1、- 1 -课时分层作业 二十四 电路 电路的基本规律(45 分钟 100 分)【基础达标题组】一、选择题(本题共 10 小题,每小题 6 分,共 60 分。17 题为单选题,810 题为多选题)1.(2018衡阳模拟)在如图所示的电路中,闭合开关 S,当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动过程中,下列说法正确的是 ( )A.电容器的电荷量增大B.电流表 A 的示数减小C.电压表 V1示数在变大D.电压表 V2示数在变大【解析】选 C。当滑动变阻器的滑动触头 P 向上滑动过程中,滑动变阻器阻值减小,故路端电压减小,而电容器的两端间的电压就是路端电压,结合 Q=CU 可得,电容器的电荷量减少,故 A
2、 错误;滑动变阻器阻值减小,电路的电流增大,电流表 A 的示数变大,故 B 错误;电压表 V1示数等于电流与 R1阻值的乘积,故示数在变大,故 C 正确;路端电压减小,而电压表 V1示数在变大,电压表 V2示数在减小,故 D 错误。2.(2018商丘模拟)如图所示为两电源的 U-I 图象,则下列说法正确的是( )A.电源的电动势和内阻均比电源小B.当外接相同的电阻时,两电源的输出功率可能相等C.当外接同样的电阻时,两电源的效率可能相等D.不论外接多大的相同电阻,电源的输出功率总比电源的输出功率大【解析】选 D。图线在 U 坐标轴上的截距等于电源电动势,图线的斜率的绝对值等于电源的内阻,因此 A
3、 错;作外接电阻 R 的 U-I 曲线分别交电源、的伏安特性曲线于 S1、S 2两点,电源的工作点横、纵坐标的乘积- 2 -IU 为电源的输出功率,由图可知,无论外接多大电阻,两工作点 S1、S 2横、纵坐标的乘积都不可能相等,且电源的输出功率总比电源的输出功率大,故 B 错,D 对;电源的效率 = = = ,因为电源内阻不同则电源效率不同,C 错。【加固训练】(多选)在如图所示的 U-I 图象中,直线为某一电源的路端电压与电流的关系图线,直线为某一电阻 R 的 U-I 图线。用该电源直接与电阻 R 相连组成闭合电路,由图象可知 ( )A.电源的电动势为 3 V,内阻为 0.5 B.电阻 R
4、的阻值为 1 C.电源的输出功率为 4 WD.电源的效率为 50%【解析】选 A、B、C。由图线可知,电源的电动势为 3 V,内阻为 r= =0.5 ;由图线可知,电阻 R 的阻值为 1 ,该电源与电阻 R 直接相连组成的闭合电路的电流为 I= =2 A,路端电压 U=IR=2 V(可由题图读出),电源的输出功率为 P=UI=4 W,电源的效率为 = 100%66.7%,故选项 A、B、C 正确,D 错误。3.如图所示的电路中,电源内阻为 0.5 ,电阻 R1为 1 ,电表均为理想电表。当滑动变阻器 R2的滑片从图示位置移到另一位置时,发现电压表 示数增大了 0.20 V,则下列判断正确的是
5、( )- 3 -A.电流表示数增大了 0.40 AB.滑动变阻器的滑片是向下移动的C.电压表 示数增大了 0.60 VD.滑动变阻器接入电路中的阻值增大了 1.5 【解析】选 C。路端电压的变化量 U 1与回路电流变化量 I 的比值等于电源内阻,即 =r,因此有I= =0.40 A,由于路端电压增大,则回路电流减小,A 错误;回路电流减小则电路总电阻增大,因此滑动变阻器的滑片是向上移动的,B 错误;回路电流减小,则 R1和 r 分得的电压减小,减小量为 I(r+R 1)=0.6 V,故电压表 的示数增大了 0.6 V,C 正确; =1.5 =r+R 1,并不能确定滑动变阻器 R2的变化量,D
6、错误。4.如图所示,电源输出的电压恒为 6 V,当开关闭合后,灯 L1、L 2均不亮,用多用电表的电压挡测得电路中各部分的电压分别是 Uad=Ubd=6 V,Uab=Ubc=0 V,由此可以判断出造成电路故障的原因是 ( )A.开关 S 接触不良B.灯 L1、L 2的灯丝都断了C.滑动变阻器 R 开路D.L1、L 2中有一个灯丝断了【解析】选 C。闭合开关后,两个小灯泡均不发光,说明电路为断路,电压表测得 ad 与 bd 两点间的电压均为 6 V,说明 L2没故障,bd 间有断路。U ab=0 V,也说明 bd 间有断路;U bc=0 V,则说明 ab 或 cd 有断路;故只能是滑动变阻器开路
7、。【总结提升】闭合电路的故障分析- 4 -(1)故障特点。断路特点:表现为路端电压不为零而电流为零。短路特点:用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但它两端电压为零。(2)检查方法。电压表检测:如果电压表示数为零,则说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段被短路。电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各部分电路上的电流,通过对电流值的分析,可以确定故障的位置。在运用电流表检测时,一定要注意电流表的极性和量程。欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处断路,当测量值很小或为零时,表示该处短路。在运用欧姆表检测时,电路一定要切断电源。【加固训练】(多选)如图所示为一电路板的示意图,a、b、c
