第08讲 电路分析（讲义）-【划重点】2024-2025学年高二物理上学期中期末复习精细讲义

第08讲 电路分析 ——划重点之高二期中期末复习精细讲义 考点1 路端电压与负载的关系 考点2 欧姆表的测量原理及内部电路 考点3 电路的动态变化 考点4 电路故障的分析与判断 考点1：路端电压与负载的关系 1.路端电压与干路电流的关系 (1)定义 路端电压U:外电路的电势降落叫作路端电压，即电源两端的电压。 干路电流I:外电路干路的电流，即流过电源的电流。 (2)图像 根据闭合电路欧姆定律，可知U =E-Ir,则U-I图像为倾斜直线. ①横截距:当U =0时，,此时的电流叫作短路电流，对应图像与横轴交点，即横截距. ②纵截距：当I =0时，U =E,意味着外电路断路时，路端电压等于电动势.对应图像与纵轴交点，即纵截距. ③斜率；由函数关系式可知，图像的斜率为-r,即.斜率绝对值越大，表示电源内阻越大。 ④面积：图线上某点横、纵坐标的乘积UI为电源的输出功率，即图中矩形面积表示电源在路端电压为U时的输出功率. U-I图像中电压关系 2.路端电压与负载的关系 (1)函数关系：U =IR =E-Ir =E-r.(纯电阻电路) 特例：①当外电路断路时，R→∞,U内 =0,U =E,即外电路断路时路端电压等于电源电动势. ②当外电路短路时R=0，,即短路电流.由于一般情况下r很小，电路中电流会很大，容易烧坏电源，所以严禁把电源两极不经负载直接相接. (2)变化关系 对某一给定的闭合电路而言，电流、路端电压、内电压均会随外电阻的变化而变化，总结如下. 外电阻R R↑ R→∞ R↓ R→0 电流 I↓ I→0 I↑ I→ 内电压 U内↓ U内→0 U内↑ U内→E 路端电压 U↑ U→E U↓ U→0 3.电阻的U-I图线与电源的U-I图线的比较 图象上特征 物理意义 电源U－I图象 电阻U－I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，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0 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 对应的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 每一点对应比值均等大，表示此电阻的大小不变 图线斜率的大小 内阻r＝|| 电阻R＝ 注意事项 ①对电源的U－I图象若纵坐标上的取值不从0开始图象与纵轴的交点仍表示电源的电动势，而横轴上的截距不表示短路电流，斜率的绝对值仍表示内阻r。 ②利用电源的U－I图象和电阻的U－I图象解题，无论电阻的U－I图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U－I图线画在同一坐标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求。 【典例1】光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A．光电池的电动势为5 V B．光电池的内阻为 C．光电池的输出功率为0.6 W D．回路中的总电阻为 【典例2】如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法错误的是（　　） A．电源1与电源2的内阻之比是11：7 B．电源1与电源2的电动势之比是1：1 C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1：2 D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1：2 【典例3】（多选）如图所示，图线I是某电池的关系图像，图线II是阻值为R的定值电阻的关系图像，图像中的阴影面积为5W，下列说法正确的是（    ）    A．当把定值电阻R直接接在此电源两端时，线段MN表示内电压、线段NP表示外电压 B．图像中的阴影面积表示把定值电阻R直接接在此电源两端时电阻R的热功率 C．此电源的电动势为30V D．定值电阻R为 【典例4】（多选）如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线，直线C为电阻R两端电压与电流的关系图线，将电阻R分别接到a、b两电源上，下列说法正确的是（　　） A．a电源的电动势大于b电源的电动势 B．a电源的内阻小于b电源的内阻 C．R接到a电源上时比接到b电源上时消耗的功率大 D．R接到b电源上时电源的输出功率比接到a电源上时电源的输出功率大 考点2：欧姆表的测量原理及内部电路 1.欧姆表内部电路结构：电流计、电池、滑动变阻器. 2.欧姆表测电阻原理 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，其工作电路如图甲所示，G是电流计(表头),内阻为Rg,满偏电流为Ig,电池的电动势为E,内阻为r.电阻R是可变电阻，也叫调零电阻. (1)当红、黑表笔直接接触(短接)时，如图乙所示，相当于被测电阻Rx =0,调节R的阻值，使,此时表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针满偏(I =Ig)的位置对应欧姆表刻度的零点.此时欧姆表的内阻为RΩ == r+Rg+R。 (2)当红、黑表笔不接触(断路)时，如图丙所示，相当于被测电阻Rx→∞,此时表头中没有电流，表头的指针不发生偏转，指向电流为0的位置，所以刻度盘上指针不偏转(I =0)的位置对应欧姆表刻度的∞位置. (3)当红、黑表笔之间接入待测电阻Rx 时，如图丁所示，此时电路中的电流,与Ix对应的电阻值。改变Rx,则电流Ix随之改变，每个Rx值都对应一个电流值Ix、若在刻度盘上直接标出与Ix值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻Rx的阻值，即由闭合电路欧姆定律，把电流刻度盘改刻成电阻刻度盘. 3.欧姆表的刻度盘 (1)刻度不均匀 根据闭合电路欧姆定律，通过表头的电流为,式中r、Rg为定值、调零电阻R也为定值，则I与Rx一一对应，但是电流I与被测电阻Rx是非线性关系，所以电阻值刻度是不均匀的. (2)刻度左大右小 根据电流I与被测电阻Rx的关系式可知，Rx越大，I越小，即指针偏角越小，所以左侧标示的电阻值比右侧大. (3)刻度左密右疏 被测电阻Rx与电流I是非线性关系，所以欧姆表的表盘刻度不均匀.从表盘上看“左密右疏”,即刻度盘左边刻度值变化大，相同间隔，电阻差值更大些. ①对于欧姆表，其指针偏转情况与前面学习的电流表、电压表不同，指针偏角越大，电阻越小；指针偏角越小，电阻越大. ②欧姆表的电流是内部电源提供的，在欧姆表中，红表笔接内部电源的负极、黑表笔接内部电源的正极.电压表和电流表内部无电源，只能测其他含电源电路的电压和电流. ③欧姆表内部对电流方向有要求的是表头，通过表头的电流必须从正极进，负极出，即红表笔进，黑表笔出，简称“红进黑出”.而欧姆表的电流是内部电源提供的，所以，红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极. ④当两表笔直接接触时，被测电阻Rx=0,调节调零电阻R,使电流表指针满偏，根据闭合电路欧姆定律可知,所以电流表满偏刻度对应欧姆表刻度的零点. ⑤RΩ =r+Rg+R是欧姆表的内阻，当被测电阻Rx=RΩ时，通过表头的电流,即通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所以欧姆表表盘中央的刻度对应的电阻值等于欧姆表内阻. 【典例5】某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该电源电动势为3V B．该电源电动势为4.5V C．刻度1mA处标注3000Ω D．刻度1.5mA处标注1500Ω 【典例6】如图为利用欧姆表测量电阻Rx的电阻值的电路，欧姆表内部表头的满偏电流为Ig=3×10-4A、内阻rg=100Ω，电源的电动势为E=1.5V，电源的内阻不计，保护电阻的阻值为R0=50Ω，滑动变阻器的全值电阻为。若用该欧姆表较精确地测量电阻Rx，则Rx的范围为（　　） A． B．3~8kΩ C．300~800Ω D．30~80Ω 【典例7】小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。 (1)他先测量5V左右的交流电压 ①下列操作不合理的是 A．先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度 B．将档挡K调至 C． 测量并读数 ②指针如图乙所示，则此交变电流电压为 V。 (2)然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值，他先把选择开关旋到“×100”挡位，测量时发现指针偏转过小。 ①应使流过欧姆表表头的电流适当变 。 ②接下来正确的操作顺序是 。 a、 将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔 b、 旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔 c、 将选择开关旋到“×10”挡 d、 将选择开关旋到“×1k”挡 e、 将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔 ③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来k倍（），内阻增大了。正常操作测量某待测电阻，读数为R。则该电阻真实值比R偏 （选填“大”或“小”），真实值应为 。（用“k”与“R”表示） 【典例8】多用电表是集电流、电压及电阻的测量为一体的电学仪表，且每种测量功能均有多个量程可供选择，是电学实验及电工测量的常用仪器，如图甲所示。 (1)无论是用来测量电流、电压还是电阻，使用前都要检查表的指针是否指在 处。若没有，需要旋动部件 （选填“S”、“T”或“K”）进行调节。 (2)用多用电表直流电压2.5V挡测量电压的结果如图乙所示，此次读数为 V。 (3)用多用电表测量电阻，正确操作后测量出的结果如图丙所示，为使测量结果更为准确，应将欧姆挡的倍率调整为 （选填“×1”、“×100”或“×1k”）。并进行 。 (4)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图丁所示。