魯科版選修31 第4章 第4節(jié) 邏輯電路與自動控制 學案.docVIP

第4節(jié)邏輯電路與自動控制1如果要求輸出z為1，只有輸入a和b都為1才能實現，否則輸出為0，這就是“與”邏輯。2如果要求輸出z為1，只要輸入a和b有一個是1就能實現，這就是“或”邏輯。3輸出z是輸入a的否定，這就是“非”邏輯。一、簡單邏輯電路1“與”門(1)“與”邏輯：如果要求輸出z為1，只有輸入a和b都為1才能實現，否則輸出為0。(2)“與”門的符號：。(3)“與”門的真值表：輸入輸出abz0000101001112.“或”門(1)“或”邏輯：如果要求輸出z為1，只要輸入a或b有一個是1就能實現。(2)“或”門的符號：。(3)“或”門的真值表：輸入輸出abz0000111011113“非”門(1)“非”邏輯：輸出z是輸入a的否定。(2)“非”門的符號： 。(3)“非”門的真值表：輸入輸出az0110二、邏輯電路的應用及集成電路1邏輯電路是自動控制電路的核心，在生產、生活中有著十分廣泛的運用。2實例：恒溫熱水器、火警自動報警器等。3半導體集成電路電子產品已經廣泛深入到人們生活的方方面面，這與半導體集成電路的發(fā)展密不可分。如今，集成電路技術的發(fā)展，已經成為一個國家電子技術發(fā)展的重要標志。4集成電路的特點(1)可靠性高，壽命長。(2)專用性強，使用方便。(3)體積小，功能多。(4)應用領域廣，發(fā)展前景大。合作探究議一議(1)“與”門有什么特點？它的符號是什么？提示特點：當輸入都是“0”時，輸出為“0”；當一個輸入為“0”，另一個輸入為“1”時，輸出為“0”；當輸入都是“1”時，輸出為“1”。符號：(2)“或”門有什么特點？它的符號是什么？提示特點：當輸入都是“0”時，輸出為“0”；當一個輸入為“0”，另一個輸入為“1”時，輸出為“1”；當輸入都是“1”時，輸出為“1”。符號：(3)“非”門有什么特點？它的符號是什么？提示特點：當輸入端為“0”時，輸出端為“1”；當輸入端為“1”時，輸出端為“0”。符號：三種門電路三種門電路的類比理解門電路種類電路圖邏輯關系“與”門兩個開關都閉合是燈亮的充分必要條件，邏輯關系可示意為c“或”門兩個開關都閉合是燈亮的充分但不必要條件，邏輯關系可示意為“非”門邏輯關系表示為ac，c表示結果成立，c表示結果不成立1熱水器在使用時，只有在既沒有熄滅又沒有停水的情況下才能使熱水器工作，這種情況若用邏輯關系來表示，屬于哪種邏輯()a“與”邏輯b“或”邏輯c“非”邏輯 d以上均不是解析：選a由于要滿足沒熄滅、沒停水兩個條件，熱水器才能工作，只要有任意一個條件不滿足，熱水器均不能工作，故為“與”邏輯關系。2.如圖441所示是邏輯電路圖，其真值表見下表，此邏輯電路為_門電路，在真值表中x處的邏輯值為_。圖441輸入輸出abz00001110x111解析：邏輯電路分為“或”門電路、“與”門電路和“非”門電路，本題為“或”門電路。由圖表中輸入和輸出的關系，得出x值應為1。答案：“或”1復合門電路1“與非”門一個“與”門電路和一個“非”門電路組合在一起，組成一個復合門電路，稱為“與非”門，如圖442所示。圖442真值表：輸入輸出a1b1z20010111011102“或非”門一個“或”門電路和一個“非”門電路組合在一起，組成一個“或非”門，如圖443所示。圖443真值表：輸入輸出a1b1z20010101001101.在如圖444所示的邏輯電路中，當a端輸入電信號“1”、b端輸入電信號“0”時，則在c和d端輸出的電信號分別為()圖444a1和0 b0和1c1和1 d0和0解析：選cb端電信號經過一個“非”門，變?yōu)椤?”，從d端輸出，故d端輸出為“1”；b端的輸出信號又作為輸入信號與a端輸入信號一起經過上面的“與”門，兩者都是“1”，故c端輸出為“1”。故選c。2.如圖445所示，將兩個“非”門和一個“與”門組成一個復合門電路，請在下表中填寫該門電路的真值表。圖445輸入輸出aby 解析：先計算出兩個非門的輸出，然后將這兩個輸出進行邏輯“與”運算，即可得出整個復合門電路的輸出結果。