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1第 20 讲 电动势 闭合电路的欧姆定律一、单选题1.下列关于电源电动势的说法中,正确的是( )A.在某电池的电路中,每通过 2 C 的电荷量,电池提供的电能是 4 J,那么这个电池的电动势是 0.5 VB.电源的路端电压增大时,其电源提供的电能一定也增大C.无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变D.电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多2.飞行器在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量.若一太阳能电池板,测得它的开路电压为 800 mV,短路电流为 40 mA.若将该电池板与一阻值为 20 Ω 的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是( )A.0.10 VB.0.20 VC.0.30 VD.0.40 V3.如图 K201 所示,电源为“9 V 1 Ω”的电池组,要将“4 V 4 W”的灯泡接入虚线框中,在正常发光的条件下,最多能接( )图 K201A.2 个B.3 个C.4 个D.5 个4.电源的效率 η 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在“测电源电动势和内阻”的实验中得到的实验图线如图 K202 所示.图中 U 为路端电压, I 为干路电流, a、 b 为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为 η a、 η b.由图可知 η a、 η b的值分别为( )图 K202A. 、34 14B. 、13 23C. 、12 122D. 、23 135.如图 K203 所示,直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图像;直线 B 为电源 b的路端电压与电流的关系图像;直线 C 为一个电阻 R 两端的电压与电流的关系图像.如果将这个电阻 R 分别接到 a、 b 两电源上,那么有( )图 K203A. R 接到 a 电源上,电源的效率较高B. R 接到 b 电源上,电源的输出功率较大C. R 接到 a 电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低D. R 接到 b 电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高6.如图 K204 所示,电源的电动势为 E,内阻为 r,定值电阻 R 的阻值也为 r,滑动变阻器的最大阻值是 2r.闭合开关,当滑动变阻器的滑片 P 由 a 端向 b 端滑动过程中,下列说法中正确的是( )图 K204A.电压表的示数变大B.电流表的示数变小C.滑动变阻器消耗的功率变小D.定值电阻 R 消耗的功率先变大后变小7.如图 K205 所示是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图.当开关闭合时,灯 L1亮,灯 L2不亮,电流表和电压表均有读数.则故障原因可能是( )图 K205A.L 1断路 B.L 1短路C.L 2断路 D.L 2短路8.如图 K206 所示,已知电源内阻 r 为 2 Ω,定值电阻 R0为 3 Ω,滑动变阻器阻值范围为 0~10 Ω.当使滑动变阻器 R 阻值为 R1时,在变阻器上获得最大功率,则 R1应为( )3图 K206A.2 ΩB.3 ΩC.4 ΩD.5 Ω9.2015·湖北七市联考有一个电动势为 3 V、内阻为 1 Ω 的电源.下列电阻与其连接后,使电阻的功率大于 2 W,且使该电源的效率大于 50%的是( )A.0.5 ΩB.1 ΩC.1.5 ΩD.2 Ω10.在“测量灯泡伏安特性”实验中,同学们连接的电路中有四个错误电路,如图K207 所示,电源内阻不计,导线连接良好,若将滑动变阻器的触头置于左端,闭合 S,在触头向右端滑动过程中,会分别出现如下四种现象:图 K207a.灯泡 L 不亮;电流表示数几乎为零b.灯泡 L 亮度增加;电流表示数增大c.灯泡 L 开始不亮,后来忽然发光;电流表从示数不为零到线圈被烧断d.灯泡 L 不亮;电流表示数增大直到线圈被烧断与上述 a、b、c、d 四种现象对应的电路序号为( )A.③①②④ B.③④②①C.③①④② D.②①④③二、多选题11.如图 K208 所示,直线 A 为电源的 UI 图线,直线 B 和 C 分别为电阻 R1、 R2的UI 图线,用该电源分别与 R1、 R2组成闭合电路时,电源的输出功率分别为 P1、 P2,电源的效率分别为 η 1、 η 2,则( )4图 K208A. P1P2B. P1= P2C. η 1η 2D. η 1η 212.[2015·吉林长春一模]如图 K209 所示电路中, R1、 R2为定值电阻,电源的内阻为 r.闭合开关 S,电压表显示有读数,调节可变电阻 R 的阻值,电压表示数增大量为 Δ U.对此过程,下列判断正确的是( )图 K209A.可变电阻 R 阻值增大,流过它的电流增大B.电阻 R2两端的电压减小,减小量小于 Δ UC.通过电阻 R2的电流减小,减小量等于Δ UR2D.路端电压一定增大,增大量小于 Δ U13.某同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上,如图 K2010 中的 a、 b、 c 所示,以下判断正确的是( )图 K2010A.直线 a 表示电源的总功率 PEI 图线B.曲线 c 表示电源的输出功率 PRI 图线C.电源的电动势 E=3 V,内阻 r=1 ΩD.电源的最大输出功率 Pm=2 W14.[2015·黄冈模拟]如图 K2011 所示的电路中,电源的电动势 E 和内阻 r 一定,A、 B 为平行板电容器的两块正对金属板, R1为光敏电阻.当 R2的滑动触头 P 在 a 端时,闭合开关 S,此时电流表 A 和电压表 V 的示数分别为 I 和 U.以下说法正确的是( )5图 K2011A.若仅将 R2的滑动触头 P 向 b 端移动,则 I 不变, U 增大B.