2017-2018學年高中物理 第二章 電路 第六、七節(jié) 走進門電路 了解集成電路教學案 粵教版選修3-1

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1、 第六、七節(jié) 走進門電路__了解集成電路 　　　　　　　　　　　　　　　1.與門電路：當所有的輸入均為“1”狀態(tài)時，輸出才為“1”狀態(tài)。 2．或門電路：輸入呈現(xiàn)“1”狀態(tài)的個數(shù)大于等于1時，輸出為“1”狀態(tài)。 3．非門電路：當輸入為“1”狀態(tài)時，輸出為“0”狀態(tài)。 4．集成電路：把晶體管、電阻、電容等元件，按電路結構的要求，制作在一塊硅或陶瓷基片上，再加以封裝而成的、具有一定功能的整體電路。 一、門電路 1．與門電路 (1)如果一個事件的幾個條件都滿足后該事件才能發(fā)生，我們把這種關系叫做與邏輯關系；具有與邏輯關系的電路，稱為與門電路，簡稱與門。 (2)與門

2、電路是實現(xiàn)與邏輯的電子線路，它的邏輯功能是所有的輸入均為“1”時，輸出才為“1”狀態(tài)。 (3)其真值表是： 輸入 輸出 S1 S2 Q 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 “與”門符號是：。 2．或門電路 (1)如果幾個條件中，只要有一個條件得到滿足，某事件就會發(fā)生，這種關系叫做或邏輯關系；具有或邏輯關系的電路稱為或門。 (2)或門電路是實現(xiàn)或邏輯的電子電路，它的邏輯功能是輸入呈現(xiàn)“1”狀態(tài)的個數(shù)大于等于1時，輸出為“1”狀態(tài)。 (3)其真值表是： 輸入 輸出 S1 S2 Q 0 0 0 0 1 1 1

3、 0 1 1 1 1 “或”門符號是：。 3．非門電路 (1)輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)呈相反的邏輯關系叫做非邏輯關系，具有非邏輯關系的電路叫非門。 (2)非門電路是實現(xiàn)非邏輯的電子電路，它的邏輯功能是輸入為“1”狀態(tài)時，輸出為“0”狀態(tài)。 (3)其真值表是： 輸入 輸出 S Q 0 1 1 0 “非”門符號是：。 二、門電路的實驗探究 1．與門電路的邏輯功能 圖2-6-1 圖2-6-1是一個集成與門Sn7408實驗電路，它具有四個與門。實驗時將此集成電路的第14腳接5 V電源的正極，第7腳接地(電源負極)，第1和第2腳為兩個輸入端，第3腳為輸出端。

4、 輸入為高電平時，用真值“1”表示；輸入為低電平時，用真值“0”表示；輸出為高電平時，二極管發(fā)光，用真值“1”表示；輸出為低電平時，二極管不發(fā)光，用真值“0”表示。 若輸入端1、2輸入均為“1”狀態(tài)時，輸出才為“1”狀態(tài)，發(fā)光二極管發(fā)光。 2．或門電路的邏輯功能 用一個集成或門電路Sn7432替換圖2-6-1中的集成與門電路，它具有四個或門。實驗時將此集成電路的第14腳接5 V電源的正極，第7腳接地(電源負極)，第1和第2腳為兩個輸入端，第3腳為輸出端。 當輸入端1、2輸入“1”狀態(tài)的個數(shù)大于等于1時，輸出為“1”狀態(tài)，發(fā)光二極管發(fā)光。 3．非門電路的邏輯功能 將2－6－1中的集

5、成與門電路換為集成非門電路Sn7404。集成非門電路的第14腳接5 V電源的正極，第7腳接地(電源負極)，第1腳為輸入端，第2腳為輸出端。 當輸入端1輸入“1”狀態(tài)時，輸出端為“0”狀態(tài)，發(fā)光二極管不發(fā)光。 三、集成電路概述 1．概述 集成電路是指把晶體管、電阻、電容等元件，按電路結構的要求，制作在一塊硅或陶瓷基片上，再加以封裝而成的、具有一定功能的整體電路。 2．分類 集成電路按功能分類可分為三類：數(shù)字集成電路、模擬集成電路和微波集成電路。 (1)數(shù)字集成電路以高或低電平來對應“1”或“0”兩個二進制數(shù)字，進行數(shù)字的運算、存儲、傳輸及轉(zhuǎn)換。 (2)模擬集成電路是處理模擬信號的