兩個“非”門的輸入輸出真值表如下：a輸入10輸出01b輸入10輸出01將兩個“非”門的輸出作為“與”門的輸入，真值表如下：輸入輸出aby110100010001 答案：見解析1邏輯電路的信號有兩種狀態(tài)：一是高電位狀態(tài)，用“1”表示；另一種是低電位狀態(tài)，用“0”表示。關于這里的“1”和“0”，下列說法中正確的是()a“1”表示電壓為1 v，“0”表示電壓為0 vb“1”表示電壓為大于或等于1 v，“0”表示電壓一定為0 vc“1”和“0”是邏輯關系的兩種可能取值，不表示具體的數字d“1”表示該點與電源正極相連，“0”表示該點與電源負極相連解析：選c門電路是用來控制信號的“通過”或“截斷”的一種開關電路。根據指定條件，門電路對輸入、輸出的因果關系作出判斷。門電路的輸入、輸出信號都以電位的高低來表示。若把高電位看做有信號，表示某個條件存在或信號能通過，且以符號“1”表示；把低電位看做無信號，表示某個條件不存在或信號不能通過，以符號“0”表示。這種邏輯關系稱為正邏輯，反之則稱為負邏輯。在通常情況下，不加說明的都指正邏輯，所以“1”和“0”只是兩個符號，是兩種變量的可能的取值。故c選項正確。2關于圖1所示門電路的符號，下列說法中正確的是()圖1a甲為“非”門、乙為“與”門、丙為“或”門b甲為“與”門、乙為“或”門、丙為“非”門c甲為“非”門、乙為“或”門、丙為“與”門d甲為“或”門、乙為“與”門、丙為“非”門解析：選c根據“與”門、“或”門和“非”門的符號判斷，可知c正確。3在基本邏輯電路中，何種邏輯門電路當所有輸入均為0時，輸出是1()a“與”門電路b“或”門電路c“非”門電路 d都不可能解析：選c根據“與”門、“或”門、“非”門的真值表可知，c正確，a、b、d錯誤。4走廊里有一盞電燈，在走廊兩端各有一個開關，我們希望不論哪一個開關接通都能使電燈點亮，那么設計的電路為()a“與”門電路 b“非”門電路c“或”門電路 d上述答案都有可能解析：選c走廊兩端的開關，只要滿足其中1個為“1”，則輸出端就為“1”，即體現了“或”邏輯，故c正確。5(多選)兩個人負責安裝一個炸藥包，然后起爆，兩個人分別控制兩個相串聯的開關。只有當兩個人都撤出危險區(qū)，在安全區(qū)把開關接通時，炸藥包才能爆炸。如果有一人未撤出危險區(qū)，開關沒有接通，炸藥包就不能起爆，這就是“與”的概念。如果用“0”表示不起爆，“1”表示起爆，用“”表示“與”的運算符號，則下列運算式正確的是()a000，表示二人都不起爆，炸藥包不爆炸b011，表示一人不起爆，另一人起爆，炸藥包爆炸c101，表示一人起爆，另一人不起爆，炸藥包爆炸d111，表示二人都起爆，炸藥包爆炸解析：選ad只有兩人都接通開關時，炸藥包才能爆炸，這是“與”邏輯關系，對于“與”邏輯關系，只有輸入都為“1”時輸出才是“1”，只要輸入有一個是“0”，則輸出為0，故a、d正確，b、c錯誤。6(多選)下列是邏輯門真值表中的一些數值的說法，其中正確的是()a在“與”門中，當a0、b1時，z0 b在“或”門中，當a0、b1時，z0c在“或”門中，當a1、b0時，z1d在“非”門中，當輸入為“0”時，輸出必為“1”解析：選acd根據邏輯門電路的特點可知，對“與”門，兩事件都滿足后才能成立，故a對，“或”門電路，有一個滿足則成立，故c對，“非”門中兩種關系相反，故d對。7下列邏輯電路中能讓燈亮起來的是()解析：選b選項a中的門電路為“與”門電路，高電勢與低電勢經過“與”門電路之后輸出為低電勢，燈泡不會亮，選項a錯誤；選項c中的門電路為“非”門電路，高電勢經過門電路之后為低電勢，燈泡不亮，選項c錯誤；選項d中的門電路為“或”門電路，高電勢與低電勢經過或門之后輸出高電勢，但燈泡兩端電勢差為零，燈泡不亮，選項d錯誤；同理判斷選項b正確。8. (多選)如圖2所示為溫度報警器的示意圖，rt為一熱敏電阻，下列對此電路的分析中正確的是()圖2a當rt的溫度升高時，rt減小，a端電勢降低，z端的電勢升高，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲b當rt的溫度升高時，rt減小，a端電勢升高，z端的電勢降低，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲c當增大r1時，a端電勢升高，z端的電勢降低，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲d當增大r1時，a端電勢降低，z端的電勢升高，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲解析：選bc當rt的溫度升高時阻值會減小，其兩端電勢差減小，a端電勢升高，z端電勢降低，蜂鳴器報警。