第十章 第2講 閉合電路歐姆定律-2025屆高三一輪復(fù)習(xí)物理

第十章電路及其應(yīng)用電能第2講閉合電路歐姆定律對應(yīng)學(xué)生用書P220考點(diǎn)一閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用一、閉合電路:由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路。1.電源的作用:通過①力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能(非靜電力把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極,該過程中它做了功,使電荷的電勢能增加)。

2.能量轉(zhuǎn)化情況:在電源內(nèi)部,非靜電力做②功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能;在電源外部,靜電力做③功,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(被用電器消耗)。

二、電動(dòng)勢(用E表示):在電源內(nèi)部,非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功與被移送電荷的電荷量的比值,即E=④。

1.電動(dòng)勢的單位:伏特。2.電動(dòng)勢是反映電源非靜電力做功本領(lǐng)大小的物理量。3.電動(dòng)勢由電源中⑤力的特性決定,跟電源的體積⑥關(guān),跟外電路⑦關(guān)。

三、閉合電路歐姆定律:閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比,即I=⑧。

1.閉合電路中電動(dòng)勢與電壓關(guān)系:E=U外+U內(nèi),即電源的電動(dòng)勢等于內(nèi)、外電路的電壓之和,其中U外=IR,U內(nèi)=Ir。2.路端電壓:外電路兩端的電壓,即U外。路端電壓、電流、內(nèi)電壓隨外電阻R的變化規(guī)律(↑表示增大,↓表示減小)。外電阻R變化情況R↑R→∞(外電路斷路)R↓R→0(外電路短路)I=ER+rI↓I→0I↑U內(nèi)=Ir=E-IRU內(nèi)↓U內(nèi)→0U內(nèi)↑U內(nèi)→EU外=IR=E-IrU外↑U外→EU外↓U外→0答案①非靜電②正③正④Wq⑤非靜電⑥無⑦無⑧一閉合電路如圖所示,電路中電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,電阻箱接入電路的阻值為R。(1)根據(jù)能量守恒定律,導(dǎo)出閉合電路歐姆定律。(2)求電源的輸出功率。(3)求電源的供電效率。答案(1)設(shè)電路中的電流為I,則電源的總功率為IE,外電阻消耗的功率為I2R,內(nèi)阻消耗的功率為I2r,由能量守恒定律有IE=I2R+I2r,得I=ER(2)電源的輸出功率P=I2R=E2((3)電源的供電效率η=I2RIE×100%=R角度1閉合電路歐姆定律的應(yīng)用根據(jù)電路的不同,閉合電路歐姆定律可以有多種不同的書寫形式常見電路閉合電路歐姆定律E=I(R+r)E=U+IrE=U+UR(2024屆衡水模擬)在如圖所示的電路中,R1=4Ω,R2=2Ω,滑動(dòng)變阻器R3上標(biāo)有“10Ω,2A”的字樣,理想電壓表的量程有0~3V和0~15V兩擋,理想電流表的量程有0~0.6A和0~3A兩擋。閉合開關(guān)S,將滑片P從最左端向右移動(dòng)到某位置時(shí),電壓表、電流表示數(shù)分別為2V和0.5A;繼續(xù)向右移動(dòng)滑片P至另一位置,電壓表指針指在滿偏的13處,電流表指針也指在滿偏的13處。求電源電動(dòng)勢與內(nèi)阻的大小。(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字答案7.0V2.0Ω解析滑片P向右移動(dòng)的過程中,電流表示數(shù)在減小,電壓表示數(shù)在增大,由此可以確定電流表量程選取的是0~0.6A,電壓表量程選取的是0~15V,所以第2次電流表的示數(shù)為13×0.6A=0.2A,電壓表的示數(shù)為13×15V=5V。