内容正文:
专题02 电路及其应用
题型01 电阻、 电流、电压
题型02串联电路和并联电路
题型03电路中的能量转化
题型04闭合电路的欧姆定律
题型05 实验:练习使用多用电表
题型06 实验:电池电动势和内阻的测量
▉题型01电阻、 电流、电压
考题1:电阻
【例1】在生活中我们经常看到小鸟站在高压线上却平安无事,某同学想探究其中原因,于是查阅相关数据:鸟的电阻约,铝的电阻率为,输电线的横截面积为,一只鸟站在一条通过500A电流的铝质裸导线上,两爪间的距离是4cm,则鸟两爪间的电压(V)数量级为( )
A. B. C. D.
【变式】某粗细均匀的金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它均匀拉长到原来长度的2倍,在温度不变的情况下,则该导线的电阻率和电阻分别变为( )
A.ρ和4R B.ρ和16R C.4ρ和4R D.4ρ和16R
考题2:电阻的伏安特性曲线
【例2】如图所示,是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图,则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定( )
A.小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小
B.小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而保持不变
C.若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接,则灯泡电阻大于
D.若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接,则灯泡电阻等于
【变式】.如图所示是三种元件的伏安特性曲线,下列说法正确的是( )
A.1代表标准电阻,温度升高,电阻不变,其斜率等于电阻
B.三条线代表的元件都是线性元件
C.2代表某些半导体元件,随着电压、电流的升高,电阻减小
D.3代表小灯泡的伏安特性曲线,电阻率随温度的变化而保持不变
▉题型02串联电路和并联电路
考题1:计算电阻串联或并联时的电压、电流和电阻
【例1】如图所示,有一段长为1 m,电阻为30 Ω的金属丝,两端连接成一闭合圆环,在圆环上取M、N两点与外电路相连,已知M、N间的短圆弧长20 cm,沿AM流入圆环的电流强度为0.5 A,则( )
A.闭合圆环在M、N间的电阻值为4.8 Ω
B.闭合圆环在M、N间的电阻值为30 Ω
C.M、N间的短圆弧金属丝的电阻值为24 Ω
D.通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为0.1 A
【变式】.在如图所示为分压电路中,电源为理想电源,输出电压恒定不变,滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S后,负载电阻两端的电压U随变阻器a端至滑片间的阻值的变化而改变,当负载电阻分别为和时,关于负载电阻两端的电压U随变化的图线,下列判断正确的是( )
A.大致接近曲线①,大致接近曲线②
B.大致接近曲线②,大致接近曲线①
C.大致接近曲线③,大致接近曲线④
D.大致接近曲线④,大致接近曲线③
考题2:电表改装
【例2】图为双量程电压表的内部结构,其中表头内阻Rg = 1000 Ω,满偏电流Ig = 1 mA。连接ab时电压表的量程为2 V,连接ac时电压表的量程为10 V,现在调整R1、R2的连接方式,则电压表最大量程可达到( )
A.12 V B.17 V C.18 V D.20 V
【变式】某同学用一个毫安表头(量程1mA,内阻72Ω)、电阻箱R1和电阻箱R2组装成一个多用电表,有电流“10mA”和电压“3V”两挡,改装电路如图所示,则R1,R2应调到的阻值为( )
A.R1=5Ω,R2=295.5Ω B.R1=5Ω,R2=2955Ω
C.R1=8Ω,R2=292.8Ω D.R1=8Ω,R2=2928Ω
▉题型03电路中的能量转化
考题1:计算串联和并联电路的电功和电功率
【例1】我国某汽车集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”,可以在同样的空间内装入更多电池。如图所示,一款车型装配了N块“刀片电池”,每块“刀片电池”的容量是q,平均工作电压是U,该车型采用充电电压为U0的快充充电桩时,充电效率为80%,充满电需要的时间为t。已知该车型每行驶100km平均能耗是E,则下列说法不正确的是( )