6、電路。它又分為線性集成電路和非線性集成電路兩類。 (3)微波集成電路是指工作頻率高于1 000 MHz的集成電路，應用于導航、雷達和衛(wèi)星通信等方面。 1．自主思考——判一判 (1)數(shù)字信號在變化中只有兩個對應的狀態(tài)，“有”或者“沒有”，常用“1”或者“0”表示。(√) (2)處理模擬信號的電路叫數(shù)字電路。(×) (3)在小汽車的四個車門只要有一扇門沒關好就會有報警提示，其邏輯關系屬于“或”電路。(×) (4)現(xiàn)代銀行管理系統(tǒng)中都有自動取款機，若能取出錢款，賬號、密碼必須都正確，它反映的邏輯關系是“與”電路。(√) (5)將一燈泡與開關并聯(lián)，開關的通斷與燈的發(fā)光關系屬于“非”電

7、路。(√) 2．合作探究——議一議 (1)由三位數(shù)字構成的密碼鎖，安全性較高且使用方便，因此得到眾多用戶的喜愛。想一想這種密碼鎖屬于什么邏輯關系？ 提示：屬于“與”邏輯關系。 (2)一個人到超市買東西，他付現(xiàn)金或者使用信用卡才能把要買的東西拿走，在這里付現(xiàn)金及使用信用卡和拿走所買的東西之間體現(xiàn)了什么樣的邏輯關系？ 提示：體現(xiàn)了“或”邏輯關系。 (3)十字路口的紅綠燈體現(xiàn)了什么邏輯關系？ 提示：紅綠燈中紅燈亮時，綠燈必然熄滅；綠燈亮時，紅燈必然熄滅，這種現(xiàn)象體現(xiàn)了“非”邏輯關系。 對邏輯關系的理解 [典例]　如圖2-6-2所示，表示輸入端A、B的電勢隨時間的

8、變化關系，完成下題。求： 圖2-6-2 (1)開關“與”電路的輸出電壓Y隨時間變化的關系； (2)開關“或”電路的輸出電壓Y隨時間變化的關系。 [思路點撥] (1)“與”邏輯關系是當兩個輸入端都有信號輸入時，輸出端才有信號輸出。 (2)“或”邏輯關系是當兩個輸入端的任意一個有信號輸入時，輸出端均有信號輸出。 [解析]　(1)對“與”電路，先做出A、B、Y的真值表，然后再確定輸出電壓Y與時間的變化關系。 A(UA) B(UB) Y 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0

9、 0 1 0 所以UY隨時間變化關系如圖所示： (2)對“或”電路，先做出A、B、Y的真值表，然后再確定輸出電壓Y與時間的變化關系。 A(UA) B(UB) Y 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 所以UY隨時間變化如圖所示： [答案]　見解析 一般情況下，用“1”表示高電勢，“0”表示低電勢，只有正確地列出真值表，找出A、B的邏輯關系，才能列出Y的真值表，畫出UY隨時間的變化關系?！　　　? 1．在登錄你的電子郵箱(或“QQ

10、”)的過程中，要有兩個條件，一個是用戶名，一個是與用戶名對應的密碼，要完成這個事件(登錄成功)，它們體現(xiàn)的邏輯關系為(　　) A．“與”關系　　　　　　　 B．“或”關系 C．“非”關系 D．不存在邏輯關系 解析：選A　只有當兩個條件(用戶名和密碼)都滿足時，事件(登錄成功)才能發(fā)生，所以是一種“與”邏輯關系，A對。 2．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　不論用哪一個開關接通都能使電燈點亮，這體現(xiàn)了“或”邏輯關系

11、，故C項正確，A、B、D三項不對。 3．如圖2-6-3所示為某一門電路符號及輸入端A、B的電勢隨時間變化關系的圖像，則下列選項中能正確反映該門電路輸出端電勢隨時間變化關系的圖像是(　　) 圖2-6-3 解析：選A　題圖為“與”門電路，所以A、B輸入端都是高電勢時，輸出端才為高電勢，故A正確。 邏輯電路的設計與應用 [典例]　電動機的自動控制電路如圖2-6-4所示，其中RH為熱敏電阻，RL為光敏電阻。當溫度升高時，RH的阻值遠小于R1；當光照射RL時，其阻值遠小于R2。為使電動機在溫度升高或受到光照時能自動啟動，電路中虛線框內(nèi)應選________門邏輯電路；若要提高

