高三物理《练习使用多用电表》考后题型解析
实验11练习使用多用电表
1.欧姆表原理(多用电表测电阻原理)
(1)构造:如图1所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.
图1
欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联.
外部:接被测电阻Rx.
全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx.
(2)工作原理:闭合电路欧姆定律I=.
(3)刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零.
①当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”.(图甲)
②当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”.(图乙)
③当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻.
2.多用电表
(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程.
(2)外形如图2所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程.
图2
(3)多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔).
3.二极管的单向导电性
(1)晶体二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号如图3甲所示.
甲乙丙
图3
(2)晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向).当给二极管加正向电压时,它的电阻很小,电路导通,如图乙所示;当给二极管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止,如图丙所示.
(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当黑表笔接“正”极,红表笔接“负”极时,电阻示数较小,反之电阻示数很大,由此可判断出二极管的正、负极.
1.实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个.
2.实验步骤
(1)观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.
(2)机械调零:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零.
(3)将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔.
(4)测量小灯泡的电压和电流.
①按如图4甲所示的电路图连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压.
甲乙
图4
②按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流.
(5)测量定值电阻
①根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;
②将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;
③读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果;
④测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.
1.多用电表使用注意事项
(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,注意电流的实际方向应为“红入”,“黑出”.
(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮.
(3)由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应挡位的倍率.
(4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆.
(5)测量电阻时,待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表.
(6)测电阻时,每换一挡必须重新欧姆调零.
(7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用,应把表内电池取出.
2多用电表对电路故障的检测
(1)断路故障的检测方法
①将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用.
a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏.
b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点.
②将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用,将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路.
③用欧姆挡检测
将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.
不能用欧姆表检测电源的情况.
(2)短路故障的检测方法
①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.
②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路.
1.[多用电表的原理及使用]关于多用电表中的欧姆表,下列说法中正确的是()
A.欧姆表是由电压表和电流表组合而工作的
B.欧姆表是根据闭合电路欧姆定律工作的
C.被测电阻越大,欧姆表的指针偏转角度也越大
D.与电流表和电压表一样,欧姆表的电阻刻度是均匀的
B[欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律测量电阻的,选项A错误,B正确;当Rx趋向于∞时,I=0,则指针在最左端,同一挡测电阻时阻值越大偏角越小,选项C错误;虽然任何欧姆表的测量范围都是从0→∞,但越向左刻度越密,选项D错误.]
2.[多用电表读数及检查电路故障]某实验小组在“练习使用多用电表”实验中:
(1)用多用电表测量某一电学元件,多用电表的选择开关旋至如图5甲所示.操作正确,表盘指针如图乙所示,则该电学元件阻值为________Ω.
甲
乙
图5
(2)该电学元件可能是()
A.一个阻值未知的电阻
B.“220V15W”的白炽灯
C.“220V100W”的白炽灯
【答案】(1)3000(2)A
高三物理《探究导体电阻与其影响因素》考后题型解析
实验10探究导体电阻与其影响因素
(包括材料)的关系(同时练习使用螺旋测微器)(只加试要求)
1.螺旋测微器的使用
(1)构造:如图1所示,B为固定刻度,E为可动刻度.
图1
(2)原理:测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮D每旋转一周,F前进或后退0.5mm,而可动刻度E上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺.
(3)读数:测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm).
如图2所示,固定刻度示数为2.0mm,半毫米刻度线未露出,而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为:2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm.
图2
2游标卡尺
(1)构造:主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图3所示)
图3
(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径.
(3)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成.
不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,其规格见下表:
刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可精确到)109mm0.1mm0.1mm20xxmm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(4)读数:若用x表示从主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数,则记录结果表示为(x+K×精确度)mm.
1.实验原理
根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率.
2.实验器材
被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻器(50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺.
3.实验步骤
(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d.
(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路.
(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l.
(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.
(5)闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内.