微安表G是欧姆表表头，其满偏电流，内阻。电源电动势，内阻。电阻箱和电阻箱的阻值调节范围均为。 ①某同学将图丁中的a、b端短接，为使微安表G满偏，则应调节 ； ②如图戊所示，该同学将微安表G与电阻箱并联，利用该电路图组装一个“×100”倍率的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图己所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节 ；用此欧姆表测量一个阻值约的电阻，测量前应调节 。 ③在上述②的条件下，欧姆表的刻度值是按电源电动势为1.5V时标注的，若表内电池用旧，电源电动势下降到1.2V时，测得某电阻是2500，这个电阻的真实值是 。 【典例9】其欧姆表的内部示意图如图甲所示，该表有“”“”两个挡位。已知电源电动势，表头允许通过的电流最大值，内阻。现用该表测量一个阻值小于的定值电阻。 (1)图甲中表笔为 （选填“红表笔”或“黑表笔”），要测量，开头应与 （选填“”或“”）相连，然后进行 ，测量时指针位置如图乙所示，欧姆表的读数为 。 (2)若与相连，图乙中欧姆表盘的中间示数为“15”，则图甲中 （结果保留三位有效数字）。 (3)欧姆表电源经久末换，测量后发现其电动势小于，在正确的操作下，的测量值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 考点3：电路的动态变化 考向1：不含电容器电路 1.动态分析 所谓动态分析就是电路中某些元件的参量发生了变化(如滑动变阻器的阻值增大或减小、开关的通断等),这会引起其他元件的相关物理量如电压、电流、电功率等随之发生变化，将变化过程分析清楚 2.分析思路 基本思路是“部分→整体→部分”,从阻值发生变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路的特点进行分析，同时还要掌握一定的思维方法，例如程序法、极限法、“串反并同”法、特殊值法等. (1)程序法具体步骤 ①对给定的电源，可认为E、r不变. ②在纯电阻电路中，无论外电路电阻间是串联还是并联，任何一个电阻的增大(或减小),都将引起电路总电阻的增大(或减小),该电阻两端的电压一定会增大(或减小).③在分析灯泡亮暗变化时，电压、电流、功率均可作为参考依据. (2)极限法 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片分别滑至两个端点去讨论.有时需讨论是否单调变化. (3)“串反并同”法 在某一确定的闭合电路中，如果只有一个电阻阻值变化(断路可看成阻值变大，短路可看成阻值变小),那么其他元件的电压、电流、电功率变化情况均符合“串反并同”的规律.具体如下： ①与变化电阻为串联关系的元件，它们的电压、电流、电功率的变化情况与变化电阻阻值变化相反，即变化电阻的阻值增大，串联元件的电学量减小；变化电阻的阻值减小，串联元件的电学量增大. ②与变化电阻为并联关系的元件，它们的电压、电流、电功率的变化情况与变化电阻阻值变化相同，即变化电阻的阻值增大，并联元件的电学量增大；变化电阻的阻值减小，并联元件的电学量减小。 考向2：含电容器电路 电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有电流.一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个电阻无穷大的元件，电容器所在支路可视为断路，简化电路时可去掉.分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断并求出电容器两端的电压，其具体方法是： (1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压，如图所示，UAD=UAB+UBD=Uc+IR,由于I=0,则Uc=UAD=U.画等效电路时可将电器所在支路去掉，需要求电容器所带电荷量时再加回来。 (2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极拔间的电压与其并联的电阻两端的电压相等. (3)在计算电容器所带电荷量的变化时，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板所带电荷的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和. (4)电势高的极板带正电。 【典例10】如图所示的闭合电路，电源的电动势E、内阻r保持不变，为定值电阻，水平放置的平行板电容器中间有一带电质点P处于静止状态；现将滑动变阻器的滑片向a端滑动，电表为理想电表，则（　　） A．电流表的示数增大 B．带电质点P将向上运动 C．电容器的电容减小 D．电源的输出功率减小 【典例11】如图所示电路中，电源的电动势为E、内阻为r，定值电阻R1=2r，滑动变阻器的最大阻值R2=2r，开关S闭合后，当滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，下列说法正确的是（  ） A．电压表的示数增大，电流表的示数减小 B．电源的输出功率减小 C．R1的电功率先减小后增大 D．R2的电功率先减小后增大 【典例12】（多选）如图，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，小灯泡、的电阻分别为、。不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由右端向左滑动时，下列说法正确的是（    ） A．电流表示数变小，电流表A示数变大，小灯泡变亮 B．电流表A示数变大，电压表V示数变小，小灯泡变暗 C．电压表示数变化，电流表A示数变化， D．电压表示数变化，电流表A示数变化， 【典例13】（多选）如图所示电路，电源内阻为r，三只相同灯泡L1、L2和L3电阻均为R，r=0.1R，电表均为理想电表。闭合S、S1，把滑动变阻器R0的滑片P向上滑动的过程中，电压表V1示数变化量绝对值为∆U1，电流表A示数变化量绝对值为∆I，下列说法正确的是（　　） A．电源输出功率逐渐增大 B．灯泡L1、L2变亮，L3变暗 C．不变，V2表的示数变小 D．保持滑片P的位置不动，断开S1，电流表A的示数变大 【典例14】（多选）如图所示，电源电动势E=12V，内阻不计，定值电阻R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω。M点和N点之间接有定值电阻R5和水平放置的理想平行板电容器，电容器的电容C=0.5F。第一次将电阻箱的阻值调为R4=2Ω，第二次将电阻箱的阻值调为。下列说法正确的是（　　） A．第一次，M点的电势低于N点的电势 B．第二次，电阻箱两端的电压为4.5V C．电阻箱的阻值改变的过程中，通过电阻R5的电荷量为2.25C D．电阻箱的阻值改变前后，电路消耗的电功率之比为11:14 考点4：电路故障的分析与判断 1.故障特点 ①断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零． ②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零． 2.检查方法 电压表检测 如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路 电流表检测 当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程 欧姆表检测 当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源 假设法 将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理 【典例15】如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。电路中灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。下列分析正确的是（　　） A．将R1的滑动触头向左移动，则A灯变亮、B灯变暗 B．将R1的滑动触头向右移动，则A灯变暗、B灯变亮 C．若A灯、B灯均变暗，则可能R1断路 D．若A灯变暗、B灯变亮，则可能R2断路 【典例16】在如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（　　） A．R3断路 B．R1短路 C．R2断路 D．R1、R2同时短路 【典例17】在如图所示的电路中，均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为。闭合开关S后电路发生故障，发现灯变暗，灯变亮，则电路中发生的故障可能是（　　） A．R1断路 B．R2断路 C．R3短路 D．R4短路 【典例18】（多选）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，电流表为理想电表，、、、均为定值电阻。灯泡L1和L2阻值一定且始终安全。现闭合开关S，下列分析正确的是（　　） A．若断路，则灯泡L1和L2均变亮，电流表示数变小 B．若断路，则灯泡L1变暗，L2变亮，电流表示数变小 C．若短路，则灯泡L1和L2均变亮，电流表示数变大 D．若短路，则灯泡L1变亮，L2变暗，电流表示数变大 【典例19】（多选）如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，由此推断，以下故障可能的是（　　） A．灯L1灯丝烧断 B．电阻R2断路 C．电阻R2短路 D．电容器被击穿短路 一、单选题 1．如图所示，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关S，向右移动滑片P，则（    ） A．灯泡L变亮 B．灯泡L亮度不变 C．的功率变大 D．的功率不变 2．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为（1.5A，0.75V），该点的切线与横轴的交点坐标为（1.0A，0），用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．电源内阻为0.5Ω B．电源的路端电压为1.5V C．电源的输出功率为1.125W D．电源的效率为75% 3．如图所示，将滑动变阻器滑片P滑到最左端，闭合S后移动滑片P灯泡L不亮，但电压表有示数，电流表示数很小。