A.电池组充满电后储存的电荷量为Nq B.单块电池充满电后储存的电能为qU
C.电池组充满电后的续航里程为 D.快充充电桩的平均充电电流为
【变式】如图是某矫正器的铭牌信息,已知当剩余电池容量为总容量的20%时,智能感应式矫正器将停止工作。若该智能感应式矫正器工作时一直处于额定工作状态,使用前电池容量为零,则下列说法正确的是( )
A.电池容量的单位是能量单位
B.理论上该矫正器充满电可以连续工作约4.6小时
C.第一次充满电的时间和可正常工作的时间之比约为
D.该矫正器充满电所储存的能量约为
考题2:含有电动机电路综合计算
【例2】中国大型太阳能氢能无人机9月中旬在重庆顺利完成首飞引发高度关注。假设该无人机电池容量为,无人机正常工作时电动机额定电压为30V,额定功率为450W。下列说法正确的是( )
A.该无人机电动机的电阻是
B.该无人机正常工作时的电流是1.5A
C.该无人机充满电后可持续飞行时间为20h
D.该无人机充满电后储存的电荷量为
【变式】如图左 所示是 “祝融号” 火星车, 其动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图右所示,其中太阳能电池电动势 ,内阻 未知,电动机线圈电阻 , 电热丝定值电阻 。当火星车正常行驶时,电动机两端电压 ,电热丝 消耗的功率 。则( )
A.火星车正常行驶时,通过电热丝的电流为
B.太阳能电池的内阻为
C.火星车正常行驶时,电动机的效率为
D.若电动机的转子被卡住,电动机线圈上消耗的功率为
▉题型04闭合电路的欧姆定律
考题1:闭合电路欧姆定律的内容和三个公式
【例1】在炎热的夏天我们可以经常看到,有的小朋友的太阳帽前有一小风扇,如图所示,该小风扇与一小型的太阳能电池板相接,对其供电。经测量该电池可以产生的电动势为E=1.0V,电池内阻不能忽略,则关于该电池的描述正确的是( )
A.该电池单位时间内可以把1.0J的太阳能转化为电能
B.该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的本领小
C.如果外电路正常工作,则路端电压等于1.0V
D.把该电池接入闭合电路后,电动势减小
【变式】如图当飞船在天空飞行时,太阳能电池板展开,飞船两翼的太阳能电池板是太阳能电池在太空领域的应用,对它分析正确的是( )
A.电池板充电是将太阳能转化为化学能
B.太阳能电池板的能量转化率为100%
C.太阳能电池板利用的太阳能是可再生能源,但只能在太空中使用
D.某太阳能电池板不接负载时的电压是,其短路电流是,则内阻为
考题2:利用电源的U-I图像求解可变电阻的实际功率
【例2】如图所示,图线甲、乙分别为某电源和某金属导体的U − I图线,电源的电动势和内阻分别用E、r表示,根据所学知识,下列说法正确的是( )
A.当该导体直接与该电源相连时,该导体的电阻为15 Ω
B.当该导体直接与该电源相连时,电路消耗的总功率为40 W
C.该电源电动势E = 50 V,内阻
D.当该导体直接与该电源相连时,电源输出的功率为80 W
【变式】如图所示,图像A、B是电池a、b的外电路特性曲线,C是定值电阻R的图像。将电池a、b串联给电阻R供电,则电阻R消耗的功率约为( )
A.1.68W B.1.78W C.1.88W D.1.98W
▉题型05实验:练习使用多用电表
考题1:多用电表读数和欧姆表使用
【例1】(1)小李同学要测量一节干电池的电动势和内阻。先用多用电表直流电压挡粗测该电池的电动势,将多用电表的红表笔与电池的 (选填“正”或“负”)极相连,黑表笔与电池的另一电极相连,多用电表的示数如下图所示,则粗测电源的电动势为 V。
(2)学校物理学习小组决定测量两个番茄的水果电池的电动势和内阻。他们将两个金属电极锌片和铜片分别插入两个番茄中制成一个水果电池。由于电流过于微弱,实验小组采用微安表测量,且微安表的内阻为。
①按甲图电路把乙中的实物图连线补充完整。
②测量数值描点如图丙所示,则该组水果电池的内阻为 (结果保留两位有效数字)。
【变式】.(1)某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻。多用电表表盘如图甲所示,某同学在完成机械调零后,准备测电阻,他进行如下操作,请完成以下实验步骤:
①将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置。
②将红、黑表笔短接,旋动 (选填“S”或“T”),使指针对准电阻挡的 (选填“0”或“∞”)刻线。
③将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按 (填字母序号)的顺序进行操作。
A.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
B.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行欧姆调零
C.将K旋转到电阻挡“×100”的位置
D.将K旋转到电阻挡“×1”的位置
④正确操作后,读数如图乙所示,则阻值为 Ω。
(2)如图丙所示是一电流表内部的电路设计,其中G满偏电流为3mA,内阻Rg=11Ω,R1=15Ω,R3=0.10Ω,但R2已损坏,请根据电流表3A的量程,推算损坏之前R2= Ω。(结果保留两位有效数字)
▉题型06 实验:电池电动势和内阻的测量
考题1:测量电动势和内电阻
【例1】某实验小组测量干电池的电动势和内阻,所用器材如下:电压表(量程0~3V,内阻约为3kΩ);
电流表(量程0 ~0.6A,内阻为1.0Ω);
滑动变阻器(阻值0~50Ω);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据给出的实验器材,为准确的测量出电池电动势和内阻,图甲中电压表正极接线柱应连接在接线柱 (填“①”或“②”)。
(2)正确连接后,某次测量中电流表指针位置如图乙所示,其读数为 A。
(3)调节滑动变阻器阻值,测得多组电表读数,作出图丙所示的U-I图像,则待测干电池电动势E= V(结果保留2位小数),内阻r = Ω(结果保留2位小数)。
【变式】如图甲所示,是标称电压为的方形“叠层电池”,具有体积小输出电压高的特点,主要应用于便携式设备,如对讲机、遥控玩具、万用表等,某实验小组利用如图乙所示的电路图来测量从玩具车上换下来的叠层电池的电动势和内阻,可供选择的器材有:
①电流表,量程为,内阻
②电流表,量程为,内阻约为
③滑动变阻器,最大值为
④电阻箱,调节范围
⑤一个开关、导线若干
(1)该实验小组将电流表与电阻箱串联后改装为量程为的电压表,则电阻箱应调至 。
(2)改变滑动变阻器的位置,测得多组实验数据,并作出如图丙所示的关系图线,如果图线与纵轴的交点坐标为,图线的斜率的绝对值为,则通过计算可得电源的电动势为 ,电源内阻 。(结果均保留一位小数)
(3)如图丁所示为某型号小灯泡的伏安特性曲线,如果三个该型号的灯泡串联起来接在上述电池组上,如图戊所示,则一只灯泡消耗的功率为 W(结果保留两位小数)。
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专题02 电路及其应用
题型01 电阻、 电流、电压
题型02串联电路和并联电路
题型03电路中的能量转化
题型04闭合电路的欧姆定律
题型05 实验:练习使用多用电表
题型06 实验:电池电动势和内阻的测量
▉题型01电阻、 电流、电压
考题1:电阻
【例1】在生活中我们经常看到小鸟站在高压线上却平安无事,某同学想探究其中原因,于是查阅相关数据:鸟的电阻约,铝的电阻率为,输电线的横截面积为,一只鸟站在一条通过500A电流的铝质裸导线上,两爪间的距离是4cm,则鸟两爪间的电压(V)数量级为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】两爪间的距离是4cm,则鸟两爪间的导线电阻为
输电线通过500A电流,则鸟两爪间的电压为
则电压的数量级为。
故选B。
【变式】某粗细均匀的金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它均匀拉长到原来长度的2倍,在温度不变的情况下,则该导线的电阻率和电阻分别变为( )
A.ρ和4R B.ρ和16R C.4ρ和4R D.4ρ和16R
【答案】A
【解析】由于材料未变,则电阻率不变,将导线均匀拉长一倍,由于体积不变,则横截面积变为原来的二分之一,根据电阻定律
知电阻变为原来的4倍。
故选A。
考题2:电阻的伏安特性曲线
【例2】如图所示,是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图,则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定( )
