第二次课直流电路题

勤奋！博学！笃志！感恩！-1-第二次课直流电路复习（学案）【知识梳理】考点一：闭合电路欧姆定律的相关问题I＝ER＋r闭合电路的欧姆定律变形式：E＝IR＋Ir或E＝U外＋Ir或U外＝E－Ir。E＝IR＋Ir只适用于外电路为纯电阻的闭合电路。E＝U外＋Ir或U外＝E－Ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路。路端电压U外与外电阻R之间的关系对一定电源、电流、路端电压、内电压随外电路电阻的改变而改变，变化情况如下(“↑”表示增加，“↓”表示减少)：当外电路断开时，R＝∞，Ir＝0，U＝E，此为直接测量法测电动势的依据。当外电路短路时，R＝0，I＝Er(称为短路电流)，U外＝0。由于通常的电源内阻很小，短路时会形成很大的电流。这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因。路端电压与电流的关系图象(1)由U＝E－Ir可知，U—I图象是一条斜向下的直线，如图所示。(2)纵轴的截距等于电源的电动势E；横轴的截距等于外电路短路时的电流I0＝E/r。(3)直线斜率的绝对值等于电源的内阻。即r＝E/I0＝ΔUΔI＝tanθθ越大，表明电源的内阻越大。考点二：解答闭合电路问题的一般步骤：首先要认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时，应进行电路变换，画出等效电路图。解题关键是求总电流I，求总电流的具体方法是：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用全电路欧姆定律I＝E/（R＋r）直接求出I；若内外电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上两种方法都行不通时，可以应用联立方程求勤奋！博学！笃志！感恩！-2-出I。求出总电流后，再根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。考点三：电动机模型1．电动机的等效处理电动机是一种非纯电阻性用电器，它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中，常把电动机等效为阻值等于其内阻的电阻rD和无电阻的转动线圈D串联而成，如图所示，电流通过rD时把电能转化为热能，而线圈D把电能转化为机械能。2．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI。3.输出功率：电动机做有用功的功率。如图所示，P出＝mg·v(设重物匀速上升)。4．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热、电动机的热功率P热＝I2r。5．功率关系P总＝P出＋P热。6．电动机的效率η＝P出P总×100%。7．解决电动机问题注意分两种情况：(1)当电动机正常工作时，要分别搞清电动机的总功率、输出功率和热功率。(2)当电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻电路。（1）纯电阻电路和非纯电阻电路的区别纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律遵从欧姆定律I＝UR不遵从欧姆定律：UIR或IUR能量转化电流做功全部转化为内能电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝等电动机、电解槽等（2）电功和电热间的关系项目电功电热电功与电热的比较电功实质是静电力移动电荷做的功，W＝qU＝UIt电热是由于电流的热效应，电流通过导体发热Q＝I2Rt电功与热的联系与区别纯电阻电路中U＝IR，UIt＝I2Rt＝U2t/R电功等于电热非纯电阻电路中电流通过导体时，不仅发热，而且还能做功、电解、形成磁场等等。在非纯电阻电路中电功大于电热，即WQ，UItI2Rt电功率与电热功率的关系纯电阻电路中P＝UI＝I2R＝U2R非纯电阻电路中UII2R，U2Rt既不能表示电功，也不能表示电热勤奋！博学！笃志！感恩！-3-考点四：伏安法测电阻的两种方法内接法和外接法的电路图分别如图所示。1.两种电路对比分析如下：电路图对比甲乙电流表接法电流表内接法电流表外接法误差分析电压表示数UV＝UR＋UAUR电流表示数IA＝IRR测＝UVIAURIR＝R真误差来源于电流表的分压作用电压表示数UV＝UR电流表示数IA＝IR＋IVIRR测＝UVIAURIR＝R真误差来源于电压表的分流作用两种电路的选择条件R越大，UR越接近UV，R测＝UVIA越接近于R真＝URIR可见，为了减小误差，该电路适合测大电阻，即R≫RAR越小，IR越接近IA，R测＝UVIA越接近于R真＝URIR可见，为了减小误差，该电路适合测小电阻，即R≪RV2.伏安法测电阻时两种接法的选择方法为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，其方法是：(1)阻值比较法：先将待测电阻的粗略值和电压表、电流表的内阻进行比较，若Rx≪RV，宜采用电流表外接法；若Rx≫RA，宜采用电流表内接法。(2)临界值计算法：当内外接法相对误差相等时，有RARx＝RxRV，所以Rx＝RARV为临界值．当RxRARV(即Rx为大电阻)时用内接法；当RxRARV(即Rx为小电阻)时用外接法；Rx＝RARV，内、外接法均可。(3)实验试触法：按图接好电路，让电压表一根接线P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化(电流表的分压作用明显)，而电流表的示数变化不大(电压表分流作用不大)，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。【题型探究】一、闭合电路欧姆定律的应用例1如图所示电动势为2V的电源跟一个阻值R＝9Ω的电阻接成闭合电路，测得电源两端电压为1.8V，求电源的内阻。解析通过电阻R的电流为I＝UR＝1.89＝0.2A由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，得电源内阻r＝E－UI＝2－1.80.2＝1Ω.勤奋！博学！笃志！感恩！-4-二、电路的动态分析例2如图所示，A、B、C三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头P向下滑动时，三只电灯亮度的变化是()A．A、B、C都变亮B．A、B变亮，C变暗C．A、C变亮，B变暗D．