當(dāng)電流表示數(shù)為0.5A時(shí),R1兩端的電壓U1=I1R1=0.5×4V=2V,回路的總電流I總=I1+U1R2=1.5A,由閉合電路歐姆定律得E=I總r+U1+U3,即E=1.5A×r+2V+2V;當(dāng)電流表示數(shù)為0.2A時(shí),R1兩端的電壓U1'=I1'R1=0.2×4V=0.8V,回路的總電流I總'=I1'+U1'R2=0.6A,由閉合電路歐姆定律得E=I總'r+U1'+U3',即E=0.6A×r+0.8V+5V,聯(lián)立解得E=7.0角度2閉合電路功率及效率問題項(xiàng)目純電阻電路非純電阻電路能量W=Q外+Q內(nèi),即EIt=I2Rt+I2rt,其中EIt為時(shí)間t內(nèi)電源提供的總電能,I2Rt為外電路消耗的電能,I2rt為內(nèi)電路消耗的電能W=W外+Q內(nèi),即EIt=UIt+I2rt,其中EIt為時(shí)間t內(nèi)電源提供的總電能,UIt為外電路消耗的電能,I2rt為內(nèi)電路消耗的電能功率P=P外+P內(nèi),即EI=I2R+I2r,其中EI為電源的總功率,I2R為電源的輸出功率,I2r為電源內(nèi)部消耗的功率P=P外+P內(nèi),即EI=UI+I2r,其中EI為電源的總功率,UI為電源的輸出功率,I2r為電源內(nèi)部消耗的功率電源的輸出功率P出=I2R=E2R(R(1)當(dāng)R=r時(shí),Pmax=E(2)一個(gè)輸出功率(除最大功率外)P對應(yīng)于兩個(gè)不同的外電阻R1和R2,且r=RP出=UI=(E-Ir)I=-I2r+EI,電源的輸出功率隨電流的變化關(guān)系如圖所示(1)當(dāng)I=E2r時(shí),Pmax(2)一個(gè)輸出功率(除最大功率外)P對應(yīng)于兩個(gè)不同的電流I1和I2,且r=E電源的效率η=RR+η=UE×某型號(hào)酒精測試儀的簡化電路如圖所示。傳感器的電阻R隨酒精氣體濃度的增大而減小,電源的電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻為r,R0為定值電阻,電路中的電表均為理想電表。當(dāng)一位涉嫌酒駕者對著測試儀吹氣時(shí),下列說法正確的是()。A.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小B.酒精氣體濃度越大,電源的效率越低C.酒精氣體濃度越大,電源的輸出功率越小D.電壓表示數(shù)增量的絕對值與電流表示數(shù)增量的絕對值之比變小答案B解析當(dāng)對著測試儀吹氣時(shí),酒精氣體濃度增大,傳感器的電阻R減小,根據(jù)I=ER+R0+r可知,電流表示數(shù)增大;根據(jù)U=E-I(R0+r)可知,電壓表示數(shù)減小,A項(xiàng)錯(cuò)誤。電源的效率η=R+R0R+R0+r×100%=11+rR+R0×100%,當(dāng)酒精氣體濃度增大時(shí),傳感器的電阻R減小,電源的效率降低,B項(xiàng)正確。電源的輸出功率P=ER+R0+r2(R+R0)=E2R+R0+r2R+R0+2r,作出該函數(shù)的圖像如圖所示,對于電功率的最值問題,首先要明確計(jì)算誰的電功率。當(dāng)計(jì)算定值電阻的電功率時(shí),要使定值電阻消耗的功率最大,只需通過定值電阻的電流最大,然后用P=I2R=U2R計(jì)算即可;當(dāng)計(jì)算可變電阻的電功率時(shí),要采用等效電源思想,將其余電阻(都為定值電阻)和電源等效為一個(gè)新電源,當(dāng)可變電阻的阻值與新電源的內(nèi)阻相等時(shí),可變電阻消耗的電功率最大;當(dāng)計(jì)算電源的輸出功率時(shí),要使電源的輸出功率最大,則當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大。謹(jǐn)記:電源輸出功率最大時(shí),效率并不是最大,只有角度3功率的P-I圖像分析電源的三種功率及其圖像(只討論純電阻電路)電源的總功率電源的輸出功率電源內(nèi)部消耗的功率在同一P-I坐標(biāo)系中,分別畫出了某閉合電路中,直流電源的總功率PE、電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr及輸出功率PR隨電流I變化的圖線,如圖中的a、b、c所示。以下結(jié)論正確的是()。A.當(dāng)I=1.5A時(shí),內(nèi)電路消耗的功率取最大值B.當(dāng)I=3.0A時(shí),電源的供電效率取最大值C.電源的電動(dòng)勢E=3.0VD.電源的內(nèi)阻r=1.5Ω答案C解析由題圖可知,當(dāng)I=1.5A時(shí),外電路消耗的功率為最大值,內(nèi)電路消耗的功率不是最大值,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)I=3.0A時(shí),電源的供電效率η=PRPE×100%=0,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)I=3.0A時(shí),PR=0,說明外電路短路,根據(jù)PE=EI知電源的電動(dòng)勢E=3.0V,內(nèi)阻r=EI=1.0Ω,C兩個(gè)U-I圖像及各要素的物理意義名稱電源的U