(6)将测得的Rx、l、d值,代入公式R=ρ和S=中,计算出金属丝的电阻率.
1.数据处理
电阻R的数值可用以下两种方法确定:
(1)计算法:利用每次测量的U、I值分别计算出电阻,再求出电阻的平均值作为测量结果.
(2)图象法:可建立IU坐标系,将测量的U、I值描点作出图象,利用图象的斜率求出电阻值R.
2.实验注意事项
(1)因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,必须选择电流表外接法.
(2)本实验若用限流式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态.
(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.
(4)电流不宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化.
1.[实验原理与操作](加试要求)在“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验中,由ρ=可知,对实验结果的准确性影响最大的是()
A.金属丝直径d的测量B.电压U的测量
C.电流I的测量D.金属丝长度l的测量
A[四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响,但影响最大的是金属丝直径d的测量,因为在计算式中取直径的二次方.]
2.[仪器读数与数据处理](加试要求)某同学测定一金属杆的长度和直径,示数如图4甲、乙所示,则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.
甲
乙
图4
【解析】刻度尺的分度值为1mm,要估读到0.1mm.游标卡尺读数=4mm+10×0.02mm=4.20mm.【答案】60.104.20
3.[实验原理与操作](加试要求)(10分)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验时,小何同学在测量相关因素时操作如下:
(1)为了测量镍铬合金丝的直径,用合金丝在铅笔上密绕37匝,用刻度尺进行测量,如图5所示,合金丝的直径为________mm(保留三位有效数字).
图5
(2)用多用电表粗测合金丝的电阻,粗测前,首先应进行的操作是________,然后进行的操作是________.
(3)长度相同,直径之比为2∶3的康铜丝和镍铬合金丝串联,用如图6甲所示的电路图进行测量,除电压表外,请你在图丙中用笔画线代替导线,把电路连接完整.
用直流2.5V量程挡的多用电表测量镍铬合金丝两端电压U2时,示数如图乙所示,则U2=________V(保留三位有效数字).
甲
乙
丙
图6
【解析】(1)先读出密绕的37匝合金丝的长度为22.5mm,然后再除以匝数,保留三位有效数字就是合金丝的直径(允许有误差).(2)使用多用电表测量电阻前应先选择倍率,然后进行欧姆调零.(3)图见答案;读数时应选择从上往下数第二条刻度线进行读数,然后根据量程为2.5V,应选择最右边为250的这一组数据进行读数(方便读数),然后再除以100后保留三位有效数字(允许有误差).【答案】(1)0.604~0.625(2)选择倍率欧姆调零(3)如图所示1.20±0.02
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高三物理《电容器与电容带电粒子在电场中的运动》考后题型解析
第3节电容器与电容带电粒子在电场中的运动
考点一|电容器的电容
1.电容器的充、放电
(1)充电:使电容器带电的过程,充电后电容器两极板带上等量的异种电荷,电容器中储存电场能.
(2)放电:使充电后的电容器失去电荷的过程,放电过程中电场能转化为其他形式的能.
2.对公式C=的理解
电容C=,不能理解为电容C与Q成正比、与U成反比,一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的,与电容器是否带电及带电多少无关.
3.两种类型的动态分析思路(加试要求)
(1)确定不变量,分析是电压不变还是所带电荷量不变.
(2)用决定式C=分析平行板电容器电容的变化.
(3)用定义式C=分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.
(4)用E=分析电容器两极板间电场强度的变化.
(20xx·浙江4月学考)关于电容器,下列说法正确的是()
A.在充电过程中电流恒定
B.在放电过程中电容减小
C.能储存电荷,但不能储存电能
D.两个彼此绝缘又靠近的导体可视为电容器
D[电容器充、放电过程中电流都是变化的,A错误.电容大小是电容器本身属性,由自身决定,与放电、充电无关,B错误.电容器储存电荷的过程即储存电能的过程,C错误.故选D.]
