第十章 电路及其应用(预习衔接.含解析)2025-2026学年高二上学期物理必修第三册沪科版(2020)

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第十章 电路及其应用(预习衔接.含解析)2025-2026学年高二上学期物理必修第三册沪科版(2020)

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新课预习衔接 电路及其应用
一.选择题(共4小题)
1.(2024春 宁波期末)最近两年洗地机这一新鲜家电逐渐流行,便利了人们的生活。现有某品牌洗地机,其工作参数如表所示,其工作模式有强效、节能两种,强效模式下,该洗地机以额定功率工作,节能模式下,以额定功率的一半功率工作,两种模式下,其工作电压均相同,其续航时间是按照节能模式工作计算得到的,则下列说法正确的是(  )
产品名称 某品牌洗地机 产品型号 QX﹣V6A
额定功率 220W 电池容量 5200mAh
续航时间 80min 清水箱容量 800mL
外形尺寸 260*262*1115mm 污水箱容量 720mL
A.电池充满电后,储存的总电荷量为187200C
B.该洗地机在强效模式下的工作电流为3.9A
C.该洗地机内阻约为3.6Ω
D.该洗地机的工作电压约为28V
2.(2019秋 大武口区校级期末)如图所示,电源内阻较大,当开关闭合、滑动变阻器滑片位于某位置时,水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态,灯泡L也能正常发光,现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动,则(  )
A.灯泡将变暗,电源效率将减小
B.液滴带正电,将向下做加速运动
C.电源的路端电压增大,输出功率也增大
D.滑片滑动瞬间,带电液滴电势能将减小
3.(2024春 建邺区期末)在如图所示电路中,电压表为理想电压表,两电流表由相同的表头改装而成,电流表A1量程为1A,电流表A2量程为0.6A,闭合开关S,滑动变阻器的滑片位于a点时,电压表的读数分别为U1、两电流表示数和为I1,滑动变阻器的滑片位于b点时,电压表的读数为U2、两电流表示数和为I2,下列判断正确的是(  )
A.U1>U2,I2>I1
B.两电流表A1与A2示数相同
C.滑片由a滑到b,会变化
D.两电流表A1与A2指针偏角相同
4.(2024秋 丰台区期末)如图所示,将一个电动机M接在电路中,正常工作时测得电动机两端的电压为U1,流过电动机的电流为I1;将电动机短时间卡住时,测得电动机两端的电压为U2,流过电动机的电流为I2。下列说法正确的是(  )
A.电动机线圈电阻为
B.正常工作时,电动机消耗的电功率为U1I1
C.正常工作时,电动机产生的热功率为U1I1
D.正常工作时,电动机对外做功功率为U1I1﹣U2I2
二.多选题(共3小题)
(多选)5.(2024春 辽宁期末)近年来,国产新能源汽车技术进步明显,比亚迪秦LDM﹣i搭载第五代DM技术的混动“双引擎”小汽车在实测中,百公里油耗小于2.5L,综合续航里程超过2300km,续航实现了巨幅提升,远超传统燃油车。若质量m=1500kg的“双引擎”小汽车,当行驶速度v≤54km/h时靠电动机输出动力;当行驶速度在54km/h<v≤90km/h范围内时靠汽油机输出动力,同时内部电池充电;当行驶速度v>90km/h时汽油机和电动机同时工作,这种汽车更节能环保。若该小汽车在一条平直的公路上由静止启动,汽车的牵引力F随运动时间t变化的图像如图所示,若小汽车行驶过程中所受阻力恒为1250N。已知汽车在t0时刻第一次切换动力引擎,以后保持恒定功率行驶至第t1时刻。下列判断正确的是(  )
A.0﹣t0阶段汽车的加速度为2.5m/s2
B.汽车第一次切换动力引擎时刻t0=10s
C.电动机输出的最大功率为90kW
D.t1时刻后若要继续加速将是“双引擎”同时工作模式
(多选)6.(2024秋 天津期末)如图为双量程的电流表电路示意图,其量程分别为0~1A和0~10A,已知表头内阻Rg为500Ω,满偏电流Ig为2mA。R1和R2是接入电路中的电阻,则下列说法正确的是(  )
A.当使用a、c两个端点时,量程为0~1A
B.当使用a、c两个端点时,量程为0~10A
C.
