内容正文:
第2讲 电路 闭合电路欧姆定律
第九章 电路及其应用
考点
1
考点二 闭合电路的欧姆定律和电路的动态分析
考点一 串、并联电路的规律及应用
考点三 闭合电路的功率和效率问题
考点四 电源的U-I 图像与电阻的U-I 图像的比较
目录
2
考点一 串、并联电路的规律及应用
1.串、并联电路的特点
比较
项目 串联 并联
电流 I=I1=I2=…=In I=I1+I2+…+In
电压 U=U1+U2+…+Un U=U1=U2=…=Un
电阻 R=R1+R2+…+Rn =++…+
功率
分配 ==…= P1R1=P2R2=…
=PnRn
目录
考点
2.串、并联电路规律的推论
(1)串联电路的总电阻大于任一电阻,串联电阻的个数增加时,总电阻增大。
(2)并联电路的总电阻小于任一支路的电阻,并联支路增多时,总电阻减小。
(3)无论串联电路还是并联电路,总功率等于各电阻功率之和。
(4)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大。
目录
考点
3.电表的两种改装的比较
改装成大
量程电压表 改装成大
量程电流表
内部
电路
改装原理 串联分压 并联分流
目录
考点
改装成大
量程电压表 改装成大
量程电流表
所需电阻阻值 R=-Rg R=
改装后的量程 U=Ig(Rg+R) I=Ig
校准
电路
目录
考点
D
例1 如图为某控制电路的一部分,已知AA'的输入电压为24 V,如果电阻R=6 kΩ, R1=6 kΩ,R2=3 kΩ,则BB'不可能输出的电压是( )
角度
串并联电路的分析与计算
A.12 V B.8 V
C.6 V D.3 V
目录
考点
解析 若两开关都闭合,则电阻R1和R2并联,再和R串联,UBB'为并联电路两端电压,则R并==2 kΩ,
UBB'=UAA'=×24 V=6 V;若S1闭合S2断开,则R1和R串联,则UBB'=UAA'=×24 V=12 V;若S2闭合S1断开,则R2和R串联,则UBB'=UAA'=×24 V=8 V;若两开关都断开,则UBB'=UAA'=24 V,D正确。
目录
考点
BC
例2 (多选)如图所示,把两只完全相同的表头进行改装,已知表头内阻为100 Ω,下列说法正确的是( )
角度
电表的改装
A.由甲图可知,该表头满偏电流Ig=2 mA
B.甲图是改装成的双量程电压表,其中b量程为9 V
C.乙图中R1= Ω,R2=10 Ω
D.乙图中R1=5 Ω,R2=45 Ω
目录
考点
解析 由题图甲可知Ig== A=0.001 A=1 mA,b量程为U'=
Ig(Rg+R+R')=0.001×(100+2.9×103+6×103) V=9 V,故A错误,B正确;在题图乙中,改装为I1=10 mA=0.01 A电流表时,并联电阻的分流电流为I'=I1-Ig=10 mA-1 mA=9 mA=0.009 A,分流电阻的阻值为R1+R2== Ω= Ω,同理改装为I2=100 mA=0.1 A电流表时,分流电阻的阻值R1=,联立解得R1= Ω,R2=10 Ω,故C正确,D错误。
目录
考点
考点二 闭合电路的欧姆定律和电路的动态分析
1.电源
电势能
(1)电动势
①定义:非静电力所做的功与所移动的电荷量的比值,E=;
②物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成_________本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)内阻:电源内部导体的电阻。
目录
考点
2.闭合电路欧姆定律
正比
(1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成______,跟内外电阻之和成______。
(2)公式:I=(只适用于纯电阻电路)。
(3)其他表达形式
①电势降落表达式:E=U外+U内或E=U+Ir;
②能量表达式:EI=UI+I2r。
反比
目录
考点
3.路端电压与外电阻的关系
增大
(1)纯电阻电路:U=IR=R=,当R增大时,U______。
(2)当外电路断路时,I=0,U=___。
(3)当外电路短路时,I0=_______,U=0。
E
目录
考点
判断正误
×
√
(1)电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱。( )
(2)电源的重要参数是电动势和内阻。电动势由电源中非静电力的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关。( )