8、、d 为接线柱,a、b 与 220 V 的交流电源连接,ab 间、bc 间、cd 间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一交流电压表分别测得 b、d 两点间以及 a、c 两点间的电压均为 220 V。由此可知 ( )A.ab 间电路通,cd 间电路不通B.ab 间电路不通,bc 间电路通C.ab 间电路通,bc 间电路不通D.bc 间电路不通,cd 间电路通【解析】选 C、D。由于用交流电压表测得 b、d 两点间电压为 220 V,这说明 ab 间电路是通的,bc 间电路不通或 cd 间电路不通;由于用交流电压表测得 a、c 两点间电压为 220 V,这说明 cd 间电路
9、是通的,ab 间电路不通或 bc 间电路不通。综合分析可知 bc 间电路不通,ab 间电路通和 cd 间电路通,即 C、D 正确。5.某一电源的路端电压与电流的关系和电阻 R1、R 2的电压与电流的关系如图所示。用此电源和电阻R1、R 2组成电路。R 1、R 2可以同时接入电路,也可以单独接入电路。为使电源输出功率最大,可采用的接法是( )- 5 -A.将 R1、R 2串联后接到电源两端B.将 R1、R 2并联后接到电源两端C.将 R1单独接到电源两端D.将 R2单独接到电源两端【解析】选 C。由 U-I 图象可以确定电源的电动势 E=3 V,内阻 r=0.5 ,R 1=0.5 ,R 2=1
10、。由电源的输出功率特点可知当外电路电阻和内阻相等时输出功率最大,故选 C。6.电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此 ( )A.电动势是一种非静电力B.电动势越大,表明电源储存的电能越多C.电动势的大小是非静电力做功能力的反映D.电动势就是闭合电路中电源两端的电压【解析】选 C。电动势 E= ,它不属于力的范畴,A 错误;电动势表征非静电力做功的本领,电动势越大,表明电源将其他形式的能转化为电能的本领越大,B 错误,C 正确;电动势与电压是两个不同的概念,通常情况下,电动势大于闭合电路电源两端电压,D 错误。7.(2018安庆模拟)某同学做电学实验(电源内阻 r 不能忽略)
11、,通过改变滑动变阻器电阻大小,观察到电压表和电流表的读数同时变大,则他所连接的电路可能是图中的 ( )【解析】选 C。设图中定值电阻的阻值为 R,则四个选项中电压表的读数分别为 UA=E-I(r+R)、U B=E-Ir、U C=IR 和 UD=E-Ir,则可知只有 C 项满足题中要求,故选 C。8.(2018沈阳模拟)如图所示,C 1=6 F,C 2=3 F,R 1=3 ,R 2=6 ,电源电动势 E=18 V,内阻不计。下列说法正确的是 ( )- 6 -A.开关 S 断开时,a、b 两点电势相等B.开关 S 闭合后,a、b 两点间的电流是 2 AC.开关 S 断开时 C1带的电荷量比开关 S
12、 闭合后 C1带的电荷量大D.不论开关 S 断开还是闭合,C 1带的电荷量总比 C2带的电荷量大【解题指导】(1)当 S 闭合时,稳定状态下,R 1与 R2串联,C 1与 R1并联,C 2与 R2并联。(2)S 断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,两电容器两端电压都等于电源电动势。【解析】选 B、C。S 断开时外电路处于断路状态,两电阻中无电流通过,电阻两端电势相等,由图知 a 点电势与电源负极电势相等,而 b 点电势与电源正极电势相等,A 错误。S 断开时两电容器两端电压都等于电源电动势,而 C1C2,由 Q=CU 知此时 Q1Q2,当 S 闭合时,稳定状态下 C
13、1与 R1并联,C 2与 R2并联,电路中电流 I=2 A,此时两电阻两端电压分别为 U1=IR1=6 V、U 2=IR2=12 V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q1=C 1U1=3.610-5 C,Q2=C 2U2=3.610-5 C,对电容器 C1来说,S 闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减少,故 B、C 正确,D 错误。9.电源、开关 S、定值电阻 R1、光敏电阻 R2和电容器连接成如图所示的电路,电容器的两平行板水平放置。当开关 S 闭合,并且无光照射光敏电阻 R2时,一带电液滴恰好静止在电容器两板间的 M 点。当用强光照射光敏电阻 R2时,光敏电阻的阻值变小,则 ( )A.液滴向