若仅增大 A、 B 板间距离,则电容器所带电荷量减少C.若仅用更强的光照射 R1,则 I 增大, U 增大,电容器所带电荷量增加D.若仅用更强的光照射 R1,则 U 变化量的绝对值与 I 变化量的绝对值的比值不变15.[2015·山东质检]如图 K2012 所示, R1、 R2、 R3、 R4均为可变电阻, C1、 C2均为电容器,电源的电动势为 E, 内阻 r≠0.若改变四个电阻中的一个阻值,则( )图 K2012A.减小 R1, C1、 C2所带的电荷量都增加B.增大 R2, C1、 C2所带的电荷量都增加C.增大 R3, C1、 C2所带的电荷量都增加D.减小 R4, C1、 C2所带的电荷量都增加6课时作业(二十)1.C [解析] 根据电动势定义,由 E= 得 E=2 V,选项 A 错误;电源的电动势与外Wq电路无关,只由电源自身的性质决定,选项 B 错误,选项 C 正确;电源的电动势大,所提供的能量不一定大,电源提供的电能等于通过电源的电荷量与电动势之积,选项 D 错误.2.D [解析] 电源没有接入外电路时,路端电压值等于电源电动势,所以电动势E=800 mV.由闭合电路欧姆定律得短路电流 I 短 = ,所以电源内阻 r= = Er EI短 800×10- 340×10- 3Ω=20 Ω ,该电源与 20 Ω 的电阻连成闭合电路时,电路中电流 I= = ER+ r 80020+ 20mA=20 mA,所以路端电压 U= IR=400 mV=0.4 V,D 项正确.3.D [解析] 要使灯泡正常发光,灯泡两端电压为 4 V,每个灯泡的工作电流为 1 A.当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,所接灯泡最多,此时电源内电压为 5 V,电路中的总电流为 5 A,所以最多能接 5 个灯泡.4.D [解析] 由 U- I 图像可知,若电源的电动势为 6U0,则 a、 b 两点处对应的路端电压分别为 4U0、2 U0,电源的效率 η = = ,所以 η a= = , η b= = .UIEI UE U1E 23 U2E 135.C [解析] 由题图判断电源 a 的内阻大,在纯电阻电路中电源效率η = ×100%,内阻越大,效率越低;电源的输出功率 P= UI 对应图线交点坐标的乘积,RR+ r只有 C 正确.6.C [解析] 滑片从 a 端滑向 b 端,滑动变阻器接入电路的阻值减小,由“串反并同”原则可知,电压表示数减小,电流表示数增大,电阻 R 消耗的功率增大,A、B、D 错误;把电阻 R 当作电源内电阻(等效电源),则 R 内 =2 r,因为等效电源的内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,所以滑片由 a 端滑向 b 端过程中,滑动变阻器消耗的功率变小,C正确.7.D [解析] 灯 L1亮,所以 L1无问题,A、B 错误.若 L2断路,则 L1也不会亮,C 错误.当 L2短路时,L 1亮,L 2不亮,电流表有示数,电压表测的是 L1两端电压,D 正确.8.D [解析] R0为定值电阻,把它等效为电源内阻,当 R1= R0+ r=5 Ω 时,变阻器上获得最大功率,故选项 D 正确.9.C [解析] 由闭合电路欧姆定律得 I= ,电源效率 η = ×100%,电ER+ r I2RI2( R+ r)阻的功率 P= I2R.将四个选项代入分析得,只有 C 符合题目要求,故 C 正确.10.A [解析] 电路①中,开始时,灯泡 L 两端电压为零,灯泡不亮,滑动变阻器的触头滑动过程中,电路的总电阻减小,电流表的示数增大,灯泡两端的电压增大,灯泡的亮度增大;电路②中,电流表的电阻很小,开始时,灯泡 L 两端电压几乎为零,灯泡不亮,滑动变阻器的触头滑动过程中,电路的总电阻减小,电流表的示数增大直至线圈被烧断,此时灯泡忽然发光;电路③中,电压表的电阻很大,灯泡 L 两端电压始终几乎为零,灯泡不亮,电流表中的电流几乎为零;电路④中,电流表的电阻很小,灯泡 L 两端电压始终几乎为零,灯泡不亮,滑动变阻器的触头滑动过程中,电流表两端的电压增大,电流表的示数增大,直至线圈被烧断,烧断后,由于电压表的电阻很大,灯泡仍不发光.故 A 项正确.11.BC [解析] P1= U1I1=4×2 W=8 W, P2= U2I2=2×4 W=8 W,选项 A 错误,B 正7确; η 1= , η 2= ,可得 η 1> η 2,选项 C 正确,D 错误.U1I1EI1 U2I2EI212.BD [解析] 调节可变电阻 R 的阻值,电压表示数增大量为 Δ U.可变电阻 R 阻值增大,流过它的电流减小,选项 A 错误.电阻 R2两端的电压减小,电源内电压减小,二者减小量之和等于 Δ U,所以电阻 R2两端的电压的减小量小于 Δ U,选项 B 正确.通过电阻R2的电流减小,减小量小于 ,选项 C 错误.路端电压等于并联部分电路电压与 R2两端Δ UR2电压之和,结合选项 B,选项 D 正确.13.AD [解析] 电源的总功率 PE= EI,直线 a 表示电源的总功率 PE- I 图线,选项 A正确.电源的输出功率 PR= UI=( E- Ir)I= EI- I2r,曲线 b 表示电源的输出功率 PR- I 图线,曲线 c 表示电源内部的发热功率 Pr- I 图线,选项 B 错误.由直线 a 的斜率可得电源的电动势 E=4 V,选项 C 错误.当 I=1 A 时,电源的输出功率最大, Pm=2 W,选项 D 正确.14.BD [解析] 若仅将 R2的滑动触头 P 向 b 端移动,电压表与电流表示数都不变,A错误;增大 A、 B 板间距离,电容减小,电容器两端电压不变,由 Q= CU 得电荷量减小,B正确;光照更强,光敏电阻 R1变小,根据串联分压, U 变小,C 错误; U 变化量的绝对值与I 变化量的绝对值的比值就等于 r,D 正确.15.BD [解析] R1上没有电流流过, R1是等势体,故减小 R1, C1两端电压不变, C2两端电压不变, C1、 C2所带的电荷量都不变,选项 A 错误;增大 R2, C1、 C2两端电压都增大, C1、 C2所带的电荷量都增加,选项 B 正确;增大 R3, C1两端电压减小, C2两端电压增大, C1所带的电荷量减小, C2所带的电荷量增加,选项 C 错误;减小 R4, C1、 C2两端电压都增大, C1、 C2所带的电荷量都增加,选项 D 正确.