第四、五章　閉合電路電能與能源的可持續(xù) 發(fā)展一、主干知識(shí)成體系二、遷移交匯辨析清一、直流電路的故障分析與判斷1．電路常見故障(1)斷路；(2)短路。2．電路故障特點(diǎn)(1)斷路特點(diǎn)：電路中發(fā)生斷路時(shí)，電源電壓不為零，而電流為零；如果斷路出現(xiàn)在干路中，則發(fā)生斷路的地方其兩端電壓等于電源電壓。(2)短路特點(diǎn)：電路中的某部分發(fā)生短路時(shí)，表現(xiàn)為有電流通過電路而該部分電路兩端電壓為零。3．電路故障部位的檢測和判斷(1)斷路故障的檢測和判斷(假設(shè)只有一個(gè)斷點(diǎn))：用電壓表與電源并聯(lián)檢測電路中是否有電壓，若有電壓時(shí)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷點(diǎn)。(2)短路故障的檢測和判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該段電路被短路；若電壓表示數(shù)不為零，則該段電路沒被短路。[針對訓(xùn)練]1. 如圖所示的電路，閉合開關(guān)，燈L1、L2正常發(fā)光。由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)L1變亮，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．R2斷路C．R3短路 D．R4短路解析：等效電路如圖所示，若R1斷路，總外電阻變大，總電流減小，路端電壓變大，L1兩端電壓變大，L1變亮；ab部分電路結(jié)構(gòu)沒變，電流仍按原比例分配，總電流減小，通過L2、R4的電流都減小，故A符合題意；若R2斷路，總電阻變大，總電流減小，ac部分電路結(jié)構(gòu)沒變，電流仍按原比例分配，R1、L1中電流都減小，與題意相矛盾，故B不符合題意；若R3短路或R4短路，總電阻減小，總電流增大，電流表讀數(shù)變大，與題意相矛盾，故C、D不符合題意。答案：A2. 在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)時(shí)，燈泡不亮，已經(jīng)確定是由燈泡斷路或短路引起的，在不能拆開電路的情況下(開關(guān)可閉合，可斷開)，現(xiàn)用一個(gè)多用電表的直流電壓擋、直流電流擋和歐姆擋分別對故障電路進(jìn)行如下檢查并做出判斷(如表所示)。以上操作和判斷錯(cuò)誤的是 (　　)A．1 B．2C．3 D．4解析：用直流電壓擋接a、b時(shí)，若電壓表有示數(shù)，說明其他位置都是通路，故燈泡斷路；若電壓表無示數(shù)，說明燈泡短路，故A正確；用直流電流擋接a、b時(shí)，若電流表有示數(shù)，說明其他位置都是通路，故燈泡斷路；若電流表無示數(shù)，則說明燈泡短路，故B正確；用歐姆擋接a、b時(shí)，必須先斷開電源的開關(guān)，故C錯(cuò)誤；若斷開開關(guān)，用歐姆擋接a、b時(shí)，有示數(shù)且指針偏轉(zhuǎn)非常大，說明a、b間電阻接近為0，故燈泡應(yīng)該是短路；若無指針偏轉(zhuǎn)，則說明a、b間電阻為無窮大，燈泡斷路，故D正確。答案：C二、閉合電路中的圖像問題分析與應(yīng)用圖像既能反映物理量之間的規(guī)律關(guān)系，又是分析和解決物理問題的一種工具，因此我們把各物理量間的關(guān)系或物理過程繪制成圖像，既可以幫助分析推理，又可根據(jù)圖像直接求解。閉合電路中各物理量間的變化關(guān)系大都可以用有關(guān)圖像表示。只要明確各種圖像中點(diǎn)、線、面積、斜率及截距等物理量的含義并正確使用圖像，閉合電路問題的求解就會(huì)既快捷準(zhǔn)確又方便靈活。閉合電路中常見的圖像有：續(xù)表續(xù)表續(xù)表答案：AD　4．如圖所示為甲、乙兩燈泡的I-U圖像，根據(jù)圖像，計(jì)算甲、乙兩燈泡串聯(lián)在電壓為220 V的電路中時(shí)實(shí)際發(fā)光的功率分別約為 (　　)A．