1.关于电容器的两个公式的区别
(1)电容的定义式C=,反映了电容器储存电荷的本领,但平行板电容器的电容C的大小与Q、U都无关.
(2)平行板电容器电容的决定式C=,反映了电容C的大小与两极板正对面积成正比,与两极板间距离成反比,与极板间电介质的相对介电常数成正比.
2平行板电容器动态变化问题
(1)首先要区分两种基本情况:
①电容器始终与电源相连时,电容器两极板间电势差U保持不变;
②电容器充电后与电源断开时,电容器所带电荷量Q保持不变.
(2)依据的关系式主要有三个:
①平行板电容器的电容C与两板间距d、正对面积S、介质的相对介电常数εr间的关系为C=;
②平行板电容器内部是匀强电场,所以场强E=;
③电容器所带的电荷量Q=CU.
1.(多选)下列关于电容器的叙述正确的是()
A.电容器是储存电荷和电能的容器,只有带电的容器才称为电容器
B.任何两个彼此绝缘而又相距很近的导体,就组成了电容器,跟这两个导体是否带电无关
C.电容器所带的电荷量是指两个极板所带电荷量的绝对值
D.电容器充电过程,是将电能转变成电容器的电场能并储存起来的过程;电容器放电的过程,是将电容器储存的电场能转化为其他形式的能的过程
BD[电容器是储存电荷的容器,不论是否带电都称为电容器,所以选项A错误,B正确.电容器所带电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值,所以选项C错误.电容器的充电过程是将由电源获得的电能转化为电场能的过程,放电过程是将电场能转化为其他形式的能的过程,所以选项D正确.]
2.(多选)如图631为可变电容器,由一组动片和一组定片组成,这两组金属片之间是互相绝缘的,动片旋入得越多,则()
图631
A.正对面积越大,电容越大
B.正对面积越大,电容越小
C.动片、定片间距离越小,电容越大
D.动片、定片间距离越小,电容越小
AC[由C=可知动片旋入越多,正对面积越大,电容越大,A对.根据电容与板间距离成反比可知,减小两板间距离,电容增大,故C对.]
3.一个已充电的电容器,若使它的电荷量减少3×10-4C,则其电压减少为原来的,则()
A.电容器原来的带电荷量为9×10-4C
B.电容器原来的带电荷量为4.5×10-4C
C.电容器原来的电压为1V
D.电容器的电容变为原来的
B[由C=得ΔQ=C·ΔU=C=CU=Q,Q==C=4.5×10-4C,选项A错,B对;因电容器的电容不知,所以无法求出电容器原来的电压,选项C错;电容器的电容由电容器本身决定,跟电压和电荷量的变化无关,所以电容器的电容不变,选项D错.]
4.(加试要求)(20xx·诸暨调研)如图632所示,先接通S使电容器充电.然后断开S,增大两极板间的距离时,电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U及场强E的变化情况是()
图632
A.Q变小,C不变,U不变,E变大
B.Q变小,C变小,U不变,E变小
C.Q不变,C变小,U变大,E不变
D.Q不变,C变小,U变小,E无法确定
C[由充电后断开电源,电容器的电荷量不变,选项A、B错;由C=知增大两极板间的距离时,电容C减小,由C=知,U增大;两板间电场强度E==,可见当增加两板间距时,电场强度不变,选项C对,D错.]
考点二|带电粒子在电场中的运动
1.带电粒子在电场中的加速
(1)处理方法
利用动能定理:qU=mv2-mv.
(2)适用范围
任何电场.
2带电粒子在匀强电场中的偏转
(1)研究条件
带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场.
(2)处理方法(加试要求)
类似于平抛运动,应用运动的合成与分解的方法.
①沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间t=.
②沿电场方向,做初速度为零的匀加速直线运动.