专题(六)1.(1)①1.88 ②9.4 ③0.80 ④0.16(2)a.0.483 b.4.078c.5.665 d.11.142. Rx1 大于 小于[解析] = =10, = =20,故 =10,应该采用电流表内接法,RVRx 2000 Ω200 Ω RxRA 200 Ω10 Ω RVRxRxRA即图(a)接法.由“大内偏大,小外偏小”的结论可知电流表内接时测量值 Rx1大于真实值,外接时,测量值 Rx2小于真实值.3.2.9 V 0.9 Ω[解析] 由闭合电路的欧姆定律有 E= I(R+ r),则 R= - r.可知图线的斜率为电动势EIE,纵轴截距大小为内阻 r.E=2.9 V, r=0.9 Ω.4.B C①电流表采用外接法②滑动变阻器采用限流式接法[解析] 直流电源的电压为 20 V,为了提高读数准确度应该选择电压表 C,因此待测电阻两端电压不得超过 15 V,则通过的电流不超过 I= = =600 μA,电流表应该选URx 15 V25 kΩB.为了减小误差电流表应采用内接法,因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值,若串联,限流效果不明显,应该采用分压接法接入电路.5.(1)图甲中选择开关应置于“×10”挡,且重新进行欧姆调零 图乙中手不能接触8表笔(2)略 (3)斜率 (4)AC[解析] (1)图丙指针偏转太大,图甲中换用小倍率“×1”挡,使指针偏到中央附近,且重新调零;图乙中手不能接触表笔.(2)滑动变阻器的最大电阻为 10 Ω,待测电阻约为 80 Ω,若采用限流式连接,电压的调控范围小,采用分压式能测量多组数据便于作图;因 Rx ,电流表采用外接RARV法.如图所示.(3)由欧姆定律 R= 知, U- I 图像的斜率为待测电阻阻值.UI(4)电流表外接,电流测量值偏大,则电阻偏小,选项 A 正确;电流表、电压表内阻引起的误差是系统误差,若考虑其内阻进行计算,可减小系统误差,选项 B 错误,C 正确;由 U- I 图线求电阻可减小偶然误差.6.(1)甲图不合理之处:①不能多次测量;②电流超过电流表量程;③电压表量程太大乙图不合理之处:①电流表量程太小;②电压表量程太大;③滑动变阻器限流接法(甲、乙两图中只要各指出一处错误即可)(2)如图所示[解析] (1)甲图不合理处:①电路只能测量一组数据,不能多次测量;②电路中电流超过电流表量程; ③电压表量程太大,读数误差较大.乙图不合理处:①电流表量程太小;②电压表量程太大;③滑动变阻器限流接法,使得电压表调节范围太小.(2)最合理的电路设计:滑动变阻器采用分压接法,电流表采用外接方式,两个电表均选择合理, R0与 Rx必须串联接入电路,如图所示.7.(1)BEFADC (2)相等 (3)I1rI- I1[解析] (1)实验首先要保证 G1、G 2不被烧坏,应先将 R1、 R2的阻值调至最大.实验中应保持闭合 S2与断开 S2两种情况下 G1的示数 I1为 G2的满偏电流 Ig2,当闭合 S2时,G 2示数为 = ,此时流过 R2的电流也为 ,得 R2= RG2.综上所述可知步骤为 BEFADC.I12 Ig22 I12(2)这种方法测量的 G2的内阻与真实值相等.(3)扩大 G2量程的原理图如图所示.有( I- I1)RS= I1r9解得 RS= .I1rI- I11第 19 讲 部分电路及其规律一、单选题1.[2015·荆州质检]在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U 的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为 S、电流为 I 的电子束.已知电子的电荷量为 e,质量为 m,则在刚射出加速电场时,一小段长为 Δ l 的电子束内的电子个数是( )A. B.IΔ leS m2eU IΔ le m2eUC. D. IeS m2eU ISΔ le m2eU2.如图 K191 所示,长方体金属块边长之比 a∶ b∶ c=3∶1∶2,将 A、 B 接入电压为U 的电路中时,电流为 I;若将 C、 D 接入电压为 U 的电路中,则电流为( )图 K191A. IB.2 IC. I94D. I493.某一导体的伏安特性曲线如图 K192 中 AB 段(曲线)所示,关于导体的电阻,以下说法正确的是( )图 K192A. B 点的电阻为 12 ΩB. B 点的电阻为 40 ΩC.导体的电阻因温度的影响改变了 1 ΩD.导体的电阻因温度的影响改变了 9 Ω4.一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示.根据表中所提供的数据,计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时,通过电热水器的电流约为( )额定容量 54 L 最高水温 75 ℃额定功率 1500 W 额定压力 0.7 MPa额定电压 220 V 电器类别 Ⅰ类A.6.8 A2B.0.15 AC.4.4 AD.0.23 A5.如图 K193 所示为一未知电路,现测得两个端点 a、 b 之间的电阻为 R,若在 a、 b之间加上电压 U,测得通过电路的电流为 I,则该未知电路的电功率一定为( )图 K193A. I2RB.U2RC. UID. UI- I2R6.[2015·莱芜模拟]某个由导电介质制成的电阻截面如图 K194 所示,导电介质的电阻率为 ρ ,制成内、外半径分别为 a 和 b 的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为 a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极,设该电阻的阻值为 R.下面给出 R 的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解 R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断, R 的合理表达式应为( )图 K194A. R= ρb+ a2π abB. R= ρb- a2π abC. R= ρab2π ( b- a)D. R= ρab2π ( b+ a)7.