當r1增大時，rt上消耗的電壓減小，a端電勢升高，z端電勢降低，蜂鳴器報警。9.如圖3為包含某邏輯電路的一個簡單電路圖，l為小燈泡。光照射電阻r時，其阻值將變得遠小于r，小燈泡l發(fā)光。則該邏輯門是()圖3a“與”門b“或”門c“非”門d“與非”門解析：選c當電阻r受到光照時，其阻值將變得遠小于r。則r兩端的電勢差大，r兩端的電勢差小，則輸入端為低電勢，因為小燈泡發(fā)光，則輸出端為高電勢，可知輸入狀態(tài)與輸出狀態(tài)相反，該邏輯門為“非”門。故選c。10請根據下面所列的真值表，從下列的四幅圖中選出與之相對應的一個門電路()輸入輸出abz001011101110解析：選d從真值表可看出不是單一的“與”、“或”關系，更不是單一的“非”關系，一定對應一個復合門電路，從真值表分析可得應為“與非”復合門電路，d選項正確。11.如圖4所示為包含某邏輯電路的一個簡單電路圖，l為小燈泡。光照射電阻r時，其阻值將變得遠小于r，該邏輯電路是_(填“與”“或”或“非”)門電路。當電阻r受到光照時，小燈泡l將_(填“發(fā)光”或“不發(fā)光”)。圖4解析：由圖示符號可知本題為“非”門電路，當電阻r受到光照時，其阻值要遠小于r的阻值。由電路特點知r兩端電壓很小，由“非”門特點知，其輸出電壓大，故燈泡l將發(fā)光。答案：非發(fā)光12.圖5所示是一個應用某邏輯電路制作的簡單車門報警電路。圖中的兩個按鈕開關處s1、s2分別裝在汽車的兩道門上，只要其中任何一個開關處于開路狀態(tài)，發(fā)光二極管(報警燈)就發(fā)光。請你根據報警裝置的要求，列表分析開關狀態(tài)與發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，并指出是何種門電路，在圖中虛線框內畫出這種門電路的符號。圖5解析：車主離開汽車后，兩個車門均處于關閉狀態(tài)，跟兩個車門對應的開關s1和s2均閉合，這時發(fā)光二極管不會發(fā)光報警。這是因為s1和s2閉合后，電流不通過發(fā)光二極管。當有人打開了某一個車門或兩個車門時，s1或s2或都處于斷開狀態(tài)，這時就有電流通過發(fā)光二極管，使其發(fā)光報警?？梢姡@一裝置實際上是一個“或”門電路。開關閉合及二極管不發(fā)光狀態(tài)記為“0”，開關斷開及二極管發(fā)光狀態(tài)記為“1”，則開關狀態(tài)及發(fā)光二極管發(fā)光狀態(tài)的對應關系如下表，虛線框中的門電路符號如圖所示。s1s2發(fā)光狀態(tài)000011101111答案：見解析閉合電路的綜合應用1下列認識正確的是()a路端電壓隨外電阻的增大而減小b外電阻無窮大時路端電壓為零c外電阻為零時路端電壓等于電源電動勢d當外電路短路時電流為解析：選d由閉合電路的歐姆定律得i，則外電壓uir，顯然外電阻越大路端電壓越大，a錯誤；r，i0，由ueir知ue，故b錯誤；外電阻為零相當于外電路短路，則路端電壓為零，c錯誤；當外電路短路時，r0，i，d正確。2.在如圖1所示的電路中，當開關s1斷開、開關s2閉合時，電壓表的讀數為3 v；當開關s1、s2均閉合時，電壓表的讀數為1.8 v，已知電壓表為理想電表，外接電阻為r、電源內阻為r。由以上數據可知為()圖1a.b.c. d.解析：選d當開關s1斷開、開關s2閉合時，電壓表的示數等于電源的電動勢，即e3 v。當開關s1、s2均閉合時，u外1.8 v，所以u內eu外1.2 v，因u外ir，u內ir，所以rru外u內1.81.232。3.如圖2所示，用兩節(jié)干電池點亮幾個燈泡，當逐一閉合開關，接入燈泡增多時，以下說法錯誤的是()圖2a燈少時各燈較亮，燈多時各燈較暗b燈多時各燈兩端的電壓較低c燈多時通過干電池的電流較大d燈多時通過各燈的電流較大解析：選d由于燈泡并聯在電路中，所以接入電路的燈泡越多，總電阻越小，電路的總電流越大，電池的內電壓越大，路端電壓越低，流過每個燈泡的電流越小，每個燈泡越暗，故選項a、b、c正確，選項d錯誤。