線如圖所示,求:
(1)電源的電動勢和內(nèi)阻;
(2)電源的路端電壓;
(3)電源的輸出功率。
【分析】由電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象可知,圖象與縱軸的交點(diǎn)等于電源的電動勢,其斜率大小等于電源的內(nèi)阻。電阻R的伏安特性曲線的斜率等于電阻。兩圖線的交點(diǎn)讀出電流與電壓,求出電源的輸出功率。
【解答】解:(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律得U=E﹣Ir,當(dāng)I=0時,U=E
由圖讀出電源的電動勢為:E=4V
內(nèi)阻等于圖線的斜率大小,則內(nèi)阻為:
(2)兩圖線的交點(diǎn)表示該電源直接與電阻R相連組成閉合電路時工作狀態(tài),由圖讀出電壓U=3V,則電源的路端電壓為3V
(3)交點(diǎn)的電流I=1A,則電源的輸出功率為:P出=UI=3×1=3W
答:(1)電源的電動勢和內(nèi)阻分別為4V和1Ω;
(2)電源的路端電壓為3V;
(3)電源的輸出功率為3W。
【點(diǎn)評】對于圖線關(guān)鍵要根據(jù)物理規(guī)律,從數(shù)學(xué)角度來理解其物理意義。本題要抓住圖線的斜率、交點(diǎn)的意義來理解圖象的意義。
48.(撫順期中)如圖所示電路中,電源提供的電壓U=8V,D為直流電動機(jī),其電樞線圈電阻R=3Ω,電阻R′=4Ω.當(dāng)電動機(jī)正常工作時,電壓表示數(shù)為0.8V.求:
(1)通過電動機(jī)的電流是多大?
(2)電動機(jī)輸入的電功率、轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃康墓β屎洼敵鰴C(jī)械功率各是多少?
【分析】(1)電動機(jī)與電阻串聯(lián),根據(jù)歐姆定律求解電流;
(2)根據(jù)P=UI求解輸入到電動機(jī)的電功率;根據(jù)P出=UI﹣I2r求解輸出功率;根據(jù)功能關(guān)系可確定輸出的機(jī)械功率。
【解答】解:(1)通過電動機(jī)的電流I與流過限流電阻R′的電流相同,
由I=得:
I=0.2 A。
(2)由E=Ir+U+UD可得電動機(jī)兩端電壓
UD=E﹣U=8 V﹣0.8 V=7.2 V
電動機(jī)輸入的電功率P入=UDI=7.2×0.2W=1.44W。
電動機(jī)的發(fā)熱功率P熱=I2R=0.04×3W=0.12 W。
電動機(jī)的輸出功率P出=P入﹣P熱=1.44W﹣0.12W=1.22 W。
答:(1)通過電動機(jī)的電流是0.2 A;
(2)電動機(jī)輸入的電功率、轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃康墓β屎洼敵鰴C(jī)械功率各是1.44W、0.12 W和1.22W
【點(diǎn)評】在計算電功率的公式中,總功率用P=IU來計算,發(fā)熱的功率用P=I2R來計算,如果是計算純電阻的功率,這兩個公式的計算結(jié)果是一樣的,但對于電動機(jī)等非純電阻,第一個計算的是總功率,第二個只是計算發(fā)熱的功率,這兩個的計算結(jié)果是不一樣的。
49.(蒸湘區(qū)校級月考)如圖所示電路中,電源電動勢E=60V,內(nèi)阻r=2Ω,定值電阻R1=8Ω、R2=15Ω。平行板電容器的兩個極板A、B間距為4cm,此時電容器帶電荷量為6×10﹣8C,A極板接地(電勢為零)。求:
(1)平行板電容器的電容;
(2)平行板電容器兩板之間的電場強(qiáng)度;
(3)距B板為1cm的C點(diǎn)處的電勢。
【分析】(1)先根據(jù)閉合電路歐姆定律算得電路中的電流,然后計算出電容器兩端電壓,最后根據(jù)電容的定義式即可得到電容器的電容;
(2)根據(jù)電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系可以得到電場強(qiáng)度的大??;
(3)先計算出A、C兩點(diǎn)的電勢差,然后即可得到C點(diǎn)的電勢。
【解答】解:(1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知,回路的總電流
電容器兩板間電壓U=IR2=2.4×15V=36V
電容器的電容
(2)平行板電容器兩板之間的電場強(qiáng)度
(3)C點(diǎn)與A板的電勢差為
因為φA=0則φC=﹣27V
答:(1)平行板電容器的電容為1.67×10﹣9F;
(2)平行板電容器兩板之間的電場強(qiáng)度為900V/m;
(3)距B板為1cm的C點(diǎn)處的電勢為﹣27V。
【點(diǎn)評】注意包含電容器的電路部分屬于斷路,電容器兩板間的電壓等于與電容器并聯(lián)部分電路的電壓。
50.(海南學(xué)業(yè)考試)如圖所示電路中,已知電源的電動勢E=3V,內(nèi)阻r=1Ω,電阻R=2Ω,閉合開關(guān)S,則:
(1)流過電阻R的電流I為多少?
(2)流過電阻R的電流方向: 由a到b (選填“由a到b”或“由b到a”);
(3)開關(guān)閉合越久,電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 越多 (選填“越多”或“越少”)。
【分析】(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律列式即可求出流過R的電流大??;
(2)根據(jù)電源的正負(fù)極確定流過R的電流方向;
(3)根據(jù)焦耳定律進(jìn)行分析,從而明確產(chǎn)生的熱量與時間的關(guān)系。
【解答】解:(1)由閉合電路歐姆定律得流過R的電流為:I===1A;
(2)外電路中的電流由電源正極流向電源負(fù)極,則由圖可知,R中電流由a流向b;
(3)根據(jù)焦耳定律有:Q=I2Rt
由于電路中的電流以及R阻值不變,故通電時間越長,產(chǎn)生的焦耳熱越多。
答:(1)流過電阻R的電流I為1A;
(2)由a到b;
(3)越多。
【點(diǎn)評】本題考查了閉合電路歐姆定律的知識,解題的關(guān)鍵是閉合電路歐姆定律和焦耳定律公式的靈活運(yùn)用。

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