12、光照時電動機啟動的靈敏度，可以________(填“增大”或“減小”)R2的阻值。 圖2-6-4 [思路點撥]　解答本題時應把握以下兩點： (1)要求溫度升高或受到光照時電動機均能自動啟動。 (2)提高光照時電動機啟動的靈敏度，即有較弱光照時電動機就能自動啟動。 [解析]　為使電動機在溫度升高或受到光照時能自動啟動，即熱敏電阻或光敏電阻的電阻值小時，輸入為“1”，輸出為“1”，所以虛線框內(nèi)應選“或”門。若要提高光照時電動機啟動的靈敏度，需要在光照較弱即光敏電阻阻值較大時輸入為“1”，輸出為“1”，所以要增大R2的阻值。 [答案]　“或”　增大 解答此類問題時要把握三點：一

13、是認真審題，找出題中所給的有用信息，判斷出它們之間的邏輯關系；二是認真分析電路的結構，弄清電勢的高低；三是掌握三種基本邏輯電路的特點和規(guī)律?！　　　? 1．如圖2-6-5所示，低電位報警器由兩個基本的門電路與蜂鳴器組成，該報警器只有當輸入電壓過低時蜂鳴器才會發(fā)出警報。其中(　　) 圖2-6-5 A．甲是“與”門，乙是“非”門 B．甲是“或”門，乙是“非”門 C．甲是“與”門，乙是“或”門 D．甲是“或”門，乙是“與”門 解析：選B　若甲是“與”門，乙是“非”門，不管輸入電壓為低電壓(0)還是高電壓(1)，經(jīng)過“與”門后輸出為(0)低電壓，經(jīng)過“非”門后輸出高電壓(1)，蜂

14、鳴器都會發(fā)出警報，故A錯誤。若甲是“或”門，乙是“非”門，當輸入電壓為低電壓(0)，經(jīng)過“或”門輸出為低電壓(0)，經(jīng)過“非”門輸出為高電壓(1)，蜂鳴器發(fā)出警報，當輸入為高電壓(1)，經(jīng)過“或”門輸出為高電壓(1)，經(jīng)過“非”門輸出為低電壓(0)，蜂鳴器不發(fā)出警報，故B正確。乙不會是“或”門和“與”門，故C、D錯誤。 2.如圖2-6-6為監(jiān)控汽車安全帶使用情況的報警電路，S為汽車啟動開關，汽車啟動時S閉合。Rt為安全帶使用情況檢測傳感器，駕駛員系好安全帶時Rt阻值變得很大，駕駛員未系好安全帶時Rt阻值很小。要求當駕駛員啟動汽車但未系好安全帶時蜂鳴器報警。則在圖中虛線框內(nèi)應接入的元件是(　　

15、) 圖2-6-6 A．“與”門 B．“或”門 C．“非”門 D．“與非”門 解析：選A　未系安全帶時要求蜂鳴器報警，則要求蜂鳴器兩端有高電壓，即輸出端為高電勢，蜂鳴器兩個輸入端已有一個是高電勢，另一個輸入端的電勢高低看Rt阻值的大小，未系安全帶時Rt阻值很小，Rt兩端的電勢差很小，即輸入端為高電勢，另一輸入端已為高電勢，此時蜂鳴器報警，知輸出端為高電勢。若系安全帶，Rt阻值大，兩端電勢差也大，即輸入端為低電勢，此時蜂鳴器不報警，知輸出端為低電勢，所以該元件是“與”門。故A對，B、C、D錯誤。 1．聯(lián)合國安理會每個常任理事國都擁有否決權，假設設計一個表決器，常任理事國投

16、反對票時輸入“0”，投贊成或棄權時輸入“1”，提案通過為“1”，通不過為“0”，則這個表決器應具有哪種邏輯關系(　　) A．“與”門　　　　　　　 B．“非”門 C．“或”門 D．“與非”門 解析：選A　聯(lián)合國規(guī)定，只要常任理事國有一個反對，提案就不能通過。這和“與”門的邏輯關系一致。 2.兩只晶體二極管組成如圖1所示電路，A、B為輸入端，Y為輸出端，分析該電路屬于(　　) 圖1 A．“與”門電路 B．“或”門電路 C．“非”門電路 D．都不可能 解析：選B　根據(jù)二極管的特點，只要在二極管上加上正向電壓，則二極管即可導通。由題圖中電路結構可知，D1、D2兩個二極管只要

