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高中物理 2.4 电源的电动势和内阻-闭合电路欧姆定律教案 教科版选修3-1


电源的电动势和内阻

闭合电路欧姆定律

●课标要求 1.知道电源的电动势和内阻. 2.理解闭合电路的欧姆定律. 3.测量电源的电动势和内电阻. ●课标解读 1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置. 2.了解电路中自由电荷定向移动过程中静电力和非静电力做功与能量间转化的关系. 3.了解电源电动势及内阻的含义. 4.理解闭合电路欧姆定律,理解内外电路的电势降落. 5.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系,并能进行电路分析与计算. ●教学地位 闭合电路欧姆定律的应用是高考命题的热点, 常与其他电路知识相结合, 以选择题的形 式出现.

(教师用书独具)

●新课导入建议 日常生活中我们会接触到各种各样的电源,如石英钟、遥控器中用的干电池(1 号、5 号、7 号等);摩托车、汽车、电动车上用的蓄电池;手机中用的锂电池;电子手表中用的 钮扣电池等.干电池、手机中的锂电池、钮扣电池和一节铅蓄电池的电动势各是多大?同一 个电池对不同电阻供电时, 电池两极电压和电路中的电流与外电路电阻有什么关系?今天我 们就来解决这些问题. ●教学流程设计 课前预习安排:

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1.看教材 2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论)?步骤 1:导入新课,本节 教学地位分析?步骤 2:老师提问,检查预习效果(可多提问几个学生)?步骤 3:师生互动 完成“探究 1”互动方式(除例 1 外可再变换命题角度,补充一个例题以拓展学生思路) ? 步骤 7: 完成“探究 3”(重在讲解规律方法技巧)?步骤 6: 师生互动完成“探究 2”(方 式同完成“探究 1”相同)?步骤 5: 让学生完成 【迁移应用】 检查完成情况并点评?步骤 4: 教师通过例题讲解总结闭合电路动态问题的分析方法 ? 步骤 8:指导学生完成【当堂双基达标】 ,验证学习情况?步骤 9:先由学生自己总结本 节的主要知识,教师点评,安排学生课下完成【课后知能检测】 课 标 解 读 重 点 难 点

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知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置.

1.电动势概念的建立.(重点) 2.运用能量关系 行闭合电路欧姆定律的推导.(重点) 3.闭合电路欧姆定律的应用.(重点) 4.电动势概念的理解.(难点)

了解电路中自由电荷定向移动过程中静电力和非静电力做功与能量转化间的关系. 3.了解电源电动势及内阻的含义. 4.理解闭合电路欧姆定律,理解内外电路的电势降落. 5.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系,并能进行电路分析与计算.

5.理解路端电压与负载的关系,并能用来分析 决问题.(难点)

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电源的电动势和内阻 1.基本知识 (1)电源的电动势 ①电源:把其它形式的能转化为电能的装置. ②电动势 (ⅰ)大小等于没有接入电路时两极间的电压,用字母 E 表示. (ⅱ)物理意义:表示电源把其他形式的能转化成电势能的本领. (2)电源的内阻 电源内部也是一段电路,也有电阻,它就是电源的内电阻,简称内阻,常用符号 r 来表 示. 2.思考判断 (1)电源提供的电能越多,电源的电动势越大.(×) (2)电池是将化学能转化为电势能,光电池是将光能转化为电势能.(√) (3)当电路中通过 1 库仑的电荷量时,电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的 值.(√) 3.探究交流 电源的电动势和外接电路的负载有什么关系? 【提示】 电源的电动势只和电源本身有关,与所接的负载无关. 闭合电路欧姆定律 1.基本知识 (1)闭合电路 只有用导线把电源、用电器连成一个闭合电路才有电流.用电器、导线组成外电路,电 源内部是内电路. 在外电路中,沿电流方向电势降低,在内电路中电流从负极到正极. (2)闭合电路欧姆定律 ①内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、 外电路的电阻之和成反比. ②公式:I=