[2015·杭州检测]一个用半导体材料制成的电阻器 D,其电流 I 随它两端电压 U 变化的关系图像如图 K195 甲所示,若将它与两个标准电阻 R1、 R2并联后接在电压恒为 U 的电源两端,3 个用电器消耗的电功率均为 P,现将它们连接成如图乙所示的电路,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 PD、 P1、 P2,它们之间的关系为( )3图 K195A. P14P2B. PD=P4C. PD= P2D. P1<4 P28.[2015·银川质检]如图 K196 甲所示,两根横截面积相同、材料不同的导线Ⅰ和Ⅱ,串联后接入电路.若导线上任意一点的电势 φ 随该点与 a 点的距离 x 的变化关系如图乙所示,导线Ⅰ和Ⅱ的电阻率分别为 ρ 1、 ρ 2,电阻分别为 R1、 R2,则( )图 K196A. ρ 1ρ 2, R1R2D. ρ 1ρ 2, R1R29.A、B 两盏电灯的额定电压都是 110 V,额定功率 PA=100 W, PB=40 W,若接在电压是 220 V 的下列电路上,则使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗的电功率最小的电路是( )图 K19710.如图 K198 所示为甲、乙两灯泡的 IU 图像,根据图像计算甲、乙两灯泡并联在电压为 220 V 的电路中实际发光的功率大约分别为( )图 K198A.15 W 30 W4B.30 W 40 WC.40 W 60 WD.60 W 100 W二、多选题11.电位器是变阻器的一种.如图 K199 所示,如果把电位器与灯泡串联起来,利用它改变灯泡的亮度,下列说法正确的是( )图 K199A.串接 A、 B 使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗B.串接 A、 C 使滑动触头逆时针转动,灯泡变亮C.串接 A、 C 使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗D.串接 B、 C 使滑动触头顺时针转动,灯泡变亮12.[2015·湖北武汉调研]如图 K1910 所示是某款理发用的电吹风的电路图,它主要由电动机 M 和电热丝 R 构成.当闭合开关 S1、S 2后,电动机驱动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经电热丝加热,形成热风后从出风口吹出.已知电吹风的额定电压为 220 V,吹冷风时的功率为 120 W,吹热风时的功率为 1000 W.关于该电吹风,下列说法正确的是( )图 K1910A.电热丝的电阻为 55 ΩB.电动机线圈的电阻为 Ω12103C.当电吹风吹热风时,电热丝每秒钟消耗的电能为 1000 JD.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为 120 J13.如图 K1911 所示,在一幢居民楼里有各种不同的用电器,如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等.停电时,用多用电表测得 A、 B 间的电阻为 R;供电后,设各家用电器全都同时使用时,测得 A、 B 间电压为 U,进线电流为 I.经过一段时间 t,从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为 W,则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率 P,其中正确的是( )图 K1911A. P= I2RB. P=U2R5C. P= IUD. P=Wt14.下表列出了某品牌电动自行车及其所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则( )自重 40 kg 额定电压 48 V载重 75 kg 额定电流 12 A最大行驶速度 20 km/h 额定输出功率 350 WA.电动机的输入功率为 576 WB.电动机的内阻为 4 ΩC.该车获得的牵引力为 104 ND.该车受到的阻力为 63 N15.通常一次闪电过程历时 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.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.闪电前云、地间的电场强度约为 1×106 V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为 6×106 J6课时作业(十九)1.B [解析] 电子加速后,由动能定理知 eU= mv2,电子射出加速电场的速度 v=12,设单位长度内自由电子数为 n,得 I= nev, n= = = ,所以长为 Δ l2eUm Iev Ie2eUm Ie m2eU的电子束内的电子个数是 N= nΔ l= ,B 正确.IΔ le m2eU2.C [解析] 由电阻公式得 RAB= ρ , RCD= ρ ,则 = = ,根据欧姆定律可abc cab RABRCD a2c2 94知,电压相同时电流与电阻成反比,则将 C、 D 接入电压为 U 的电路中,电流为 I′= I.94选项 C 正确.3.B [解析] 根据电阻的定义式可以求出 A、 B 两点的电阻分别为 RA= Ω=30 30.1Ω, RB= Ω=40 Ω,所以 Δ R= RB- RA=10 Ω,故 B 对,A、C、D 错.60.154.A [解析] 由 P= UI 可知, 该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为:I= = A≈6.8 A,故选项 A 正确.PU 15002205.C [解析] 不管电路是否为纯电阻电路,电路的电功率一定为 P= UI,选项 C 正确;只有电路为纯电阻电路时,才有 P= UI= I2R= ,故 A、B 错误;而 UI- I2R 为电能转化为U2R其他形式能量的功率,故 D 错误.6.B [解析] 根据 R= ρ ,从单位上看,答案中,分子应是长度单位,而分母应是lS面积单位,只有 A、B 符合,C、D 错误;再代入特殊值,若 b= a,球壳无限薄,此时电阻为零,因此 B 正确,A 错误.7.D [解析] 由于电阻器 D 与两个标准电阻 R1、 R2并联后接在电压恒为 U 的电源两端时,三者功率相同,则此时三者电阻相同.