第12周 闭合电路含有电容器的电及故障分析 闭合电路的功率 电源的电动势和内阻的测量-【周测必刷】2025-2026学年高二物理必修第三册（人教版2019）

— 46 — 第十二周 闭合电路含有电容器的电及故障分析 闭合电路的功率 电源的电动势和内阻的测量 (时间:45分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 周推好题 第12题以测量一充电宝的电动势和内阻为例,综合考查学生对测量电源电动势的 原理及数据处理的理解和应用.该题题目设置灵活,紧扣知识点,对学生的综合应用能力要求较 高,值得推荐. 【考点·一应俱全】(共75分) 考点一 含电容器的电路 1.如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,电阻R1=3Ω,R2=6Ω,电容C= 30μF.开关S断开和闭合时,电容器两极板间的电势差分别为 ( ) A.6V,10V B.10V,10V C.10V,6V D.6V,6V 2.(多选)(2025·大理市高二期末)在如图所示的电路中,电源内阻不能忽略,开关K闭合,下列方 法能使电容器带电荷量增大的是 ( ) A.增大电阻R1 B.增大电阻R2 C.减小电阻R3 D.断开开关K 3.(2025·榆林市高二月考)如图所示电路中,当滑动变阻器的滑片向右端滑动时, 下列分析正确的是 ( ) A.电容器C1 所带电荷量增大 B.电容器C2 所带电荷量增大 C.灯泡L变亮 D.电阻R1 消耗的电功率增大 考点二 电路故障分析 4.(2025·吉林省洮南市第一中学高二期中)在如图所示的电路中,开关闭合后, 由于某一电阻元件发生短路或断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则可 能出现的故障为 ( ) A.R1 短路 B.R2 短路 C.R3 短路 D.R1 断路 5.(多选)(2025·邵阳市高二期末)如图,电源内阻不能忽略,电流表和电压表均为 理想电表,R1=R2<R3<R4,下列说法中正确的是 ( ) A.若R2 短路,电流表示数变小,电压表示数变小 B.若R2 断路,电流表示数变大,电压表示数为零 C.若R1 短路,电流表示数变小,电压表示数为零 D.若R4 断路,电流表示数变小,电压表示数变大 考点三 闭合电路的功率问题 6.(2024·朔州市高二期中)一小灯泡和一电池组的U I 图线如图所示,将二者组成闭合回路时, 小灯泡实际消耗的功率约为 ( ) A.0.43W B.0.90W C.1.8W D.4.0W 7.(多选)(2025·肇东市高二期末)直线a表示某电源路端电压与电流的关系图像, 直线1和2分别为两定值电阻R1 和R2 的U I图像.由图像可知 ( ) A.R1 的阻值大于R2 的阻值 B.电源电动势为4.0V,内阻为2Ω C.电源只接入R2 时,电源的输出功率为3W D.电源只接入R1 时,电源的输出功率为2W 8.(2025·安徽省合肥市第八中学高二开学考试)如图是酒精浓度测试 仪及其原理图.它可以看成是由电源(内阻为r)、酒精气敏传感器R、 定值电阻R0(R0>r)和一个理想电压表组成.其中R 的阻值随酒精 气体浓度的增大而减小,闭合开关后,若驾驶员呼出的酒精气体浓度增大,则下列说法正确的是 ( ) A.电压表的示数减小 B.电源的效率变大 C.R0 消耗的功率减小 D.电源的输出功率增大 9.(多选)如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器 R 串联,已知R0=r,滑动变阻器的最大阻值是3r.当滑动变阻器的滑片P 由b端向a 端滑动时,下列说法中正确的是 ( ) A.路端电压变大 B.电源的输出功率先变大后变小 C.滑动变阻器消耗的功率变小 D.定值电阻R0 上消耗的功率变小 10.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路,测得电阻箱所消耗的功率P 随电 阻箱读数R 变化的曲线如图所示,由此可知 ( ) A.电源最大输出功率可能大于45W B.电源内阻一定等于5Ω C.电源电动势为45V D.