E . R+r

③适用范围:外电路为纯电阻电路. 2.思考判断 (1)电源的电动势等于外电路电阻两端的电压.(×) (2)对整个闭合电路来说,内、外电阻串联,它们分担的电压之和等于电源电动势的大

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小.(√) (3)在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电路上电压之和,所以电动势实质上就是 电压.(×) 3.探究交流 闭合电路欧姆定律公式中,E、R、r 的物理意义各是什么? 【提示】 E 代表电源的电动势,R 代表外电路的电阻,r 代表内电路的电阻. 路端电压与外电阻、电流的关系 1.基本知识 (1)U=E-Ir,对给定的电源来说,E 和 r 是一定的 ①当外电阻 R 增大时,电流 I 减小,内电压减小,路端电压增大,当外电路断开,即 R 为无穷大时,I=0,U 内=0,U 外=E.这就是说,开路时的路端电压等于电源电动势. ②当外电阻 R 减小时,电流 I 增大,内电压增大,路端电压减小. ③当电源两端短路时,则电阻 R=0,此时电流 I= ,叫短路电流. (2)路端电压与电流的关系图像 由 U=E-Ir 可知,U-I 图像是一条向下倾斜的直线.如图 2-4-1 所示:

E r

图 2-4-1 ①图线与纵轴截距的意义:电源电动势. ②图线与横轴截距的意义:短路电流. ③图线斜率的意义:电源的内阻. 2.思考判断 (1)当电源短路时,路端电压等于电源的电动势.(×) (2)由于电源内阻很小,所以短路时会形成很大的电流,为保护电源,绝对不能把电源 两极直接相连接.(√) (3)电源断开时,电流为零,所以路端电压也为零.(×) 3.探究交流 上述路端电压 U 与电流 I 的图像中, 表示外电阻还是内电阻?

U I

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U ΔU 【提示】 因 U 为路端电压, 表示外电阻 R 的大小,而 表示图线斜率,就是电源内 I ΔI
阻的大小.

对闭合电路欧姆定律的深入理解 【问题导思】 1.用电压表测量闭合电路电源两端的电压,电压表的示数等于电源电动势吗? 2.在含有电动机的电路中,能用闭合电路的欧姆定律求电流吗? 3.当外电路的电阻增大时,闭合电路中的电流如何变化?路端电压是增大还是减小? 1.对闭合电路的欧姆定律的理解 (1)I=

E

R+r

或 E=IR+Ir,只适用于外电路为纯电阻电路的情况,对外电路中含有非纯

电阻元件(如电动机、电解槽等)的电路不适用. (2)E=U 外+U 内=U 外+Ir,即电源电动势等于内外电路的电压之和.普遍适用于外电路 为任意用电器的情况,当外电路断开时,I=0,内电压 U 内=Ir=0,U 外=E,即只有当外电 路断开时,电源两端的电压才等于电动势. (3)将电压表接在电源两极间测得的电压 U 外是指路端电压, 不是内电路两端的电压, 也 不是电源电动势,所以 U 外<E. (4)电动势和路端电压虽然是有相同的单位且有时数值也相同,但二者是本质不同的物 理量. 电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领大小, 路端电压反映了外电路中 电能转化为其他形式的能的本领大小. 2.闭合电路动态分析的步骤 闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、 电流(或灯泡明暗)发生 变化的问题分析的基本步骤是:

(1)明确各部分电路的串并联关系,特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的 电流或电压. (2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化. (3)根据闭合电路欧姆定律 I=

E

R+r

判断电路中总电流如何变化.

(4)根据 U 内=Ir,判断电源的内电压如何变化.
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(5)根据 U 外=E-U 内,判断电源的外电压(路端电压)如何变化. (6)根据串并联电路的特点判断各部分电路的电流或电压如何变化.

1. 在闭合电路中, 任何一个电阻的增大(或减小), 都将引起电路总电阻的增大(或减小), 该电阻两端的电压一定会增大(或减小). 2.某支路开关断开时,相当于该支路电阻增大,开关闭合时,相当于该支路电阻减小.