4. (多選)如圖3所示的電路中，電源內阻r0，r1和r2是兩個定值電阻。當滑動變阻器r的滑片向a移動時，電路中電流i1、i2的變化情況是()圖3ai1不變bi1變小ci2變大di2變小解析：選bc當滑動變阻器r的滑片向a移動時，滑動變阻器接入電路的電阻變小，外電路的電阻變小，總電阻變小，干路電流i變大，路端電壓ueir變小，i1變小，選項a錯誤，b正確；干路電流i變大，i1變小，i2ii1變大，選項c正確，d錯誤。5.如圖4所示，電源電動勢為e，內電阻為r。兩電壓表可看做理想電表，當閉合開關，將滑動變阻器的滑片由右端向左滑動時，下列說法中正確的是()圖4a小燈泡l1、l2均變暗b小燈泡l1變亮，v1的讀數變大c小燈泡l2變亮，v2的讀數不變d小燈泡l1變暗，v1的讀數變小解析：選d將滑動變阻器的滑片由右端向左滑動時，滑動變阻器接入電路的電阻變小，滑動變阻器與小燈泡l1并聯的電阻變小，外電路總電阻減小，路端電壓減小，v1的讀數變??；由閉合電路的歐姆定律可知，流過電源的電流增大，小燈泡l2變亮，電壓表v2的讀數變大；小燈泡l1的電壓u1ei(rrl2)減小，小燈泡l1變暗。故選d。6.在如圖5所示的電路中，電源電動勢為12 v，內電阻為1.0 ，電路中的電阻r0為1.5 ，小型直流電動機m的內阻為0.5 ，閉合開關s后，電動機轉動，電流表的示數為2.0 a。則以下判斷中正確的是()圖5a電動機的輸出功率為14 wb電動機兩端的電壓為7.0 vc電動機產生的熱功率為4.0 wd電源輸出的功率為24 w解析：選b電動機兩端的電壓umei(rr0)7.0 v，b正確。電動機輸出的功率p出umii2rm12 w，a錯誤。電動機產生的熱功率p熱i2rm2.0 w，c錯誤。電源輸出的功率peii2r20 w，d錯誤。7. (多選)如圖6所示電路中，電流表、電壓表均為理想電表，若電阻r1開路，則下列說法中正確的是()圖6a電流表示數變小b電壓表示數變大c電源內電路消耗的功率變大dr3消耗的功率變大解析：選bdr1開路，外電路總電阻增大，總電流減小，內電壓減小，從而使路端電壓增大，流過r2、r3的電流增大，即電流表示數變大，a錯誤。電壓表示數也變大，b正確。由于總電流減小，由pi2r知，電源的內耗功率減小，c錯誤。因為流過r3的電流增大，所以r3消耗的功率變大，d正確。8.如圖7為某電源的路端電壓隨電流的變化規(guī)律，圖中的三點為該電源正常工作時的三個不同狀態(tài)，且連線ob與橫軸的夾角與圖線和橫軸的夾角相等。則下列選項正確的是()圖7a在狀態(tài)b時外電路消耗的功率最大b在狀態(tài)b時整個電路消耗的總功率最大c從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b，整個電路消耗的總功率和外電路消耗的功率將增大d若ob連線的傾角增大，從狀態(tài)b變化到狀態(tài)c，整個電路消耗的總功率和外電路消耗的功率將增大解析：選a在b點，外接電阻的阻值與電源內阻大小相等，所以此時電源的輸出功率最大，即外電路消耗的功率最大，a正確；從a到b過程中，電源外接電阻的阻值不斷增大，但總小于電源內阻，所以電源的輸出功率不斷增大，但總功率pei不斷減小，b、c錯誤；從b到c過程中，電源外接電阻阻值不斷增大，且始終大于電源內阻，所以電源輸出功率不斷減小，總功率pei不斷減小，d錯誤。9在輸液時，藥液有時會從針口流出體外，為了及時發(fā)現，設計了一種報警裝置，電路如圖8所示。m是貼在針口處的傳感器，接觸到藥液時其電阻rm發(fā)生變化，導致s兩端電壓u增大，裝置發(fā)出警報，此時()圖8arm變大，且r越大，u增大越明顯brm變大，且r越小，u增大越明顯crm變小，且r越大，u增大越明顯drm變小，且r越小，u增大越明顯解析：選c當傳感器接觸藥液時，其阻值發(fā)生變化，導致s兩端電壓u增大，則m兩端電壓減小，可知rm應變??；r與rm構成并聯電路，其并聯總電阻為r并，可知當r越大，rm減小相同值時，r并減小得越多，因此s兩端電壓增大越明顯，選項c正確。