-I圖像導(dǎo)體的U-I圖像圖形圖線的物理意義電源的路端電壓隨電路中電流的變化關(guān)系導(dǎo)體兩端電壓隨導(dǎo)體中的電流的變化關(guān)系續(xù)表名稱電源的U-I圖像導(dǎo)體的U-I圖像圖線與坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義與縱軸交點(diǎn)表示電源電動(dòng)勢E;與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流Er(注意:坐標(biāo)數(shù)值要從零開始過坐標(biāo)軸原點(diǎn),表示沒有電壓時(shí)電流為零圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)的乘積UI表示電源的輸出功率表示導(dǎo)體消耗的功率圖線上每一點(diǎn)對應(yīng)的U與I比值表示外電路的電阻表示導(dǎo)體的電阻圖線斜率的物理意義圖線是直線,表示電源的內(nèi)阻不變,圖線的斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻r(注意:坐標(biāo)數(shù)值要從零開始);圖線是曲線,表示電源的內(nèi)阻是變化的,圖線的切線斜率無意義,但圖線上某點(diǎn)與圖線跟縱軸的交點(diǎn)的連線的斜率的絕對值表示此狀態(tài)下電源的內(nèi)阻圖線是直線,對應(yīng)線性元件,圖線的斜率等于導(dǎo)體的電阻;圖線是曲線,對應(yīng)非線性元件,圖線的切線斜率無意義,但圖線上某點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)的連線的斜率等于導(dǎo)體在該狀態(tài)下的電阻角度1純電阻的U-I圖像與電源的U-I圖像結(jié)合(2024屆北京二模)在如圖所示的U-I圖像中,直線a表示某電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系,直線b、c分別表示電阻R1、R2的電壓U與電流I的關(guān)系。下列說法正確的是()。A.電阻R1、R2的阻值之比為4∶3B.該電源的電動(dòng)勢為6V,內(nèi)阻為3ΩC.只將R1與該電源組成閉合電路時(shí),電源的輸出功率為6WD.只將R2與該電源組成閉合電路時(shí),內(nèi)、外電路消耗的電功率之比為1∶1答案D解析根據(jù)圖像得R1=41Ω=4Ω,R2=42Ω=2Ω,電阻R1、R2的阻值之比為2∶1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該電源的電動(dòng)勢為6V,內(nèi)阻r=63Ω=2Ω,B項(xiàng)錯(cuò)誤;只將R1與該電源組成閉合電路時(shí),電源的輸出功率P1=4×1W=4W,C項(xiàng)錯(cuò)誤;只將R2與該電源組成閉合電路時(shí),內(nèi)、外電路消耗的電功率分別為P內(nèi)=I2r,P外=I2R2,解得P內(nèi)∶P外=1∶1角度2非純電阻的U-I圖像與電源的U-I圖像結(jié)合在如圖所示的U-I圖像中,直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線,曲線Ⅱ?yàn)槟骋恍襞軱的U-I圖像,曲線Ⅱ與直線Ⅰ的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1.5,0.75),該點(diǎn)的切線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1.0,0),用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路,由圖像可知()。A.電源電動(dòng)勢為2.0VB.電源內(nèi)阻為0.5ΩC.小燈泡L在該電路中的電阻為1.5ΩD.小燈泡L實(shí)際消耗的電功率為1.125W答案D解析根據(jù)題意,由閉合回路歐姆定律有U=E-Ir,代入題中數(shù)據(jù)有0.75=E-1.5r,0=E-2.0r,解得E=3.0V,r=1.5Ω,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題意可知,當(dāng)用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路時(shí),燈泡L兩端的電壓為0.75V,流過燈泡的電流為1.5A,由歐姆定律知,小燈泡L接入該電路時(shí)的電阻RL=UI=0.5Ω,小燈泡L實(shí)際消耗的電功率P=UI=1.125W,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D解決伏安特性曲線(或U-I曲線)問題關(guān)鍵在于找“工作狀態(tài)點(diǎn)”的參量:有一些材料制成的電阻、二極管等元件,其內(nèi)部電流與兩端外加電壓并不成正比,其伏安特性曲線是一條不規(guī)則的曲線,而且在幾乎不可能寫出伏安特性曲線解析式的情況下,求這些元件在實(shí)際工作狀態(tài)的電流、電壓和實(shí)際功率時(shí),注意不能直接根據(jù)歐姆定律求解,應(yīng)考慮通過圖像去尋找實(shí)際“工作狀態(tài)點(diǎn)”,由圖像結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)進(jìn)行分析。