电阻箱所消耗的功率P 最大时,电源效率大于50% — 45 — — 48 — 11.(多选)图甲为某电源的U I图线,图乙为某小灯泡的U I图线,则下列说法中正确的是 ( ) A.电源的内阻为16Ω B.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小 C.当小灯泡两端的电压为0.5V时,它的电阻约为0.5Ω D.把电源和小灯泡组成闭合回路,小灯泡的功率约为3W 考点四 电池电动势和内阻的测量 12.(2025·深圳市高二期中)某实验小组测量一充电宝的电动势和内阻.从说明书可知该充电宝的 电动势约为5V,内阻很小,约0.1~0.3Ω,最大放电电流为2A. (1)该小组想进一步精确测出该充电宝的电动势和内阻,实验室提供的器材如下: A.电压表V(量程为6V,内阻约为5kΩ) B.电流表A(量程为3A,内阻约为0.6Ω) C.滑动变阻器R1(最大阻值为60Ω) D.定值电阻R0=3Ω E.一个开关及导线若干 该小组设计了两种电路,图甲中 (填“A电路”或“B电路”)更为合理. (2)该小组通过调节滑动变阻器,测得多组I、U 数据,并在坐标纸上描点,如图乙所示,请根据描 出的点作出U I图像. (3)根据U I图像,可求得该充电宝的电动势为 V,内阻为 Ω.(结果均保留 两位有效数字) (4)根据误差分析,该充电宝的电动势的测量值比真实值 (填“偏小”或“偏大”),内阻的 测量值比真实值 (填“偏小”或“偏大”). 【探究·一举突破】(共15分) 探究主题 探究安阻法测电源电源电动势和内阻 (2025·云南省巍山彝族回族自治县第二中学高二月考)为了测量四节干电池组成的电池组的电 动势E 和内阻r,某同学设计了如图甲所示的实验电路.器材如下: A.电池组(四节干电池:电动势约为6V,内阻约为4Ω) B.电阻箱(最大阻值99.9Ω) C.电流表A1(量程3A、内阻为0.5Ω) D.电流表A2(量程0.6A、内阻为1Ω) E.定值电阻R01=50Ω F.定值电阻R02=5Ω G.开关一只,导线若干 探究问题: (1)为提高实验的精确度,电流表应选用 ;定值电阻应选用 .(均选填器材前的 标号) (2)断开开关S,调整电阻箱的阻值,再闭合开关S,读取并记录电流表的示数及电阻箱接入电路 中的阻值.多次重复上述操作,可得到多组电流值I及电阻箱的阻值R,并以1I 为纵坐标,以R 为 横坐标,作出两者的关系图线如图乙所示(该图线为一直线). (3)根据图乙中所得图线,可求得电池组的电动势E= V,内阻r= Ω.(结果均 保留两位有效数字) 【综合·一练到底】(共10分) 13.(2025·昆明市高二期中)如图所示,R 为电阻箱,M为电动机,电源电动势E= 8V,内阻r=2Ω,闭合开关,电动机的功率为P=3W保持不变.调节电阻箱R 的阻值,电源的输出功率最大,则电阻箱R 的阻值为 ( ) A.2Ω B.1.75Ω C.1.25Ω D.1Ω 【选做·一飞冲天】(尖子生选做) 14.(2025·湖南省汉寿县第一中学高二月考)某实验小组用如图甲所示电路,测量直流电源的电动 势E 和内阻r.实验器材有:待测直流电源,定值电阻R0(阻值为6.5Ω),理想电流表A(量程为 0~0.6A),电阻箱R(阻值范围0~99.9Ω),开关S,导线若干. (1)闭合开关S,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I,根据记录的数据, 作出1 I R 图像如图乙所示,由图像可得该电源的电动势E= V,内阻r= Ω. (结果均保留两位有效数字) (2)忽略实验中的偶然误差,用以上实验方法测出的电源电动势E 与其真实值相比 ,电 源内阻r的测量值与其真实值相比 .(均选填“偏大”“偏小”或“相等”) 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 47 — —72 — 【选做·一飞冲天】 13.