(2012·雅安高二检测)电动势为 E、内阻为 r 的电源与定值电阻 R1、R2 及滑动变阻器 R 连接成如图 2-4-2 所示的电路, 当滑动变阻器的触头由中点滑向 b 端时, 下列说法正确的 是( ) A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大,电流表读数减小 D.电压表读数减小,电流表读数增大 【审题指导】 首先根据滑片的移动情况判断 R 连入电路的阻值如何变化, 然后判断外 电阻如何变化,外电压如何变化,进而分析各部分电压及电流的变化. 【解析】 由电路图可知,滑动变阻器的触头向 b 端滑动时,其连入电路的阻值变大, 导致整个电路的外电阻 R 外增大,由 U=

R 外= R外+r

E

E

1+

r R外

知路端电压即电压表的读数变大;

而 R1 的分压 UR1=

E UR2 R1 减小,故 R2 两端的电压 UR2=U-UR1 增大,再据 I= 可得通过 R2 R外+r R2

的电流即电流表的读数增大,所以 A 项正确. 【答案】 A

直流电路的动态分析 1.引起电路特性发生变化主要有三种情况: (1)滑动变阻器滑片位置的改变,使电路的电阻发生变化; (2)电键的闭合、断开或换向(双掷电键)使电路结构发生变化;
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(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化. 2.进行动态分析的常见思路是:由部分电阻变化推断外电路总电阻(R 外)的变化,再由 全电路欧姆定律 I 总=

E

R外+r

讨论干路电流 I 总的变化,最后再根据具体情况分别确定各元件

上其他量的变化情况. 3.分析方法 (1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”.即从阻值变化入手,由串并联规律判 知 R 总的变化情况,再由欧姆定律判知 I 总和 U 端的变化情况,最后由部分电路欧姆定律及串 联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况. (2)结论法——“并同串反”:“并同”:是指某一电阻增大时,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;某一电阻减小时,与它并联或间接并联的电 阻中的电流、两端电压、电功率都将减小. “串反”:是指某一电阻增大时,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;某一电阻减小时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率 将增大. (3)特殊值法与极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的 滑动端分别滑至两个极端去讨论.一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论.

图 2-4-3

1.如图 2-4-3 所示电路,电源内阻不可忽略.开关 S 闭合后,在变阻器 R0 的滑动端 向下滑动的过程中( ) A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大
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C.电压表的示数增大,电流表的示数减小 D.电压表的示数减小,电流表的示数增大 【解析】 当 R0 滑动端向下滑动时,R0 减小,则电路中总电阻减小,总电流增大,路端 电压减小,所以电压表示数减小,又由于 R1 两端电压增大,R1 两端电压减小,故电流表示数 减小,A 项正确. 【答案】 A

闭合电路的 U-I 图像 【问题导思】 1.闭合电路的 U-I 图像与电阻的 U-I 图像有什么不同? 2.如何在闭合电路的 U-I 图像上确定电源的电动势和内电阻? 1.闭合电路 U-I 图像的物理意义 反映路端电压 U 随电流 I 的变化关系,如图 2-4-4 所示是一条斜向下的直线.

图 2-4-4 2.闭合电路 U-I 图像的应用 (1)当外电路断路时(即 R→∞,I=0):纵轴上的截距表示电源的电动势 E(E=U 端); 当外电路短路时(R=0,U=0):横坐标的截距表示电源的短路电流 I 短=E/r. (2)图线的斜率:其绝对值为电源的内电阻. (3)该直线上任意一点与原点连线的斜率:表示该状态时外电阻的大小. (2013·巴中高二检测)电源与电阻 R 组成串联电路,路端电压 U 随电 流的变化图线及电阻 R 的 U-I 图线如图 2-4-5 所示,求:

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图 2-4-5 (1)电源的电动势和内阻; (2)电源的路端电压. 【审题指导】 审题时应把握以下两点: (1)明确每一条图线的物理意义. (2)明确两条图线上交点的物理意义. 【解析】 (1)由图像可知 电源电动势:E=4 V,短路电流 I 短=4 A 所以电源内阻为:r=

E =1 Ω . I短

(2)由图像知:电源与电阻串联后的电流为 I=1 A 此时对应路端电压为 U=3 V. 【答案】 (1)4 A 1 Ω (2)3 V

路端电压的 U-I 图像表示的是电源的性质, 电阻的 U-I 图像表示的是导体的性质, 只 有在两图像的交点上才能把两方面知识结合起来.