D.R1+R2=0.1Ω
(多选)7.(2024秋 抚顺期末)如图所示,U﹣I图线上,a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态,连接O、b时,α=β,则下列说法正确的是(  )
A.从a到b时,电源的总功率增大,输出功率减小
B.从b到c时,电源的总功率和输出功率都增大
C.在a、c两点时,电源的输出功率可能相等
D.在b点时,电源的输出功率最大
三.填空题(共4小题)
8.(2024秋 慈溪市期末)一物体用游标卡尺测其长度示数如图所示,读数为    mm。
9.(2024秋 揭西县期末)用图甲所示电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻.蓄电池的电动势约为2V,内电阻很小.除蓄电池,开关,导线外可供使用的实验器材还有:
A.电压表V(量程0﹣3V)
B.电流表A1(量程0﹣0.6A)
C.电流表A2(量程0﹣3A)
D.定值电阻R0(阻值4Ω,额定功率4W)
E.滑动变阻器R(阻值范围0﹣20Ω,额定电流1A)
(1)电流表应选    ;(填字母代号)
(2)根据实验数据作出U﹣I图象(图乙所示),则蓄电池的电动势E=   V,内阻r=   Ω;
(3)定值电阻R0在电路中的作用是    (只要求写一点).
10.(2024秋 太原期末)如图为欧姆表原理示意图,电流表的满偏电流Ig=1mA,电池电动势E=1.5V,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是    色(填“红”或“黑”),按正确方法测量Rx的阻值,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=   kΩ。
该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.4V,内阻变大,但此表仍能调零,仍按正确方法测量电阻,测量结果与真实值相比会    (填“变大”“变小”或“不变”),若示数为1.5kΩ,所测电阻的阻值应为    kΩ。
11.(2024秋 长宁区校级期末)在图中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路,则电源的电动势为    ,内阻为    ,电源的输出功率为    ,电源的效率为    。
四.解答题(共4小题)
12.(2024秋 西青区期末)如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,标有“8V,16W”的灯泡L恰好能正常发光,电动机M绕线的电阻R0=1Ω,求:
(1)流过电源的电流;
(2)电动机的输出功率。
13.(2024秋 天津期末)在如图所示的电路中,R1是由某金属氧化物制成的导体棒,实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I=kU3的规律(式中k=0.02A/N3);R2是普通电阻,阻值为24Ω,遵循欧姆定律,电源电动势E=6V,导线、电键和电流表电阻不计。闭合开关S后,电流表的示数为0.16A。求:
(1)R1两端的电压U1;
(2)R2两端的电压U2;
(3)电源的内电阻r。
14.(2024春 镇海区校级期末)如图所示,电阻R1=R2=R3=2.0Ω,当电键K闭合时理想电压表读数是2.0V,当K断开时理想电压表读数是1.6V,求:电源的电动势E和内电阻r。
15.(2024秋 抚顺期末)在如图所示的电路中,两电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片位于最左端时,两电表的示数分别为10V,0.2A;当滑动变阻器的滑片位于最右端时,两电表的示数分别为4V、0.5A。已知R1=84Ω,求:
(1)滑动变阻器的最大电阻值;
(2)电源的电动势E、内阻r。
新课预习衔接 电路及其应用
参考答案与试题解析
一.选择题(共4小题)
1.(2024春 宁波期末)最近两年洗地机这一新鲜家电逐渐流行,便利了人们的生活。现有某品牌洗地机,其工作参数如表所示,其工作模式有强效、节能两种,强效模式下,该洗地机以额定功率工作,节能模式下,以额定功率的一半功率工作,两种模式下,其工作电压均相同,其续航时间是按照节能模式工作计算得到的,则下列说法正确的是(  )
产品名称 某品牌洗地机 产品型号 QX﹣V6A
额定功率 220W 电池容量 5200mAh
续航时间 80min 清水箱容量 800mL
外形尺寸 260*262*1115mm 污水箱容量 720mL
A.电池充满电后,储存的总电荷量为187200C
B.该洗地机在强效模式下的工作电流为3.9A
C.该洗地机内阻约为3.6Ω
D.该洗地机的工作电压约为28V
【考点】电功和电功率的计算;用定义式计算电流大小及电荷量;欧姆定律的简单应用.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】D
【分析】A.根据电荷量公式代入数据求解;
BD.根据节能模式由电流的定义式求电流,再根据模式转换后求对应电流和对应电压;
C.根据题中条件分析能否求解内阻值。
【解答】解:A.电池充满电后,储存的总电荷量为q=It=5200×10﹣3×3600C=18720C,故A错误;
BD.该洗地机在节能模式下的工作电流为,节能模式下,以额定功率的一半功率工作,两种模式下,其工作电压均相同,由P=UI可知,在强效模式下的工作电流为I'=2I=2×3.9A=7.8A,该洗地机的工作电压约为V≈28V,
故B错误,D正确;
C.根据题中条件,无法得出该洗地机内阻,故C错误。
故选:D。
【点评】考查恒定电流的相关问题,会根据题意结合相关参数进行计算解答。
2.(2019秋 大武口区校级期末)如图所示,电源内阻较大,当开关闭合、滑动变阻器滑片位于某位置时,水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态,灯泡L也能正常发光,现将滑动变阻器滑片由该位置向a端滑动,则(  )
A.灯泡将变暗,电源效率将减小
B.液滴带正电,将向下做加速运动
C.电源的路端电压增大,输出功率也增大
D.滑片滑动瞬间,带电液滴电势能将减小
【考点】含容电路的动态分析.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题.