(20xx·浙江4月学考)密立根油滴实验原理如图633所示.两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间电压为U,形成竖直向下场强为E的匀强电场.用喷雾器从上板中间的小孔喷入大小、质量和电荷量各不相同的油滴.通过显微镜可找到悬浮不动的油滴,若此悬浮油滴的质量为m,则下列说法正确的是()
图633
A.悬浮油滴带正电
B.悬浮油滴的电荷量为
C.增大场强,悬浮油滴将向上运动
D.油滴的电荷量不一定是电子的电荷量的整数倍
C[由题目中的图示可以看出重力竖直向下,电场力竖直向上,电场强度方向向下,电荷带负电,A错误;由平衡条件可以得到mg=,电荷的带电量q=,B错误;此时电场力与重力相等,如果增大电场强度,则电场力大于重力,所以油滴将向上运动,C正确;由元电荷的带电量e=1.6×10-19C可知,油滴的带电量一定是电子电量的整数倍,D错误.]
1.带电粒子在电场中运动时是否考虑重力的处理方法
(1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不考虑重力(但并不忽略质量).
(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般都要考虑重力.
2.解决带电粒子在电场中的直线运动问题的两种思路
(1)运动状态的分析:带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场力方向与运动方向在同一条直线上,做加(减)速直线运动.
(2)用功与能的观点分析:电场力对带电粒子做的功等于带电粒子动能的变化量,即qU=mv2-mv.
3.带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论
(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时,偏移量和偏转角总是相同的.
证明:由qU0=mv
y=at2=··
tanθ=
得:y=,tanθ=.
(2)粒子经电场偏转后,合速度的反向延长线与初速度延长线的交点O为粒子水平位移的中点,即O到偏转电场边缘的距离为.
1.(20xx·乐清模拟)如图634所示,电子由静止开始从A板向B板运动,到达B板的速度为v,保持两极间电压不变,则()
图634
A.当减小两板间的距离时,速度v增大
B.当减小两极间的距离时,速度v减小
C.当减小两极间的距离时,速度v不变
D.当减小两极间的距离时,电子在两极间运动的时间变长
C[由动能定理得eU=mv2,当改变两极板间的距离时,U不变,v就不变,故选项A、B错误,C正确;电子在极板间做初速度为零的匀加速直线运动,=,=,即t=,当d减小时,v不变,电子在两极板间运动的时间变短,故选项D错误.]
2.(20xx·舟山调研)两平行金属板相距为d,电势差为U,一电子质量为m,电荷量为e,从O点沿垂直于极板的方向射出,最远到达A点,然后返回.如图635所示,=h,此电子具有的初动能是()
图635
A.B.edUhC.D.
D[电子受到的静电力做负功,有-eUOA=0-Ek,UOA=h,Ek=,由此知选项D正确.]
3.如图636所示,电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动,然后射入电势差为U2的两块水平的平行极板间的偏转电场中,入射方向跟极板平行.整个装置处在真空中,重力可忽略.在满足电子能射出平行板区域的条件下,下述四种情况中,一定能使电子的偏转角θ变大的是()
图636
A.U1变大、U2变大B.U1变小、U2变大
C.U1变大、U2变小D.U1变小,U2变小
B[设电子被加速后获得的速度为v0,水平极板长为l,则由动能定理得U1q=mv,电子在水平极板间偏转所用时间t=,又设电子在水平极板间的加速度为a,水平极板的板间距为d,由牛顿第二定律得a=,电子射出偏转电场时,平行于电场方向的速度vy=at,联立解得vy=,又tanθ====,故U2变大、U1变小,一定能使偏转角θ变大,故B正确.]