(3)电源电动势等于内外电路电势降落之和。( )
(4)在电源电动势及内阻恒定的闭合电路中,外电阻越大,路端电压越大。( )
√
√
目录
考点
BC
例3 (多选)(2025·四川仁寿一中高三月考)如图所示,电源与三个电阻连接,电路中R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,理想电流表A的示数为I0;当S1闭合、S2断开时,理想电流表示数为0.5I0。下列判断正确的有( )
角度
闭合电路的有关计算
A.电源的内阻为R
B.电源的内阻为2R
C.当S1、S2都闭合时,流过R1、R2和R3的电流不相等
D.当S1、S2都闭合时,流过R1、R2和R3的电流可能相等
目录
考点
解析 当开关S1断开、S2闭合时,根据闭合电路欧姆定律有I0=,当S1闭合、S2断开时,根据闭合电路欧姆定律有0.5I0=,解得r=2R,故A错误,B正确;当S1、S2都闭合时,外电路三个电阻并联,三个电阻两端电压相等,根据部分电路欧姆定律,由于三个电阻的阻值不相等,则流过R1、R2和R3的电流不相等,故C正确,D错误。
目录
考点
D
例4 (2025·江苏南通高三检测)在如图所示的电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,V、A、V1、V2四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用U、I、U1、U2表示,下列判断正确的是( )
角度
闭合电路的动态分析
A.I减小,U1增大
B.I减小,U2减小
C.电压表V2的示数与电流表A示数之比不变
D.电压表V的示数与电流表A示数之比变大
目录
考点
解析 当滑动变阻器的滑片P向下滑动时,R2接入电路的阻值变大,外电路总电阻变大,由闭合电路欧姆定律可知,总电流I变小,路端电压U变大,R1两端的电压U1=IR1减小,R2的电压U2=U-U1增大,故A、B错误;电压表V2的示数与电流表A示数之比为电阻R2的阻值,R2变大,故C错误;电压表V的示数与电流表A示数之比为外电路总电阻,外电路总电阻变大,故D正确。
目录
考点
闭合电路动态分析的常用方法
(1)程序法:遵循“局部—整体—局部”的思路。
目录
考点
(2)结论法:“串反并同”,应用条件为电源内阻不为零。
①“串反”:某一电阻的阻值增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。
②“并同”:某一电阻的阻值增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大,反之则减小。
(3)极限法:因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端,让电阻最大或电阻为零,然后再讨论有关问题。
目录
考点
A
例5 (2025·江西南昌模拟)在如图所示的电路中,已知A、B两个电容器的电容之比CA∶CB=1∶2,每个电阻都相同,则两个电容器带电荷量之比QA∶QB为( )
角度
含电容器电路的分析
A.1∶2 B.2∶3 C.1∶1 D.2∶1
目录
考点
解析 等效电路图如图所示
设电源电压为U,则UA=UB=U
根据C=
可得==,故A正确。
目录
考点
含电容器电路的处理方法
(1)稳定时,把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉此支路,求电荷量时再在相应位置补上,此时电容器两极板间的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
(2)电容器电荷量的变化
①电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。
②如果变化前后极板带电的电性相同,通过所连导线的电荷量为|Q1-Q2|。
③如果变化前后极板带电的电性相反,通过所连导线的电荷量为Q1+Q2。
目录
考点
1.电源的效率
考点三 闭合电路的功率和效率问题
η=×100%=×100%。
纯电阻电路中η=×100%=×100%。
目录
考点
2.纯电阻电路中电源的最大输出功率
P出=UI=I2R=R==。
P出与外电阻R的函数关系可用如图所示的图像表示,由图像可以看出:
(1)当R=r时,电源的输出功率最大,为Pm=。