(

2.如图 2-4-6 所示,a、b 为两电源的路端电压 U 和电路中的电流 I 的关系图线,则 )

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图 2-4-6 A.a 电源电动势等于 b 电源的电动势 B.a 电源的内阻大于 b 电源的内阻 C.若电流变化相同,a 路端电压变化小 D.若路端电压变化相同,a 电流变化大 【解析】

由图知与 U 轴交点表电动势,故 A 对.斜率绝对值表示内阻大小,故 B 错.由右图知当 Δ I 相同时,Δ Ub>Δ Ua,故 C 正确.若 Δ U 相同,则有 Δ Ib<Δ Ia,故 D 对. 【答案】 ACD 综合解题方略——巧解含有电容器的电路问题

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图 2-4-7 如图 2-4-7 所示的电路中,电源的电动势为 E,内阻忽略不计,R1、

R2、R3、R4 均为定值电阻,C 是电容器,开关 S 是断开的,现将开关 S 闭合,则在闭合 S 后
的较长时间内,通过 R4 的电荷量是多少? 【规范解答】 S 断开时,电源与 R1、R2 串联,R3、R4 和电容器串联后与 R2 并联,由于 电容器可看做断路, 故 R3、 R4 上电压为零, 电容器上的电压等于 R2 的电压, 且上极板电势高, 带正电.

CR2E Q1= R1+R2
S 闭合时,R1、R2 串联后与 R3 并联,R4 和电容器串联后并联在 R1 两端,电容器上的电压 等于 R1 两端的电压,且上极板电势低,带负电.Q2=

CR1E R1+R2 CR2E CR1E + =CE. R1+R2 R1+R2

闭合 S 后的较长时间内,通过 R4 的电荷量为 Δ Q=Q1+Q2= 【答案】 CE

分析含电容器的直流电路时注意的四点 1.在直流电路中,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,一旦电路达到稳 定状态,在电容器处电路看做是断路. 2.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压, 因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压. 3.当电容器和用电器并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联用电器两端 的电压相等. 4.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高, 电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过与它并联的电路放电.可以根据正极板电荷变 化情况来判断电流方向.

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【备课资源】(教师用书独具) 电池组 用电器在额定电压和额定电流下才能正常工作. 为了使用电器正常工作, 必须配有合适 的电源.然而,任何一个电池都有一定的电动势和允许通过的最大电流.为此,必须将若干 个电池组成电池组,以适应不同规格用电器的需要.通常都是用相同的电池组成电池组. 设每个电池的电动势为 E,内阻为 r,若将 n 个电池的正极和负极依次连接起来,便组 成了串联电池组.串联电池组的电动势和内阻分别为:E 串=nE,r 串=nr.若将 n 个电池的正 极和正极相连接,负极和负极相连接,便组成了并联电池组.并联电池组的电动势和内阻分 别为:E 并=E,r 并= .

r n

1.下列说法中正确的是(

)

A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压 B.电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压 C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别 D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高 【解析】 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量. 而电压是 电场中两点间的电势差,电动势与电压有着本质的区别,所以 A 选项错,C 选项对.当电源 开路时, 两极间的电压在数值上等于电源的电动势, 但在闭合电路中, 电源两极间的电压(路 端电压)随外电阻的增大而增大,随外电阻的减小而减小,当电源短路时,R 端电压为零,所以 B 正确,D 选项错. 【答案】 BC 2.下列关于闭合电路的说法中,错误的是( A.电源短路时,电源的内电压等于电动势 B.电源短路时,路端电压为零 C.电源断路时,路端电压最大
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=0,这时路