解析 (1)电动机提升 重 物 时,根 据 能 量 守 恒 定 律 得 P电 =P热 +P机, 即UI=I2R+mgv 解得R=6Ω (2)若因故障电动机不能转动,则由欧姆定律得通过电动机线圈 的电流为I'=UR = 120 6 A=20A 电动机消耗的电功率为P电'=I'2R=2400W (3)根据P电 =P热 +P机,得P机 =P电 -P热 =UI″-I″2R=-R(I″- U 2R )2+U 2 4R 当I″=U2R 时,P机 有最大值,最大值为U 2 4R 即I″=120V2×6Ω=10A 时,P机max=600W 根据P机max=mgvmax,得vmax=1.2m/s. 答案 (1)6Ω (2)20A 2400W (3)1.2m/s 第十一周 闭合电路欧姆定律 闭合电路的动态分析 【考点·一应俱全】 1.C [电动势是电源自身的属性,与外电路无关,故A错误;电压与 电动势的单位相同,但物理意义不同,是两个不同的物理量,故B 错误;电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电势 能的本领越强,故C正确;电动势的物理意义是表征电源把其他形 式的能转化为电势能本领强弱的物理量,电动势的大小与非静电 力做功无关,故D错误.] 2.D [电动势是电源自身的属性,与非静电力做功无关,故A错误; 根据非静电力做功的公式W=qE 得,移动一个锂离子需要消耗的 电能是3.7eV,故B错误;根据电流定义式I=qt 可知,“毫安· 时”(mA·h)是电荷量的单位,故C错误;锂离子电池放电时,Li+ 从负极通过隔膜返回正极,电池内部非静电力做正功,化学能转化 为电能,故D正确.] 3.A [根 据 闭 合 电 路 的 欧 姆 定 律,当 单 刀 双 掷 开 关 接1时,I1= E R1+r ,当单刀双掷开关接2时,I2= E R2+r ,代入数据,由以上两式 解得I2=0.24A,故选A.] 4.A [流过电源的电流与流过R1 的电流相同,根据欧姆定律得I= U R1 =14 A=0.25A ,根据闭合电路欧姆定律I= ER1+R2+r ,代入 数据可得电源内电阻r=2Ω,故选A.] 5.C [设每节干电池的内阻为r,电动势为E,根据闭合电路欧姆定律 可得2E=UL+I·2r,其中有E=1.5V,UL=2.5V,I=0.25A,代 入解得r=1Ω,故选C.] 6.解析 (1)开关S断开时,流过R1 的电流 I1= U1 R1 =912A=0.75A. (2)开关闭合时R并 = R1R2 R1+R2 =4Ω 回路的总电流I=U2R并 = 6 4 A=1.5A. (3)根据闭合电路欧姆定律E=I1r+U1 E=Ir+U2 联立解得E=12V,r=4Ω. 答案 (1)0.75A (2)1.5A (3)12V 4Ω 7.D [由题意可知,电池板电动势E=0.8V,内阻r=EI0 =0.80.04Ω= 20Ω,当接入R=20Ω电阻时U= RR+rE=0.40V ,故选D.] 8.C [体液中含有钠离子、钾离子等,而脂肪不容易导电,则体型相 近的两人相比,脂肪含量高者电阻Rx 大,由闭合电路欧姆定律可 知I= Er+R1+R2+Rx ,电路中的电流小,电流表示数小,故 A错 误;由于电压表测的是人体的电压,则U=E-I(r+R1+R2),电 流小,则电压表示数大,故B错误;电源内电压为Ur=Ir,电流小, 则电源的内电压小,故C正确;路端电压为U路 =E-Ir,电流小, 则路端电压大,故D错误.] 9.C [根据U=E-Ir可知,图线在U 轴上的截距等于电源电动势, 图线斜率的绝对值等于电源内阻,由图像可知,电池2的电动势小 于电池1的电动势,电池2的内阻小于电池1的内阻,选项A、B错 误;电池的电动势与内阻之比等于短路电流I短 =Er ,则两电池电 动势与其内阻之比相等,选项C正确;由图像可知,电流相等时(未 短路),R 两端的电压不等,则根据P=IU 可知,电阻R 消耗的功 率不相等,选项D错误.] 10.B [由题图可知,E=6V,内阻r等于图像斜率的绝对值,则r= 0.5Ω,当路端电压为4.8V时,U内 =E-U=6V-4.8V=1.2V. 因为 U U内 = R r ,所以R=UU内r= 4.8 1.2×0.5Ω=2Ω. 由电阻的串、并 联知识可知正确答案为B.] 