4.(加试要求)(多选)如图637所示,带电荷量之比为qA∶qB=1∶3的带电粒子A、B以相等的速度v0从同一点出发,沿着跟电场强度垂直的方向射入平行板电容器中,分别打在C、D点,若OC=CD,忽略粒子重力的影响,则()
图637
A.A和B在电场中运动的时间之比为1∶2
B.A和B运动的加速度大小之比为4∶1
C.A和B的质量之比为1∶12
D.A和B的位移大小之比为1∶1
ABC[粒子A和B在匀强电场中做类平抛运动,水平方向由x=v0t及OC=CD得,tA∶tB=1∶2;竖直方向由h=at2得a=,它们沿竖直方向下落的加速度大小之比为aA∶aB=4∶1;根据a=得m=,故=,A和B的位移大小不相等,故选项A、B、C正确.]
高三物理《电路闭合电路欧姆定律》考后题型解析
考点一|串联电路和并联电路
1.串联、并联特点对比
串联并联电流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+In电压U=U1+U2+…+UnU=U1=U2=…=Un电阻R=R1+R2+…+Rn=++…+2.电压表的改装(加试要求)
电流表G的满偏电压Ug=IgRg,当改装成量程为U的电压表时,应串联一个电阻R,因为串联电阻有分压作用.若U为Ug的n倍,需串联的分压电阻为R=(n-1)Rg.
3.电流表的改装(加试要求)
电流表G的满偏电流为Ig,当改装成量程为I的电流表时,应并联一个电阻R,若I为Ig的n倍,需并联的分流电阻为R=.
1.“三个”常用的电阻结论
(1)并联电路的总电阻小于其中最小的电阻.
(2)n个相同的电阻R并联,总电阻R总=R.
(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小).
2.电表改装后的特点
改装后的电压表改装后的电流表(1)改装后示数等于表头与分压电阻两端电压之和(1)改装后示数等于通过表头与分流电阻的电流之和(2)改装后量程等于满偏时表头与分压电阻两端电压之和(2)改装后量程等于满偏时通过表头与分流电阻的电流之和(3)改装后表头满偏电压不变(3)改装后表头满偏电流不变
1.(多选)有两个电阻R1=2Ω,R2=3Ω,则有()
A.R1、R2串联总电阻为5Ω
B.R1、R2并联总电阻为1Ω
C.R1、R2串联总电阻为2.5Ω
D.R1、R2并联总电阻为1.2Ω
AD[由于串联电路总电阻等于各部分电阻之和,即R串=R1+R2=5Ω;两个电阻并联,其总电阻R并==1.2Ω,选项A、D正确.]
2.电阻R1与R2并联在电路中,通过R1与R2的电流之比为1∶2,则当R1与R2串联后接入电路中时,R1与R2两端电压之比U1∶U2为()
A.1∶2B.2∶1
C.1∶4D.4∶1
B[两电阻并联时,两端电压相等,因电流之比为1∶2,故R1∶R2=2∶1;当两电阻串联时,有相同的电流,由U=IR可知,U1∶U2=2∶1,选项B正确.]
3.三个电阻的阻值之比R1∶R2∶R3=1∶2∶5,若将这三个电阻并联,则通过它们的电流之比I1∶I2∶I3为()
A.1∶2∶5B.5∶2∶1
C.10∶5∶2D.1∶1∶1
C[并联电路电压相等,设为U,因为R1∶R2∶R3=1∶2∶5,设R1=R,则R2=2R,R3=5R,所以并联后,通过它们的电流之比为∶∶=10∶5∶2,选项C正确.]
4.(加试要求)(多选)如图721所示的甲、乙两个电路,都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成,它们之中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是()
甲乙
图721
A.甲是电流表,R增大时量程增大
B.甲是电流表,R增大时量程减小
C.乙是电压表,R增大时量程减小
D.乙是电压表,R增大时量程增大
BD[把一个灵敏电流计改装成电流表,需并联一个电阻,并联的电阻越大,量程越小,A错误,B正确;把一个灵敏电流计改装成电压表,需串联一个电阻,串联的电阻越大,量程越大,C错误,D正确.]
考点二|闭合电路欧姆定律
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1.闭合电路
(1)组成
(2)内、外电压的关系:E=U内+U外.