若电路只有一处出现断路故障，当用多用电表的电压挡检测故障位置时（　　） A．若多用电表接在滑动变阻器两端有示数，则可能是灯泡L断路 B．若多用电表接在滑动变阻器两端有示数，则可能是滑动变阻器R断路 C．若多用电表接在灯泡L两端有示数，则可能是滑动变阻器R断路 D．若多用电表与电容器的两极板相连有示数，则可能是灯泡L断路 4．如图所示是一种风速测定装置示意图，其中风速表表盘是由电压表改装而成，电源内阻为r，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连，当风速增大时，活塞上方气压变小，活塞将上移，下列说法正确的是（　　） A．风速增大，电压表的示数变小 B．风速增大，滑动变阻器R1两端的电压变小 C．风速减小，通过R的电流变大 D．风速减小，滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比变大 5．如图所示为一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。已知电流表满偏电流，标准电池电动势1.5V；若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变为，但此表仍能进行欧姆调零，用此表测量某电阻时读数为，则该电阻的真实值应为（　　） A． B． C． D． 6．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均为定值，电流表和电压表均为理想电表，带电油滴P恰好静止于平行板电容器中。当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数增大 B．油滴P将向下加速运动 C．通过R1的电流变化量大于电流表示数的变化量 D．电压表的示数增大 7．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，且为r < R0，电容器的电容为C。闭合开关S，增大可变电阻R阻值的过程中，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI，则（　　） A．电压表示数U和电流表示数I的比值为R0 + r B．ΔU和ΔI的比值为r C．电容器电荷的增加量为CΔU D．电源输出功率增加 8．某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10（25V/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，如图所示，则下列对工作电路的表述正确的是（　　） A．若L2断路，则干路电流I增大 B．若L2断路，则X1的功率增大，L1的功率增大 C．若L2短路，X2功率减小，其它指示灯的功率增大 D．若L2短路，X2功率增大，其它指示灯的功率减小 9．如图所示的电路中，闭合电键S，灯泡L1、L2均能正常发光，由于电路中某处断路，结果灯泡L1变亮，L2变暗，电压表和电流表（均为理想电表）的示数均变小，则此故障可能是（　　） A．R1断路 B．R2短路 C．R3断路 D．R4短路 10．如图所示的电路中，闭合开关，灯、正常发光。由于电路出现故障，突然发现变亮，变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（　　） A．断路 B．断路 C．短路 D．短路 11．如图所示的电路中，平行板电容器C的两极板水平放置，R为滑动变阻器，L是小灯泡，D为二极管，有一带电油滴悬浮在两极板间。下列说法正确的是（　　） A．油滴带正电 B．若滑动变阻器的滑片向上滑动，则小灯泡变暗 C．若滑动变阻器的滑片向下滑动，则油滴向下运动 D．若将电容器的下极板向下平移一些，则油滴仍静止 二、多选题 12．如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电压表示数的变化量大小为，电流表示数的变化量大小为，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数U一定变大 B．电流表示数I一定变大 C．不变 D．电源的输出功率一定增大 13．如图甲是多用电表内部结构示意图，图乙是刻度盘，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是（    ） A．A是黑表笔、B是红表笔 B．作为电流表时选择开关连1比连2量程大，作为电压表时选择开关连6比连5量程小 C．当选择开关与3或4相连时是欧姆表，测量电阻之前需进行欧姆调零 D．指针位置如图乙所示，若选择“×10Ω”挡，示数为180Ω；若选择直流电压“10V”挡，读数为4.4V 14．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r。当滑动变阻器的触片从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化分别为和，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡、变暗，变亮 B． C． D．小灯泡变亮，、变亮 15．如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某小灯泡L的U-I图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时小灯泡L恰能正常发光，下列说法中正确的有（　　） A．此电源的内阻为0.67Ω B．此时电源的效率为66.7% C．电压越高，小灯泡L在图示部分的电阻越大 D．把小灯泡L换成阻值恒为0.67Ω的纯电阻，电源的输出功率将变大，电源的效率将变低 16．如图所示电路中，C为电容器，R1为0~99.00 Ω的电阻箱，电源内阻r＝5 Ω，定值电阻R2＝2 Ω，R3＝R4＝5 Ω。现闭合开关S，调节R1使其电阻从零逐渐增至最大，在此过程中（　 ） A．电容器的a板先带正电后带负电 B．电容器的a板先带负电后带正电 C．电源的输出功率先增大后减小 D．电容器两板间的电压先增大后减小 17．如图甲为在“测电源电动势和内阻实验”中获取的某电源U-I图线，图乙为某小灯泡的U-I图线，下列说法正确的是（　　） A．电源的电动势为1.5V B．电源的内阻为5Ω C．小灯泡的电阻随着电流的增大而减小 D．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.3W 三、实验题 18．小明同学打算将一只量程为的灵敏电流计（内阻未知，约为几百欧）改装成多用电表，他设计的改装电路如图乙所示。图乙中G为灵敏电流计，内阻为，和是定值电阻，是滑动变阻器。 (1)图中的A端与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接。 (2)若图乙中多用电表的5个挡位为：直流电压挡和挡，直流电流和挡，欧姆挡（表盘正中间的刻度为“15”）。则将B旋至1为 档，4为 档， ， ，图乙中电源电动势 。 19．某多用电表由于长时间未使用，电源电动势和内阻发生了明显变化，导致欧姆表无法进行欧姆调零。小明同学用如图甲所示的电路来研究其内部的电源情况。实验时选择欧姆表“×1”挡位，已知毫安表G的量程为400 mA，内阻约为1 Ω，表头G的内阻为Rg。 (1)在电路连接时，要注意毫安表的“−”接线柱要与欧姆表的 选填“红”或“黑”表笔相连； (2)调节电阻箱的阻值，当毫安表的读数为400 mA时，欧姆表指针偏转到整个表盘位置的10 Ω刻度处，如图乙所示，则欧姆表表头G的量程Ig为 mA； (3)连续调节电阻箱的阻值，记录多组电阻箱阻值R和通过毫安表电流I，算出电源的电动势E = 5 V。若想让该欧姆表在“×1”挡位下可以正常使用，则更换的新电源电动势E′ = V。 (4)该同学进一步研究多用表其他内部电路，部分电路如丙图所示，这部分是多用表中 选填电流表、电压表或欧姆表的电路。选用o与 选填a或b）之间量程相对较大。选o与a之间电路，对应电表的量程为 用Ig、Rg、R1、R2等字母表示。 20．某实验小组的同学利用以下器材设计、改装并制作欧姆表，改装电路如图甲所示，调节开关S所接位置，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。 A．电源（电动势为E）； B．电流表G（满偏电流，内阻待测）； C．滑动变阻器、； D．定值电阻； E．定值电阻； F.电阻箱R； G.红、黑表笔各一支，开关、导线若干。 (1)用该欧姆表测电压表内阻时，黑表笔应接电压表的 （填“+”或“-”）接线柱。 (2)用图乙所示电路测量电流表G的内阻，先将滑动变阻器的阻值调至最大，闭合，缓慢减小的阻值，直到G的指针满偏，然后闭合，保持滑动变阻器的阻值不变，逐渐调节电阻箱R的阻值，使G的指针指到最大值的处，此时电阻箱R的读数为360Ω，则电流表G的内阻为 Ω。 (3)当开关S掷向 （填“a”或“b”），欧姆表的倍率是“×100”现将两表笔短接，调节滑动变阻器，使电流表G满偏，此时通过滑动变阻器的电流为6mA，则定值电阻 Ω。 (4)再测量电压表内阻，电流表G的指针向右偏转至整个表盘满刻度的处，此时电压表示数为9V，通过计算可知，该电压表内阻为 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第08讲 电路分析 ——划重点之高二期中期末复习精细讲义 考点1 路端电压与负载的关系 考点2 欧姆表的测量原理及内部电路 考点3 电路的动态变化 考点4 电路故障的分析与判断 考点1：路端电压与负载的关系 1.路端电压与干路电流的关系 (1)定义 路端电压U:外电路的电势降落叫作路端电压，即电源两端的电压。 干路电流I:外电路干路的电流，即流过电源的电流。 (2)图像 根据闭合电路欧姆定律，可知U =E-Ir,则U-I图像为倾斜直线. ①横截距:当U =0时，,此时的电流叫作短路电流，对应图像与横轴交点，即横截距. ②纵截距：当I =0时，U =E,意味着外电路断路时，路端电压等于电动势.对应图像与纵轴交点，即纵截距. ③斜率；由函数关系式可知，图像的斜率为-r,即.斜率绝对值越大，表示电源内阻越大。 ④面积：图线上某点横、纵坐标的乘积UI为电源的输出功率，即图中矩形面积表示电源在路端电压为U时的输出功率. U-I图像中电压关系 2.路端电压与负载的关系 (1)函数关系：U =IR =E-Ir =E-r.