当三者按照题图乙所示电路连接时,电阻器D 两端的电压小于 U,由题图甲图像可知,电阻器 D 的电阻增大,则有 RD> R1= R2,而 RD与 R2并联,其两端电压相等,根据 P= , PD< P2,C 错误;由欧姆定律可知,电流U2RID< I2,又 I1= I2+ ID,根据 P= I2R, P1<4 P2,A 错误,D 正确;由于电阻器 D 与电阻 R2的并联电阻 R< R1,所以 D 两端的电压小于 ,且 D 阻值变大,则 PD< ,B 错误.U2 P48.A [解析] 由部分电路欧姆定律并结合图像可得U1= IR1=3 φ 0-2 φ 0= φ 0, U2= IR2=2 φ 0-0=2 φ 0,故 R1LⅡ ,所以 ρ 1110 U2R7V,B 灯被烧坏;对于 B 电路,由于 RA110 V,B 灯被烧坏;对于 C 电路,B 灯与滑动变阻器并联,并联电阻可能等于 RA,所以可能有 UA= UB=110 V,两灯可以正常发光;对于 D 电路,若变阻器的有效电阻等于A、B 的并联电阻,则 UA= UB=110 V,两灯可以正常发光.比较 C、D 两个电路,由于 C 电路中变阻器功率为 P1=( IA- IB)×110 V,而 D 电路中变阻器功率为 P2=( IA+ IB)×110 V,所以 C 电路消耗的功率最小.综上所述,C 正确.10.C [解析] 两灯泡并联在电压为 220 V 的电路中,则两只灯泡两端的电压均为220 V,根据 I- U 图像知,甲灯实际工作时的电流约为 I 甲 =0.18 A,乙灯实际工作时的电流为 I 乙 =0.27 A,所以功率分别为 P 甲 = I 甲 U=0.18×220 W≈40 W, P 乙 = I 乙U=0.27×220 W≈60 W,C 正确.11.AD [解析] 根据电位器结构和连线可知:串接 A、 B 使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大,回路电流减小,灯泡变暗,A 正确;同理,D 正确;串接 A、 C 时,转动滑动触头不能改变回路电阻,灯泡亮度不变,故 B、C 错误.12.AD [解析] 电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为 P=1000 W-120 W=880 W,对电热丝,由 P= 可得电热丝的电阻为 R= = Ω=55 Ω,选项 A 正确;由于不知道U2R U2P 2202880电动机线圈的发热功率,所以电动机线圈的电阻无法计算,选项 B 错误;当电吹风吹热风时,电热丝每秒消耗的电能为 880 J,选项 C 错误;当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为 120 J,选项 D 正确.13.CD [解析] 电路消耗电功率的计算公式 P= UI、 P= 是普遍适用的,而 A、B 两Wt选项中公式只适用于纯电阻电路,而电视机、洗衣机、微波炉和排油烟机等都不是纯电阻元件,A、B 错误,C、D 正确.14.AD [解析] 由于 U=48 V, I=12 A,则 P 入 = IU=576 W,故选项 A 正确;因 P入 = P 出 + I2r, r= Ω= Ω,故选项 B 错误;由 P 出 = Fv= Ffv, F= Ff=63 576- 350122 11372N,故选项 C 错误,D 正确.15.AC [解析] 由电流的定义式 I= 知 I= A=1×10 5 A,A 正确;整qt 660×10- 6个过程的平均功率 P= = = W=3×10 10 W(t 代入 0.2 s 或 0.3 s),BWt qUt 6×1.0×1090.2错误;由 E= = V/m=1×10 6 V/m,C 正确;整个闪电过程向外释放的能量为Ud 1.0×1091×103电场力做的功 W= qU=6×10 9 J,D 错误.1第 19 讲 部分电路及其规律核心填空 一、电流1.定义:自由电荷的________________移动形成电流.2.两个公式:(1)定义式:________;(2)微观式:________( q 为自由电荷的电荷量).3.方向:规定为________定向移动的方向.二、电阻与电阻定律1.电阻:导体两端的电压和通过它的________________的比值.表达式为:________.2.电阻定律(1)内容:导体的电阻跟导体本身的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,还跟导体的________有关.(2)公式:________________,该式是电阻大小的决定式.(3)电阻率:反映材料导电性能的物理量,单位为________________,符号为________________.三、部分电路的欧姆定律1.内容:导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比,跟它的电阻 R 成反比.2.表达式:________(说明:这是电流的决定式).3.适用条件:适用于金属导体和电解液,________和________元件不适用.四、电功、电功率、电热1.电功:电路中电场力移动电荷做的功,公式为 W=________(适用于任何电路).2.电热:电流流过导体产生的热量,由焦耳定律 Q=________计算;热功率指单位时间内电流通过导体产生的热量,表达式为 P 热 =________.3.电功率:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢,公式为 P=________(适用于任何电路).五、串、并联电路的特点电路 串联电路 并联电路电流特点 I= I1= I2=…= In I= I1+ I2+…+ In电压特点 U= U1+ U2+…+ Un U= U1= U2=…= Un总电阻 R= R1+ R2+…+ Rn = + +…+1R 1R1 1R2 1Rn功率分配 = =…= = I2P1R1 P2R2 PnRn P1R1= P2R2=…= PnRn= U2其他 = =…= = IU1R1 U2R2 UnRn I1R1= I2R2=…= InRn= U易错判断 2(1)规定正电荷定向移动方向为电流方向,所以,电流是矢量.