2.闭合电路欧姆定律
(1)内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.
(2)公式:
①I=(只适用于纯电阻电路).
②E=U外+Ir(适用于所有电路).
3.路端电压U与电流I的关系(加试要求)
(1)关系式:U=E-Ir.
(2)UI图象如图722所示.
图722
①当电路断路即I=0时,纵坐标的截距为电源电动势.
②当外电路短路即U=0时,横坐标的截距为短路电流.
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻.
1.判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小).
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小.
(3)在如图723所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联.A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致.
图723
2电路动态分析的方法
(1)程序法:电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U外的变化→固定支路→支路的变化.
(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.
1.某电路如图724所示,已知电池组的总内阻r=1Ω,外电路电阻R=5Ω,理想电压表的示数U=3.0V,则电池组的电动势E等于()
图724
A.3.0VB.3.6VC.4.0VD.4.2V
B[由于电压表的示数为路端电压,而U=IR,则I==0.6A,由闭合电路欧姆定律可得E=I(R+r)=0.6×(5+1)V=3.6V,故选项B正确.]
太阳能电池板的参数
开路电压43V
短路电流5.85A
工作电压35.3V
工作电流5.67A
额定功率200W
工作温度4085℃
图7252.第二届世界互联网大会于20xx年12月16日至18日在桐乡乌镇举行,为迎接大会召开,桐乡市对部分道路亮化工程进行了改造,如图725所示是乌镇某行政村使用的太阳能路灯的电池板铭牌,则该电池板的内阻约为()
A.7.58ΩB.6.03ΩC.6.23ΩD.7.35Ω
D[开路电压即为电动势,所以内阻r==Ω≈7.35Ω,D正确.]
3.一太阳能电池板,测得它的开路电压为800mV,短路电流为40mA.若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻连成一闭合电路,则它的路端电压是()
A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V
D[由已知条件得:E=800mV.又因I短=,所以r==Ω=20Ω,所以U=IR=R=×20mV=400mV=0.4V,选项D正确.]
4.(20xx·浙江学业水平考试)小吴同学设计了一种烟雾报警装置,其设计原理如图726所示.M为烟雾传感器,其阻值RM随着烟雾浓度的变化而变化,R为定值电阻.当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时,将导致a、b两端电压减小,触发警报装置发出警报.当烟雾浓度增大时()
图726
A.RM增大,电流表示数增大
B.RM增大,电流表示数减小
C.RM减小,电流表示数增大
D.RM减小,电流表示数减小
C[根据烟雾浓度增大时,a、b两端电压减小,可知a、b之间电阻减小,故RM减小.根据闭合电路欧姆定律知电路中电流增大,所以电流表示数增大.故C选项正确.]
5.(加试要求)(多选)如图所示,A、B、C、D四个电路中,电源电动势为E,电阻为r,定值电阻为R0,当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,电压表示数将变大的电路是()
BD[在电路A、B中,当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻变小.对电路A,电压表测量的是路端电压,由于外电路电阻减小,使路端电压随之减小,不符合题意;对电路B,电压表测量的是定值电阻R0两端的电压,由闭合电路欧姆定律知此时电路电流变大,则电压表示数将变大,符合题意;对电路C,由于电压表位置的特殊性,其示数将不变;而电路D,实际上可认为是一个分压电路,尽管电路电流不变,但当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时,电压表测量的电阻增加,则电压表示数将变大.]
考点三|电源的功率及UI图象
1.电源的总功率
(1)任意电路:P总=IE=IU外+IU内=P出+P内.
(2)纯电阻电路:P总=I2(R+r)=.
2.电源内部消耗的功率
P内=I2r=IU内=P总-P出.
3.电源的输出功率(加试要求)
(1)任意电路:P出=IU=IE-I2r=P总-P内.
(2)纯电阻电路:P出=I2R==.
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=
②当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小.