10.在如圖9所示的電路中，開關閉合后，燈泡l能正常發(fā)光。當滑動變阻器的滑片向右移動時，下列判斷正確的是()圖9a滑動變阻器r的阻值變小b燈泡l變亮c電源消耗的總功率增大d電容器c所帶的電荷量增大解析：選d當滑動變阻器的滑片向右移動時，滑動變阻器r的阻值變大，燈泡l變暗，選項a、b錯誤；電源輸出電流減小，消耗的總功率減小，路端電壓增大，電容器c所帶的電荷量增大，選項c錯誤，d正確。11.將一電阻箱與一內阻不可忽略的電源通過開關連接在一起，理想電壓表用來測量路端電壓，電路如圖10所示。當電阻箱的阻值調為r12 時，電壓表的示數為u14 v；當電阻箱的阻值調為r25 時，電壓表的示數為u25 v。則：圖10(1)該電源的電動勢以及內阻分別為多少？(2)當電阻箱消耗的功率最大時，其阻值為多少？最大的輸出功率為多少？解析：(1)由閉合電路的歐姆定律得：eu1r，eu2r聯立以上兩式并代入數據解得：e6 v，r1 (2)電功率表達式：pr將上式變形：p由上式可知當rr1 時，p有最大值，pm9 w。答案：(1)6 v1 (2)1 9 w12.在如圖11所示的電路中，電源的電動勢e10 v、內阻r1 ，電阻的阻值分別為r1r35 、r24 ，電容器的電容為c100 f。當開關k斷開時，一帶負電的液滴剛好靜止在平行板之間。求：圖11(1)開關k閉合后電路達到穩(wěn)定時液滴的加速度；(2)從開關k閉合到電路達到穩(wěn)定時，通過定值電阻r3的電荷量。解析：(1)k斷開，帶電液滴恰好處于靜止狀態(tài)，設電容器兩極板間距離為d，有uce4 v，mgk閉合后電路達到穩(wěn)定時，uce8 v設帶電液滴加速度為a，則mgma解得ag，方向豎直向上。(2)k閉合后，流過r3的總電荷量等于電容器上電荷量的增加量qc(ucuc)4104 c。答案：(1)g，豎直向上(2)4104 c電學實驗1關于多用電表的使用，正確的說法是()a用電阻擋測量電阻時，應選擇合適的量程，盡量使指針指向中間的位置b用電阻擋測量電阻時，應選擇合適的量程，盡量使指針指向最左邊的位置c用電阻擋測量電阻時，應選擇合適的量程，盡量使指針指向最右邊的位置d以上說法都正確解析：選a用多用電表測電阻時，在指針指向中間的位置時，精確度最高，故選項a正確。2(2015浙江高考)圖1甲是小紅同學在做“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗的實物連接圖。圖1(1)根據圖甲畫出實驗電路圖；(2)調節(jié)滑動變阻器得到了兩組電流表與電壓表的示數如圖乙中的、所示，電流表量程為0.6 a，電壓表量程為3 v。所示讀數為：_、_、_、_。兩組數據得到的電阻分別為_和_。解析：(1)實驗電路圖如圖所示。(2)電流表量程為0.6 a，每一小格代表0.02 a，讀數時估讀到精度的本位即可；電壓表量程為3 v，每一小格代表0.1 v，讀數時估讀到精度的下一位。讀數分別為：0.10 a、0.24 a、2.00 v、0.27 v。應用r求電阻時，電流為0.10 a時對應的電壓為0.27 v；電流為0.24 a時對應的電壓為2.00 v，求得的兩組數據對應的電阻分別為2.7 和8.3 。答案：(1)見解析圖(2)0.10 a0.24 a2.00 v0.27 v27(0.1)8.3(0.1)如填為8.3(0.1)2.7(0.1)也行3.為了測量一微安表頭a的內阻，某同學設計了如圖2所示的電路。圖中，a0是標準電流表，r0和rn分別是滑動變阻器和電阻箱，s和s1分別是單刀雙擲開關和單刀開關，e是電池。完成下列實驗步驟中的填空：圖2(1)將s撥向接點1，接通s1，調節(jié)_，使待測表頭指針偏轉到適當位置，記下此時_的讀數i；(2)將s撥向接點2，調節(jié)_，使_，記下此時rn的讀數；(3)多次重復上述過程，計算rn讀數的_，此即為待測微安表頭內阻的測量值。解析：本題考查利用等效替代法測電流表的內阻。先與待測表頭連接，調節(jié)滑動變阻器r0并使電路中有適當的電流i，記下此時標準電流表的讀數，然后與電阻箱連接，不改變滑動變阻器的阻值，調節(jié)電阻箱的阻值使電路中的電流仍為i，則電阻箱的阻值就等于待測表頭的內阻。