A.小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小
B.小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而保持不变
C.若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接,则灯泡电阻大于
D.若将该灯泡与电压恒为4V的电源相接,则灯泡电阻等于
【答案】D
【解析】A.由图可知,图中电流随电压的增大而增大,图线上每一点与原点连线的斜率表示该点电阻的倒数,故可知小灯泡的电阻随电压的增大而增大,故A错误;
B.因小灯泡灯丝的形状没有发生变化,故说明随电压的升高电阻率增大,而随电压增大,温度是升高的,所以小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而增大,故B错误;
CD.若将该灯泡与电压恒为4 V的电源相接,由图可知对应的电流为0.4 A,则电阻为
故C错误,D正确。
故选D。
【变式】.如图所示是三种元件的伏安特性曲线,下列说法正确的是( )
A.1代表标准电阻,温度升高,电阻不变,其斜率等于电阻
B.三条线代表的元件都是线性元件
C.2代表某些半导体元件,随着电压、电流的升高,电阻减小
D.3代表小灯泡的伏安特性曲线,电阻率随温度的变化而保持不变
【答案】C
【解析】A.元件1的伏安特性曲线是直线,说明其电阻不随电压、电流、温度的变化而变化,是标准电阻,但是在I-U图像中,其斜率的倒数等于电阻,故A错误;
B.三条线中的2、3是曲线,说明其代表的元件不是线性元件,故B错误;
C.曲线2中反应的特征是,随着电压、电流的增大,电阻逐渐减小,说明该元件是半导体元件,故C正确;
D.曲线3中反应的特征是,随着电压、电流的增大,电阻逐渐增大,这符合小灯泡的伏安特性曲线,其电阻率随温度的升高而增大,故D错误。
故选C。
▉题型02串联电路和并联电路
考题1:计算电阻串联或并联时的电压、电流和电阻
【例1】如图所示,有一段长为1 m,电阻为30 Ω的金属丝,两端连接成一闭合圆环,在圆环上取M、N两点与外电路相连,已知M、N间的短圆弧长20 cm,沿AM流入圆环的电流强度为0.5 A,则( )
A.闭合圆环在M、N间的电阻值为4.8 Ω
B.闭合圆环在M、N间的电阻值为30 Ω
C.M、N间的短圆弧金属丝的电阻值为24 Ω
D.通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为0.1 A
【答案】A
【解析】ABC.根据题意可得,M、N间的短圆弧的电阻为
长圆弧的电阻为
所以闭合圆环在M、N间的电阻值为
故A正确,BC错误;
D.根据并联电路的特点可知
联立可得
故D错误。
故选A。
【变式】.在如图所示为分压电路中,电源为理想电源,输出电压恒定不变,滑动变阻器的最大阻值为。闭合开关S后,负载电阻两端的电压U随变阻器a端至滑片间的阻值的变化而改变,当负载电阻分别为和时,关于负载电阻两端的电压U随变化的图线,下列判断正确的是( )
A.大致接近曲线①,大致接近曲线②
B.大致接近曲线②,大致接近曲线①
C.大致接近曲线③,大致接近曲线④
D.大致接近曲线④,大致接近曲线③
【答案】C
【解析】当增大时,左半部分并联总电阻增大,右半部分电阻减小,所以两端的电压U应随增大而增大;
由于,左半部分并联总电阻接近等于变阻器左部分电阻,的电压接近均匀变化,图线接近③;
由于,并联后,对应于同一个值,左半部分分得的电压将比并联原来小了,所以图线接近④正确。
故选C。
考题2:电表改装
【例2】图为双量程电压表的内部结构,其中表头内阻Rg = 1000 Ω,满偏电流Ig = 1 mA。连接ab时电压表的量程为2 V,连接ac时电压表的量程为10 V,现在调整R1、R2的连接方式,则电压表最大量程可达到( )
A.12 V B.17 V C.18 V D.20 V
【答案】B
【解析】由题意可知
解得
,
当如图连接时
电压表最大量程为
故选B。
【变式】某同学用一个毫安表头(量程1mA,内阻72Ω)、电阻箱R1和电阻箱R2组装成一个多用电表,有电流“10mA”和电压“3V”两挡,改装电路如图所示,则R1,R2应调到的阻值为( )
A.R1=5Ω,R2=295.5Ω B.R1=5Ω,R2=2955Ω