③当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大.
④当P出<Pm时,每个输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2.
⑤P出与R的关系如图727所示.
图727
4.电源的效率
(1)任意电路:η=×100%=×100%.
(2)纯电阻电路:η=×100%=×100%
因此在纯电阻电路中R越大,η越大.
5.电源与电阻UI图象的比较
图象上的特征物理意义电源UI图象电阻UI图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示短路电流过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应U、I比值表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小不变图线斜率的绝对值大小内阻r电阻大小
(20xx·浙江4月学考)图728所示中的路灯为太阳能路灯,每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3×106J.如果每天等效日照时间约为6h,光电池一天产生的电能可供30W的路灯工作8h.光电池的光电转换效率约为()
图728
A.4.8%B.9.6%C.16%D.44%
C[光电池的光电转换效率是转化得到的电能与接收到的光能的比值,即:η=×100%=×100%=16%,故选C.]
1.用电器获得最大功率问题的分析方法
(1)定值电阻
根据P=I2R或P=讨论,要功率P最大,需通过该电阻的电流或电阻两端的电压最大.
(2)可变电阻
通常采用等效电源法,解题时根据需要选用不同的等效方式,将用电器获得最大功率问题转化为电源最大输出功率问题.
2.UI图象的一般分析思路
(1)明确纵、横坐标的物理意义.
(2)明确图象的截距、斜率及交点的意义.
(3)找出图线上对应状态的参量或关系式.
(4)结合相关概念或规律进行分析、计算.
1.如图729所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是()
图729
A.电源的电动势为5.0V
B.电源的内阻为12Ω
C.电源的短路电流为0.5A
D.电流为0.3A时的外电阻是18Ω
D[当电流为零时,路端电压等于电源电动势,由此可知电源的电动势为6.0V,选项A错误;图线的斜率表示电源内阻r=Ω=2Ω,选项B错误;只有当路端电压为零时的电流才是短路电流,由于图线没有从原点开始,因此图线与横轴交点不是短路电流,选项C错误;当电流为0.3A时,由闭合电路欧姆定律I=知R=-r=Ω-2Ω=18Ω,选项D正确.]2.如图7210所示,直线A为某电源的UI图线,曲线B为某小灯泡的UI图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是()
图7210
A.4W,8WB.2W,4W
C.2W,3WD.4W,6W
D[电源的UI图线A在纵轴上的截距表示电源电动势为3V,图线A、B的交点表示电路工作点,对应的工作电压为U=2V,工作电流为I=2A.用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率P出=UI=2×2W=4W,电源的总功率P总=EI=3×2W=6W.选项D正确.]
3.(20xx·嘉兴一中期中)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电阻的实验中得到的实验图线如图7211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ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为()
图7211
A.ηa=80%ηb=50%
B.ηa=40%ηb=80%
C.ηa=50%ηb=80%
D.ηa=66.7%ηb=33.3%
D[根据效率的定义可做以下推导:η==,从UI图象中可知电压电动势对应为6个单位长度,a点路端电压对应为4个单位长度,b点路端电压对应为2个单位长度,综上所述D正确,A、B、C错误.]
4.(多选)(加试要求)如图7212所示,R1为定值电阻,R2为变阻器,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是()
图7212
A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率
B.当R1=R2+r时,R1获得最大功率
C.当R2=0时,R1上获得最大功率
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
AC[将R1等效为电源内阻,R2上的功率为电源的输出功率,当外电阻变化时,电源的输出功率随外电阻的变化而变化,当外电阻等于内阻,即R2=R1+r时,输出功率最大,即R2上的功率最大,故选项A正确.对电路中的定值电阻R1,电流最大时其功率最大,当外电阻R2=0时,电流最大,故选项B错误,C正确.当外电阻等于内阻时,即R1+R2=r时,电源的输出功率最大,故选项D错误.]
文章来源:http://m.jab88.com/j/71084.html
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