答案：(1)r0標準電流表(或a0)(2)rn標準電流表(或a0)的讀數仍為i(3)平均值4. (2015山東高考)如圖3所示的電路中，恒流源可為電路提供恒定電流i0，r為定值電阻，電流表、電壓表均可視為理想電表。某同學利用該電路研究滑動變阻器rl消耗的電功率。改變rl的阻值，記錄多組電流、電壓的數值，得到如圖4所示的ui關系圖線。圖3圖4回答下列問題：(1)滑動觸頭向下移動時，電壓表示數_(填“增大”或“減小”)。(2)i0_a。(3)rl消耗的最大功率為_w(保留一位有效數字)。解析：(1)滑動觸頭向下移動，rl變小，rl與r并聯后的總電阻r總變小，由于電路連接恒流源，根據uir總可得電壓表示數減小。(2)u(i0i)r，從題圖知，電壓u0時，i0i1.0 a；i0時，r20 。(3)plui20(1.0i)i520(i0.5)2，所以當i0.5 a時，rl消耗的功率最大，為5 w。答案：(1)減小(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正確)(3)55(2015重慶高考)同學們測量某電阻絲的電阻rx，所用電流表的內阻與rx相當，電壓表可視為理想電壓表。(1)若使用圖5所示電路圖進行實驗，要使得rx的測量值更接近真實值，電壓表的a端應連接到電路的_點(選填“b”或“c”)。圖5(2)測得電阻絲的ui圖如圖6所示，則rx為_(保留兩位有效數字)。圖6(3)實驗中，隨電壓進一步增加電阻絲逐漸進入熾熱狀態(tài)，某同學發(fā)現對熾熱電阻絲吹氣，其阻值會變化，他們對此現象進行探究，在控制電阻絲兩端的電壓為10 v的條件下，得到電阻絲的電阻rx隨風速v(用風速計測)的變化關系如圖7所示。由圖可知當風速增加時，rx會_(選填“增大”或“減小”)。在風速增加過程中，為保持電阻絲兩端電壓為10 v，需要將滑動變阻器rw的滑片向_端調節(jié)(選填“m”或“n”)。圖7(4)為了通過電壓表的示數來顯示風速，同學們設計了如圖8所示的電路。其中r為兩只阻值相同的電阻，rx為兩根相同的電阻絲，一根置于氣流中，另一根不受氣流影響，為待接入的理想電壓表。如果要求在測量中，風速從零開始增加，電壓表的示數也從零開始增加，則電壓表的“”端和“”端應分別連接到電路中的_點和_點(在“a”“b”“c”“d”中選填)。圖8解析：(1)由于電流表的內阻與rx相當，即rx較小，所以電流表外接時誤差較小，故電壓表的a端應接電路的c點。(2)由ui圖像可知電阻rx 4.1 。(3)根據rxv圖像可知，風速越大時電阻rx越小。要使rx兩端的電壓不變，需增大與rx并聯的rw的電阻，即將滑動變阻器rw的滑片向m端滑動。(4)當風速增大時，受氣流影響的電阻絲rx的阻值逐漸減小，d點的電勢逐漸降低。開始時，b、d兩點電勢差為零，所以電壓表的“”端接b點、“”端接d點時能滿足條件。答案：(1)c(2)4.1(4.04.2)(3)減小m(4)bd6為探究小燈泡的電功率p和電壓u的關系，小明測量小燈泡的電壓u和電流i，利用pui得到電功率。實驗所使用的小燈泡規(guī)格為“3.0v1.8 w”，電源為12 v的電池，滑動變阻器的最大阻值為10 。(1)準備使用的實物電路如圖9所示。請將滑動變阻器接入電路的正確位置。(用筆畫線代替導線)圖9(2)現有10 、20 和50 的定值電阻，電路中的電阻r1應選_的定值電阻。(3)測量結束后，應先斷開開關，拆除_兩端的導線，再拆除其他導線，最后整理好器材。(4)小明處理數據后將p、u2描點在坐標紙上，并作出了一條直線，如圖10所示。請指出圖像中不恰當的地方。圖10解析：(1)由于電壓調節(jié)范圍大，因此滑動變阻器用分壓接法；由于小燈炮的額定電流i0.6 a，因此電流表選用0.6 a的量程。(2)電路中定值電阻起保護作用，電池的電動勢為12 v，小燈泡的內阻為r 5 ，因此小燈泡和滑動變阻器并聯后的最大電阻為 ，要使小燈炮兩端的電壓能達到3 v，由可知，r1不能超過10 ，所以r1選10 。(3)測量結束后，應先斷開開關，拆除電池兩端的導線，防止電池出現短路以致被燒毀。(4)描點后，應用平滑曲線或直線連接各點，顯然，根據題中描點作出的應是一條曲線。