確定“工作狀態(tài)點(diǎn)”的方法,是一種收斂性思維。要求在同一坐標(biāo)系中作出電源的伏安特性曲線,元件及電源的特性曲線的交點(diǎn),即元件在電路中的實(shí)際工作點(diǎn),由工作點(diǎn)電壓及電流坐標(biāo),求得元件在實(shí)際工作狀態(tài)下的電阻、電功率等有關(guān)物理量?？键c(diǎn)二三種電路分析角度1動(dòng)態(tài)電路的分析分析動(dòng)態(tài)電路常用的三種方法程序法程序法思維導(dǎo)向:由局部到整體又從整體回到局部的分析思路,即遵循“R→I→U→支路”的思維程序。如圖所示,程序如下:(1)判定外電阻的變化。(2)由閉合電路歐姆定律判定干路電流的變化。(3)由電流的變化分析路端電壓的變化。(4)局部電路的分析結(jié)論法簡單表述為“串反并同”。理論上是電流疊加原理的反映。(1)所謂“串反”,即某一電阻增大時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將減小,反之則增大。(2)所謂“并同”,即某一電阻增大時(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將增大,反之則減小極限法如果電路中物理量的變化是由滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引起的,可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別移至兩個(gè)極端,對電阻最大或電阻為零進(jìn)行討論(2024屆石家莊質(zhì)檢)在如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢E=12V,內(nèi)阻r=8Ω,定值電阻R1=2Ω,R2=10Ω,R3=20Ω,滑動(dòng)變阻器R4的取值范圍為0~30Ω,所有電表均為理想電表。閉合開關(guān)S,在滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中,電壓表、電壓表、電流表示數(shù)的變化量分別為ΔU1、ΔU2、ΔI。下列說法正確的是()。A.|ΔU1|大于|ΔU2|B.ΔU1ΔIC.R4的功率先增大后減小,最大值為0.36WD.電源的輸出功率先增大后減小,最大值為4.5W答案C解析將R1和R2等效為電源內(nèi)阻,則等效電源的電動(dòng)勢E'=ER2R1+R2+r=6V,等效內(nèi)阻r'=(r+R1)R2r+R1+R2=5Ω,等效電路如圖所示。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中,R4變大,總電阻變大,總電流減小,路端電壓變大,示數(shù)變小,則示數(shù)變大,因U路端=U1+U2,可知|ΔU1|小于|ΔU2|,A項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)棣1ΔI=R3不變,而U2=E'-I(R3+r'),可知ΔU2ΔI=R3+r'不變,B項(xiàng)錯(cuò)誤;將R3等效為新電源的內(nèi)阻,此時(shí)內(nèi)阻r″=r'+R3=25Ω,當(dāng)外電路電阻等于電源內(nèi)阻時(shí),輸出功率最大,則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中,電阻從0增加到30Ω,可知R4的功率先增大后減小,當(dāng)R4=25Ω時(shí)功率最大,最大值P=E'24r″=624×25W=0.36W,C項(xiàng)正確;當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片在a端時(shí),等效電源法中的兩個(gè)電路模型等效電源法把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”的方法圖示等效電動(dòng)勢與等效內(nèi)阻E'=E,r'=R+rE'=Er'=r角度2電路故障的分析1.電路故障的兩種類型名稱短路斷路特點(diǎn)有電流通過電路而兩端電壓為零電源路端電壓不為零而電流為零2.