(2)当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。
(3)当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大。
(4)当P出<Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2=r2。
目录
考点
判断正误
×
(1)外电阻越大,电源的输出功率越大。( )
(2)电源的输出功率越大,电源的效率越高。( )
(3)路端电压增大时,电源的输出功率一定变大。( )
×
×
目录
考点
例6 如图所示,已知电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω。
(1)当电阻箱R读数为多少时,保护电阻R0消耗的电功率最大,并求这个最大值;
解析 保护电阻消耗的电功率为P0=
因E、R0和r是常量,而R是变量,
故R最小时,P0最大,即R=0时,
Pmax== W=8 W。
答案 0 8 W
目录
考点
(2)当电阻箱R读数为多少时,电阻箱R消耗的功率最大,并求这个最大值;
解析 把保护电阻R0与电源内阻r合在一起,当R=R0+r,即R=0.5 Ω+1 Ω=1.5 Ω时,电阻箱R消耗的功率最大,最大功率为
PRmax== W=6 W。
答案 1.5 Ω 6 W
目录
考点
(3)求电源的最大输出功率;
解析 电源的输出功率
P出=R外=
当R外=r时,P出最大
即R=r-R0=0.5 Ω时
P出max== W=9 W。
答案 9 W
目录
考点
(4)若电阻箱R的最大值为3 Ω,R0=5 Ω,当电阻箱R读数为多少时,电阻箱R的功率最大,并求这个最大值。
解析 把R0=5 Ω当作电源内阻的一部分
则等效电源内阻r等为6 Ω
而电阻箱R的最大值为3 Ω,小于6 Ω
由P=R=
可知当电阻箱R的电阻取3 Ω时,R消耗的功率最大,最大值为PRmax'=R= W。
目录
考点
把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”,其“电动势”“内阻”如下:
(1)两点间断路时的电压等效为电动势E',常见电路等效电源如下:
(2)两点短路时的电流为等效短路电流I短',等效内阻r'=。
目录
考点
针对训练1 (多选)如图甲所示,电动势为E、内阻为r的电源与R=8 Ω的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路,已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
BD
A.电源的电动势E=3.5 V,内阻r=2 Ω
B.图乙中Rx=25 Ω
C.滑动变阻器的滑片向左移动时,R上消耗的功率先增加后减小
D.调整滑动变阻器RP的阻值,可以得到该电源的最大输出功率为1.28 W
目录
考点
解析 由题图乙知,当RP=R+r=10 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,可得内阻r=2 Ω,最大功率P=·(R+r)=0.4 W,解得E=4 V,故A错误;滑动变阻器的阻值为4 Ω与阻值为
Rx时消耗的功率相等,有4Rx=(R+r)2,解得Rx=25 Ω,故B正确;当滑动变阻器向左移动时,电路中电流减小,所以R上消耗的功率减小,故C错误;当外电路电阻与内阻相等时,电源的输出功率最大。本题中定值电阻R的阻值大于内阻的阻值,故滑动变阻器RP的阻值为0时,电源的输出功率最大,最大功率为Pmax=R=1.28 W,故D正确。
目录
考点
电源的U-I图像与电阻的U-I图像比较
考点四 电源的U-I图像与电阻的U-I图像的比较
电源的U-I图像 电阻的U-I图像
图形
截距 与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流 过坐标原点,表示电流为零时,电阻两端的电压为零
目录
考点
电源的U-I图像 电阻的U-I图像
坐标U、
I的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率
坐标U、
I的比值 表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同 表示电阻的大小,每一点对应的比值均等大
斜率的
绝对值 电源内阻r 电阻大小
目录
考点
思考讨论
在同一坐标系中画出电源的U-I图像与电阻的U-I图像,两图像的交点有何含义?