從理論上分析，這是由于小燈泡的電阻隨著電壓的變化而變化，由pu2知，圖像的斜率是變化的，因此圖線應是一條曲線。畫圖線取標度時 ，應使點盡可能分布在整個坐標紙上，顯然該同學的橫坐標的標度取得不合適。答案：(1)如圖所示(2)10(3)電池(4)圖線不應畫為直線橫坐標的標度不合適7.某學生實驗小組利用圖11所示電路，測量多用電表內電池的電動勢和電阻“1 k”擋內部電路的總電阻。使用的器材有：圖11多用電表；電壓表：量程5 v，內阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5 k；導線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)將多用電表擋位調到電阻“1 k”擋，再將紅表筆和黑表筆_，調零點。(2)將圖11中多用電表的紅表筆和_(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。(3)將滑動變阻器的滑片調到適當位置，使多用電表的示數如圖12所示，這時電壓表的示數如圖13所示，多用電表和電壓表的讀數分別為_k和_v。圖12圖13(4)調節(jié)滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時多用電表和電壓表的讀數分別為12.0 k和4.00 v。從測量數據可知，電壓表的內阻為_k。圖14(5)多用電表電阻擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯而成的電路，如圖14所示。根據前面的實驗數據計算可得，此多用電表內電池的電動勢為_v，電阻“1 k”擋內部電路的總電阻為_k。解析：(1)使用多用電表測電阻時，換擋后需重新進行歐姆調零，故應將兩表筆短接進行調零。(2)電流應從多用電表的紅表筆流入、黑表筆流出，故紅表筆應接“1”。(3)從題圖可以看出指針指向歐姆擋15.0位置，電阻擋為“1 k”，故讀數為15.0 k；由于電壓表量程為5 v，指針所指位置為3.60，故讀數為3.60 v。(4)當滑動變阻器連入電路中的電阻為零時，多用電表讀數即為電壓表內阻，所以電壓表內阻為12.0 k。(5)設多用電表內電池的電動勢為e、多用電表內阻為r，由第(3)、(4)問可知，兩式聯立解得：e9.00 v，r15.0 k。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0第4章閉合電路歐姆定律和邏輯電路(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第15題只有一項符合題目要求，第68題有多項符合題目要求，全都選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1一電池外電路斷開時的路端電壓為3 v，接上8 的負載電阻后路端電壓降為2.4 v，則可以判定電池的電動勢e和內電阻r為()ae2.4 v，r1be3 v，r2ce2.4 v，r2 de3 v，r1解析：選b已接電源的閉合電路中，電源電動勢和內電壓、外電壓的關系為eu外u內，e由電源自身性質決定，一般不變，所以u外增大，u內減小；u外減小，u內增大，二者的和始終不變。2關于多用電表上的刻度，下列說法錯誤的是()a直流電流刻度和直流電壓刻度都是均勻的，可以共用一個刻度b電阻刻度是不均勻的c電阻刻度是均勻的d電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度相對應解析：選c電流表與電壓表是通過改變表頭的電流來測量電流與電壓的，其指針的偏轉角度是與電流的大小成正比的，故a正確；而多用電表電阻擋內的電流與待測電阻之間是非線性關系，即刻度是不均勻的，故b正確，c錯誤；電阻擋的零刻度對應的是表頭的滿偏電流，即與直流電流的最大刻度相對應，故d正確。3.圖1為測量某電源電動勢和內阻時得到的ui圖線。用此電源與三個阻值均為3 的電阻連接成電路，測得路端電壓為4.8 v。則該電路可能為()圖1解析：選b由ui圖線可知該電源的電動勢為6 v，內阻r 0.5 。