)

D.电路的外电阻增加时,路端电压减小 【解析】 根据闭合电路欧姆定律 E=IR+Ir,当外电路短路时,R=0,E=Ir,U=0, 所以 A、B 正确;当外电路断路时,I=0,Ir=0,E=U 外,C 正确;电路的外电阻增加时, 路端电压应增大,D 错误. 【答案】 D 3.(2012·天津高二检测)一电池外电路断开时的路端电压为 3 V,接上 8 Ω 的负载电 阻后路端电压降为 2.4 V,则可以判定电池的电动势 E 和电阻 r 为( A.E=2.4 V,r=1 Ω B.E=3 V,r=2 Ω C.E=2.4 V,r=2 Ω D.E=3 V,r=1 Ω 【解析】 因为电路断开时路端电压为 3 V,所以 E=3 V )

U 2.4 当 R=8 Ω 时,U=2.4 V,所以 I= = A=0.3 A R 8 E=U+Ir,所以 r=2 Ω .
【答案】 B 4.如图 2-4-8 所示,当 R3 的触头向右移动时,电压表 V1 和电压表 V2 的示数的变化量 分别为 Δ U1 和 Δ U2(均取绝对值).则下列说法中正确的是( )

图 2-4-8 A.Δ U1>Δ U2

B.Δ U1<Δ U2 C.电压表 V1 的示数变小 D.电压表 V2 的示数变小 【解析】 当 R3 的触头向右移动时,接入电路的电阻减小,电源输出电流增大,电压 表 V2 的示数变大,电压表 V1 的示数变小,选项 C 正确,D 错误;设电源内阻为 r,内阻上电
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压变化量为 Δ Ur=Δ Ir, 当 R3 的触头向右移动时, Ur 增大,U2 增大, U1 减小, 所以 Δ U1>Δ U2, 选项 A 正确,B 错误. 【答案】 AC 5.如图 2-4-9 所示的电路中,当 S 闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数 分别为 1.6 V 和 0.4 A.当 S 断开时,它们的示数各改变 0.1 V 和 0.1 A,求电源的电动势 和内阻.

图 2-4-9 【解析】 方法一:当 S 闭合时,R1、R2 并联接入电路,由闭合电路欧姆定律 E=U+Ir 得 E=1.6 V+0.4r;当 S 断开时,只有 R1 接入电路,由闭合电路欧姆定律 E=U+Ir 得 E= (1.6+0.1)V+(0.4-0.1)r,由上两式得 E=2 V,r=1 Ω .

ΔU 方法二:(图像法)画出 U-I 图像如图所示,因为图线的斜率 r=| |=1 Ω ,由闭合 ΔI 电路欧姆定律得 E=U+Ir=1.6 V+0.4×1 V=2 V,故电源电动势为 2 V. 【答案】 E=2 V r=1 Ω

1.对于不同型号的干电池,下列说法中正确的是( A.1 号干电池的电动势大于 5 号干电池的电动势 B.1 号干电池的容量比 5 号干电池的容量大

)

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C.1 号干电池的内阻比 5 号干电池的内阻大 D.把 1 号和 5 号干电池分别连入电路中,若电流 I 相同,则它们做功的快慢相同 【解析】 电池的电动势取决于正、负极材料及电解液的化学性质,与体积大小无关, A 错.电池的容量与体积大小有关,B 正确.电池的内阻与体积大小无关,C 错.1 号和 5 号 电池电动势相同,电流相同时,做功快慢也相同,D 正确. 【答案】 BD 2.一太阳能电池板,测得它的开路电压为 800 mV,短路电流为 40 mA,若将该电池板 与一阻值为 20 Ω 的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压为( A.0.10 V C.0.30 V D.0.40 V 【解析】 由题意知它的开路电压为 800 mV,可知电源电动势为 800 mV,由题意短路 电流为 40 mA,而短路电流 I 短= ,可得电源内阻为 r=20 Ω ,该电池板与一阻值为 20 Ω 的电阻器连成一闭合电路,内外电阻相等,即路端电压为 400 mV=0.40 V,所以 D 对. 【答案】 D 3. B.0.20 V )