【答案】D
【分析】将滑片由该位置向a端滑动时,变阻器接入电路的电阻增大,分析电路中总电阻的变化,判断变阻器电压的变化,判断电容器充电还是放电,由板间场强的变化分析液滴的运动情况,根据场强的变化分析电势的变化,从而明确电势能的变化情况.
【解答】解:A、将滑片由该位置向a端滑动时,变阻器接入电路的电阻增大,电路中总电阻增大,电路中电流减小,灯泡消耗的功率减小,则灯泡将变暗。外电路总电阻增大,路端电压增大,则电源的效率为η100%100%,U增大,则知η增大,故A错误。
B、液滴受力平衡,因电容器上极板带负电,板间场强向上,则知液滴带正电。路端电压增大,故电容器板间电压增大,板间场强增大,液滴所受的电场力增大,因此液滴将向上做加速运动。故B错误。
C、由于电源的内电阻与外电阻关系未知,所以不能判断输出功率如何变化,故C错误。
D、因电容器两端的电压增大,故电荷所在位置相对于下极板的电势差增大,因下极板接地,故所在位置的电势减小,因粒子带正电,故粒子电势能减小,故D正确。
故选:D。
【点评】本题电容器动态变化分析与电路动态变化分析的综合,注意抓住电容器的电压与电阻电压的关系进行分析,注意下极板接地,故板间电势均为负值.
3.(2024春 建邺区期末)在如图所示电路中,电压表为理想电压表,两电流表由相同的表头改装而成,电流表A1量程为1A,电流表A2量程为0.6A,闭合开关S,滑动变阻器的滑片位于a点时,电压表的读数分别为U1、两电流表示数和为I1,滑动变阻器的滑片位于b点时,电压表的读数为U2、两电流表示数和为I2,下列判断正确的是(  )
A.U1>U2,I2>I1
B.两电流表A1与A2示数相同
C.滑片由a滑到b,会变化
D.两电流表A1与A2指针偏角相同
【考点】电表的改装和应用(实验).
【专题】实验题;错解分析题;比较思想;极端假设法;恒定电流专题;分析综合能力.
【答案】D
【分析】先根据欧姆定律和串并联电路的关系,表示出电流和电压的表达式,从表达式可以看出大小关系。根据电路图应用闭合电路欧姆定律求出滑动变阻器两端电压的函数表达式,根据表达式中斜率和截距的意义回答。
【解答】解:A、设电源电势为E,内阻为r,据欧姆定律有:I1,而I2,由于Ra<Rb,所以I1>I2,U1=E﹣I1(R1+RA+r),U2=E﹣I2(R1+RA+r),由于I1>I2,所以U2<U1,故A错误;
BD、两电流表是由相同的表头与不同的分流电阻并联改装而成,两电流表又是并联的,则相同的两表头电压相等,电流也相等,则偏转角相等,但两电流表的量程不同,表示的电流的示数不同,故B错误,D正确;
C、据闭合电路欧姆定律得:滑动变阻器两端的电压U=E﹣I(R1+RA+r),那么U﹣I直线的斜率就是R1+RA+r,不会改变,故C错误。
故选:D。
【点评】本题考查了闭合电路欧姆定律的应用问题,分析清楚图示电路图、知道电路连接是解题的前提,根据题意应用欧姆定律电压的函数表达式。
4.(2024秋 丰台区期末)如图所示,将一个电动机M接在电路中,正常工作时测得电动机两端的电压为U1,流过电动机的电流为I1;将电动机短时间卡住时,测得电动机两端的电压为U2,流过电动机的电流为I2。下列说法正确的是(  )
A.电动机线圈电阻为
B.正常工作时,电动机消耗的电功率为U1I1
C.正常工作时,电动机产生的热功率为U1I1
D.正常工作时,电动机对外做功功率为U1I1﹣U2I2
【考点】电动机“卡死”情况下的功率计算;欧姆定律的简单应用;电动机中的能量转化与计算.