利用電流表、電壓表判斷電路故障的方法常見情境故障解讀可能原因正常,無示數(shù)“電流表示數(shù)正常”表明電流表所在電路為通路,“電壓表無示數(shù)”表明無電流通過電壓表電壓表損壞;電壓表接觸不良;與電壓表并聯(lián)的用電器短路正常,無示數(shù)“電壓表有示數(shù)”表明電壓表有電流通過,“電流表無示數(shù)”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表電流表短路;和電壓表并聯(lián)的用電器斷路、均無示數(shù)“兩表均無示數(shù)”表明無電流通過兩表兩表同時(shí)被短路或干路斷路導(dǎo)致無電流3.利用歐姆表判斷電路故障的方法:當(dāng)測量值很大時(shí),表示該處斷路;當(dāng)測量值很小或?yàn)榱銜r(shí),表示該處短路。注意:利用歐姆表檢測時(shí),應(yīng)斷開電源。連接如圖所示的電路,閉合開關(guān)S后,從a向b移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R的滑片,發(fā)現(xiàn)小燈泡一直不發(fā)光,電壓表的示數(shù)逐漸增大,則電路的故障可能為()。A.小燈泡短路 B.小燈泡斷路C.電流表斷路 D.滑動(dòng)變阻器短路答案B解析小燈泡短路,小燈泡不發(fā)光,電壓表示數(shù)一直為零,A項(xiàng)錯(cuò)誤;小燈泡斷路,小燈泡不發(fā)光,電流表與電壓表串聯(lián),隨著滑片從a向b移動(dòng),電壓表示數(shù)逐漸增大,B項(xiàng)正確;電流表斷路,小燈泡不發(fā)光,電壓表示數(shù)一直為零,C項(xiàng)錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器短路,小燈泡不發(fā)光,電壓表示數(shù)一直為零,D項(xiàng)錯(cuò)誤。角度3含容電路的分析與計(jì)算1.電路簡化的兩個(gè)原則(1)在直流電路中,當(dāng)電容器所在的支路穩(wěn)定時(shí),該支路可視為斷路,簡化電路時(shí)可以把它去掉,求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。(2)電容器所在的支路中沒有電流,與之串聯(lián)的電阻兩端無電壓,相當(dāng)于導(dǎo)線。2.電容器的電荷量及變化(1)當(dāng)電容器所在的支路穩(wěn)定時(shí),電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓。(2)電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電。若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電;若變化前后極板帶電的電性相同,則通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1-Q2|;若變化前后極板帶電的電性相反,則通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1+Q2。(2023年海南卷)如圖所示電路,已知電源電動(dòng)勢為E,內(nèi)阻不計(jì),電容器電容為C,閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,電容器上電荷量為()。A.CEB.12C.25D.35答案C解析電路穩(wěn)定后,由于電源內(nèi)阻不計(jì),則整個(gè)回路可看成3R、2R的串聯(lián)部分與R、4R的串聯(lián)部分并聯(lián),若取電源負(fù)極為零電勢點(diǎn),則電容器上極板的電勢φ1=E5R·2R=2E5;電容器下極板的電勢φ2=E5R·4R=4E5,因此電容器兩端電壓的絕對值U=2見《高效訓(xùn)練》P751.(2024屆上海模擬)一迷你小風(fēng)扇內(nèi)裝有小型直流電動(dòng)機(jī),其線圈電阻為RM,額定電壓為U,額定電流為I。將它與電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻為r的直流電源連接,電動(dòng)機(jī)恰好正常工作。下列說法正確的是()。A.電源的輸出功率為EIB.電動(dòng)機(jī)的總功率為I2RMC.電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率為I2rD.