14、下运动B.液滴向上运动C.电容器所带电荷量减少D.电容器两极板间电压变大【解析】选 B、D。当用强光照射光敏电阻 R2时,光敏电阻的阻值变小,电流增大,电容器两极板间电压变大,电容器所带电荷量增大,液滴所受电场力增大,液滴向上运动,选项 B、D 正确。- 7 -10.(2018郑州模拟)在图甲所示电路中,R 1、R 2均为定值电阻,且 R1=100 ,R 2的阻值未知,R 3是一滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压 U 随干路电流 I 的变化图线如图乙所示,其中图线上的 A、B 两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分别得到的,则 ( )A.电源的电动势为 20 V
15、、内电阻为 20 B.定值电阻 R2的阻值为 5 C.定值电阻 R2消耗的最大功率为 16 WD.滑动变阻器 R3的最大阻值为 300 【解析】选 A、B、D。由图乙知,U A=16 V、I A=0.2 A,UB=4 V,IB=0.8 A,利用 E=U+Ir,解得:E=20 V,r=20 ,A正确;当滑片滑到最右端时,R 3、R 1均被短路,此时外电阻为 R2且对应图中 B 点,则 R2= = =5 ,此时 R2上功率最大,P 2=UBIB=3.2 W,故 B 正确,C 错误;当滑片位于 R3最左端时,R 3最大,此时外电阻为 R= =80 。又因为 R= +R2,解得 R3=300 ,D 正
16、确。二、计算题(15 分。需写出规范的解题步骤)11.三只灯泡 L1、L 2和 L3的额定电压分别为 1.5 V、1.5 V 和 2.5 V,它们的额定电流都为 0.3 A。若将它们连接成图甲、图乙所示电路,且灯泡都正常发光。- 8 -(1)试求图甲电路的总电流和电阻 R2消耗的电功率。(2)分别计算甲、乙电路电源提供的电功率,并说明哪个电路更节能。【解析】(1)由题意,在图甲电路中:电路的总电流 I 总 = + + =0.9 AU 路端 =E-I 总 r=2.55 V=U 路端 - =0.05 V=I 总 =0.9 A电阻 R2的消耗功率 = =0.045 W(2)图甲电源提供的电功率P 总
17、 =I 总 E=0.93 W=2.7 W图乙电源提供的电功率P 总 =I 总 E=0.36 W=1.8 W由于灯泡都正常发光,两电路有用功率相等,而 P 总 P 总所以,图乙电路比图甲电路更节能。答案:(1)0.9 A 0.045 W(2)2.7 W 1.8 W 乙电路更节能【能力拔高题组】1.(8 分)在如图所示的电路中,电源的电动势为 E,内阻为 r,灯泡 L 的电阻大于电源的内阻 r。闭合开关 S,在滑动变阻器的滑片 P 由 a 向 b 移动的过程中,下列各物理量的变化情况正确的是 ( )A.电流表的读数先减小后增大B.灯泡 L 变亮C.电源输出功率先增大后减小D.电压表的读数先增大后减
18、小【解析】选 D。电流表测量的电流是滑动变阻器右半部分电阻上的电流,在滑动变阻器的滑片 P 由 a 向 b移动的过程中,右半部分上的电阻值越来越大,而左半部分的电阻值越来越小,所以电流表的读数越来越小,故- 9 -A 错误;在滑动变阻器的滑片 P 由 a 向 b 移动的过程中,变阻器并联的总电阻先增大后减小,根据闭合电路欧姆定律分析可知,电路中的总电流 I 先减小后增大,灯泡 L 先亮后暗,路端电压先增大后减小,B 错误,D正确;由于灯泡 L 的电阻大于电源的内阻 r,变阻器并联的总电阻先增大后减小,所以电源输出功率先减小,后增大,故 C 错误。2.(17 分)(多选)(2018武汉模拟)某同
19、学将一直流电源的总功率 PE、输出功率 PR和电源内部的发热功率Pr随电流 I 变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的 a、b、c 所示。则下列说法正确的是 ( )A.图线 b 表示输出功率 PR随电流 I 变化的关系B.图中 a 线最高点对应的功率为最大输出功率C.在图线上 A、B、C 三点的纵坐标一定满足关系 PA=PB+PCD.两个图线交点 M 与 N 的横坐标之比一定为 12,纵坐标之比一定为 14【解析】选 C、D。P r=I2r,电流 I 越大,P 越大,且为非线性关系,所以图线 b 表示 Pr随电流 I 变化的关系,A 错误;P E=EI,PE与 I 成正比,为图线 a,故图中 a 线最高点对应的功率为电源最大功率,B 错误;电源输出功率 PR=PE-Pr,所以在图线上 A、B、C 三点的纵坐标一定满足关系 PA=PB+PC,C 正确;两个图线交点 M 对应 R=r,N对应 R=0,两个图线交点 M 与 N 的横坐标之比一定为 12,M 点纵坐标 P= ,N 点的纵坐标 P= ,两个图线交点 M 与 N 的纵坐标之比一定为 14,D 正确。