此電源與三個均為3 的電阻連接成電路時測得的路端電壓為4.8 v；a中的路端電壓為4 v；b中的路端電壓為4.8 v；c中的路端電壓約為5.7 v；d中的路端電壓為5.4 v，b正確。4.如圖2所示電路，電源內阻不可忽略。開關s閉合后，在變阻器r0的滑動端向下滑動的過程中()圖2a電壓表與電流表的示數都減小b電壓表與電流表的示數都增大c電壓表的示數增大，電流表的示數減小d電壓表的示數減小，電流表的示數增大解析：選a滑動變阻器r0的滑片向下滑動，r0接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，電源的內電壓變大，外電壓變小，電壓表的示數變小，r1兩端的電壓變大，r2兩端的電壓變小，電流表的示數變小，a項正確。5.如圖3所示，直線oac為某一直流電源的總功率p隨電流i變化的圖線，拋物線obc為該電源內部熱功率pr隨電流i變化的圖線。則根據圖線可知()圖3a電源電動勢為6 vb電源內電阻為3 c當電路中電流為1 a時，外電路的電阻為1.5 d在oc過程中，電源的輸出功率先變小再變大解析：選c根據pei和pri2r解得e3 v，r1.5 ，故a、b錯誤；根據ei(rr)得，電路中電流為1 a時，外電路的電阻為1.5 ，c正確；在oc過程中電源的輸出功率先變大后變小，故d錯誤。6.如圖4所示，已知電源電動勢e12 v，內阻r1 ，定值電阻r2 ，通過小燈泡的電流為1 a，已知小燈泡的電阻為3 ，小型直流電動機線圈的電阻為1 ，則()圖4a電動機兩端的電壓為1 vb電動機兩端的電壓為6 vc電動機的輸入功率為6 wd電動機的輸出功率為5 w解析：選bcd電動機兩端的電壓umei(rrlr)12 v1(231)v6 v，故選項a錯誤，選項b正確；電動機的輸入功率pumi61 w6 w，p出pi2r6 w1 w5 w，故選項c、d正確。7將一電動勢e1.5 v、內電阻r1.0 的電源和粗細均勻的電阻絲相連，電阻絲長度l0.297 m，其電阻r99 ；另將電容c0.2 f的電容器及電流計g也連入電路，如圖5所示。當滑片p以4103 m/s的速度向右滑動時，下列說法中正確的是()圖5a電容器c充電，流過電流計g的電流方向為agbb電容器c放電，流過電流計g的電流方向為bgac每秒鐘電容器兩極板的電壓減少量為0.02 vd流過電流計的電流是4103 ma解析：選bc當滑片p向右滑動時，電容器兩端電壓不斷減小，電容器放電，電流方向為bga。電阻絲單位長度分擔的電壓u v5 v，所以每秒鐘電容器兩極板電壓的減少量u50.004 v0.02 v。每秒鐘通過電流計的電荷量quc0.020.2106 c4109 c，則i a4106 ma。8.某學生做研究串聯電路電壓特點的實驗時，接成如圖6所示的電路，接通s后，他將多用電表電壓擋的紅、黑表筆并聯在a、c兩點間時，電壓表讀數為u；當并聯在a、b兩點間時，電壓表讀數也為u；當并聯在b、c兩點間時，電壓表讀數為零，故障的原因可能是()圖6aab段斷路 bbc段斷路cab段短路 dbc段短路解析：選ad由題意可得uabuacu，說明由a、b分別至電源的線路均已接通。若bc段完好，則ab段斷路；若bc段短路，則ab段可能斷路，也可能完好。又由題述得ubc0，因而可能ab段斷路，或bc段短路，也有可能出現兩者同時發(fā)生的情況。分析時考慮要全面，要把故障的可能原因全部找出來，不要漏掉正確選項。二、實驗題(本題共2小題，共24分)9(10分)在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內阻”的實驗中(如圖7甲)。圖7(1)移動滑動變阻器的滑片應特別注意防止_。(2)現備有以下器材：a干電池1節(jié)b滑動變阻器(050 )c滑動變阻器(01 750 )d電壓表(03 v)e電壓表(015 v)f電流表(00.6 a)g電流表(03 a)其中滑動變阻器應選_，電壓表應選_，電流表應選_。(3)圖乙是根據實驗數據畫出的ui圖像。由此可知這個干電池的電動勢e_ v，內電阻r_。解析：(1)若滑動變阻器接入電路的電阻太小，則電路中電流太大，容易燒壞電流表。(2)滑動變阻器的阻值不需太大，可選b；通常干電池電動勢為1.5 v，故電壓表可選d，電流表可選f。