提示 两图像的交点表示电阻的实际工作点,即交点的纵坐标表示实际工作电压,横坐标表示实际工作电流,乘积表示实际功率。
目录
考点
例7 (多选)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变化的图线,曲线Ⅲ是一个小灯泡的U-I曲线。曲线Ⅲ 与直线Ⅰ、Ⅱ相交点的坐标分别为P(5 A,3.75 V)、Q(6 A,5 V)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接,则下列说法正确的是( )
BC
A.电源1与电源2的内阻之比是2∶3
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,小灯泡的电阻之比是9∶10
D.在这两种连接状态下,小灯泡消耗的功率之比是8∶5
目录
考点
解析 在电源的U-I图像中,图像的纵轴截距表示电动势、斜率的绝对值表示电源的内电阻,可知电源1、电源2的电动势与内阻分别为E1=10 V,r1= Ω= Ω,
E2=10 V,r2= Ω= Ω,则电源1、电源2的电动势与内阻之比分别为E1∶E2=1∶1,r1∶r2=3∶2,故A错误,B正确;灯泡的伏安特性曲线与电源的伏安特性曲线的交点即为灯泡与这电源连接时的工作状态,则连接电源1时有I1=5 A,U1=3.75 V,连接电源2时有I2=6 A,U2=5 V,则在这两种连接状态下,小灯泡的电阻之比与消耗的功率之比分别为R1∶R2=∶=9∶10,P1∶P2=U1I1∶
U2I2=5∶8,故C正确,D错误。
目录
考点
针对训练2 (2025·山西太原高三期末)如图甲所示,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中,理想电压表V1、V2的示数随理想电流表A示数的变化情况如图乙所示,下列说法正确的是( )
A
A.滑动变阻器的最大阻值为12 Ω
B.电源的电动势为9 V
C.R0=15 Ω
D.电源内阻为3 Ω
目录
考点
解析 由题图乙可知R0== Ω=3 Ω,当I1=0.5 A时,此时外电路的阻值达到最大,则R外== Ω=15 Ω,则滑动变阻器的最大阻值R=R外-R0=12 Ω,故A正确,C错误;由题图乙可得r=1 Ω,根据闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r,解得E=8 V,故B、D错误。
目录
考点
限时作业
2
目录
基础对点练
C
对点练1 串、并联电路的规律及应用
1.如图所示,电路两端的电压U保持不变,电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,则R1∶R2∶R3是( )
A.1∶1∶1 B.4∶1∶1
C.1∶4∶4 D.1∶2∶2
解析 电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大,R2、R3并联则U2=U3,由P==UI,可知R2∶R3=1∶1,I2=I3,R2、R3并联后与R1串联,则I1=I2+I3,可知I1=2I2,对R1、R2,由P=I2R,可知R1∶R2=∶=1∶4,可得R1∶R2∶R3=
1∶4∶4,故C正确。
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限时作业
B
2.(2025·辽宁实验中学期末)如图所示,某同学用微安表头(量程100 μA,内阻900 Ω)改装成一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。则R1和R2的阻值分别为( )
A.100 Ω 29 100 Ω B.100 Ω 2 910 Ω
C.10 Ω 29 100 Ω D.10 Ω 2 910 Ω
解析 根据并联电路分流原理,可知IgRg=(I-Ig)R1,解得R1=100 Ω,根据串联电路分压原理,可得U=IgRg+IR2,解得R2=2 910 Ω,故B正确。
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限时作业
B
对点练2 闭合电路的欧姆定律和电路的动态分析
3.电源、开关、小灯泡、电压表等连接成如图所示的电路,小灯泡上标有“0.6 A 1.5 W”字样,电源的电动势为3 V,电压表为理想电表、导线电阻不计。闭合开关,小灯泡恰好正常发光,则电源的内阻约为( )
A.0.30 Ω B.0.83 Ω
C.1.2 Ω D.1.5 Ω
解析 小灯泡正常发光,则路端电压为U== V=2.5 V,
根据闭合电路的欧姆定律可得电源的内阻为r== Ω≈0.83 Ω,故B正确。
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限时作业
C
4.(2025·江西九江模拟)如图所示,电路中R3是光敏电阻,其阻值随光照强度的增大而减小,当照射光敏电阻的光减弱时,则( )
A.电压表的示数减小
B.电流表的示数减小
C.电容器所带电荷量减小
D.电源输出功率减小
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限时作业
解析 减弱对光敏电阻R3光照的强度,R3增大,总电阻增大,根据闭合电路欧姆定律可得干路电流减小,则路端电压增大,即电压表示数增大,故A错误;路端电压增大,则R1两端的电压增大,通过R1的电流增大,电流表的示数增大,故B错误;总电流减小,通过R1的电流增大,则通过R2的电流减小,R2两端的电压减小,即电容器两端的电压减小,又Q=CU,可得电容器所带电荷量减小,故C正确;当电源的内阻和外电阻阻值相等时,电源输出功率最大,本题中电源内阻与外电阻阻值之间的大小关系未知,则无法判断电源输出功率增大还是减小,故D错误。