C.R1=8Ω,R2=292.8Ω D.R1=8Ω,R2=2928Ω
【答案】C
【解析】当接O、a接线柱时改装为电流表,根据并联电路特点得
代入数据解得
当接O、b接线柱时改装为电压表,根据串联电路特点得
解得
故选C。
▉题型03电路中的能量转化
考题1:计算串联和并联电路的电功和电功率
【例1】我国某汽车集团采用减小厚度、增加长度的结构创新方案推出了“刀片电池”,可以在同样的空间内装入更多电池。如图所示,一款车型装配了N块“刀片电池”,每块“刀片电池”的容量是q,平均工作电压是U,该车型采用充电电压为U0的快充充电桩时,充电效率为80%,充满电需要的时间为t。已知该车型每行驶100km平均能耗是E,则下列说法不正确的是( )
A.电池组充满电后储存的电荷量为Nq B.单块电池充满电后储存的电能为qU
C.电池组充满电后的续航里程为 D.快充充电桩的平均充电电流为
【答案】D
【解析】A.电池组充满电后储存的电荷量为
故A正确,不符合题意;
B.单块电池充满电后储存的电能为
故B正确,不符合题意;
C.电池组充满电后储存的电能为NqU,而汽车每行驶100km平均能耗是E,则电池组充满电后的续航里程为
故C正确,不符合题意;
D.快充充电桩充电过程有
所以平均充电电流为
故D错误,符合题意。
故选D。
【变式】如图是某矫正器的铭牌信息,已知当剩余电池容量为总容量的20%时,智能感应式矫正器将停止工作。若该智能感应式矫正器工作时一直处于额定工作状态,使用前电池容量为零,则下列说法正确的是( )
A.电池容量的单位是能量单位
B.理论上该矫正器充满电可以连续工作约4.6小时
C.第一次充满电的时间和可正常工作的时间之比约为
D.该矫正器充满电所储存的能量约为
【答案】D
【解析】A.根据可知,电池容量的单位是电荷量的单位,故A错误;
B.根据铭牌可知,该矫正器充满电后的容量为
额定功率与额定电压分别为
,
则额定功率工作时的电流
由于剩余电池容量为总容量的20%时,矫正器将停止工作,则有
故B错误;
C.充电电流为0.2A,第一次充满电的时间为
结合上述可知,第一次充满电的时间和可正常工作时间之比约为,故C错误;
D.该矫正器充满电所储存的能量约为
故D正确。
故选D。
考题2:含有电动机电路综合计算
【例2】中国大型太阳能氢能无人机9月中旬在重庆顺利完成首飞引发高度关注。假设该无人机电池容量为,无人机正常工作时电动机额定电压为30V,额定功率为450W。下列说法正确的是( )
A.该无人机电动机的电阻是
B.该无人机正常工作时的电流是1.5A
C.该无人机充满电后可持续飞行时间为20h
D.该无人机充满电后储存的电荷量为
【答案】D
【解析】AB.根据
P=UI
可以求出电流
如果电动机是纯电阻用电器,则其电阻为
由于电动机并非纯电阻,其电阻不能简单地通过欧姆定律来计算,因为电动机在工作时还会将电能转化为机械能,所以无人机的电机电阻一定小于,故AB错误;
C.要计算无人机充满电后的可持续飞行时间,我们需要知道电池的总电能和无人机的额定功率。电池的总电能为
其中U是电池的额定电压,Q是电池的容量。根据
可以求出飞行时间
故C错误;
D.无人机充满电后储存的电荷量为
Q=It=30000mAh=30Ah=30A×3600s=108000C
故D正确。
故选D。
【变式】如图左 所示是 “祝融号” 火星车, 其动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图右所示,其中太阳能电池电动势 ,内阻 未知,电动机线圈电阻 , 电热丝定值电阻 。当火星车正常行驶时,电动机两端电压 ,电热丝 消耗的功率 。则( )
A.火星车正常行驶时,通过电热丝的电流为
B.太阳能电池的内阻为
C.火星车正常行驶时,电动机的效率为
D.若电动机的转子被卡住,电动机线圈上消耗的功率为
【答案】C
【解析】A.根据
可得通过电热丝的电流
A错误;
B.根据上述分析可知,电热丝两端的电压
故电源本身分担的电压
故太阳能电池的内阻为
B错误;
C.火星车正常行驶时的电功率
线圈的热功率
故电动机的效率
C正确;
D.若电动机的转子被卡住,电能全部转化为内能,线圈的电功率等于电动机的功率320W,D错误。
故选C。
▉题型04闭合电路的欧姆定律
考题1:闭合电路欧姆定律的内容和三个公式
【例1】在炎热的夏天我们可以经常看到,有的小朋友的太阳帽前有一小风扇,如图所示,该小风扇与一小型的太阳能电池板相接,对其供电。经测量该电池可以产生的电动势为E=1.0V,电池内阻不能忽略,则关于该电池的描述正确的是( )