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為UI-I2RM答案D解析電源的輸出功率P總=IE-I2r,A項(xiàng)錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)的總功率P=UI,B項(xiàng)錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率P熱=I2RM,C項(xiàng)錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)=UI-I2RM,D項(xiàng)正確。2.(2024屆南京模擬)某牧場設(shè)計(jì)了一款補(bǔ)水提示器,其工作原理如圖所示,水量增加時(shí)滑片下移,電表為理想電表。下列說法正確的是()。A.若選擇電壓表,水量增多時(shí)電壓表示數(shù)變大B.若選擇電流表,水量增多時(shí)電流表示數(shù)變小C.若選擇電流表,與電壓表相比,電路更節(jié)能D.若選擇電壓表,增加R0可提高靈敏度答案A解析若選擇電壓表,滑動(dòng)變阻器R和定值電阻R0串聯(lián)在電路中,且電壓表測R的滑片至最上端的電壓,無論滑片如何移動(dòng),變阻器接入電路的阻值不變,閉合開關(guān)S,水量增多時(shí),滑片下移,R上半部分的電阻增大,R上半部分分得的電壓增大,即電壓表示數(shù)變大,A項(xiàng)正確;若選擇電流表,滑動(dòng)變阻器R滑片以下的部分和定值電阻R0串聯(lián)在電路中,電流表測電路中的電流,水量增多時(shí),滑片下移,滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值減小,電路中的總電阻減小,由歐姆定律知,電路中的電流增大,即電流表示數(shù)變大,B項(xiàng)錯(cuò)誤;與電壓表相比,選擇電流表設(shè)計(jì)電路的總電阻較小,電路中的電流較大,由P=EI可知,電路的總功率較大,更耗能,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若選擇電壓表,增加R0,電路中電流減小,電阻變化量相同時(shí),電壓變化量變小,即靈敏度降低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2024屆平江模擬)在如圖所示的電路中,電容器的電容為C,兩極板間有一靜止的帶電液滴?，F(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R的滑片稍向上移動(dòng)一些,電壓表示數(shù)變化量的絕對值為ΔU,電容器電荷量變化量的絕對值為ΔQ。下列說法正確的是()。A.ΔQ一定大于C·ΔUB.燈泡L2一定變亮C.電源輸出功率一定減小D.帶電液滴向上運(yùn)動(dòng)答案A解析將滑動(dòng)變阻器R的滑片稍向上移動(dòng)時(shí),變阻器接入電路的電阻變小,外電路總電阻變小,總電流變大,電源的內(nèi)電壓變大,則路端電壓變小;總電流變大,燈泡L1兩端的電壓變大,即電壓表的示數(shù)變大。根據(jù)路端電壓等于燈泡L1的電壓與右側(cè)并聯(lián)部分的電壓之和可知,右側(cè)并聯(lián)部分的電壓變小,由于路端電壓變小,所以右側(cè)并聯(lián)部分的電壓減小量大于燈泡L1電壓的增加量,所以電容器電壓的變化量的絕對值大于ΔU,因此電容器電荷量變化量的絕對值ΔQ一定大于C·ΔU,A項(xiàng)正確。右側(cè)并聯(lián)部分的電壓變小,燈泡L2的電壓變小,則燈泡L2一定變暗,B項(xiàng)錯(cuò)誤。由于電源的內(nèi)阻與電路中外電阻的關(guān)系未知,所以不能判斷電源輸出功率如何變化,C項(xiàng)錯(cuò)誤。電容器板間電壓變小,電場強(qiáng)度變小,帶電液滴向下運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.(2024屆福州質(zhì)檢)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成圓面,當(dāng)?shù)仫L(fēng)向可視為與葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的圓面垂直,發(fā)電機(jī)將此圓面內(nèi)氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為輸出電能的效率η=20%。風(fēng)速在8m/s~15m/s范圍內(nèi),η可視為不變。設(shè)風(fēng)通過葉片后速度減為零。已知風(fēng)速v=10m/s時(shí)每臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸出電功率為6000kW,空氣的密度ρ=1.2kg/m3,則下列說法正確的是()。A.