11.C [当R2 的滑动触头向图中a端移动时,滑动变阻器接入电路 阻值变小,电路总电阻变小,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总 电流变大,路端电压变小;则电压表的读数U 变小,定值电阻R1 两端电压变小,则通过R1 的电流变小,即电流表的读数I变小, 选C.] 12.C [灯L1 与光敏电阻并联,然后与灯L2 串联,当闭合开关S且 逐渐增大光照强度时,光敏电阻阻值减小,则电路中总电阻减小, 根据闭合电路的欧姆定律可知,电路中总电流将增大,内阻分压 增大,路端电压减小,而灯L2 在干路,根据UL2=I总 RL,可知,灯 L2 两端的电压增大,路端电压U=UL2+UL1,可知灯L1 两端的 电压一定减小,由此可知,开关S闭合后,随着光照强度逐渐增 大,L1 逐渐变暗、L2 逐渐变亮,故选C.] 13.B [将S断开,则电路的总电阻变大,总电流变小,由U=E-Ir 知,路端电压变大,故电压表的读数变大;总电流变小,则R1 两端 的电压U1=IR1 变小,故R3 两端的电压变大,流过R3 的电流变 大,电流表的读数变大,选项B正确.] 【探究·一举突破】 (1)由Ig= E Rg+r+R1 可得,R1= E Ig -(Rg+r)=142Ω (2) Ig 2= E Rg+r+R1+R0 ,解得R0=150Ω (3)Ix= E Rg+r+R1+Rx Rx= 1.5 Ix -150(Ω) (4)Rx 与Ix 一一对应,若把电流表的电流刻度都按Rx= 1.5 Ix -150(Ω) 的规律转换成电阻刻度,就可制成一个能直接测量电阻的仪器. 【综合·一练到底】 14.解析 (1)若在C、D 间连一个理想电压表,根据闭合电路欧姆定 律,有 I1= E R1+R2+r = 124+6+2A=1A 理想电压表读数为UV=I1R2=6V. (2)若在C、D 间连一个理想电流表,这时电阻R2 与R3 并联, 并联电阻大小R23= R2R3 R2+R3 =6×36+3Ω=2Ω 根据闭合电路欧姆定律,有 I2= E R1+R23+r = 124+2+2A=1.5A 理想电流表读数为 I'= R2R2+R3 I2= 6 6+3×1.5A=1A. 答案 (1)6V (2)1A 15.解析 (1)两表笔直接接触时,调节滑动变阻器的阻值使电流达 到满偏Ig= E Rg+R0 ,解得R0=400Ω,故滑动变阻器应选C. (2)红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极,所以红 表笔接 N 端,黑表笔接 M 端. (3)电流I=2mA时,有I= ERg+R0+Rx ,解得Rx=1000Ω.电 流I'=3mA时,I'= ERg+R0+Rx' ,解得Rx'=500Ω. (4)当电源电动势变小,内阻变大时,电阻表重新调零,由于满偏 电流Ig 不变,由公式Ig= E r内 ,电阻表内阻应调小,待测电阻的阻 值是通过电流表的示数体现,由I= ERx+r内 = Igr内 Rx+r内 = Ig Rx r内 +1 , 可知当r内 变小时,接入同样的被测电阻,通过的电流变小,电阻 表读数偏大. 答案 (1)C (2)N M (3)1000Ω 500Ω (4)偏大 【选做·一飞冲天】 16.解析 (1)由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 可 知 R1 = E Ig -Rg-r= 1.5 500×10-6 Ω-950Ω-1Ω=2049Ω; (2)组装一个“×100”倍率的电阻表,其中央刻度标“15”,则电阻 表内阻为1500Ω,电流表满偏时总电流I'= ER内 = 1.5 1500A= 0.001A=1000μA=2Ig 由并联电路特点可知R2=Rg=950Ω 欧姆调零时R3= E I'-R并 -r= (1.5 0.001- 950 2 -1 )Ω=1024Ω (3)当电源电动势为1.5V时,电阻表内阻为R内 =E2Ig =1500Ω 当电源电动势降为1.2V时,电阻表内阻为R内'=E'2Ig =1200Ω 由 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 有 I= ER内 +R测 ,故 E 1500Ω+2000Ω = E'1200Ω+R测 , 得R测 =1600Ω. 