5 W,3 W B．20 W,12 WC．46 W,40 W D．60 W,70 W解析：兩燈泡串聯(lián)，故兩燈泡中電流相等，而兩燈泡兩端的電壓為220 V，則由題圖可知，兩燈泡的電流均約為I＝15×10－2 A，甲的電壓約為U1＝140 V，而乙的電壓約為U2＝80 V，故甲的電功率為P甲＝U1I＝140×15×10－2 W＝21 W，而乙的電功率為P乙＝80×15×10－2 W＝12 W，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案：B三、創(chuàng)新應(yīng)用提素養(yǎng) (一)在家庭生活中的應(yīng)用1．(2022·廣東1月學(xué)考)某插座的額定電流為10 A，以下電器單獨(dú)使用該插座時(shí)，安全的是 (　 )①額定功率為60 W，額定電壓為220 V的電風(fēng)扇②額定功率為1 200 W，額定電壓為220 V的洗衣機(jī)③額定功率為3 000 W，額定電壓為220 V的取暖器④額定功率為4 500 W，額定電壓為220 V的電熱水器A．①或②　　B．僅①　　C．③或①　　D．僅④2. 如圖所示為一種環(huán)?！爸亓簟保屩匚锞徛侣?，拉動(dòng)繩子，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使小燈泡發(fā)光。某“重力燈”中的重物為18 kg，它在30 min內(nèi)緩慢下落了2 m, 使規(guī)格為“1.5 V, 0.12 W”的小燈泡正常發(fā)光。不計(jì)繩子重力，則以下說法正確的是 (　　)A．繩子拉力對重物做正功B．重物重力做功的功率為0.12 WC．30 min內(nèi)產(chǎn)生的電能為360 JD．重物重力勢能轉(zhuǎn)化為燈泡電能的效率為60%答案：D　3. 如圖為某掃地機(jī)器人，其內(nèi)部電機(jī)的電阻為 0.5 Ω，內(nèi)置鋰電池容量為 9 A·h，額定功率為 24 W，額定電壓為 8 V，則該掃地機(jī)器人正常工作時(shí) (　　)A．額定工作電流是 3 AB．額定工作電流是 16 AC．掃地機(jī)器人電池充滿電之后最長工作時(shí)間為9 hD．掃地機(jī)器人每秒消耗電能為 128 J答案：A　(二)在交通工具中的應(yīng)用4. 為減少汽車排放帶來的污染，很多城市開始使用電動(dòng)汽車， 現(xiàn)有一輛質(zhì)量為2 t的某品牌電動(dòng)汽車，其電池每次充滿電 后能提供的總電能為60 kW·h，充電時(shí)，直流充電樁充電電壓為400 V，充電時(shí)間為4.5 h，充電效率為95%，以108 km/h的速度在平直高速公路勻速行駛時(shí)汽車將總電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為90%，汽車受到的阻力為重力的3%，g取10 N/kg，由此可知(　　)A．充電的平均電流為33 AB．汽車牽引力的功率為15 kWC．汽車能勻速行駛的時(shí)間為3 hD．汽車能勻速行駛的距離為350 km答案：C5．[多選]如圖為某品牌共享電動(dòng)單車，與普通電動(dòng)車不同的是，該共享電動(dòng)單車采用“共享充電寶＋自行車的方式”，其電池與普通充電寶類似，電池容量只有20 000 mA·h，輸入、輸出電壓均為10 V，輸入電流為8 A，輸出電流為15 A，可以支持驅(qū)動(dòng)人和單車行駛10 km左右。已知成人在平路上騎電動(dòng)單車所受阻力約為20 N，則 (　　)A．該單車電池最多儲(chǔ)存電能為7.2×104 JB．該單車電池充電時(shí)，從零電量充至滿電量大約需要時(shí)間2.5 hC．該單車電池電能的有效利用率約為27.8%D．成人采用“電動(dòng)＋人力”方式在平路上騎行時(shí)，最大行車速度為7.5 m/s答案：BC

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