(纯电阻电路) 特例：①当外电路断路时，R→∞,U内 =0,U =E,即外电路断路时路端电压等于电源电动势. ②当外电路短路时R=0，,即短路电流.由于一般情况下r很小，电路中电流会很大，容易烧坏电源，所以严禁把电源两极不经负载直接相接. (2)变化关系 对某一给定的闭合电路而言，电流、路端电压、内电压均会随外电阻的变化而变化，总结如下. 外电阻R R↑ R→∞ R↓ R→0 电流 I↓ I→0 I↑ I→ 内电压 U内↓ U内→0 U内↑ U内→E 路端电压 U↑ U→E U↓ U→0 3.电阻的U-I图线与电源的U-I图线的比较 图象上特征 物理意义 电源U－I图象 电阻U－I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，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0 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 对应的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 每一点对应比值均等大，表示此电阻的大小不变 图线斜率的大小 内阻r＝|| 电阻R＝ 注意事项 ①对电源的U－I图象若纵坐标上的取值不从0开始图象与纵轴的交点仍表示电源的电动势，而横轴上的截距不表示短路电流，斜率的绝对值仍表示内阻r。 ②利用电源的U－I图象和电阻的U－I图象解题，无论电阻的U－I图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U－I图线画在同一坐标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求。 【典例1】光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像（电池内阻不是常量），图线b是某电阻R的图像。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法正确的是（　　） A．光电池的电动势为5 V B．光电池的内阻为 C．光电池的输出功率为0.6 W D．回路中的总电阻为 【答案】D 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可知，当时，，由图线a与纵轴的交点读出电源的电动势为；根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为，电流为，则硅光电池的内阻为 故AB错误； C．光电池的输出功率为 故C错误； D．外电阻为 回路中的总电阻为 故D正确。 故选D。 【典例2】如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法错误的是（　　） A．电源1与电源2的内阻之比是11：7 B．电源1与电源2的电动势之比是1：1 C．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1：2 D．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1：2 【答案】D 【详解】A．根据图线的物理意义可知，两电源的内阻之比 A正确，不符题意； B．由图可知，两电源的电动势之比 B正确，不符题意； C．两种情况下，小灯泡的功率之比 C正确，不符题意； D．两种情况下，小灯泡的电阻之比 D错误，符合题意。 故选D。 【典例3】（多选）如图所示，图线I是某电池的关系图像，图线II是阻值为R的定值电阻的关系图像，图像中的阴影面积为5W，下列说法正确的是（    ）    A．当把定值电阻R直接接在此电源两端时，线段MN表示内电压、线段NP表示外电压 B．图像中的阴影面积表示把定值电阻R直接接在此电源两端时电阻R的热功率 C．此电源的电动势为30V D．定值电阻R为 【答案】CD 【详解】A．N点的横坐标、纵坐标分别表示把定值电阻R直接接在此电源两端，电源的外电压和回路的电流，P点的横坐标表示电源的电动势，则线段MN表示外电压、线段NP表示内电压，故A错误； BC．线段NP表示内电压，则图像中阴影面积表示电源内阻的热功率的一半，由 又，，解得 由 又 解得 故B错误，C正确； D．由闭合电路欧姆定律可得，又，，，解得 故D正确。 故选CD。 【典例4】（多选）如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图线，直线C为电阻R两端电压与电流的关系图线，将电阻R分别接到a、b两电源上，下列说法正确的是（　　） A．a电源的电动势大于b电源的电动势 B．a电源的内阻小于b电源的内阻 C．R接到a电源上时比接到b电源上时消耗的功率大 D．R接到b电源上时电源的输出功率比接到a电源上时电源的输出功率大 【答案】AC 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律 可知电源的图像的纵截距表示电源电动势，斜率的绝对值表示内阻，则 ， 故A正确，B错误； CD．电阻R两端电压与电流的关系图线与电源a、b的图像的交点横纵坐标的乘积表示电阻R消耗的功率即电源的输出功率，由图可知R接到电源b上时，电阻R消耗的功率即电源的输出功率较小，故C正确，D错误。 故选AC。 考点2：欧姆表的测量原理及内部电路 1.欧姆表内部电路结构：电流计、电池、滑动变阻器. 2.欧姆表测电阻原理 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，其工作电路如图甲所示，G是电流计(表头),内阻为Rg,满偏电流为Ig,电池的电动势为E,内阻为r.电阻R是可变电阻，也叫调零电阻. (1)当红、黑表笔直接接触(短接)时，如图乙所示，相当于被测电阻Rx =0,调节R的阻值，使,此时表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针满偏(I =Ig)的位置对应欧姆表刻度的零点.此时欧姆表的内阻为RΩ == r+Rg+R。 (2)当红、黑表笔不接触(断路)时，如图丙所示，相当于被测电阻Rx→∞,此时表头中没有电流，表头的指针不发生偏转，指向电流为0的位置，所以刻度盘上指针不偏转(I =0)的位置对应欧姆表刻度的∞位置. (3)当红、黑表笔之间接入待测电阻Rx 时，如图丁所示，此时电路中的电流,与Ix对应的电阻值。改变Rx,则电流Ix随之改变，每个Rx值都对应一个电流值Ix、若在刻度盘上直接标出与Ix值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻Rx的阻值，即由闭合电路欧姆定律，把电流刻度盘改刻成电阻刻度盘. 3.欧姆表的刻度盘 (1)刻度不均匀 根据闭合电路欧姆定律，通过表头的电流为,式中r、Rg为定值、调零电阻R也为定值，则I与Rx一一对应，但是电流I与被测电阻Rx是非线性关系，所以电阻值刻度是不均匀的. (2)刻度左大右小 根据电流I与被测电阻Rx的关系式可知，Rx越大，I越小，即指针偏角越小，所以左侧标示的电阻值比右侧大. (3)刻度左密右疏 被测电阻Rx与电流I是非线性关系，所以欧姆表的表盘刻度不均匀.从表盘上看“左密右疏”,即刻度盘左边刻度值变化大，相同间隔，电阻差值更大些. ①对于欧姆表，其指针偏转情况与前面学习的电流表、电压表不同，指针偏角越大，电阻越小；指针偏角越小，电阻越大. ②欧姆表的电流是内部电源提供的，在欧姆表中，红表笔接内部电源的负极、黑表笔接内部电源的正极.电压表和电流表内部无电源，只能测其他含电源电路的电压和电流. ③欧姆表内部对电流方向有要求的是表头，通过表头的电流必须从正极进，负极出，即红表笔进，黑表笔出，简称“红进黑出”.而欧姆表的电流是内部电源提供的，所以，红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极. ④当两表笔直接接触时，被测电阻Rx=0,调节调零电阻R,使电流表指针满偏，根据闭合电路欧姆定律可知,所以电流表满偏刻度对应欧姆表刻度的零点. ⑤RΩ =r+Rg+R是欧姆表的内阻，当被测电阻Rx=RΩ时，通过表头的电流,即通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所以欧姆表表盘中央的刻度对应的电阻值等于欧姆表内阻. 【典例5】某同学用内阻Rg=200Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为600Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．该电源电动势为3V B．该电源电动势为4.5V C．刻度1mA处标注3000Ω D．刻度1.5mA处标注1500Ω 【答案】B 【详解】AB．满偏时 将阻值为Rx=600Ω的电阻接在两表笔之间时读数为I=3mA，则 解得 E=4.5V，R内=900Ω 选项A错误，B正确； C．刻度1mA处，根据 可得 Rx1=3600Ω 即刻度1mA处标注3600Ω，选项C错误； D．刻度1.5mA处，根据 可得 Rx2=2100Ω 即刻度1.5mA处标注2100Ω，选项D错误。 故选B。 【典例6】如图为利用欧姆表测量电阻Rx的电阻值的电路，欧姆表内部表头的满偏电流为Ig=3×10-4A、内阻rg=100Ω，电源的电动势为E=1.5V，电源的内阻不计，保护电阻的阻值为R0=50Ω，滑动变阻器的全值电阻为。若用该欧姆表较精确地测量电阻Rx，则Rx的范围为（　　） A． B．3~8kΩ C．300~800Ω D．30~80Ω 【答案】B 【详解】欧姆表在中值电阻附近测量是较准确的。设中值电阻为R中，欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内阻R内；根据闭合电路欧姆定律，满偏时 半偏时 联立解得 欧姆表的中值电阻为5kΩ，欧姆表能准确测量的阻值范围在5kΩ附近即为3~8kΩ，故选B。 【典例7】小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。 (1)他先测量5V左右的交流电压 ①下列操作不合理的是 A．先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度 B．将档挡K调至 C． 测量并读数 ②指针如图乙所示，则此交变电流电压为 V。 (2)然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值，他先把选择开关旋到“×100”挡位，测量时发现指针偏转过小。 ①应使流过欧姆表表头的电流适当变 。 ②接下来正确的操作顺序是 。 a、 将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔 b、 旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔 c、 将选择开关旋到“×10”挡 d、 将选择开关旋到“×1k”挡 e、 将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值，断开两表笔 ③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来k倍（），内阻增大了。正常操作测量某待测电阻，读数为R。则该电阻真实值比R偏 （选填“大”或“小”），真实值应为 。（用“k”与“R”表示） 【答案】(1) A 5 (2) 大 daeb 小 kR 【详解】（1）①[1]先调节图甲中的S旋钮，使指针指向左侧零刻度，故选A。 ②[2]指针如图乙所示，则此交变电流电压为5V。 （2）①[1]测量时发现指针偏转过小，流过欧姆表表头的电流过小，应使流过欧姆表表头的电流适当变大，使指针指到表盘中央附近。 ②[2]为使指针指在刻度盘中央附近，应选用“”挡，再欧姆调零，测量，整理器材，因此正确的实验步骤为daeb； ③[3]设原来电池电动势为，满偏电流为，则 电池电动势变为原来k倍（），内阻增大了以后 则 则欧姆表指针偏左，电阻的测量值偏大，所以该电阻真实值比R偏小。 [4]与的关系满足时，则 解得 【典例8】多用电表是集电流、电压及电阻的测量为一体的电学仪表，且每种测量功能均有多个量程可供选择，是电学实验及电工测量的常用仪器，如图甲所示。 (1)无论是用来测量电流、电压还是电阻，使用前都要检查表的指针是否指在 处。若没有，需要旋动部件 （选填“S”、“T”或“K”）进行调节。 (2)用多用电表直流电压2.5V挡测量电压的结果如图乙所示，此次读数为 V。 (3)用多用电表测量电阻，正确操作后测量出的结果如图丙所示，为使测量结果更为准确，应将欧姆挡的倍率调整为 （选填“×1”、“×100”或“×1k”）。并进行 。 (4)某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图丁所示。微安表G是欧姆表表头，其满偏电流，内阻。电源电动势，内阻。电阻箱和电阻箱的阻值调节范围均为。 ①某同学将图丁中的a、b端短接，为使微安表G满偏，则应调节 ； ②如图戊所示，该同学将微安表G与电阻箱并联，利用该电路图组装一个“×100”倍率的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图己所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节 ；用此欧姆表测量一个阻值约的电阻，测量前应调节 。 ③在上述②的条件下，欧姆表的刻度值是按电源电动势为1.5V时标注的，若表内电池用旧，电源电动势下降到1.2V时，测得某电阻是2500，这个电阻的真实值是 。 【答案】(1) 左侧的0刻度 S (2)1.45 (3) ×1 欧姆调零 (4) 2099 900 1049 2000 【详解】（1）[1][2]无论是用来测量电流、电压还是电阻，使用前都要检查表的指针是否指在左侧的0刻度，若没有，需要旋动机械调零部件S，使指针指到左侧的0刻度线； （2）用多用电表直流电压2.5V挡测量电压，则此次读数为1.45V。 （3）[3][4]用欧姆表测量电阻时，表针尽可能靠近中间，偏角过大时，应该选择小倍率挡，偏角才能减小，因此由原来的“×10”该为“×1”挡；并重新进行欧姆调零。 （4）[5]根据闭合电路欧姆定律可知 [6]组装一个“×100”倍率的欧姆表，其中央刻度标“15”，则欧姆表内阻为，电流表的满偏电流为 根据并联电路特点可知 [7]欧姆调零时 [8] 电源电动势为1.5V时，欧姆表内阻为 电源电动势下降到1.2V时，欧姆表内阻为 由闭合电路欧姆定律 故 解得 【典例9】其欧姆表的内部示意图如图甲所示，该表有“”“”两个挡位。已知电源电动势，表头允许通过的电流最大值，内阻。现用该表测量一个阻值小于的定值电阻。 (1)图甲中表笔为 （选填“红表笔”或“黑表笔”），要测量，开头应与 （选填“”或“”）相连，然后进行 ，测量时指针位置如图乙所示，欧姆表的读数为 。 (2)若与相连，图乙中欧姆表盘的中间示数为“15”，则图甲中 （结果保留三位有效数字）。 (3)欧姆表电源经久末换，测量后发现其电动势小于，在正确的操作下，的测量值 （选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 【答案】(1) 黑表笔 欧姆调零 32 (2)2.73 (3)大于 【详解】（1）[1]表笔与电源正极相连，故其为黑表笔。 [2]由图甲可知接时干路电流的最大值大于接时干路电流的最大值，结合欧姆表的内阻可知，接时为“”挡位，接时为“”挡位，结合图乙可知应选用“”挡位，故应该接。 [3]换挡后要进行欧姆调零。 [4]图乙中的读数为 （2）接时，欧姆表的内阻为 此的欧姆表中流过的电流最大值 相当于表头量程扩大了100倍，故 （3）使用欧姆表的时候换挡必须调零，欧姆调零之后有 根据闭合回路欧姆定律可知，此时干路电流 变小了，流过表头的电流将变小，指针较正常时往左偏，测量值大于真实值。 考点3：电路的动态变化 考向1：不含电容器电路 1.动态分析 所谓动态分析就是电路中某些元件的参量发生了变化(如滑动变阻器的阻值增大或减小、开关的通断等),这会引起其他元件的相关物理量如电压、电流、电功率等随之发生变化，将变化过程分析清楚 2.分析思路 基本思路是“部分→整体→部分”,从阻值发生变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路的特点进行分析，同时还要掌握一定的思维方法，例如程序法、极限法、“串反并同”法、特殊值法等. (1)程序法具体步骤 ①对给定的电源，可认为E、r不变. ②在纯电阻电路中，无论外电路电阻间是串联还是并联，任何一个电阻的增大(或减小),都将引起电路总电阻的增大(或减小),该电阻两端的电压一定会增大(或减小).③在分析灯泡亮暗变化时，电压、电流、功率均可作为参考依据. (2)极限法 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片分别滑至两个端点去讨论.有时需讨论是否单调变化. (3)“串反并同”法 在某一确定的闭合电路中，如果只有一个电阻阻值变化(断路可看成阻值变大，短路可看成阻值变小),那么其他元件的电压、电流、电功率变化情况均符合“串反并同”的规律.具体如下： ①与变化电阻为串联关系的元件，它们的电压、电流、电功率的变化情况与变化电阻阻值变化相反，即变化电阻的阻值增大，串联元件的电学量减小；变化电阻的阻值减小，串联元件的电学量增大. ②与变化电阻为并联关系的元件，它们的电压、电流、电功率的变化情况与变化电阻阻值变化相同，即变化电阻的阻值增大，并联元件的电学量增大；变化电阻的阻值减小，并联元件的电学量减小。 考向2：含电容器电路 电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有电流.一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个电阻无穷大的元件，电容器所在支路可视为断路，简化电路时可去掉.分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断并求出电容器两端的电压，其具体方法是： (1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压，如图所示，UAD=UAB+UBD=Uc+IR,由于I=0,则Uc=UAD=U.画等效电路时可将电器所在支路去掉，需要求电容器所带电荷量时再加回来。 (2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极拔间的电压与其并联的电阻两端的电压相等. (3)在计算电容器所带电荷量的变化时，如果变化前后极板所带电荷的电性相同，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之差；如果变化前后极板所带电荷的电性相反，那么通过所连导线的电荷量等于初末状态电容器所带电荷量之和. (4)电势高的极板带正电。 【典例10】如图所示的闭合电路，电源的电动势E、内阻r保持不变，为定值电阻，水平放置的平行板电容器中间有一带电质点P处于静止状态；现将滑动变阻器的滑片向a端滑动，电表为理想电表，则（　　） A．电流表的示数增大 B．带电质点P将向上运动 C．电容器的电容减小 D．电源的输出功率减小 【答案】A 【详解】A．将滑动变阻器的滑片向a端滑动，则的阻值变小，电路总电阻变小，总电流增大，即电流表示数增大，R1以及电源内阻上的电压增大，则的电压变小，即电压表示数变小，选项A正确； B．电容器两板间电压变小，则两板间场强变小，带电质点P所受的向上的电场力变小，则将向下运动，选项B错误； C．根据 可得电容器的电容不变，故C错误； D．当外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但本题不知、的具体值，所以无法判断将滑动变阻器的滑片向a端滑动，电源输出功率的变化情况，故D错误。 故选A。 【典例11】如图所示电路中，电源的电动势为E、内阻为r，定值电阻R1=2r，滑动变阻器的最大阻值R2=2r，开关S闭合后，当滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，下列说法正确的是（  ） A．电压表的示数增大，电流表的示数减小 B．电源的输出功率减小 C．R1的电功率先减小后增大 D．R2的电功率先减小后增大 【答案】B 【详解】AC．开关S闭合后，当滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，滑动变阻器接入电路阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电压表示数减小，通过的电流减小，则的电功率减小；根据 可知通过的电流增大，则电流表的示数增大，故AC错误； B．