答案 (1)2049 (2)950 1024 (3)1600 第十二周 闭合电路含有电容器的电及故障分析 闭合电路的功率 电源的电动势和内阻的测量 【考点·一应俱全】 1.C [开关S断开时,电容器两端的电压为UC1=E=10V,开关S 闭合时,电容器两端电压为UC2= E r+R1+R2 R2=6V,故选C.] 2.AD [增大电阻R1 时,外电路总电阻增大,干路电流减小,电源路 端电压增大,R3 两端的电压增大,则电容器带电荷量将增大,故 A 正确;增大电阻R2 时,外电路总电阻增大,干路电流减小,路端电 压增大,电阻R1 中电流增大,可知电阻R3 中电流减小,因此电阻 R3 两端电压将减小,电容器带电荷量将减小,故B错误;减小电阻 R3,外电路总电阻减小,干路电流增大,路端电压减小,电阻R1 中 电流减小,通过R3 的电流增大,R2 两端电压增大,R3 分到的电压 将减小,则电容器带电荷量将减小,故C错误;断开开关K,等效为 外电路总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,且电容器两端 电压与路端电压相同,因此电容器带电荷量将增大,故D正确.] 3.B [直流电路中,电容器相当于断路,所以灯泡L、电阻R2 和滑动 变阻器R 串联,当滑动变阻器的滑片向右端滑动时,电路阻值增 大,根据闭合电路欧姆定律,电流减小,电阻R2 两端电压和电源内 部电压都减小,路端电压增大,因为电容器C1 两极板间电压等于 电阻R2 两端电压,根据Q=CU 可知电容器C1 所带电荷量减小, 故A错误;因为电容器C2 两极板间电压UC2=E-I(r+RL),所以 增大,根据Q=CU 可知电容器C2 所带电荷量增大,故B正确;因 为电流减小,所以灯泡L变暗,故C错误;电容器不导电,电阻R1 不工作,电功率为零,故D错误.] 4.A [若R1 短路,则电路中只有R3 接入电路,电路总电阻减小,所 以电路总电流增大,即电流表示数增大,根据U=IR3 可得R3 两 端的电压增大,即电压表示数增大,A符合题意;若R2 短路,则电 流表和R1 没有电流通过,电流表示数为零,B不符合题意;若R3 短路,则电压表示数为零,C不符合题意;若R1 断路,则电流表示 数为零,D不符合题意.] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 71 — —74 — 5.BC [若R2 短路,则总电阻减小,电路中电流增大,内电压增大, 路端电压减小,故流过R3 的电流减小,电流表示数减小;电压表由 测R1 两端的电压变为测R3 两端的电压,由题意可知,电压表的示 数变大,故 A错误;若R2 断路,则总电阻增大,则电路中电流减 小,内电压减小,路端电压增大,电流表示数增大;因右侧电路断 路,故电压表示数变为零,故B正确;若R1 短路,则总电阻减小,电 路中电流增大,内电压增大,路端电压减小,故流过R3 的电流减 小,电流表示数减小;电压表测 R1 两端的电压,R1 短路,电压为 零,所以电压表示数为零,故C正确;若R4 断路,则总电阻增大,总 电流减小,故路端电压增大,因右侧并联电路没有变化,故电流表 示数增大;电压表示数增大,故D错误.] 6.A [两图线的交点电压和电流分别约为U=1.3V、I=0.33A, 即此时小灯泡两端电压和通过小灯泡的电流,所以小灯泡实际消 耗的功率约为P=IU≈0.43W,故选A.] 7.BD [电阻的U I 图像斜率表示电阻阻值,所以有R2= 3.0 0.5Ω= 6Ω,R1= 2.0 1.0Ω=2Ω ,故A错误;由闭合电路欧姆定律有U=E- Ir,所以电源路端电压与电流的关系图像斜率绝对值表示内阻大 小,纵轴截距表示电动势大小,即E=4.0V,r=4.02.0Ω=2Ω ,故B 正确;电源只接入R2 时,电源的输出功率为P=( E R2+r )2R2= 3 2 W , 故C错误;电源只接入R1 时,电源的输出功率为P=( E R1+r )2R1 =2W,故D正确.] 8.D [若驾驶员呼出的酒精气体浓度增大,电阻R 减小,根据闭合 电路欧姆定律可知,电路中电流增大,所以R0 分得的电压增大,电 压表的示数增大,选项 A错误;电源的效率为η= E-Ir E ×100% , 随着电流增大,电源的效率减小,选项B错误;电阻R0 消耗的功率 为P0=I2R0,电路中电流增大,R0 消耗的功率增大,选项C错误; 电源的输出功率为 P=( ER+R0+r )2(R+R0),由于R0>r,当R 减小时,输出功率增大,选项D正确.] 