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限时作业
A
5.在如图所示的电路中,开关S闭合后,由于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,则可能出现了下列哪种故障( )
A.R1短路 B.R2短路 C.R3短路 D.R1断路
解析 若R1短路,则只有R3连入电路,电路总电阻减小,所以电路总电流I增大,大于R1短路前该支路的电流,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,故A正确;若R2短路,则电流表和R1中没有电流通过,电流表示数为零,故B错误;若R3短路,则电压表示数为零,故C错误;若R1断路,则电流表示数为零,故D错误。
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限时作业
对点练3 闭合电路的功率和效率问题
6.(多选)如图所示,直线OC为电源的总功率随电流I变化的图线,抛物线ODC为该电源内部热功率随电流I变化的图线,若该电源与电阻B串联后,电路中的电流为0.5 A,则下列说法正确的是( )
A.电阻B的阻值为11.5 Ω
B.电源的内阻为1.5 Ω
C.电源与电阻B串联后,路端电压为5.75 V
D.电源与电阻B串联后,电源内部热功率为0.375 W
BD
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限时作业
解析 电源的总功率为P=EI,当I=4 A时P=24 W,则电源的电动势为E== V=6 V,由题图看出,当I=4 A时,外电路短路,电源内部热功率等于电源的总功率,则有P=I2r=24 W,解得r== Ω=1.5 Ω,故B正确;若该电源与电阻B串联后,电路中的电流为0.5 A,根据闭合电路欧姆定律可得I'=,解得电阻B的阻值为R=-r= Ω-1.5 Ω=10.5 Ω,路端电压为U=I'R=0.5×10.5 V=5.25 V,电源内部热功率为Pr=I'2r=0.52×1.5 W=0.375 W,故A、C错误,D正确。
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限时作业
C
7.(2025·四川绵阳高三期末)如图所示,电源电动势E=6 V,小灯泡L的规格为“3 V 0.9 W”,开关S接1,当滑动变阻器调到R=8 Ω时,小灯泡L正常发光,现将开关S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作,已知电动机的线圈电阻R0=2 Ω。则( )
A.电源内阻为3 Ω
B.电动机正常工作的电压为3 V
C.电动机输出的机械功率为0.54 W,其效率为75%
D.电动机的热功率为0.72 W
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限时作业
解析 小灯泡的额定电流为I==0.3 A,灯泡内阻为RL==10 Ω,当开关接1时,根据闭合电路欧姆定律有E=I(r+RL+R),代入数据解得r=2 Ω,故A错误;电动机正常工作的电压为UM=E-I(r+RL),代入数值解得UM=2.4 V,故B错误;电动机的热功率为PM=I2R0=0.18 W,电动机输出的机械功率为P'=UMI-PM=0.54 W,其效率为η==75%,故C正确,D错误。
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限时作业
BC
对点练4 电源的U-I图像与电阻的U-I图像的比较
8.(多选)如图所示,直线A为某电源的U-I图像,曲线B为某小灯泡L1的U-I图像的一部分,用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时小灯泡L1恰能正常发光,则下列说法中正确的是( )
A.此电源的电动势为4 V,内电阻为 Ω
B.小灯泡L1的额定电压为3 V,额定功率为6 W
C.把小灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻,电源的输出功率将变大
D.把小灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻,电源的输出功率不变
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限时作业
解析 由电源的U-I图像可知电源电动势为4 V,内电阻为r== Ω,故A错误;由于该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时小灯泡L1恰能正常发光,结合题图知小灯泡L1的额定电压为3 V,额定功率为P=UI=6 W,故B正确;由于该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时小灯泡L1恰能正常发光,结合题图有小灯泡L1的内阻为RL1==1.5 Ω,由于外电阻等于内阻时电源的输出功率最大,若把小灯泡L1换成阻值恒为1 Ω的纯电阻,则更接近电源内阻,则电源的输出功率将变大,故C正确,D错误。
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限时作业