【专题】定量思想;归纳法;恒定电流专题;理解能力.
【答案】B
【分析】根据欧姆定律可计算出电动机线圈的电阻;电动机消耗的电功率为P=U1I1;电动机的发热功率为P热=I2r;电动机输出功率等于总功率与发热功率之差。
【解答】解:A、当电动机被卡住后,电动机没有机械能输出,是纯电阻电路,所以电动机线圈电阻为,故A错误;
B、正常工作时,电动机消耗的电功率为P=U1I1,故B正确;
C、正常工作时,电动机产生的热功率为P热,故C错误;
D、正常工作时,电动机对外做功的功率为P机=P﹣P热=U1I1,故D错误。
故选:B。
【点评】解题的关键是知道电动机正常工作时,不能用欧姆定律计算电动机线圈的电阻,当电动机被卡住后,是纯电阻电路,才可以用欧姆定律计算出电动机线圈电阻。
二.多选题(共3小题)
(多选)5.(2024春 辽宁期末)近年来,国产新能源汽车技术进步明显,比亚迪秦LDM﹣i搭载第五代DM技术的混动“双引擎”小汽车在实测中,百公里油耗小于2.5L,综合续航里程超过2300km,续航实现了巨幅提升,远超传统燃油车。若质量m=1500kg的“双引擎”小汽车,当行驶速度v≤54km/h时靠电动机输出动力;当行驶速度在54km/h<v≤90km/h范围内时靠汽油机输出动力,同时内部电池充电;当行驶速度v>90km/h时汽油机和电动机同时工作,这种汽车更节能环保。若该小汽车在一条平直的公路上由静止启动,汽车的牵引力F随运动时间t变化的图像如图所示,若小汽车行驶过程中所受阻力恒为1250N。已知汽车在t0时刻第一次切换动力引擎,以后保持恒定功率行驶至第t1时刻。下列判断正确的是(  )
A.0﹣t0阶段汽车的加速度为2.5m/s2
B.汽车第一次切换动力引擎时刻t0=10s
C.电动机输出的最大功率为90kW
D.t1时刻后若要继续加速将是“双引擎”同时工作模式
【考点】计算电动机正常工作时输出的机械功或机械功率;牛顿第二定律的简单应用;瞬时功率的计算.
【专题】定量思想;模型法;功率的计算专题;分析综合能力.
【答案】AD
【分析】根据牛顿第二定律计算;根据运动学公式计算时间;根据P=Fv计算;先根据P=Fv计算出速度,然后结合题意分析。
【解答】解:A.开始阶段,牵引力F1=5000N,根据牛顿第二定律
F1﹣f=ma
代入数据解得开始阶段的加速度
a=2.5m/s2
故A正确;
B.汽车第一次切换动力引擎时速度大小v1=54km/h=15m/s,根据运动学公式得加速的时间
,故B错误;
C.t0时刻,电动机输出功率最大
Pm=F1v1=5000×15W=75kW,故C错误;
D.汽油机工作期间,功率
P=F2v1=6000×15W=90000W
t1时刻汽车的速度为
90km/h
根据题意,若要继续加速将是“双引擎”同时工作模式,故D正确;
故选:AD。
【点评】熟练掌握公式P=Fv以及牛顿第二定律在加速过程中的应用。
(多选)6.(2024秋 天津期末)如图为双量程的电流表电路示意图,其量程分别为0~1A和0~10A,已知表头内阻Rg为500Ω,满偏电流Ig为2mA。R1和R2是接入电路中的电阻,则下列说法正确的是(  )
A.当使用a、c两个端点时,量程为0~1A
B.当使用a、c两个端点时,量程为0~10A
C.