9.AD [当滑动变阻器的滑片P 由b 端向a 端滑动时,其接入电路 的电阻变大,回路总电阻变大,干路电流变小,由P0=I2R0 可知, 定值电阻R0 上消耗的功率变小,D正确;路端电压为U=E-Ir, 故路端电压变大,A正确;由题意可知,外电路的总电阻由r变为 4r,与电源内阻r的差值越来越大.电源的输出功率逐渐变小,B 错误;分析滑动变阻器消耗的功率时,把定值电阻R0 看成电源内 阻的一部分,故电源等效内阻为2r,等效外电阻由0变为3r的过 程,滑动变阻器消耗的功率(等效电源的输出功率)先变大后变小, C错误.] 10.B [由题图可知,电阻箱所消耗的功率P 的最大值为45W,所 以电源最大输出功率为45W,选项 A错误;电源输出功率最大 时,外电路电 阻 的 阻 值 等 于 电 源 内 阻,所 以 电 源 内 阻 一 定 等 于 5Ω,选项B正确;由题图可知,电阻箱所消耗的功率P 为最大值 45W时,电阻箱读数为R=5Ω,电流I= PR =3A ,电源电动势 E=I(R+r)=30V,选项C错误;电阻箱所消耗的功率P 最大 时,电源效率为50%,选项D错误.] 11.AD [由题图甲,根据U=E-Ir可得 电动势E=1.5V,内阻r=1.5-1.03 Ω =16 Ω ,选项 A正确;由题图乙可 得, 功率越大,则电压越大,图线 上 的 点 与 原点连线的斜率越大,故电阻越大,选项B错误;由题图乙可得, 当小灯泡两端的电压U=0.5V时,电流I=6A,故电阻R=UI =0.56 Ω= 1 12Ω ,选项C错误;把电源和小灯泡组成闭合回路,将 甲、乙两图叠加到一起,如图,两U I 图线的交点表示小灯泡的 电流、电压,故I=6A,U=0.5V,所以小灯泡的功率P=UI= 3W,选项D正确.] 12.解析 (1)由于充电宝的内阻比较小,若用 A电路测量,则改变 滑动变阻器接入电路的阻值时,内阻分压小,导致外电路电压表 示数变化不明显,不利于测量,且电流表内阻与电源内阻接近,误 差较大;而采用B电路测量时,定值电阻一方面起到保护电路的 作用,另一方面,改变滑动变阻器接入电路的阻值时,电压表示数 变化较为明显,测量误差小,得出的结果较为精确,故选B电路. (2)舍去明显错误的数值,然后由点描绘出一条直线.描点时使尽可 能多的点落在直线上,其他点均匀分布于直线两侧,如图(a)所示 (a) (3)根据闭合电路欧姆定律有E=U+I(R0+r) 得到U=E-I(R0+r) 根据图像在纵轴上的截距可得E=5.0V 由图像的斜率大小可得R0+r= 5.0 1.6Ω 可得r≈0.13Ω (4)该实验由于电压表分流IV,使电流表的示数I小于该充电宝 的输出电流I真,则有I真 =I+IV 而IV= U RV ,U 越大,IV 越大,它们的关系可用如图(b)表示 (b) 实测的图线为AB,经过IV 修正后的图线为A'B,可看出实测的 图线AB 在纵轴上的截距小于A'B,即实测的电动势E 比真实值 偏小.由图线可知,实测的图线为AB 的斜率绝对值小于IV 修正 后的图线为A'B 的斜率绝对值,因此实测的电源内阻r比真实值 偏小. 答案 (1)B电路 (2)见解析图 (3)5.0 0.13 (4)偏小 偏小 【探究·一举突破】 探究路径 (1)定值电阻R01的阻值过大,若选择E,则回路中电流 不超过Imax= E R01+r ≈0.11A 此时无论选择哪个电流表,都不能使其指针偏转达到量程的二分 之一,从而造成读数误差较大,所以定值电阻应选F. 在这种情况下,回路中电流不超过 Imax'= E R02+r ≈0.67A,所以电流表应选择D. (3)根据闭合电路欧姆定律得 E=I(r+R0+RA+R), 整理可得1 I= 1 ER+ r+R0+RA E 故以1 I 为纵坐标,以R 为横坐标,得到题图乙所示图线,图线的斜 率为 k=1E= 1.98-1.65 2 V -1=0.165V-1 图线纵轴截距为b=r+R0+RAE =1.65A -1, 解得E≈6.1V,r=4.0Ω. 