( )(2)电荷的移动速度就是电流的传导速度.( )(3)电流 I 随时间 t 变化的图像与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量.( )(4)由 R= 知, 导体的电阻与导体两端电压成正比,与流过导体的电流成反比.( UI)(5)由 ρ = 知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长RSl度成反比.( )(6)公式 W= t= I2Rt 可适用于所有电路.( )U2R考点一 对电阻定律、欧姆定律的理解1.两个公式对比公式 R= UI R= ρ lS电阻的定义式 电阻的决定式提供了一种测定电阻的方法,并不说明电阻与 U 和 I 有关 说明了电阻的决定因素区别适用于任何纯电阻导体 只适用于粗细均匀的金属导体 和浓度均匀的电解质溶液2.欧姆定律适用于金属导体,但不包括金属导体制作的非纯电阻元件,如线圈、电动机等.从能量转化的角度来看,欧姆定律适用于将电能全部转化为内能的电路,如电阻丝、灯泡等.3.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量,导体电阻率与电阻阻值无直接关系,即电阻大,电阻率不一定大;电阻小,电阻率不一定小.1.(电流+电阻定律)[2015·安徽卷] 一根长为 L、横截面积为 S 的金属棒,其材料的电阻率为 ρ ,棒内单位体积自由电子数为 n,电子的质量为 m,电荷量为 e.在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为 v,则金属棒内的电场强度大小为( )图 191A. B.mv22eL mv2SneC. ρnev D.ρ evSL2.(电流、电阻、欧姆定律)两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的 2 倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( )A.1∶4 B.1∶8C.1∶16 D.16∶1■ 注意事项3某一导体的形状改变后,讨论其电阻变化应抓住以下三点:(1)导体的电阻率不变.(2)导体的体积不变,由 V= lS 可知 l 与 S 成反比.(3)在 ρ 、 l、 S 都确定之后,应用电阻定律 R= ρ 求解.lS考点二 串、并联电路及其应用1.串、并联电路的几个常用结论(1)当 n 个等值电阻 R0串联或并联时, R 串 = nR0, R 并 = R01n(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻.(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小).(4)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和.2.电压表、电流表的改装改装为大量程电压表 改装为大量程电流表原理 串联电阻分压 并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U= IgR+ IgRg,所以 R= - RgUIg IgRg=( I- Ig)R,所以 R=IgRgI- Ig改装后的电表内阻 RV= R+ RgRg RA= Q, W= UIt= I2Rt+ W 其他 , P= UI= I2R+ P 其他 ,如电风扇、电动机、电解槽等.2.额定功率与实际功率(1)用电器在额定电压下正常工作,用电器的实际功率等于额定功率,即 P 实 = P 额.(2)用电器的工作电压不一定等于额定电压,用电器的实际功率不一定等于额定功率,若 U 实 U 额 ,则 P 实 P 额 ,用电器可能被烧坏.1.(电功率的计算)[2015·甘肃金昌模拟] 小亮家有一台电风扇,内阻为 20 Ω,额定电压为 220 V,额定功率为 66 W,将它接上 220 V 电源后,发现因扇叶被东西卡住不能转动.则此时电风扇消耗的功率为( )A.66 W B.2420 WC.11 W D.不确定2.(多选)(电功率、用电器的效率)[2015·武汉联考] 在如图 1910 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 RM=1 Ω.若灯泡恰能正常发光,下列说法正确的是( )图 1910A.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 W3.(家用电器中的电功和电功率)一个电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220 V的交流电源上(其内阻可忽略不计),均正常工作.用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A,通过洗衣机电动机的电流是 0.50 A,则下列说法中正确的是( )A.电饭煲的电阻为 44 Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为 440 ΩB.电饭煲消耗的电功率为 1555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5 WC.1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍■ 注意事项1.在非纯电阻电路中, t 既不能表示电功也不能表示电热,因为欧姆定律不再成U2R立.2.不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时,仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能.只有在电动机转动时为非纯电阻电路,UIR,欧姆定律不再适用,大部分电能转化为机械能.7第 19 讲 部分电路及其规律【教材知识梳理】核心填空一、1.定向 2.(1) I= (2) I= nqSv 3.正电荷qt二、1.电流 R= 2.