A.该电池单位时间内可以把1.0J的太阳能转化为电能
B.该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的本领小
C.如果外电路正常工作,则路端电压等于1.0V
D.把该电池接入闭合电路后,电动势减小
【答案】B
【解析】A.电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷从电源内部的负极移到正极所做的功,即把太阳能转化为电能的多少,而不是在1s内转变的电能,故A错误;
B.1.5V的干电池电动势更大,说明把其他形式的能转化为电能的本领更大,故B正确;
C.根据闭合电路欧姆定律可知,外电路正常工作,则路端电压小于电源电动势,即小于1.0V,故C错误;
D.把该电池接入闭合电路后,电动势不变,故D错误。
故选B。
【变式】如图当飞船在天空飞行时,太阳能电池板展开,飞船两翼的太阳能电池板是太阳能电池在太空领域的应用,对它分析正确的是( )
A.电池板充电是将太阳能转化为化学能
B.太阳能电池板的能量转化率为100%
C.太阳能电池板利用的太阳能是可再生能源,但只能在太空中使用
D.某太阳能电池板不接负载时的电压是,其短路电流是,则内阻为
【答案】D
【解析】A.电池板充电是将太阳能转化为电能,故A错误;
B.太阳能电池板的能量转化率不可能达到100%,故B错误;
C.只要能接收到太阳光就能使用太阳能,所以在地球上也能使用太阳能电池板,故C错误;
D.某太阳能电池板不接负载时的电压是,则电动势为,其短路电流是,则有
可得内阻为
故D正确。
故选D。
考题2:利用电源的U-I图像求解可变电阻的实际功率
【例2】如图所示,图线甲、乙分别为某电源和某金属导体的U − I图线,电源的电动势和内阻分别用E、r表示,根据所学知识,下列说法正确的是( )
A.当该导体直接与该电源相连时,该导体的电阻为15 Ω
B.当该导体直接与该电源相连时,电路消耗的总功率为40 W
C.该电源电动势E = 50 V,内阻
D.当该导体直接与该电源相连时,电源输出的功率为80 W
【答案】D
【解析】C.由图可知,电源的电动势和内阻分别为
故C错误;
ABD.图中两条图线的交点对应的电压和电流值就等于将该导体直接与该电源相连时导体两端的电压和电流值,此时导体的电阻为
电路消耗的总功率为
电源输出的功率为
故AB错误,D正确。
故选D。
【变式】如图所示,图像A、B是电池a、b的外电路特性曲线,C是定值电阻R的图像。将电池a、b串联给电阻R供电,则电阻R消耗的功率约为( )
A.1.68W B.1.78W C.1.88W D.1.98W
【答案】D
【解析】由图可知,电阻R的阻值为
电池a、b的电动势分别为
,
电池a、b的内阻分别为
,
将电池a、b串联给电阻R供电,根据闭合电路欧姆定律可得,流过R的电流为
则电阻R消耗的功率为
故选D。
▉题型05实验:练习使用多用电表
考题1:多用电表读数和欧姆表使用
【例1】(1)小李同学要测量一节干电池的电动势和内阻。先用多用电表直流电压挡粗测该电池的电动势,将多用电表的红表笔与电池的 (选填“正”或“负”)极相连,黑表笔与电池的另一电极相连,多用电表的示数如下图所示,则粗测电源的电动势为 V。
(2)学校物理学习小组决定测量两个番茄的水果电池的电动势和内阻。他们将两个金属电极锌片和铜片分别插入两个番茄中制成一个水果电池。由于电流过于微弱,实验小组采用微安表测量,且微安表的内阻为。
①按甲图电路把乙中的实物图连线补充完整。
②测量数值描点如图丙所示,则该组水果电池的内阻为 (结果保留两位有效数字)。
【答案】(1) 正 1.45
(2) (算对)
【解析】(1)[1]根据多用电表“红入黑出”的使用原则,红表笔应接电源的正极。
[2]读直流电压时,应读中间的刻度,可得电压为1.45V
(2)[1]电路图如下
[2]图丙连线
斜率为所求电池内阻与微安表的内阻之和,所以电池内阻
【变式】.(1)某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻。多用电表表盘如图甲所示,某同学在完成机械调零后,准备测电阻,他进行如下操作,请完成以下实验步骤:
①将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置。
