课时提升作业二十二 选修31 72.docx

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课时提升作业二十二选修3172

课时提升作业（二十二）

电路　电路的基本规律

素能全练（建议：

20分钟　50分）

选择题（本题共8小题,1～6题每小题6分,7、8题每小题7分,共50分。

多选题已在题号后标出）

1.一电池外电路断开时的路端电压为3V,接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V,则可以判定电池的电动势E和内阻r为（　　）

A.E=2.4V,r=1Ω　　　　　B.E=3V,r=2Ω

C.E=2.4V,r=2Ω　　　　　D.E=3V,r=1Ω

2.

（2014·甘肃省甘谷质检）如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为r,闭合开关后,滑动变阻器滑片P向左移动。

下列结论正确的是（　　）

A.电流表读数变小,电压表读数变大

B.小灯泡L变亮

C.电容器C上电荷量减小

D.电源的总功率变大

3.

（2014·营口模拟）如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图像,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下列说法正确的是（　　）

A.阴影部分的面积表示电源输出功率

B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率

C.当满足α=β时,电源效率最高

D.当满足α=β时,电源效率小于50%

4.在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器。

当R2的滑动触头在a端时合上开关S,此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。

现将R2的滑动触头向b端移动,则三个电表示数的变化情况是（　　）

A.I1增大,I2不变,U增大

B.I1减小,I2增大,U减小

C.I1增大,I2减小,U增大

D.I1减小,I2不变,U减小

5.（2014·西安模拟）某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10（24V　200W）和10个相同的指示灯X1～X10（220V　2W）,将其连接在220V交流电源上,电路图如图所示。

若工作一段时间后L2灯丝烧断,则（　　）

A.X1的功率减小,L1的功率增大

B.X1的功率增大,L1的功率增大

C.X2的功率增大,其他指示灯的功率减小

D.X2的功率减小,其他指示灯的功率增大

6.

（多选）（2014·宁波模拟）如图所示,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（　　）

A.减小R1,C1、C2所带的电量都增加

B.增大R2,C1、C2所带的电量都增加

C.增大R3,C1、C2所带的电量都增加

D.减小R4,C1、C2所带的电量都增加

7.（多选）在如图所示的电路中,电源的电动势E和内阻r恒定,闭合开关S后灯泡能够发光,经过一段时间后灯泡突然变亮,若电路中仅有一处故障,则出现这种现象的原因可能是（　　）

A.电阻R1短路　　　B.电阻R2断路

C.电阻R2短路　　　D.电容器C断路

8.（多选）如图所示的电路,a、b、c为三个相同的灯泡,其电阻大于电源内阻,当滑动变阻器R的滑片P向上移动时,下列判断中正确的是（　　）

A.b灯中电流变化值小于c灯中电流变化值

B.a、b两灯变亮,c灯变暗

C.电源输出功率增大

D.电源的供电效率增大

强化专练（建议：

25分钟）

强化点1：

电路故障分析

1.如图所示,电源电动势为6V,当开关S接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uad=0,Ucd=6V,Uab=6V,由此可判定（　　）

A.L1和L2的灯丝都断了　　　B.L1的灯丝断了

C.L2的灯丝断了D.变阻器R断路

强化点2：

图线应用问题

2.（2014·郑州模拟）氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测,它的电导G（电阻的倒数）与一氧化碳浓度C的关系如图甲所示。

如果将氧化锡传感器接到如图乙所示的电路中,不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表（电压表）的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系,观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。

则图中表示电压表示数U0与一氧化碳浓度C之间的对应关系的图像正确的是（电源内阻不计）（　　）

3.如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器,当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的。

求：

（1）电源的电动势和内阻;

（2）定值电阻R2的阻值;