(1)材料 (2) R= ρ (3)欧姆·米 Ω·mUI LS三、2. I= 3.气态导体 半导体UR四、1. qU= IUt 2. I2Rt I2R 3. = IUWt易错判断(1)(×) (2)(×) (3)(√) (4)(×) (5)(×)(6)(×)【考点互动探究】考点一 对电阻定律、欧姆定律的理解1.C [解析] 根据电阻定律,可得金属棒电阻为 R= ρ ,依题意,棒内电流可表示LS为 I= neSv, 又由部分电路欧姆定律知 U= IR= neSv·ρ = ρnevL ,棒内电场可视为匀强LS电场,由电场强度与电势差关系,有 E= ,本题中 d= L,将 U 及 d 代入,解得UdE= ρnev ,故选项 C 正确.2.C [解析] 对于第一根导线,均匀拉长到原来的 2 倍,则其横截面积必然变为原来的 ,由电阻定律可得其电阻变为原来的 4 倍,第二根导线对折后,长度变为原来的 ,横12 12截面积变为原来的 2 倍,故其电阻变为原来的 .给上述变化后的裸导线加上相同的电压,14由欧姆定律得: I1= , I2= = ,由 I= 可知,在相同时间内,电荷量之比U4R UR4 4UR qtq1∶ q2= I1∶ I2=1∶16.考点二 串、并联电路及其应用1.AC [解析] 当 c、 d 端短路时,等效电阻 R= R1+ =40 Ω,A 正确;当R2R3R2+ R3a、 b 端短路时,等效电阻 R′= R2+ =128 Ω,B 错误;当 a、 b 两端接通测试电源R1R3R1+ R3时,等效电路如图所示,根据欧姆定律得 I= = A=2 A,所以 Ucd= IR3=80 ER1+ R3 10010+ 40V,C 正确;当 c、 d 两端接测试电源时, I′= = A= A, Uab= I′ R3=25 ER2+ R3 100120+ 40 58V,D 错误.82.C [解析] 根据串、并联电路的特点知 U2= U3,因 P1= P2= P3,故 R2= R3,又I1= I2+ I3,故 I1=2 I2=2 I3,根据 P= I2R 和 P1= P2= P3得 R1∶ R2∶ R3=1∶4∶4,C 正确.3.C [解析] 电流表和电阻 R1并联, R1的电阻值为电流表内阻的 ,则由并联电路特12点可知,通过电流表的电流 IA是通过 R1的电流的 ,则 IA= I 总 ,其中 I 总 为干路电12 13流.所以可以用电流表上的 0.02 A 的一个小格表示总电流 0.06 A.所以选项 C 正确.考点三 伏安特性曲线的理解和应用例 1 BD [解析] 电路中的总电流为 0.25 A,L 1中电流为 0.25 A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为 3.0 V, L1消耗的电功率为 P1= U1I1=0.75 W,B 正确;根据并联电路规律,L 2中电流为 0.125 A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为 0.3 V,L 1两端的电压大约为 L2两端电压的 10 倍,A 错误;由欧姆定律,L 2的电阻为 R2= = Ω=2.4 U2I2 0.30.125Ω,C 错误;L 2消耗的电功率为 P2= U2I2=0.3×0.125 W=0.037 5 W,L 1、L 2消耗的电功率的比值大于 4,D 正确.变式题 1 D [解析] 由图可知流过小灯泡的电流 I 与所加电压 U 的关系为非线性关系,可知小灯泡的电阻随所加电压的增大而逐渐增大,选项 A 错误;根据欧姆定律,对应P 点,小灯泡的电阻应为 R= ,选项 B、C 错误;对应 P 点,小灯泡的功率为 P= U1I2,也U1I2就是图中矩形 PQOM 所围面积,选项 D 正确.变式题 2 AD [解析] 由 IU 图像可知,图线是一条过原点的倾斜直线,即 I 和 U 成正比,A 正确;而电阻 R= = Ω=2 Ω,B 错误;由于纵、横坐标的标度不一样,故不UI 105能用 tan α 计算斜率表示电阻的倒数,C 项错误;在 R 两端加上 6.0 V 电压时, I= =URA=3.0 A,每秒通过电阻横截面的电荷量 q= It=3.0×1 C=3.0 C,选项 D 正确.6.02考点四 电路中电功、电热的计算1.B [解析] 当扇叶被东西卡住不能转动时,电路变为纯电阻电路,所以电风扇消耗的功率也就是热功率,即 P= =2420 W,B 正确.U2R2.AB [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-3 V=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为 I2RM=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.3.C [解析] 由于电饭煲是纯电阻元件,所以 R1= = 44 Ω, P1= UI1=1100 W,其UI1在 1 min 内消耗的电能 W1= UI1t=6.6×10 4 J,洗衣机电动机为非纯电阻元件,所以 R2≠, P2= UI2=110 W,其在 1 min 内消耗的电能 W2= UI2t=6.6×10 3 J,其热功率 P 热UI2≠ P2,所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的 10 倍.9【教师备用习题】1.有一段长 1 m 的电阻丝,电阻是 10 Ω,现把它均匀拉伸到长为 5 m 的电阻丝,则电阻变为( )A.10 Ω B.50 ΩC.150 Ω D.250 Ω[解析] D 电阻丝无论怎样拉长其体积不变,但随着长度均匀增加,截面面积减小,即满足关系式 V= Sl.把电阻丝由 1 m 均匀拉伸到 5 m 时,截面面积变成原来的 ,由电阻15定律 R= ρ 可知电阻变成原来的 25 倍,D 正确.lS2.[2015·浙江卷] 下列说法正确的是( )A.电流通过导体的热功率与电流大小成正比B.力对物体所做的功与力的作用时间成正比C.电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比D.弹性限度内,弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比[解析] C 由 P= I2R 可知,对于同一导体,热功率与电流的二次方成正比,故选项 A错误.