②将红、黑表笔短接,旋动 (选填“S”或“T”),使指针对准电阻挡的 (选填“0”或“∞”)刻线。
③将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按 (填字母序号)的顺序进行操作。
A.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
B.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行欧姆调零
C.将K旋转到电阻挡“×100”的位置
D.将K旋转到电阻挡“×1”的位置
④正确操作后,读数如图乙所示,则阻值为 Ω。
(2)如图丙所示是一电流表内部的电路设计,其中G满偏电流为3mA,内阻Rg=11Ω,R1=15Ω,R3=0.10Ω,但R2已损坏,请根据电流表3A的量程,推算损坏之前R2= Ω。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1) T 0 CBA 2400
(2)0.026
【解析】(1)[1][2]欧姆调零时应将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置后,将红、黑表笔短接,旋动T,使指针对准欧姆表的“0”刻度,电流的满偏电流刻线;
[3]将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,说明待测电阻阻值较大,应换大倍率重新进行测量,更换倍率,应重新进行欧姆调零,即将K旋转到电阻挡“×100”的位置,将两表笔短接,旋动T,对电表进行欧姆调零,再将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,故正确的操作顺序为CBA;
[4]欧姆表的读数为指针所指刻度与倍率的乘积,则所测电阻阻值为
(2)由于电流表量程为3A,则
代入数据解得
▉题型06 实验:电池电动势和内阻的测量
考题1:测量电动势和内电阻
【例1】某实验小组测量干电池的电动势和内阻,所用器材如下:电压表(量程0~3V,内阻约为3kΩ);
电流表(量程0 ~0.6A,内阻为1.0Ω);
滑动变阻器(阻值0~50Ω);
干电池一节、开关一个和导线若干。
(1)根据给出的实验器材,为准确的测量出电池电动势和内阻,图甲中电压表正极接线柱应连接在接线柱 (填“①”或“②”)。
(2)正确连接后,某次测量中电流表指针位置如图乙所示,其读数为 A。
(3)调节滑动变阻器阻值,测得多组电表读数,作出图丙所示的U-I图像,则待测干电池电动势E= V(结果保留2位小数),内阻r = Ω(结果保留2位小数)。
【答案】(1)①
(2)0.24
(3) 1.48 0.70
【解析】(1)因电流表内阻的准确值已知,为准确的测量出电池电动势和内阻,图甲中电压表正极接线柱应连接在接线柱①。
(2)图乙中电流表读数为。
(3)[1][2]由图丙中可得
所以
【变式】如图甲所示,是标称电压为的方形“叠层电池”,具有体积小输出电压高的特点,主要应用于便携式设备,如对讲机、遥控玩具、万用表等,某实验小组利用如图乙所示的电路图来测量从玩具车上换下来的叠层电池的电动势和内阻,可供选择的器材有:
①电流表,量程为,内阻
②电流表,量程为,内阻约为
③滑动变阻器,最大值为
④电阻箱,调节范围
⑤一个开关、导线若干
(1)该实验小组将电流表与电阻箱串联后改装为量程为的电压表,则电阻箱应调至 。
(2)改变滑动变阻器的位置,测得多组实验数据,并作出如图丙所示的关系图线,如果图线与纵轴的交点坐标为,图线的斜率的绝对值为,则通过计算可得电源的电动势为 ,电源内阻 。(结果均保留一位小数)
(3)如图丁所示为某型号小灯泡的伏安特性曲线,如果三个该型号的灯泡串联起来接在上述电池组上,如图戊所示,则一只灯泡消耗的功率为 W(结果保留两位小数)。
【答案】(1)9500
(2) 8.4 6.9
(3)0.57
【解析】(1)根据电表的改装原则可知,电阻箱的阻值为
(2)[1][2]根据闭合电路欧姆定律
解得
由关系图线的截距和斜率,结合表达式可知
,
解得电动势为
电源内阻
(3)设每个灯泡中的电流为,电压为,则由闭合电路欧姆定律可得
则
将其与灯泡的图像画到同一坐标系中,如图所示
交点电压为,电流为,则一只灯泡消耗的功率为
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