（3）滑动变阻器的最大阻值。

强化点3：

含电容器电路的分析问题

4.如图所示的电路中,电源电动势E=3V,内电阻r=1Ω,定值电阻R1=3Ω,R2=2Ω,电容器的电容C=100μF,则下列说法正确的是（　　）

A.闭合开关S,电路稳定后电容器两端的电压为1.5V

B.闭合开关S,电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10-4C

C.闭合开关S,电路稳定后电容器极板a所带电荷量为3×10-4C

D.先闭合开关S,电路稳定后断开开关S,通过电阻R1的电荷量为3.0×10-4C

5.（多选）如图所示,C1=6μF,C2=3μF,R1=3Ω,R2=6Ω,电源电动势E=18V,内阻不计。

下列说法正确的是（　　）

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2A

C.开关S断开时C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大

D.不论开关S断开还是闭合,C1带的电荷量总比C2带的电荷量大

强化点4：

电路的动态分析问题

6.（2014·宣城模拟）如图所示的电路中,电源的内电阻为r,R2、R3、R4均为定值电阻,电表均为理想电表,闭合电键S,当滑动变阻器R1的滑片P处于左端点a时两表读数分别为I1与U1;当滑片P滑动至右端点b时,两表读数分别为I2与U2,则下列关系式成立的是（　　）

A.U2

C.

=R3D.

=R3

答案解析

素能全练

1.【解析】选B。

外电路断开,E=U1=3V,接上负载时,I=

=

=0.3A,r=

=

Ω=2Ω,故选项B正确。

2.【解析】选A。

闭合开关后,滑动变阻器滑片P向左移动,电流表读数变小,电压表读数变大,小灯泡L变暗,选项A正确,B错误。

电容器C上电压增大,电荷量增大,选项C错误。

电源的总功率变小,选项D错误。

【加固训练】

（多选）（2014·江西省红色六校联考）如图所示的电路中,R1、R2是定值电阻,R3是滑动变阻器,电源的内阻不能忽略,电流表A和电压表V均为理想电表。

闭合开关S,当滑动变阻器的触头P从右端滑至左端的过程,下列说法中正确的是（　　）

A.电压表V的示数减小

B.电流表A的示数减小

C.电容器C所带的电荷量增加

D.电阻R1的电功率增大

【解析】选A、C、D。

闭合开关S,当滑动变阻器的触头P从右端滑至左端的过程,电压表V的示数减小,电流表A的示数增大,电容器C两端电压增大,电容器C所带的电荷量增加,选项A、C正确,B错误。

电阻R1中的电流增大,电阻R1的电功率增大,选项D正确。

3.【解题指南】解答该题需要明确以下问题：

（1）图线a表示路端电压随电流的变化情况;

（2）图线b表示负载上的电压随电流的变化情况;

（3）a、b交点代表由该直流电源和电阻构成回路时的路端电压和电流;

（4）阴影部分的面积P=IU表示电源的输出功率。

【解析】选A。

根据闭合电路的欧姆定律和U-I图像特点可知,阴影部分的面积表示负载电阻消耗的功率,即电源输出功率,A正确,B错误;当满足α=β时,电源内阻等于负载电阻,电源的效率为50%,输出功率最大,C、D错误。

【加固训练】

（2014·福州模拟）将电阻R1和R2分别接到同一电池组的两极时消耗的电功率相同。

电池组向两个电阻供电时的电流分别是I1和I2,电池组内阻消耗的功率分别是P′1和P′2,电池组的效率分别是η1和η2,电阻两端的电压分别是U1和U2。

若已知电流I1

A.R1

C.η1>η2D.P′1>P′2

【解析】选C。

根据题意画出电源及电阻R1、R2的U-I图像,由图像不难得出R1>R2,U1>U2,由P内=I2r知,P′1η2,选项C正确。

4.【解析】选B。

当R2的滑动触头由a滑向b时,R2阻值减小,电路总电阻减小,则总电流I增大;根据闭合电路欧姆定律知路端电压U=E-Ir,所以电压表示数U减小;R1两端电压U1=U-U3,而U3=IR3,U3增大,所以U1减小,则I1减小,而I=I1+I2,所以I2增大,故B正确。