D.R1+R2=0.1Ω
【考点】电表的改装和应用(实验);串联电路的特点及应用.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】AC
【分析】根据电路接不同位置时对应不同的电路连接方式判断电流表的量程大小,结合欧姆定律、串并联的相关知识列式求解。
【解答】解:当使用a、b两个端点时,量程为0~10A,由欧姆定律得
当使用a、c两个端点时,量程为0~1A,由欧姆定律得
代入数据,联立解得
故AC正确,BD错误;
故选AC。
【点评】考查电流表的改装,要求学生熟练掌握串并联电路的知识列式求解相关的物理量。
(多选)7.(2024秋 抚顺期末)如图所示,U﹣I图线上,a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态,连接O、b时,α=β,则下列说法正确的是(  )
A.从a到b时,电源的总功率增大,输出功率减小
B.从b到c时,电源的总功率和输出功率都增大
C.在a、c两点时,电源的输出功率可能相等
D.在b点时,电源的输出功率最大
【考点】电功和电功率的计算;闭合电路欧姆定律的内容和表达式.
【专题】定性思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】CD
【分析】斜率为负值的图线是电源的路端电压与电流关系的图线,斜率为正值的图线是定值电阻的U﹣I图线;根据电源的输出功率规律可明确电源的输出功率。
【解答】解:D、U﹣I图像中,直线的斜率代表电阻的大小,连接O、b时,a=β,所以此时定值电阻R和电源的内电阻r相等,此时电源的输出功率最大,故D正确;
C、在a点时,外电阻较小,但电流较大,在c点时,外电阻较大,但电流较小,根据P=I2R可知,电源的输出功率可能相等,故C正确;
AB、电源的总功率P=EI,则a点对应的总功率最大,从a→b时,电源的总功率减小,而输出功率变大,从b到c时,电源的总功率和输出功率都减小,故AB错误。
故选:CD。
【点评】本题关键明确电源总功率P=EI;当R=r时,电源的输出功率最大;而电源的效率随着外电压的增大而增大。
三.填空题(共4小题)
8.(2024秋 慈溪市期末)一物体用游标卡尺测其长度示数如图所示,读数为  12.50 mm。
【考点】游标卡尺的使用与读数.
【专题】定量思想;推理法;直线运动规律专题;实验探究能力.
【答案】12.50。
【分析】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读。
【解答】解:20分度的游标卡尺的最小分度是0.05mm,游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,所以图中读数为:l=12mm+10×0.05mm=12.50mm。
故答案为:12.50。
【点评】解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法,游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读。
9.(2024秋 揭西县期末)用图甲所示电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻.蓄电池的电动势约为2V,内电阻很小.除蓄电池,开关,导线外可供使用的实验器材还有:
A.电压表V(量程0﹣3V)
B.电流表A1(量程0﹣0.6A)
C.电流表A2(量程0﹣3A)
D.定值电阻R0(阻值4Ω,额定功率4W)
E.滑动变阻器R(阻值范围0﹣20Ω,额定电流1A)
(1)电流表应选  B ;(填字母代号)
(2)根据实验数据作出U﹣I图象(图乙所示),则蓄电池的电动势E= 2.10 V,内阻r= 0.2 Ω;
(3)定值电阻R0在电路中的作用是  保护电路 (只要求写一点).
【考点】测量普通电源的电动势和内阻.
【专题】实验题.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)根据电路最大电流选择电流表.
(2)电源的U﹣I图象与纵轴的交点坐标是电源电动势,图象斜率的绝对值是电源内阻.
(3)定值电阻在电路中可以保护电源,防止电源短路,还要增大内电阻的测量值,减小误差.
【解答】解:(1)电路最大电流约为:I0.5A,电流表应选B;
(2)由图乙所示图象可知,电源电动势为2.10V,R0+r4.2Ω,电源内阻为:r=4.2Ω﹣4Ω=0.2Ω;
(3)定值电阻在电路起到以下作用:a、保护电路;b、增大电源的等效内阻,实验时电压表示数变化明显,减小实验误差.
故答案为:(1)B;(2)2.10,0.2;(3)保护电路.
【点评】本题考查了实验器材的选取、求电源电动势与内阻等问题,要掌握实验器材的选取原则,要会由电源的U﹣I图象求电源电动势与内阻.