E r

图 2-4-10 如图 2-4-10 所示为某一电源的 U-I 曲线,由图可知( A.电源电动势为 2 V 1 B.电源内电阻为 Ω 3 C.电源短路时电流为 6 A D.电路路端电压为 1 V 时,电路中电流为 5 A 【解析】 在 U-I 图知,电源的电动势 E=2 V.r=| V 时,I= Δ U 1.2 |= Ω =0.2 Ω .当 U=1 Δ I 6 )

E-U 1 = A=5 A r 0.2

【答案】 AD

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图 2-4-11 4.如图 2-4-11 所示电路中,当电阻箱 R 由 2 Ω 改为 6 Ω 时,电流减小为原来的一 半,则电源的内电阻为( A.1 Ω C.3 Ω B.2 Ω D.4Ω )

【解析】 设电源电动势为 E,内阻为 r 当 R=2 Ω 时的电流为 I 则 I= ① 2+r

E

1 E 由题意可知 I= ② 2 6+r 联立①②解得 r=2 Ω ,故选项 B 正确. 【答案】 B 5.

图 2-4-12 (2012·阿坝州高二检测)在图 2-4-12 所示电路中 E 为电源,其电动势 E=9.0 V,内 阻可忽略不计;AB 为滑动变阻器,其电阻 R=30 Ω ;L 为一小灯泡.其额定电压 U=6.0 V, 额定功率 P=1.8 W;K 为电键.开始时滑动变阻器的触头位于 B 端,现在接通电键 K,然后 将触头缓慢地向 A 端滑动,当到达某一位置 C 处时,小灯泡刚好正常发光,则 CB 之间的电 阻应为( ) B.20 Ω C.15 Ω D. 5 Ω


A.10 Ω 【解析】

本题中小灯泡正好正常发光,说明此时小灯泡达到额定电流 I

= P/U=

1.8/6.0 A=0.3 A,两端电压达到额定电压 U 额=6.0 V,而小灯泡和电源、滑动电阻 AC 串 联,则电阻 AC 的电流与小灯泡的电流相等,则

UAC E-UL 9.0-6.0 RAC= = = Ω =10 Ω ,RCB=R-RAC=(30-10) Ω =20 Ω ,所以 B 选项 IAC IAC 0.3
正确. 【答案】 B 6.如图 2-4-13 所示电路中,4 个电阻阻值均为 R,开关 S 闭合时,有质量为 m、带 电量为 q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间.现断开开关 S,则下列说法正确 的是( )
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图 2-4-13 A.小球带负电 B.断开开关后电容器的带电量减小 C.断开开关后带电小球向下运动 D.断开开关后带电小球向上运动 【解析】 由电路图知,电容器的上极板带正电,小球受到向上的电场力而平衡,所以 小球带负电,A 正确.当开关 S 断开后,电容器两端的电压(即竖直方向电阻的分压)变小, 电容器的带电量减小,小球受到的电场力变小,小球将向下运动,B、C 正确,D 错误. 【答案】 ABC 7.如图 2-4-14 所示是一实验电路图.在滑动触头由 a 端滑向 b 端的过程中,下列表 述正确的是( )

图 2-4-14 A.路端电压变小 B.电流表的示数变大

C.流过电源的电流变小 D.电路的总电阻变大 【解析】 当滑片向 b 端滑动时,接入电路中的电阻减少,使得总电阻减小,D 错.根 据 I=

E ,可知总电流在增加,根据闭合电路中的欧姆定律有 E=Ir+U 外,可知路端电压在 R总 U外 ,可知电流在减小,B 错. R3

减小,A 对,C 错.流过电流表的示数为 I= 【答案】 A 8.