【加固训练】在如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,若调整可变电阻R的阻值,可使电压表的示数减小ΔU（电压表为理想电表）,在这个过程中（　　）

A.通过R1的电流减小,减小量一定等于

B.R2两端的电压增加,增加量一定等于ΔU

C.路端电压减小,减少量一定等于ΔU

D.通过R2的电流增加,但增加量一定大于

【解析】选A。

由“串反并同”结论可知,当R减小时并联部分电压减小,电压表示数减小,与其并联的R1的电流也减小,与其串联的电阻R2的电压增大,由欧姆定律得R1两端电压减小ΔU=ΔIR1,则A对;由闭合电路欧姆定律知E=U+Ir,电阻R2与r的电压共增加了ΔU,B、C错误;通过R2的电流增加,增加量一定小于

D错。

5.【解析】选C。

显然L1和X1并联、L2和X2并联……然后它们再串联接在220V交流电源上。

L2灯丝烧断,则总电阻变大,电路中电流I减小,又L1和X1并联的电流分配关系不变,则X1和L1的电流、功率都减小。

同理可知,L2断路后,除X2外各灯功率都减小,A、B均错。

由于I减小,各并联部分的电压都减小,交流电源电压不变,则X2上电压增大,根据P=

可知,X2的功率变大,C正确、D错误。

【加固训练】

有四盏灯,如图所示连接在电路中,L1和L2都标有“220V　100W”字样,L3和L4都标有“220V　40W”字样,把电路接通后,最暗的是（　　）

A.L1　　　　B.L2　　　　C.L3　　　　D.L4

【解析】选C。

由题目给出的额定电压和额定功率可以判断出R1=R2

由串联电路功率的分配知P4>P1,由I1>I2知P1>P2,而P2与P3的大小可由并联电路的功率分配知P2>P3,所以四盏灯消耗的实际功率大小关系为P4>P1>P2>P3,故最暗的灯是L3。

6.【解析】选B、D。

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所带的电量减小,C2所带的电量增加,选项C错误;减小R4,C1、C2两端电压都增大,C1、C2所带的电量都增加,选项D正确。

【总结提升】解决含电容器的直流电路问题的一般方法

（1）通过初末两个稳定的状态来了解中间不稳定的变化过程。

（2）只有当电容器充、放电时,电容器支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是断路。

（3）电路稳定时,与电容器串联的电阻为等势体,电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压。

（4）在计算电容器的带电荷量变化时,如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器带电荷量之差;如果变化前后极板带电的电性相反,那么通过所连导线的电荷量等于始末状态电容器带电荷量之和。

7.【解析】选A、B。

若R1短路,则R总变小,I总变大,通过灯泡L的电流变大,灯泡变亮,A正确;若R2断路,R总变大,I总变小,U内=I总r变小,U外变大,U1=I总R1变小,因UL=U外-U1,所以UL变大,灯泡变亮,故B正确;若R2短路,电流不经过灯泡,灯泡不亮,C错误;若电容器断路,总电阻不受影响,故灯泡亮度不变,D错误。

8.【解析】选B、C。

当滑片向上移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,并联部分的总电阻变小,所以外电路总电阻变小,总电流变大,a灯变亮;总电流变大,电源内阻消耗电压增大,路端电压变小,通过c灯的电流变小,c灯变暗;总电流变大,通过c灯的电流变小,所以通过b灯的电流变大,b灯变亮,易得b灯中电流变化值大于c灯中电流变化值,所以A错B对;电源的输出功率P=

其中

R′为外电路电阻,r为电源内阻,由于R′>r,滑片上移时,R′减小,P增大,故C正确;电源的供电效率根据η=

×100%即可判断,故D错。

强化专练

1.【解析】选C。

由Uab=6V,可知电源完好;灯泡都不亮,说明电路中出现断路故障,且在外电路a、b之间;由Ucd=6V可知,灯泡L1和变阻器R是导通的,断路故障应出现在c、d之间,故L2断路,C正确,A、B、D错误。