A变亮，B、C变暗解析：滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值R减小，所以电路总阻值R总减小，由闭合电路欧姆定律知总电流(I总＝ER总＋r)变大，通过A的电流增大，A两端的电压UA增大，故A变亮；由于I总变大，所以内阻上的电压(U内＝I总r)变大，所以C上的电压(UC＝E－UA－U内)变小，通过C的电流IC变小，所以C变暗；由于I总变大，IC变小，所以通过B的电流(IB＝I总－IC)一定增大，B灯变亮，选B。基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判知I总和U路端的变化情况，最后由部分电路的欧姆定律判知各分量的变化情况。答案B例3一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加电压为0.3V，电流为0.3A。松开转轴，在线圈两端加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作。求该电动机正常工作时，输入的电功率是多少？电动机的机械功率是多少？解析电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈内阻：r＝U/I＝0.3/0.3＝1Ω电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能，其输入的电功率为：P入＝I1U1＝0.8×2W＝1.6W电动机的机械功率P机＝P入－I2r＝1.6－0.82×1＝0.96W答案1.6W0.96W【导练落实】一、选择题1．一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的12，再给它两端加上电压U，则()A．通过导线的电流为I4勤奋！博学！笃志！感恩！-5-B．通过导线的电流为I16C．导线中自由电子定向移动的速率为v4D．导线中自由电子定向移动的速率为v22.如图所示电路中，当滑动变阻器的滑片向上滑动时()A．A、B间的电压增大B．通过R1的电流增大C．通过R2的电流增大D．通过R3的电流增大3．如图所示的门电路符号，下列说法中正确的是()A．甲为“非”门、乙为“与”门、丙为“或”门B．甲为“与”门、乙为“或”门、丙为“非”门C．甲为“非”门、乙为“或”门、丙为“与”门D．甲为“或”门、乙为“与”门、丙为“非”门4．“神舟”六号载人飞船上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应。“神舟”飞船上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6V的电动势，可获得0.1A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量是()A．0.24JB．0.25JC．0.26JD．0.28J5．高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示。超导部件有一个超导临界电流IC，当通过限流器的电流IIC时，将造成超导体失超，从超导态(本题认为电阻为零)转变为正常态(本题认为是一个纯电阻)，以此来限制电力系统的故障电流。已知超导部件的正常电阻为R1＝3Ω，超导临界电流IC＝1.2A，限流电阻R2＝6Ω，小灯泡L上标有“6V，6W”，电源电动势E＝8V，内阻r＝2Ω。原来电路正常工作，现L突然发生短路。则()A．短路前通过R1的电流为23AB．超导部件将由超导态转为正常态C．短路后通过R1的电流为2AD．短路后通过R1的电流为43A6.在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。当调节滑勤奋！博学！笃志！感恩！-6-动变阻器R并使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和2V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2A和24V，则这台电动机正常运转时的输出功率为()A．32WB．44WC．47WD．48W7．如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环接触良好的滑片。闭合开关S，在滑片P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C所带的电荷量将()A．由小变大B．由大变小C．先变小后变大D．先变大后变小8．利用图所示电路可以测出电压表的内阻。已知电源的内阻可以忽略不计，R为电阻箱。闭合开关，当R取不同阻值时，电压表对应有不同读数U。多次改变电阻箱的阻值，所得到的1U—R图象应该是()二、实验题9．现有一块59C2型的小量程电流表G(表头)，满偏电流为50μA，内阻约为800～850Ω，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表。可供选择的器材有：滑动变阻器R1，最大阻值20Ω；滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ；电阻箱R′，最大阻值9999Ω；定值电阻R0，阻值1kΩ；电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3.0V；电池E3，电动势4.5V(所有电池内阻均不计)；标准电流表A；满偏电流1.5mA；单刀单掷开关S1和S2，单刀双掷开关S3，电阻丝及导线若干。(1)采用如图8甲所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为________，选用的电池为________。(2)将G改装成两量程电流表。现有两种备选电路，见图中图乙和图丙。图________为合理电路，另一电路不合理的理由是__________________________。(3)将改装后的电流表与标准电流表逐勤奋！博学！笃志！感恩！-7-格进行核对(仅核对1mA量程)，画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用来表示。10．有时为了便于进行某实验和保护蓄电池，给蓄电池串联了一个定值电阻R0，把它们一起看作一个等效电源(图中虚线框内部分)。于是等效电源的内电阻就是蓄电池的内电阻和定值电阻R0之和，用r表示。等效电源的电动势用E表示。(1)在图乙中按图甲连接，组成实验电路。(2)上表是某实验小组在实验中记录的几组数据，根据这些数据在图中画出该电源的U—I特性曲线，并在图中读出电动势E＝________V，电源内电阻r＝________Ω。11．如图所示的电路中，电源的电动势E＝10V，内阻忽略不计，电阻的阻值分别为R1＝R2＝20Ω，R3＝10Ω，滑动变阻器的最大阻值R＝40Ω，电容器的电容C＝20μF，则：(1)将滑动触头P置于ab