电源的输出功率为 可知当外电阻等于内阻时，电源的输出功率最大；根据电路图可知，当滑动变阻器滑片处于最下端时，外电阻最大，为 可知此时电源的输出功率最大，则滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，电源的输出功率逐渐减小，故B正确； D．将与电源看成一个等效电源，则等效内阻为 根据B选项分析可知，当时，消耗的功率最大，则滑动变阻器滑片从最下端向上移动过程中，消耗的功率先增大后减小，故D错误。 故选B。 【典例12】（多选）如图，电源电动势为E，内阻为r，闭合开关S，小灯泡、的电阻分别为、。不考虑灯丝电阻随温度的变化，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑片由右端向左滑动时，下列说法正确的是（    ） A．电流表示数变小，电流表A示数变大，小灯泡变亮 B．电流表A示数变大，电压表V示数变小，小灯泡变暗 C．电压表示数变化，电流表A示数变化， D．电压表示数变化，电流表A示数变化， 【答案】BC 【详解】AB．滑动变阻器滑片由右端向左滑动时，变阻器接入的阻值变小，根据“串反并同”可知，电流表示数变大，电流表A示数变大，电压表V示数变小，小灯泡变亮，小灯泡变暗，故A错误，B正确； CD．根据闭合电路欧姆定律，电压表测的是路端电压，电流表A测的是干路电流，所以 故C正确，D错误。 故选BC。 【典例13】（多选）如图所示电路，电源内阻为r，三只相同灯泡L1、L2和L3电阻均为R，r=0.1R，电表均为理想电表。闭合S、S1，把滑动变阻器R0的滑片P向上滑动的过程中，电压表V1示数变化量绝对值为∆U1，电流表A示数变化量绝对值为∆I，下列说法正确的是（　　） A．电源输出功率逐渐增大 B．灯泡L1、L2变亮，L3变暗 C．不变，V2表的示数变小 D．保持滑片P的位置不动，断开S1，电流表A的示数变大 【答案】ABC 【详解】A．由电路图可知，把滑动变阻器滑片P向上滑动，外电阻逐渐减小，根据电源输出功率随外电阻的变化规律可得，电源输出功率逐渐增大，故A正确； BC．根据闭合电路欧姆定律可得，外电阻逐渐减小，回路总电阻减小，总电流变大，电流表示数变大，内电压变大，外电压变小，电压表V1示数变小，L1中电流变大，L1灯变亮，L2、L3并联电压减小，L3中电流变小，亮度变暗，而L2中电流变大，L2两端电压变大，亮度变亮，R0两端电压变小，V2表示数变小，根据闭合电路欧姆定律可得 可得 故BC正确； D．保持滑片P的位置不动，断开S1，外电阻增大，则总电流变小，电流表示数变小，故D错误。 故选ABC。 【典例14】（多选）如图所示，电源电动势E=12V，内阻不计，定值电阻R1=2Ω，R2=4Ω，R3=6Ω。M点和N点之间接有定值电阻R5和水平放置的理想平行板电容器，电容器的电容C=0.5F。第一次将电阻箱的阻值调为R4=2Ω，第二次将电阻箱的阻值调为。下列说法正确的是（　　） A．第一次，M点的电势低于N点的电势 B．第二次，电阻箱两端的电压为4.5V C．电阻箱的阻值改变的过程中，通过电阻R5的电荷量为2.25C D．电阻箱的阻值改变前后，电路消耗的电功率之比为11:14 【答案】AC 【详解】A．当电阻箱的阻值为，电阻两端的电压为 电阻两端的电压为 M点的电势低于N点的电势，故A正确； B．当电阻箱的阻值为，电阻箱两端的电压为 故B错误； C．当电阻箱的阻值为，M点的电势低于N点的电势，电容器下极板带正电，带电量为 当电阻箱的阻值为，电阻两端的电压为 M点的电势高于N点的电势，电容器下极板带负电，带电量为 电阻箱的阻值改变的过程中，通过电阻的电荷量为 故C正确； D．电阻箱的阻值改变前，电路消耗的电功率为 电阻箱的阻值改变后，电路消耗的电功率为 电阻箱的阻值改变前后，电路消耗的电功率之比为 故D错误。 故选AC。 考点4：电路故障的分析与判断 1.故障特点 ①断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零． ②短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零． 2.检查方法 电压表检测 如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路 电流表检测 当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程 欧姆表检测 当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源 假设法 将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理 【典例15】如图所示的电路中，电源的电动势为E、内阻为r，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。电路中灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。下列分析正确的是（　　） A．将R1的滑动触头向左移动，则A灯变亮、B灯变暗 B．将R1的滑动触头向右移动，则A灯变暗、B灯变亮 C．若A灯、B灯均变暗，则可能R1断路 D．若A灯变暗、B灯变亮，则可能R2断路 【答案】D 【详解】AB．将R1的滑动触头向左移动，则R1阻值减小，总电阻减小，总电流变大，路端电压减小，则A灯、B灯两端电压都减小，则两灯都变暗；同理可判断，将R1的滑动触头向右移动，则两灯都变亮，选项AB错误； C．若R1断路，等效为R1的滑动触头向右移动电阻变大，则A灯、B灯均变亮，选项C错误； D．若R2断路，则等效为R2变大，则总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，通过R1的电流变大，则通过上面支路的电流减小，即通过A灯的电流减小，则此时A灯变暗，A灯两端的电压减小，则B灯两端电压变大，则B灯变亮，则选项D正确。 故选D。 【典例16】在如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（　　） A．R3断路 B．R1短路 C．R2断路 D．R1、R2同时短路 【答案】C 【详解】A．若R3断路，外电阻增大，路端电压U增大，A、B两灯的电压和电流均增大，两灯均变亮，故A错误； B．若R1短路，外电阻减小，总电流增大，路端电压减小，通过R3的电流减小，则通过A灯的电流增大，A灯变亮。B灯的电流增大，B灯变亮，故B错误； C．R2断路，外电阻增大，路端电压U增大，干路电流I减小，R3电流I3增大，则通过A的电流 IA=I-I3 减小，A灯变暗。B灯电压 UB=U-IA（RA+R1） 增大，B灯变亮，故C正确； D．R2短路，B灯被短路了，将会不亮，故D错误。 故选C。 【典例17】在如图所示的电路中，均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为。闭合开关S后电路发生故障，发现灯变暗，灯变亮，则电路中发生的故障可能是（　　） A．R1断路 B．R2断路 C．R3短路 D．R4短路 【答案】B 【详解】A．若R1断路，则回路的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律知，干路的电流减小，灯两端的电压减小，灯变暗，灯两端的电压增大，灯变亮，假设不成立，故A错误； B．若R2断路，则回路的总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律知，干路的电流减小，灯两端的电压减小，灯变暗，灯两端电压增大，灯变亮，假设成立，故B正确； CD．若R3或R4短路，则回路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律知，干路的电流增大，灯两端的电压增大，灯变亮，灯两端的电压减小，灯变暗，假设不成立，故CD错误。 故选B。 【典例18】（多选）如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，电流表为理想电表，、、、均为定值电阻。灯泡L1和L2阻值一定且始终安全。现闭合开关S，下列分析正确的是（　　） A．若断路，则灯泡L1和L2均变亮，电流表示数变小 B．若断路，则灯泡L1变暗，L2变亮，电流表示数变小 C．若短路，则灯泡L1和L2均变亮，电流表示数变大 D．若短路，则灯泡L1变亮，L2变暗，电流表示数变大 【答案】BD 【详解】等效电路图如图 A．若R1断路，则总电阻变大，电路总电流变小；L2并联部分的电路结构不变分流关系不变，则通过灯泡L2的电流减小，故L2变暗，因总电流变小，则电源内阻分压变小，L2分压变小，则L1分压变大，L1亮度变大，故A错误； B．若R2断路，则总电阻变大，电路总电流变小；L1阻值一定，则通过灯泡L1的电流减小，故灯泡L1变暗；根据闭合电路欧姆定律 E=Ir+UL1+UL2 （Ir+UL1）减小，故UL2增大，通过灯泡的电流IL2变大，故灯泡L2变亮；根据 I=IL2+IA 可知电流表示数变小；故B正确； C．若R3短路，则电路总电阻变小，电路总电流变大；根据闭合电路欧姆定律有 E=Ir+UL1+UL2 （Ir+UL1）增大，故UL2减小，灯泡L2变暗；故C错误； D．若R4短路，则电路总电阻变小，电路总电流变大；L1与R1并联部分的电压增大，故L1亮，根据闭合电路欧姆定律有 E=Ir+UL1+UL2 UL1增大Ir增大，则UL2减小，故L2变暗；根据 I=IL2+IA 可知电流表示数变大，故D正确。 故选BD。 【典例19】（多选）如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，由此推断，以下故障可能的是（　　） A．灯L1灯丝烧断 B．电阻R2断路 C．电阻R2短路 D．电容器被击穿短路 【答案】BD 【详解】A．若L1灯丝烧断，会使电路总电阻变大，总电流变小，电阻R2与L2并联电压变小，L2的亮度会变暗，故A错误； B．若电阻R2断路，使电路的总电阻增大，总电流减小，R1并联部分电压与内电压之和减小，使L2两端的电压增大，L2会变亮，故B正确； C．若是R2短路，L2会因被短路而熄灭，故C错误； D．若电容器被击穿，由于电路的总电阻减小，总电流增大，电阻R2与L2并联电压变大，L2的亮度会变亮，故D正确。 故选BD。 一、单选题 1．如图所示，为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关S，向右移动滑片P，则（    ） A．灯泡L变亮 B．灯泡L亮度不变 C．的功率变大 D．