答案 (1)D F (3)6.1 4.0 【综合·一练到底】 13.C [设电路中电流为I,则此时电动机两端的电压为UM= P I = 3 I ,则电阻箱R两端的电压为UR=E-Ir-UM=8-2I- 3 I ,所以 此时电源的输出功率为P0=IUR+P=I(8-2I- 3 I )+3,整理得 P0=8I-2I2=-2[(I-2)2-4],所以当I=2A时,电源的输出 功率最大,此时电阻箱R 两端的电压为UR=2.5V,则电阻箱R 的阻值为R=URI =1.25Ω ,故选C.] 【选做·一飞冲天】 14.解析 (1)根据I= ER+(r+R0) 解得1 I= 1 E ·R+r+R0E 根据图像得1 E= 5-2 12-0V -1,r+R0 E =2A -1 解得E=4.0V,r=1.5Ω (2)由上述分析知用以上实验方法测出的电源电动势E 与其真实 值相比相等;电源内阻的测量值等于电源内阻与电流表内阻之 和,由于电流表为理想电流表,内阻为0,则电源内阻r的测量值 等于其真实值. 答案 (1)4.0 1.5 (2)相等 相等 第十三周 磁感线 磁感应强度 磁通量 【考点·一应俱全】 1.D [地理南、北极与地磁北、南极不重合,存在地磁偏角,因此小 磁针静止时并不指向正南、正北,A错误;磁体从中间分开后,成为 两个小磁体,任何一磁体均有两个磁极,B错误;由于地磁场大致 沿南北方向,为了让小磁针发生明显偏转,进行奥斯特实验时,通 电导线应水平,并沿南北方向放置,C错误;磁场的基本性质是对 处在磁场中的磁体或电流有力的作用,D正确.] 2.CD [电场线与磁感线分别是为了形象地描述电场、磁场而引入 的假想曲线,实际并不存在,A错误;两种场线都不会相交,B错 误;电场线起始于正电荷或无穷远处,终止于无穷远处或负电荷, 而磁感线在磁体外部由N极指向S极,在磁体内部由S极指向 N 极,组成闭合曲线,C正确;电场线越密,表示该处电场越强,磁感 线越密,表示该处磁场越强,所以D正确.] 3.BC [题图甲中,电流对小磁针的作用力是通过电流的磁场产生 的;题图乙中,磁体对通电导线的作用力是通过磁体的磁场产生 的;题图丙中,电流间的相互作用是通过电流的磁场产生的,综上 所述,选项B、C正确,A、D错误.] 4.D [根据安培定则,通电直导线的磁感线是以导线上任意点为圆 心的多组同心圆,故 A错误;通电直导线产 生 的 磁 场,越 靠 近 导 线,磁场越强,磁感线越密,故B错误;根据安培定则,电流垂直于 纸面向里,磁场方向应为顺时针,电流垂直于纸面向外,磁场方向 为逆时 针,且 越 靠 近 导 线,磁 场 越 强,磁 感 线 越 密,故 D正 确,C 错误.] 5.B [根据安培定则可判断出小磁针所在位置的磁场方向为垂直纸 面向外,根据小磁针的 N极指向磁场方向,可知悬挂在直导线正 上方的小磁针N极向纸外,S极向纸里旋转,故B正确.] 6.D [圆环带有负电荷,圆环顺时针转动时,产生的等效电流方向 沿逆时针方向;由安培定则可知,a、c所在处磁场方向垂直于纸面 向里,b所在处磁场方向垂直于纸面向外,则a、c小磁针的 N极向 纸里转,S极向纸外转,b小磁针的 N极向纸外转,S极向纸里转, 故选D.] 7.D [小磁针N极指向表示该点磁场的方向,A项中小磁针处的电 流方向竖直向下,由右手螺旋定则可知小磁针处磁场方向垂直纸 面向外,选项A错误;由右手螺旋定则可得B项中通电螺线管上 端为N极,螺线管左侧的磁场方向由上到下,选项B错误;由右手 螺旋定则可得C项中小磁针处磁场方向垂直纸面向里,选项C错 误;由右手螺旋定则可得D项中通电螺线管上端相当于S极,异名 磁极相互吸引,故小磁针的N极指向左侧上端处,选项D正确.] 8.C [铁棒被磁化前内部各分子电流取向是杂乱无章的,当铁棒被 磁化后内部各分子电流取向相同,故A、B错误;铁棒属于软磁体, 磁化后其磁性很容易消失,比如:强震动,故C正确;铁、钴、镍以及 由它们组成的材料能被磁化,并不是任何材料的物体都容易被磁 化,故D错误.] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 73 —