AC
9.(多选)(2025·广东佛山模拟)如图所示,a、b分别表示一个电池组和一只电阻的U-I图线。以下说法正确的是( )
A.电池组的内阻是1 Ω
B.电阻的阻值为3 Ω
C.改变外电阻的阻值时,该电池组的最大输出功率为4 W
D.将该电阻与该电池组组成闭合回路,电池组的输出功率是4 W
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限时作业
解析 电池组的内阻等于a曲线的斜率绝对值,为r== Ω=1 Ω,故A正确;电阻的阻值等于b直线的斜率,为R== Ω,故B错误;设外电阻为R外,电源输出功率在R外=r时最大,最大输出功率为Pm== W=4 W,故C正确;两图线的交点表示将该电阻接在该电池组两端的工作状态,则电阻两端的电压为U=1 V,电流为I=3 A,则电池组的输出功率P=UI=1×3 W=3 W,故D错误。
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B
10.(2025·江苏无锡高三期末)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2。已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图示接入电路,则( )
A.电流表A1的偏转角小于电流表A2的偏转角
B.电流表A1的读数大于电流表A2的读数
C.电压表V1的偏转角大于电压表V2的偏转角
D.电压表V1的读数小于电压表V2的读数
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限时作业
解析 两个电流表A1、A2是由两个相同的表头与定值电阻并联改装而成,因两电流表并联,可知通过两表头的电流相等,则电流表A1的偏转角等于电流表A2的偏转角,因电流表A1的量程大于A2的量程,可知电流表A1的读数大于电流表A2的读数,选项A错误,B正确;两个电压表V1、V2是由相同的表头与定值电阻串联改装而成的,两电压表串联,可知通过表头的电流相等,则电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角,因电压表V1的量程大于V2的量程,则电压表V1的读数大于电压表V2的读数,选项C、D错误。
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B
11.(2025·湖北黄冈中学月考)如图所示,在平行板电容器中固定一个带负电质点P,电容器下极板接地,电源电动势和内阻分别为E和r,电流表和电压表均视为理想电表,电压表和电流表示数为U和I。当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,下列说法正确的是( )
A.电压表和电流表示数都变大
B.P质点的电势能增加
C.R3消耗的电功率变大
D.电源的输出功率一定减小
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限时作业
解析 R4的滑片向b端移动时,外电路总电阻变小,干路电流增大,R3和R2、R4并联电路两端的电压U=E-I(R1+r),可知R3和R2、R4并联电路两端的电压变小,流过R3的电流变小,根据P=R3可知R3消耗的电功率变小,总电流增大,则流过R2、R4的电流变大,即电流表示数变大,R2两端的电压变大,R4两端的电压变
小,即电压表示数变小,故A、C错误;根据E=可知电容器极板间的电场强度减小,根据U'=Ed'可知质点P所在位置的电势降低,质点P带负电,根据Ep=qφ可知质点P的电势能增加,故B正确;当外电阻等于内阻时电源的输出功率最大,由于外电阻的阻值以及r的具体数据未知,则无法判断电源的输出功率变化情况,故D错误。
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C
12.光敏电阻是利用半导体制成的一种阻值随入射光强弱而改变的电阻器(阻值随光照强度的增大而减小),一般用于光的测量、光的控制和光电转换。如图所示的电路中,电源的电动势为E、内阻为r,R1和R2(R1=R2>r)为定值电阻,R3为光敏电阻,A1、A2为理想电流表,V为理想电压表,当开关S闭合后逐渐减小对R3的光照强度,电流表A1示数变化量的绝对值为ΔI1,电流表A2示数变化量的绝对值为ΔI2,电压表示数变化量的绝对值为ΔU,下列说法正确的是( )
A.电流表A2的示数减小
B.增大
C.电源的输出功率减小
D.<
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解析 当开关S闭合后逐渐减小对R3的光照强度,则R3的阻值变大,电路总电阻变大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路总电流减小,路端电压增大;则定值电阻R1两端电压减小,定值电阻R2两端电压增大,根据欧姆定律可知,电流表A2的示数增大,故A错误;根据闭合电路欧姆定律可得U=E-I1(r+R1),则有=r+R1,可知保持
不变,故B错误;电源的输出功率为P出=I2R外=R外=,可知当外电阻等于内阻时,电源的输出功率最大;由题意可知开始时,外电路电阻大于电源内阻,R3的阻值变大,外电路电阻变大,远离内阻,则电源的输出功率减小,故C正确;根据欧姆定律可得U=I2R2,则有=R2,由于R1=R2,可得>,故D错误。
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