10.(2024秋 太原期末)如图为欧姆表原理示意图,电流表的满偏电流Ig=1mA,电池电动势E=1.5V,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是  红 色(填“红”或“黑”),按正确方法测量Rx的阻值,指针指在刻度盘的正中央,则Rx= 1.5 kΩ。
该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.4V,内阻变大,但此表仍能调零,仍按正确方法测量电阻,测量结果与真实值相比会  变大 (填“变大”“变小”或“不变”),若示数为1.5kΩ,所测电阻的阻值应为  1.4 kΩ。
【考点】练习使用多用电表(实验);电表的改装和应用(实验).
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】红,1.5,变大,1.4。
【分析】根据欧姆表的内部结构判断两表笔的连接情况,根据闭合电路的欧姆定律计算中值电阻,根据题意继续利用闭合电路的欧姆定律分析测量值和真实值之间的关系,并代入公式计算真实值。
【解答】解:欧姆表是电流表改装的,必须满足电流的方向“+”进“﹣”出,如图所示,回路中电流表的负端接到电源负极,所以电流应从A线柱流进,内电路电源正极与B接线柱相连,根据多用电表的使用规则为红表笔接正,黑表笔接负,得电流从红表笔流进,黑表笔流出,所以与A相连的表笔颜色是红色,故选红;当两表笔短接(即Rx=0)时,电流表应调至满偏电流Ig,设此时欧姆表的内阻为R内,由闭合电路欧姆定律得
解得 R内=1500Ω
当指针指在刻度盘的正中央时
根据闭合电路欧姆定律有
要满足上式可得 R内=Rx=1500Ω=1.5kΩ
当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆挡重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式
R内
知欧姆表内阻会变小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由闭合电路欧姆定律
I
可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,故欧姆表的示数变大了,即测量值变大,电池电动势变为E′=1.4V时,
R内′Ω=1400Ω=1.4kΩ
若示数为1.5kΩ,可知指针指在刻度盘的正中央,由闭合电路欧姆定律
解得 R内′=Rx′=1.4kΩ
故答案为:红,1.5,变大,1.4。
【点评】考查欧姆表的内部结构和闭合电路的欧姆定律,会根据闭合电路的欧姆定律分析可能出现的测量结果。
11.(2024秋 长宁区校级期末)在图中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路,则电源的电动势为  3V ,内阻为  0.5Ω ,电源的输出功率为  4W ,电源的效率为  66.7% 。
【考点】闭合电路欧姆定律的内容和表达式.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】3V,0.5Ω,4W,66.7%
【分析】由电源的路端电压与电流的关系图象与纵轴的交点读出电源的电动势,其斜率大小等于电源的内阻,两图线的交点读出电流与电压,求出电源的输出功率和效率。
【解答】解:根据闭合电路欧姆定律得U=E﹣Ir,当I=0时,U=E,由图读出电源的电动势E=3V,内阻等于图线的斜率大小,则
电源的输出功率P电=UI=2×2W=4W,电源的效率66.7%
故答案为:3V,0.5Ω,4W,66.7%
【点评】对于图线关键要根据物理规律,从数学角度来理解其物理意义,本题要抓住图线的斜率、交点的意义来理解图象的意义,属于基础题。
四.解答题(共4小题)
12.(2024秋 西青区期末)如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,标有“8V,16W”的灯泡L恰好能正常发光,电动机M绕线的电阻R0=1Ω,求:
(1)流过电源的电流;
(2)电动机的输出功率。
【考点】闭合电路欧姆定律的内容和表达式;电功和电功率的计算.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】(1)流过电源的电流为4A;
(2)电动机的输出功率为12W。
【分析】(1)根据灯泡正常发光时的电压,可知电路的路端电压。根据闭合电路欧姆定律求解流过电源的电流;
(2)先求得通过灯泡的电流,根据串并联关系可得电动机的电压和通过电动机的电流。根据电动机的输出功率等于输入功率减去绕线电阻的发热功率解答。
【解答】解:(1)标有“8V,16W”的灯泡恰好能正常发光,可知路端电压U=8V。根据闭合电路欧姆定律可得流过电源的电流为:
(2)通过灯泡的电流为:
通过电动机的电流为:IM=I﹣IL=4A﹣2A=2A
电动机的输出功率为:
答:(1)流过电源的电流为4A;
(2)电动机的输出功率为12W。
【点评】本题考查了闭合电路欧姆定律的应用,非纯电阻电路的计算问题,基础题目。注意电动机工作时是非纯电阻用电器,欧姆定律对其不再适用,要利用串并联电路的性质间接求解它的电压与电流。
13.(2024秋 天津期末)在如图所示的电路中,R1是由某金属氧化物制成的导体棒,实验证明通过它的电流I和它两端电压U遵循I=kU3的规律(式中k=0.02A/N3);R2是普通电阻,阻值为24Ω,遵循欧姆定律,电源电动势E=6V,导线、电键和电流表电阻不计。闭合开关S后,电流表的示数为0.16A。求:
(1)R1两端的电压U1;
(2)R2两端的电压U2;
(3)电源的内电阻r。
【考点】闭合电路欧姆定律的内容和表达式.