的功率不变 【答案】C 【详解】向右移动滑片P，则电阻的阻值变小，根据“串反并同”，则与串联的的电流、电压、电功率变大；与并联的灯泡L的电流、电压、电功率变小，即亮度变暗。 故选C。 2．在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为（1.5A，0.75V），该点的切线与横轴的交点坐标为（1.0A，0），用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知（　　） A．电源内阻为0.5Ω B．电源的路端电压为1.5V C．电源的输出功率为1.125W D．电源的效率为75% 【答案】C 【详解】A．根据 U=E-Ir 可知电源内阻为 电动势 E=3V 选项A错误； B．两条图像交点的纵坐标等于路端电压，可知电源的路端电压等于0.75V，选项B错误； C．电源的输出功率为 P=IU=1.5×0.75W=1.125W 选项C正确； D．电源的效率为 选项D错误。 故选C。 3．如图所示，将滑动变阻器滑片P滑到最左端，闭合S后移动滑片P灯泡L不亮，但电压表有示数，电流表示数很小。若电路只有一处出现断路故障，当用多用电表的电压挡检测故障位置时（　　） A．若多用电表接在滑动变阻器两端有示数，则可能是灯泡L断路 B．若多用电表接在滑动变阻器两端有示数，则可能是滑动变阻器R断路 C．若多用电表接在灯泡L两端有示数，则可能是滑动变阻器R断路 D．若多用电表与电容器的两极板相连有示数，则可能是灯泡L断路 【答案】B 【详解】电路有断路故障，多用电表（电压挡）与用电器并联有示数，说明多用电表和电源相连部分通路，与多用电表并联部分可能断路。所以B正确。 故选B。 4．如图所示是一种风速测定装置示意图，其中风速表表盘是由电压表改装而成，电源内阻为r，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片P相连，当风速增大时，活塞上方气压变小，活塞将上移，下列说法正确的是（　　） A．风速增大，电压表的示数变小 B．风速增大，滑动变阻器R1两端的电压变小 C．风速减小，通过R的电流变大 D．风速减小，滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比变大 【答案】B 【详解】AB．风速增大，活塞上方气压变小，活塞将上移，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电路总电流增大，定值电阻R、电源内阻r两端的电压增大，电压表的示数变大，滑动变阻器R1两端的电压变小，故A错误，B正确； C．风速减小，活塞上方气压变大，活塞将下移，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电路总电阻增大，通过R的电流变小，故C错误； D．同理可得，风速减小，滑动变阻器R1端的电压将变大，通过滑动变阻器R1的电流将减小，根据闭合电路的欧姆定律 滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比为 故风速减小，滑动变阻器R1端的电压变化量与电流变化量之比不变，故D错误。 故选B。 5．如图所示为一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。已知电流表满偏电流，标准电池电动势1.5V；若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变为，但此表仍能进行欧姆调零，用此表测量某电阻时读数为，则该电阻的真实值应为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】电动势时欧姆表内阻为 该欧姆表的刻度是按照电动势标注的，电动势为，待测电阻为时，流过表头的电流为 当欧姆表电动势为时，欧姆表的内阻为 欧姆表读数为时，流过表头的电流为 联立可得 故待测电阻的真实值为 故选A。 6．在如图所示的电路中，电源电动势和内阻均为定值，电流表和电压表均为理想电表，带电油滴P恰好静止于平行板电容器中。当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数增大 B．油滴P将向下加速运动 C．通过R1的电流变化量大于电流表示数的变化量 D．电压表的示数增大 【答案】D 【详解】AD．当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，接入电路的电阻增大，电路中的总电阻增大，根据欧姆定律可知电路中的总电流减小，内阻和R1所消耗的电压减小，因此电压表的示数为 由上式的电压表的示数增大，所以R3两端的电压增大，电流增大，因此电流表的示数减小，故A错误，D正确； B．根据油滴P恰好静止于平行板电容器可知该油滴带负电，滑动变阻器R4的滑片向a端移动时电容器两端的电压增大，电场强度增大，所以该油滴向上加速运动，故B错误； C．根据 R1中电流减小，R3中电流增大，电流表的示数减小，则通过R1的电流变化量小于电流表示数的变化量，故C错误； 故选D。 7．如图所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为定值电阻，且为r < R0，电容器的电容为C。闭合开关S，增大可变电阻R阻值的过程中，电压表示数的变化量为ΔU，电流表示数的变化量为ΔI，则（　　） A．电压表示数U和电流表示数I的比值为R0 + r B．ΔU和ΔI的比值为r C．电容器电荷的增加量为CΔU D．电源输出功率增加 【答案】C 【详解】A．可变电阻R两端电压为电压表示数U，电流表示数I为流过可变电阻R的电流，由电阻的定义可知，可变电阻的阻值 A错误； B．由闭合电路欧姆定律可知 则ΔU和ΔI的比值为 B错误； C．该过程电容器的电荷量增加量 C正确； D．电源输出功率随电阻变化的图像如图所示 当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，由于r < R0，由图可知电源输出功率减小，D错误。 故选C。 8．某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10（25V/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，如图所示，则下列对工作电路的表述正确的是（　　） A．若L2断路，则干路电流I增大 B．若L2断路，则X1的功率增大，L1的功率增大 C．若L2短路，X2功率减小，其它指示灯的功率增大 D．若L2短路，X2功率增大，其它指示灯的功率减小 【答案】C 【详解】A. 若L2断路，外电阻增大，则干路电流I减小，A错误； B. 若L2断路，相当于L2阻值增大，根据串反并同，X1和L1的电流都减小，X1和L1的功率都减小，B错误； C. 若L2短路，相当于L2的阻值减小，根据串反并同规律，X2的电压减小，X2功率减小，其它指示灯的电流增大，功率增大，C正确，D错误。 故选C。 9．如图所示的电路中，闭合电键S，灯泡L1、L2均能正常发光，由于电路中某处断路，结果灯泡L1变亮，L2变暗，电压表和电流表（均为理想电表）的示数均变小，则此故障可能是（　　） A．R1断路 B．R2短路 C．R3断路 D．R4短路 【答案】A 【详解】A．若R1断路，相当于R1电阻变为无穷大，根据“串反并同”可知，灯泡L1变亮，L2变暗，电压表和电流表的示数均变小，故A正确； B．若R2断路，相当于R2电阻变为无穷大，则灯泡L1，L2熄灭，电压表的示数变大，电流表的示数变小，故B错误； C．若R3断路，相当于R3电阻变为无穷大，根据“串反并同”可知，灯泡L1变暗，L2熄灭，电压表的示数变大，电流表的示数变大，故C错误； D．若R4断路，相当于R4电阻变为无穷大，根据“串反并同”可知，灯泡L1变暗，L2变亮，电流表的示数变小，同理得R2两端的电压减小，R3两端电压增大，而电压表是测两个电阻的总电压，由于不知电路中电阻的具体阻值，故无法判断电压表示数的变化，故D错误。 故选A。 10．如图所示的电路中，闭合开关，灯、正常发光。由于电路出现故障，突然发现变亮，变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（　　） A．断路 B．断路 C．短路 D．短路 【答案】B 【详解】A．若断路，总电阻变大，总电流减小，左边部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，、中电流都减小，变暗，与题意相矛盾，故A错洖； B．若断路，总外电阻变大，总电流减小，路端电压变大，两端电压变大，变亮；右边部分电路结构没变，电流仍按原比例分配，总电流减小，通过、的电流都减小，变暗，符合题意，故B正确； CD．若短路或短路，总电阻减小，总电流增大，A中电流变大，与题意相矛盾，故CD错误。 故选B。 11．如图所示的电路中，平行板电容器C的两极板水平放置，R为滑动变阻器，L是小灯泡，D为二极管，有一带电油滴悬浮在两极板间。下列说法正确的是（　　） A．油滴带正电 B．若滑动变阻器的滑片向上滑动，则小灯泡变暗 C．若滑动变阻器的滑片向下滑动，则油滴向下运动 D．若将电容器的下极板向下平移一些，则油滴仍静止 【答案】D 【详解】A．电容器上极板与电源的正极相连，电容器上极板带正电；带电油滴悬浮在两极板间，油滴所受电场力向上，油滴带负电，故A错误； B．若滑动变阻器的滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值增大，电路中总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流减小，则电源内压减小，由可知路端电压增大，则小灯泡变亮，故B错误； C．若滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器接入电路中的阻值减小，电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知电路中总电流增大，则电源内压增大，由可知路端电压减小；由于电容器与二极管串联，二极管反向电阻较大，电容器不能放电，则电容器保持电压不变，所以电容器内部的电场强度不变，油滴所受电场力不变，则油滴静止不动，故C错误； D．若将电容器的下极板向下平移一些，电容器两极板间距变大，由可知电容减小，由可知在电量不变的情况下，电容器两极板电压增大，由于电容器不能放电，则电容器所带电量不变，则电容器内部电场强度 所以油滴所受电场力不变，则油滴仍静止，故D正确。 故选D。 二、多选题 12．