由 W= Flcos α 可知,力对物体所做的功与力的大小、物体沿力的方向移动的位移有关,故选项 B 错误.由 Q= CU 可知,对同一电容器, C 一定,故 Q 与 U 成正比,故选项C 正确.弹簧的劲度系数与自身材料、弹簧丝粗细、原长等因素有关,与弹簧伸长量无关,故选项 D 错误.3.(多选)如图所示,甲、乙两电路都是由一个灵敏电流表 G 和一个电阻箱 R 组成的,下列说法正确的是( )A.甲表是电流表, R 增大时量程增大B.甲表是电流表, R 增大时量程减小C.乙表是电压表, R 增大时量程增大D.乙表是电压表, R 增大时量程减小[解析] BC 由电表的改装原理可知,电流表应是 G 与 R 并联,改装后加在 G 两端的最大电压 Ug= IgRg不变,所以并联电阻 R 越大, I= Ig+ IR越小,即量程越小,B 正确,A 错误;对于电压表应是 G 与 R 串联,改装后量程 U= IgRg+ IgR,可知 R 越大,量程越大,C 正确,D 错误.4. [2013·安徽卷] 用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中 Rx是待测电阻, R0是定值电阻,G 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 G 的电流为零时,测得 MP= l1, PN= l2,则 Rx的阻值为( )A. R0 B. R0l1l2 l1l1+ l210C. R0 D. R0l2l1 l2l1+ l2[解析] C 本题是应用平衡电桥测量电阻的考题,考查电路的分析与计算能力.当电流表 G 中无电流通过时,称电桥达到平衡.平衡时,电流表 G 所在支路电流为零,则流过R0和 Rx的电流相同(记作 I1),流过电阻丝 MN 的电流相同(记作 I2).电流表 G 两端电位相等,因而有 I1R0= I2RMP, I1Rx= I2RPN,便可求得 Rx= R0= R0,选项 C 正确.RPNRMP l2l15.[2012·上海卷]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( )A.3 V 1.8 J B.3 V 3.6 JC.6 V 1.8 J D.6 V 3.6 J[解析] D 由题意知 W= UIt= qU, U= = V=3 V,若使电荷量加倍,由 I= 可知Wq 0.90.3 qt电流加倍,由 U= IR 知电压加倍,电压变为 6 V,同时 W1= q1U1=6×0.6 J=3.6 J,D 正确,A、B、C 错误.6.[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.8×10 8 kW·h B.8×10 10 kW·hC.8×10 11 kW·h D.8×10 13 kW·h[解析] B 每户两只白炽灯被两只 LED 灯替换后,节约电功率为 120 W-20 W=100 W,每天按照五个小时用电计算,节电 0.5 kW·h,全年按照 360 天计算,节电 180 kW·h,全国按照四亿家庭计算,节电 7.2×1010 kW·h,故选项 B 正确.7.如图所示为一磁流体发电机的示意图, A、 B 是平行正对的金属板,等离子体(电离的气体,由自由电子和阳离子构成,整体呈电中性)从左侧进入,在 t 时间内有 n 个自由电子落在 B 板上,则关于 R 中的电流大小及方向判断正确的是( )A. I= ,从上向下 B. I= ,从上向下net 2netC. I= ,从下向上 D. I= ,从下向上net 2net[解析] A 等离子体从左侧进入后,正、负带电粒子在洛伦兹力的作用下,向极板偏转,根据题意,自由电子落在 B 板上,阳离子应该落在 A 板上,两极板间形成电势差,自由电子会从电势较低的 B 板通过导线流经电阻 R 回到 A 板,根据在 t 时间内有 n 个自由电子落在 B 板上,可知 R 中的电流大小 I= , R 中的电流方向为从上向下.net8.两根由同种材料制成的均匀电阻丝 A、 B 串联在电路中, A 的长度为 L,直径为d; B 的长度为 2L,直径为 2d,那么通电后在相同的时间内产生的热量之比为( )A. QA∶ QB=1∶1 B. QA∶ QB=2∶1C. QA∶ QB=1∶2 D. QA∶ QB=4∶111[解析] B 两电阻丝直径之比为 1∶2,则横截面积之比为 1∶4,根据电阻公式 R= ρ可知,电阻之比为 2∶1,根据 Q= I2Rt,由于电流相等,则产生的热量之比为 2∶1.lS9.电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图所示),下列说法正确的是( )A.开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗的总功率不变[解析] A 开关接通时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P= 变大,电烙铁的功率变大.U2R10.(多选)如图甲所示电路,小灯泡通电后其两端电压 U 随所通过的电流 I 变化的图线如图乙所示, P 为图线上一点, PN 为图线的切线, PM 为 U 轴的垂线, PQ 为 I 轴的垂线,下列说法中正确的是( )A.随着所通电流的增大,小灯泡的电阻增大B.对应 P 点,小灯泡的电阻为 R=U1I2C.在电路中灯泡 L 两端的电压为 U1时,电阻 R 两端的电压为 I1RD.对应 P 点,小灯泡的功率为图中矩形 PQOM 所围的面积[解析] ABD 由欧姆定律知, UI 图中任意一点的电阻为该点与坐标原点 O 的连线的斜率,随着所加电流的增大,小灯泡的电阻增大,选项 A 正确;对应 P 点,小灯泡的电阻为 O、 P 连线的斜率,即 R= ,选项 B 正确;对应 P 点,小灯泡的功率为 P= U1I2,即图U1I2中矩形 PQOM 所围的面积,选项 D 正确;在电路中灯泡 L 两端的电压为 U1时,通过电阻 R的电流为 I2,其两端的电压为 I2R,选项 C 错误.
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