【总结提升】电路故障的特点和分析方法

1.故障特点：

（1）断路特点：

电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零,若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连接部分无断点。

（2）短路特点：

若外电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零。

2.故障分析方法：

（1）仪器检测法。

①断路故障的判断：

用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联;若电压表指针偏转,则该段电路中有断点。

②短路故障的判断：

用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联;若电压表示数为零,则该电路被短路;若电压表示数不为零,则该电路没有被短路或不完全被短路。

（2）假设法：

已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分,然后假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理,若推理结果与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路。

用此方法,直到找出发生故障的全部可能为止。

2.【解析】选C。

由图甲可知氧化锡的电阻R′=

=

再由图乙知电压表的示数U0=

=

可以看出一氧化碳浓度越大,电压表的示数越大,当C→∞时,U0→

为一个定值,故C正确。

3.【解析】

（1）题图乙中AB延长线交U轴于20V处,交I轴于1.0A处,所以电源的电动势为E=20V,

内阻r=

=20Ω。

（2）当P滑到R3的右端时,电路参数对应题图乙中的B点,即U2=4V、I2=0.8A,

得R2=

=5Ω。

（3）当P滑到R3的左端时,由题图乙知此时U外=16V,I总=0.2A,

所以R外=

=80Ω。

因为R外=

+R2,

所以滑动变阻器的最大阻值为R3=300Ω。

答案：

（1）20V　20Ω　

（2）5Ω　（3）300Ω

4.【解题指南】解答本题应把握以下两个关键点：

（1）弄清开关S闭合前、后电容器上的电压。

（2）理解电容器上的电荷量与其中一个极板上所带电荷量的关系。

【解析】选A。

闭合开关S,电路稳定后电流I=

=0.5A,电容器两端的电压为U=IR1=1.5V,选项A正确;电路稳定后电容器带电荷量为Q=CU=100×10-6×1.5C=1.5×10-4C,选项B、C错误;先闭合开关S,电路稳定后断开开关S,电容器C通过电阻R1放电,通过电阻R1的电荷量为1.5×10-4C,选项D错误。

5.【解题指南】

（1）应注意电源内阻不计这一条件,分析S断开和S闭合两种情况下的电路特点。

（2）S断开时外电路简化为

。

（3）S闭合时外电路简化为

。

【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,由题图知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C1>C2,由Q=CU知此时Q1>Q2;当S闭合时,稳定状态下C1与R1并联,C2与R2并联,电路中电流I=

=2A,此时两电阻两端电压分别为U1=IR1=6V,U2=IR2=12V,则此时两电容器所带电荷量分别为Q′1=C1U1=3.6×10-5C,Q′2=C2U2=3.6×10-5C,对电容器C1来说,S闭合后其两端电压减小,所带电荷量也减小,故B、C正确,D错误。

【加固训练】

（多选）（2014·杭州模拟）在如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示数为U,电容器C所带电荷量为Q,R2上消耗的功率为P2。

将滑动变阻器P的滑动触头从图示位置向a端移动一些,待电流达到稳定后,则与P移动前相比（　　）

A.U变小　　　　　　　B.I变小

C.Q增大　　　　　　　D.P2变小

【解析】选B、C、D。

设滑动变阻器实际连入电路的阻值为R,对回路由闭合电路欧姆定律有I=

滑动触头向a端移动,则R增大,I变小,R2功率（P2=I2R2）变小,电压表示数U=E-Ir-IR2变大,电容器所带电荷量Q=CU变大。

故本题正确选项为B、C、D。

6.【解析】选D。

滑片P处于左端点a时,R1和R2被短路,外电路是R3和R4并联,I1是通过R3的电流,U1是路端电压,则R3=

故D正确;当滑片P滑动至右端点b时,R1与R2并联,再串联R4,所以外电阻增大,路端电压U2增大,I2是R3和R2中电流之和,所以U2>U1,I2>I1,A、B错误;因为

=R3,I2-I1≠ΔI3,C错误;所以正确答案为D。