該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電功率與風(fēng)速成正比B.每秒鐘流過面積S的氣流動(dòng)能為12ρSvC.每臺(tái)發(fā)電機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成的圓面面積約為5×104m2D.當(dāng)風(fēng)速為15m/s時(shí)每臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸出電功率約為6800kW答案C解析t時(shí)間內(nèi)沖擊風(fēng)車葉片的氣體體積V=SL=Svt,此氣流的質(zhì)量m=ρV,氣流的動(dòng)能Ek=12mv2=12ρSv3t,可知輸出功率P=ηEkt與v3成正比,A項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)t=1s時(shí),Ek=12ρSv3,B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí),每臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸出電功率約為6000kW;當(dāng)風(fēng)速為15m/s時(shí),每臺(tái)發(fā)電機(jī)的輸出電功率約為20250kW,風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化的電能E電=ηEk,則輸出電功率P=E電t,結(jié)合Ek=12ρSv3t,解得S=5×5.(2024屆朝陽二模)某除顫儀的儲(chǔ)能裝置是一個(gè)電容為70μF的電容器,工作時(shí)先通過電子線路把電池供電的電壓升高到約5000V給電容器充電,然后電容器在約2ms內(nèi)完成放電,使100J~300J的電能通過病人的心臟部位,從而對病人進(jìn)行搶救。根據(jù)上述信息并結(jié)合所學(xué)知識(shí),可以推斷下列說法錯(cuò)誤的是()。A.該除顫儀工作時(shí)的電功率在50kW~150kW之間B.該除顫儀工作時(shí)通過人體的電流可達(dá)30AC.該除顫儀中的電容器充電后儲(chǔ)存的能量約為1750JD.除顫儀開機(jī)工作時(shí)施救人員身體不可與病人身體接觸答案C解析電容器在約2ms的時(shí)間內(nèi)放電,使100J~300J的電能通過病人的心臟部位,根據(jù)功率的計(jì)算公式P=Wt,可得除顫儀工作時(shí)的電功率在50kW~150kW之間,A項(xiàng)正確,不符合題意;除顫儀工作時(shí)通過人體的電流可達(dá)I=PmU=150×1035000A=30A,B項(xiàng)正確,不符合題意;該除顫儀中的電容器充電后儲(chǔ)存的能量E=12CU2=12×70×10-6×(5000)2J=875J,C項(xiàng)錯(cuò)誤,6.(2024屆昌平聯(lián)考)(多選)在如圖所示的電路中,燈泡L的電阻小于電源的內(nèi)阻r,閉合開關(guān)S,將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)一段距離后,下列結(jié)論正確的是()。A.燈泡L變亮B.電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大C.電源的輸出功率變小D.電容器C上電荷量增多答案BD解析將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)一段距離后,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變大,根據(jù)串反并同,可知燈泡L中電流減小,電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大,燈泡L變暗,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;當(dāng)外電路的總電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí),電源的輸出功率最大,雖然燈泡L的電阻小于電源的內(nèi)阻r,但外電路的總電阻與電源的內(nèi)阻大小不確定,故電源的輸出功率變化情況不確定,C項(xiàng)錯(cuò)誤;將滑動(dòng)變阻器滑片P向左移動(dòng)一段距離后,電容器C上電壓增大,電容器C上電荷量增多,D項(xiàng)正確。7.(2024屆石景山模擬)角速度計(jì)可測量飛機(jī)、航天器、潛艇的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,其結(jié)構(gòu)如圖所示。