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图 2-4-15 (2011·海南高考)如图 2-4-15 所示 E 为内阻不能忽略的电池, R1、 R2、 R3 为定值电阻, S0、 S 为开关, ○V 与?分别为电压表与电流表. 初始时 S0 与 S 均闭合, 现将 S 断开, 则( A.○V 的读数变大,?的读数变小 B.○V 的读数变大,?的读数变大 C.○V 的读数变小,?的读数变小 D.○V 的读数变小,?的读数变大 【解析】 S 断开时,外电路总电阻增大,总电流减小,故路端电压增大,电压表示数 增大,由于 R3 两端电压增大,故通过 R3 的电流增大,电流表示数增大,故 B 正确. 【答案】 B )

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9.(2012·武汉高二检测)如图 2-4-16 所示电路,闭合开关 S,两个灯泡都不亮,电 流表指针几乎不动,而电压表指针有明显偏转,该电路的故障可能是( )

2-4-16 A.电流表坏了或未接好 B.从点 a 经过灯 L1 到点 b 的电路中有断路 C.灯 L2 的灯丝断了或灯座未接通 D.电流表和灯 L1、L2 都坏了 【解析】 由于闭合开关,两灯不亮,电流表无示数,可以判定电路中某处断路,电压 表有示数,所以应是 a 经 L1 到 b 点间有断路,故 B 正确. 【答案】 B 10.

图 2-4-17 法国和德国两名科学家先后独立发现了“巨磁电阻”效应,共同获得 2007 年诺贝尔物 理学奖. 所谓“巨磁电阻”效应, 是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作 用时存在巨大变化的现象. 物理兴趣小组的同学从“巨磁电阻”效应联想到一些应用, 他们 的探究如下:为了儿童安全,布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针,可以先将玩具放置 在强磁场中,若其中有断针,则断针被磁化,用磁报警装置可以检测到断针的存在.如图 2 -4-17 所示是磁报警装置一部分电路示意图, 其中 RB 是利用“巨磁电阻”效应而制作的磁 敏传感器,它的电阻随断针的出现而减小,a、b 接报警器,当传感器 RB 所在处出现断针时, 电流表的电流 I、ab 两端的电压 U 将( )

A.I 变大,U 变大 B.I 变小,U 变小 C.I 变大,U 变小 D.I 变小,U 变大 【解析】 当 RB 处出现断针时,RB 减小,R 总减小,I 总 增大,I 总 r 增大,Uab=E-I 总 r 将减小;由于 I 总增大,所以 R1 分压增大,UR1+URB=Uab, 可得 URB 减小,IR3 减小,由 IR3+I=I 总,可得 I 增大. 【答案】 C 11.

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图 2-4-18 如图 2-4-18 所示的电路中, 电源的电动势 E=3.0 V, 内阻 r=1.0 Ω ; 电阻 R1=10 Ω ,

R2=10 Ω ,R3=30 Ω ,R4=35 Ω ;电容器的电容 C=10 μ F.电容器原来不带电.求接通电
键 K 并达到稳定的过程中流过 R4 的总电荷量. 【解析】 由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为

R1?R2+R3? R= +r=9.0 Ω R1+R2+R3
由欧姆定律得通过电源的电流 I=E/R=1/3 A 电源的路端电压 U=E-Ir=8/3 V 电阻 R3 两端的电压 U′=

R3 U=2 V R2+R3

通过 R4 的总电荷量就是电容器的带电荷量

Q=CU′=2.0×10-5 C
【答案】 2.0×10
-5

C

12.如图 2-4-19 所示的电路中,电阻 R1=9 Ω ,R2=15 Ω ,电源电动势 E=12 V, 内电阻 r=1 Ω .求当电流表示数为 0.4 A 时,变阻器 R3 的阻值为多大?

图 2-4-19 【解析】 R2 两端的电压 U2=I2R2=0.4×15 V=6 V,设总电流为 I,则有:E-I(r+

R1)=U2,即 12-I(1+9)=6,解得 I=0.6 A,通过 R3 的电流 I3=I-I2=(0.6-0.4)A=0.2 U2 6 A,所以 R3 的阻值为:R3= = Ω =30 Ω . I3 0.2
【答案】 30 Ω

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