【专题】计算题;定量思想;等效替代法;恒定电流专题;分析综合能力.
【答案】(1)R1两端的电压U1为2V。
(2)R2两端的电压U2为3.84V。
(3)电源的内电阻r为1Ω。
【分析】(1)根据通过R1的电流I和它两端的电压U遵循I=kU3的规律,求出R1两端的电压。
(2)根据欧姆定律求出R2的电压。
(3)根据闭合电路欧姆定律求解电源的内电阻r。
【解答】解:(1)闭合开关S后,电流表的示数为I=0.16A
据题可得:I
则得U1V=2V
(2)R2两端的电压U2=IR2=0.16×24V=3.84V
(3)根据闭合电路的欧姆定律有:
E=U1+IR2+Ir
解得:r=1Ω
答:(1)R1两端的电压U1为2V。
(2)R2两端的电压U2为3.84V。
(3)电源的内电阻r为1Ω。
【点评】解决本题的关键要读懂题意,明确导体棒的电流I和电压U的关系,再根据闭合电路欧姆定律和欧姆定律进行解答。
14.(2024春 镇海区校级期末)如图所示,电阻R1=R2=R3=2.0Ω,当电键K闭合时理想电压表读数是2.0V,当K断开时理想电压表读数是1.6V,求:电源的电动势E和内电阻r。
【考点】闭合电路欧姆定律的内容和表达式.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】电源的电动势E为4V,内电阻r为1Ω。
【分析】根据闭合电路的欧姆定律计算即可。
【解答】解:设电源的电动势为E,内阻为r
当K断开时R1和R3串联在一起组成串联电路,电压表测量的是R3两端的电压,根据闭合电路的欧姆定律有
当K闭合时,R1和R2并联后和R3串联在电路中,电压表仍测量R3两端的电压,根据闭合电路的欧姆定律有
代入数据解得:E=4V,r=1Ω
答:电源的电动势E为4V,内电阻r为1Ω。
【点评】解题的关键是分析清楚电路的结构,熟练掌握闭合电路的欧姆定律。
15.(2024秋 抚顺期末)在如图所示的电路中,两电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片位于最左端时,两电表的示数分别为10V,0.2A;当滑动变阻器的滑片位于最右端时,两电表的示数分别为4V、0.5A。已知R1=84Ω,求:
(1)滑动变阻器的最大电阻值;
(2)电源的电动势E、内阻r。
【考点】闭合电路欧姆定律的内容和表达式.
【专题】定量思想;推理法;恒定电流专题;推理论证能力.
【答案】(1)滑动变阻器的最大电阻值为84Ω;
(2)电源的电动势E为14V、内阻r为20Ω。
【分析】(1)当滑动变阻器的滑片位于最左端时,滑动变阻器的最大电阻值,由部分电路里的欧姆定律,电阻关系式求滑动变阻器的最大电阻值;
(2)由闭合回路里的欧姆定律,求出电源的电动势和内阻。
【解答】解:(1)当滑动变阻器的滑片位于最右端时,有U=IR2,
当滑动变阻器的滑片位于最左端时,滑动变阻器的最大电阻值R3,有I′R外=U′,
其中外部电路的电阻,
解得:R3=84Ω。
(2)当滑动变阻器的滑片位于最右端时,由闭合回路里的欧姆定律:E=U+Ir,
当滑动变阻器的滑片位于最左端时,E=U′+I′r,
联立解得:E=14V,r=20Ω。
答:(1)滑动变阻器的最大电阻值为84Ω;
(2)电源的电动势E为14V、内阻r为20Ω。
【点评】本题考查闭合回路里的欧姆定律,解题关键是分滑动变阻器的滑片位于最左端和最右端列出闭合回路里的欧姆定律。
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