如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，电压表示数的变化量大小为，电流表示数的变化量大小为，下列说法正确的是（　　） A．电压表示数U一定变大 B．电流表示数I一定变大 C．不变 D．电源的输出功率一定增大 【答案】AC 【详解】A．滑动变阻器滑动触头向上移动，变大，则电路的外电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，干路电流变小，内阻分压变小，则路端电压增大，电压表示数增大，A正确； B．干路电流变小，故两端电压变小，则两端电压 增大，通过的电流增大，又总电流变小，则通过的电流减小，电流表示数减小，B错误； C．根据 整理得 所以 不变，故C正确； D．因为不确定外电阻与电源内阻关系，电源输出功率无法判断，故D错误。 故选AC。 13．如图甲是多用电表内部结构示意图，图乙是刻度盘，通过选择开关分别与1、2、3、4、5、6相连，以改变电路结构，分别成为电流表、电压表和欧姆表，下列说法正确的是（    ） A．A是黑表笔、B是红表笔 B．作为电流表时选择开关连1比连2量程大，作为电压表时选择开关连6比连5量程小 C．当选择开关与3或4相连时是欧姆表，测量电阻之前需进行欧姆调零 D．指针位置如图乙所示，若选择“×10Ω”挡，示数为180Ω；若选择直流电压“10V”挡，读数为4.4V 【答案】CD 【详解】A．内置电源的正极应与黑表笔相连，电源的负极应与红表笔相连，所以A为红表笔，B为黑表笔，故A错误。 B．当选择开关与1、2相连时，多用电表是电流表，接1时并联电阻较小，电流表的量程较大；当选择开关与5、6相连时，多用电表是电压表，接6时串联电阻较大，电压表的量程较大，故B错误。 C．当选择开关与3、4相连时，多用电表是欧姆表，测量电阻之前需进行欧姆调零，C正确。 D．指针位置如题图乙所示，若选择“×10Ω”挡，示数为180Ω；若选择直流电压“10V”挡，最小分度为0.2V，根据读数规则可知，指针示数为4.4V，故D正确。 故选CD。 14．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r。当滑动变阻器的触片从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化分别为和，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡、变暗，变亮 B． C． D．小灯泡变亮，、变亮 【答案】B 【详解】AD．当滑动变阻器的触片从右端滑到左端时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流I增大，则灯L2变亮。电压表V1的示数 I增大，则U1减小，灯L3变暗。通过灯L1的电流 由于I增大，减小，则增大，灯L1变亮。故AD错误； BC．由 又减小，增大，而减小，所以 故B正确，C错误。 故选B。 15．如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某小灯泡L的U-I图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时小灯泡L恰能正常发光，下列说法中正确的有（　　） A．此电源的内阻为0.67Ω B．此时电源的效率为66.7% C．电压越高，小灯泡L在图示部分的电阻越大 D．把小灯泡L换成阻值恒为0.67Ω的纯电阻，电源的输出功率将变大，电源的效率将变低 【答案】CD 【详解】A．由闭合电路欧姆定律得 化简可得 由图读出电源的电动势为E＝4V，图线A的斜率大小表示电源的内阻，则 故A错误； B．此时电源的效率为 故B错误； C．根据 可知U-I图像中图线上某点与原点连线的斜率表示阻值，由图可知电压越高，小灯泡L在图示部分图线上某点与原点连线的斜率越大，即灯泡的电阻越大。故C正确； D．依题意，灯泡L的电阻 换成一个为0.67Ω的定值电阻，可知其电阻更接近电源的内阻，根据推论：电源的内外电阻相等时电源的输出功率最大，知把灯泡L换成一个为0.67Ω的定值电阻，电源的输出功率将变大，电源的效率 外电阻变小，效率变低。故D正确。 故选CD。 16．如图所示电路中，C为电容器，R1为0~99.00 Ω的电阻箱，电源内阻r＝5 Ω，定值电阻R2＝2 Ω，R3＝R4＝5 Ω。现闭合开关S，调节R1使其电阻从零逐渐增至最大，在此过程中（　 ） A．电容器的a板先带正电后带负电 B．电容器的a板先带负电后带正电 C．电源的输出功率先增大后减小 D．电容器两板间的电压先增大后减小 【答案】AC 【详解】ABD．当R1为零时，a板接电源正极，电势最高，带正电；当R1＝2 Ω时，电容器两板电势相等，不带电；当R1＞2 Ω时，b板电势较高，a板带负电，即电容器两端的电压先减小后增大，故A正确，BD错误； C．当R1为零时，外电阻最小，最小值为 当R1最大时，外电阻最大，最大值为 电源的输出功率 可知，当外电阻等于r时，电源输出功率最大，所以电源的输出功率先增大后减小，故C正确。 故选AC。 17．如图甲为在“测电源电动势和内阻实验”中获取的某电源U-I图线，图乙为某小灯泡的U-I图线，下列说法正确的是（　　） A．电源的电动势为1.5V B．电源的内阻为5Ω C．小灯泡的电阻随着电流的增大而减小 D．把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.3W 【答案】AD 【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得 可得图像与纵轴的交点表示电动势，图像斜率的绝对值表示内阻，结合图像可得电动势为 内阻为 故A正确，B错误； C．根据 可知，乙图线上某点与原点连线的斜率为电阻，所以小灯泡的电阻随着电流的增大而增大，故C错误； D．把电源和小灯泡组成闭合回路，在乙中作该电源对应的U-I图像，如图 两U-I曲线的交点即小灯泡的电压、电流，根据图像读数可得 ， 所以小灯泡的功率为 故D正确。 故选AD。 三、实验题 18．小明同学打算将一只量程为的灵敏电流计（内阻未知，约为几百欧）改装成多用电表，他设计的改装电路如图乙所示。图乙中G为灵敏电流计，内阻为，和是定值电阻，是滑动变阻器。 (1)图中的A端与 （填“红”或“黑”）色表笔相连接。 (2)若图乙中多用电表的5个挡位为：直流电压挡和挡，直流电流和挡，欧姆挡（表盘正中间的刻度为“15”）。则将B旋至1为 档，4为 档， ， ，图乙中电源电动势 。 【答案】(1)红 (2) 直流电流 直流电压 160 880 1.5 【详解】（1）图中的A端与内置电源的负极连接，则与红色表笔相连接。 （2）[1]将B旋至1、2时为电流挡，作为电流挡时，并联电阻阻值越小，分流越大，量程越大，所以B旋至1时的量程大于B旋至2时的量程，则将B旋至1为直流电流挡； [2]将B旋至4、5时为电压挡，作为电压挡时，串联电阻阻值越大，分压越大，量程越大，所以B旋至5时的量程大于B旋至4时的量程，则将B旋至4为直流电压挡； [3]将B旋至2为直流电流挡，则有 代入数据解得 [4]将B旋至4为直流电压挡，则有 代入数据解得 [5]将B旋至3为欧姆挡（表盘正中间的刻度为“15”），则欧姆调零时有 指针指在中间时有 其中 联立解得图乙中电源电动势为 19．某多用电表由于长时间未使用，电源电动势和内阻发生了明显变化，导致欧姆表无法进行欧姆调零。小明同学用如图甲所示的电路来研究其内部的电源情况。实验时选择欧姆表“×1”挡位，已知毫安表G的量程为400 mA，内阻约为1 Ω，表头G的内阻为Rg。 (1)在电路连接时，要注意毫安表的“−”接线柱要与欧姆表的 选填“红”或“黑”表笔相连； (2)调节电阻箱的阻值，当毫安表的读数为400 mA时，欧姆表指针偏转到整个表盘位置的10 Ω刻度处，如图乙所示，则欧姆表表头G的量程Ig为 mA； (3)连续调节电阻箱的阻值，记录多组电阻箱阻值R和通过毫安表电流I，算出电源的电动势E = 5 V。若想让该欧姆表在“×1”挡位下可以正常使用，则更换的新电源电动势E′ = V。 (4)该同学进一步研究多用表其他内部电路，部分电路如丙图所示，这部分是多用表中 选填电流表、电压表或欧姆表的电路。选用o与 选填a或b）之间量程相对较大。选o与a之间电路，对应电表的量程为 用Ig、Rg、R1、R2等字母表示。 【答案】(1)红 (2)500 (3)20 (4) 电流表 a 【详解】（1）电流从欧姆表的红表笔流入，从毫安表的“−”接线柱流出，所以毫安表的“−”接线柱要与欧姆表的红表笔相连。 （2）设欧姆表表头G的量程为Ig，由题意可得 解得 （3）设欧姆表在“×1”挡位下的内阻为，则 ， 联立以上两式解得 （4）[1][2][3]表头与定值电阻并联是改装为电流表，故图丙是多用表中的电流表的电路，并联的定值电阻阻值越小，则量程越大，故选用o与a之间量程相对较大。此时G与R2串联后再与R1并联，量程为 20．某实验小组的同学利用以下器材设计、改装并制作欧姆表，改装电路如图甲所示，调节开关S所接位置，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。 A．电源（电动势为E）； B．电流表G（满偏电流，内阻待测）； C．滑动变阻器、； D．定值电阻； E．定值电阻； F.电阻箱R； G.红、黑表笔各一支，开关、导线若干。 (1)用该欧姆表测电压表内阻时，黑表笔应接电压表的 （填“+”或“-”）接线柱。 (2)用图乙所示电路测量电流表G的内阻，先将滑动变阻器的阻值调至最大，闭合，缓慢减小的阻值，直到G的指针满偏，然后闭合，保持滑动变阻器的阻值不变，逐渐调节电阻箱R的阻值，使G的指针指到最大值的处，此时电阻箱R的读数为360Ω，则电流表G的内阻为 Ω。 (3)当开关S掷向 （填“a”或“b”），欧姆表的倍率是“×100”现将两表笔短接，调节滑动变阻器，使电流表G满偏，此时通过滑动变阻器的电流为6mA，则定值电阻 Ω。 (4)再测量电压表内阻，电流表G的指针向右偏转至整个表盘满刻度的处，此时电压表示数为9V，通过计算可知，该电压表内阻为 Ω。 【答案】(1)+ (2)180 (3) b 90 (4)2000 【详解】（1）用多用电表的欧姆挡时内部电源被接通，且黑表笔接内部电源的正极，即电流从欧姆表的黑表笔流出，从电压表的正极流入。 （2）题图乙用半偏法测电流表G的内阻，则有 解得 （3）[1][2]由题图甲可知，当开关S掷向b端时，电路的满偏电流较小，所以开关S应掷向b端，此时有 解得 （4）通过电压表的电流 解得 电压表的内阻 学科网（北京）股份有限公司 $$