當(dāng)系統(tǒng)繞光滑的軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),元件A發(fā)生位移并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào),成為飛機(jī)、衛(wèi)星等的制導(dǎo)系統(tǒng)的信息源。已知A的質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k、自然長度為l,電源的電動(dòng)勢為E、內(nèi)阻不計(jì),滑動(dòng)變阻器總長也為l,電阻分布均勻,系統(tǒng)靜止時(shí)滑片P位于B點(diǎn),當(dāng)系統(tǒng)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)()。A.電路中電流隨角速度的增大而增大B.電路中電流隨角速度的減小而增大C.彈簧的伸長量x=mlωD.輸出電壓U與ω的關(guān)系式為U=Em答案D解析系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),無論角速度增大還是減小,BC的電阻不變,根據(jù)閉合電路歐姆定律知,電路中電流保持不變,與角速度無關(guān),A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)系統(tǒng)在水平面內(nèi)以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長的長度為x,則對元件A,根據(jù)牛頓第二定律,有kx=mω2(l+x),解得x=mlω2k-mω2,C項(xiàng)錯(cuò)誤;輸出電壓U=RBPRBC8.在如圖所示的I-U圖像中,直線Ⅰ為通過電阻R的電流與其兩端電壓的關(guān)系圖線,直線Ⅱ?yàn)殡娫碋的電流與路端電壓的關(guān)系圖線。下列說法正確的是()。A.電源內(nèi)阻為aB.電阻R的阻值為aC.Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)坐標(biāo)表示的是電阻R接在電源E兩端時(shí)電源的內(nèi)電壓及電流D.圖中陰影部分的面積表示把電阻R接在此電源兩端時(shí),電源內(nèi)部消耗的功率為ab答案D解析根據(jù)閉合電路歐姆定律可得E=U+Ir,變形得I=Er-1rU,可知直線Ⅱ的斜率絕對值等于電源內(nèi)阻的倒數(shù),有1r=3b3a=ba,解得r=ab,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)歐姆定律可知,直線Ⅰ的斜率等于電阻R的倒數(shù),有1R=b2a,解得R=2ab,B項(xiàng)錯(cuò)誤;Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)坐標(biāo)表示的是電阻R接在電源E兩端時(shí)電源的外電壓及電流,C項(xiàng)錯(cuò)誤;直線Ⅱ的縱軸截距為Er=3b,解得E=3br=3a,把電阻R接在此電源兩端時(shí),由圖中交點(diǎn)知,此時(shí)電流為b,外電壓為2a,則電源內(nèi)部消耗的功率Pr=U內(nèi)I=(9.(多選)某數(shù)據(jù)研究中心對一款新能源汽車內(nèi)的直流蓄電池進(jìn)行測試,測試過程中系統(tǒng)輸出的PI2-1I圖像如圖所示,其中P為直流電源的輸出功率、I為總電流。下列說法正確的是(A.該蓄電池的電動(dòng)勢為12VB.該蓄電池的內(nèi)阻為1ΩC.該蓄電池的最大輸出功率為72WD.該蓄電池的短路電流為6A答案AC解析根據(jù)題意可知,直流電源的輸出功率P=EI-I2r,變形可得PI2=E·1I-r,結(jié)合題圖可得E=12V,r=0.5Ω,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)P=EI-I2r=-I-E2r2r+E24r可知,當(dāng)I=E2r=12A時(shí)有最大輸出功率,且Pmax=E24r=72W,C項(xiàng)正確;該蓄電池的最大電流即為短路電流,短路電流10.(多選)如圖所示,電源電動(dòng)勢E=12V,內(nèi)阻不計(jì),定值電阻R1=2Ω,R2=4Ω,R3=6Ω。M點(diǎn)和N點(diǎn)之間接有定值電阻R5和水平放置的理想平行板電容器,電容器的電容C=0.5F。第一次將電阻箱的阻值調(diào)為R4=2Ω,第二次將電阻箱的阻值調(diào)為R4'=10Ω。下列說法正確的是()。A.第一次,M點(diǎn)的電勢低于N點(diǎn)的電勢B.第二次,電阻箱兩端的電壓為4.5VC.在電阻箱的阻值改變的過程中,通過電阻R5的電荷量為2.25CD.電阻箱的阻值改變前后,電路消耗的電功率之比為