17、有一個導通，或者兩個都導通，則整個電路就會導通，因此該電路是符合“或”邏輯關系的門電路。 3．有一邏輯開關電路的真值表如下，試判斷這是一個什么類型的邏輯電路(　　) M 0 1 N 1 0 A.開關“與”電路 B．開關“非”電路 C．開關“或”電路 D．以上都不是 解析：選B　由該邏輯電路的真值表可以看出輸出端與輸入端是相反的關系，故選B。 4．下表是某邏輯電路的真值表，該電路是(　　) 輸入 輸出 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 解析：選D　根據(jù)三種門電路的特點可知選項D正確。 5．如圖2所示是由“與”門、

18、“或”門和“非”門三個基本邏輯電路組成的一個組合邏輯電路，A、B、C為輸入端，Z為輸出端，在完成真值表時，輸出端Z空格中從上到下依次填寫都正確的是(　　) 圖2 A B C Z 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 A.0　0　0　1　0　1　0　1 B．0　0　0　0　0　0　1　0 C．0　0　1　0　1　0　1　0 D．以上選項都不正確 解析：選C　假設“或”門的輸出記為Y1，“非”門的輸出記為Y2，由“或”門電路的特點及表中值

19、可知Y1分別為0 0 1 1 1 1 1 1；由“非”門電路的特點及表中值可知Y2分別為1 0 1 0 1 0 1 0，由“與”門電路的特點知Z分別為0 0 1 0 1 0 1 0，故C正確。 6. (多選)如圖3所示，為溫度報警器的示意圖，R0為一熱敏電阻，下列對此電路的分析正確的是(　　) 圖3 A．當R0的溫度升高時，R0減小，A端電勢降低，Y端的電勢升高，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲 B．當R0的溫度升高時，R0減小，A端電勢升高，Y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，Y端的電勢降低，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲 D．當增大R1時，A端的電勢降低，Y端的

20、電勢升高，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲 解析：選BC　當R0的溫度升高時其電阻會減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會報警；當R1增大時，R0上消耗的電壓減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器報警。 7.如圖4所示是由基本邏輯電路構成的一個公路路燈自動控制電路，圖中虛線框M中是一只感應元件，虛線框N中使用的是邏輯電路。要求天黑時L發(fā)光，則(　　) 圖4 A．M為光敏電阻，N為開關“與”電路 B．M為光敏電阻，N為開關“非”電路 C．M為熱敏電阻，N為開關“非”電路 D．M為熱敏電阻，N為開關“或”電路 解析：選B　因為光的變化影響L的發(fā)光與否，所以M為光敏電阻，即無光照時

21、電阻變大，N的輸入電壓變小。要求N的輸出電壓變高時L發(fā)光，再根據(jù)虛線框N只有一個輸入端就可判斷出N為開關“非”電路，所以選項B正確，選項A、C、D錯誤。 8.如圖5所示的電路圖是一個應用“非”門構成一個簡易火警報警電路，則圖中X框、Y框中應是(　　) 圖5 A．X為熱敏電阻，Y為可變電阻 B．X為熱敏電阻，Y為開關 C．X為可變電阻，Y為熱敏電阻 D．X、Y均為熱敏電阻 解析：選C　熱敏電阻受熱后，電阻減小，A端出現(xiàn)低電位，經(jīng)過“非”門后使L兩端出現(xiàn)高電位，產(chǎn)生報警信號。 9.如圖6所示的邏輯電路中，當A端和B端都輸入電信號“1”時，在C端和D端輸出的電信號分別為(　　

22、) 圖6 A．1和0 B．0和0 C．0和1 D．1和1 解析：選A　B端輸入電信號“1”時，通過“非”門在D端輸出電信號“0”，該電信號與A端輸入的電信號“1”通過“或”門，則在C端輸出電信號“1”，選項A正確。 10.如圖7所示由門電路組成的電路，輸出端為1，指示燈L亮，輸出端為0，指示燈L不亮，現(xiàn)要使燈L亮，則A、B兩輸入端分別是(　　) 圖7 A．1、1 B．0、0 C．1、0 D．0、1 解析：選B　要使燈L亮，“非”門的輸出應該為1，故“非”門的輸入為0，因此“或”門的兩個輸入端都應該為零。 11.如圖8所示是一種應用邏輯電路制作的簡易走廊燈電路

23、圖，R0是一個光敏電阻，當走廊里光線較暗時或是將手動開關S接通時，燈都會亮。則在電路圖的虛線框內(nèi)的門電路應是________門。當有光照到光敏電阻R0上時，門電路的輸入端B是________電勢。 圖8 解析：手動開關接通時，在A端輸入高電位；有光線照射時，光敏電阻的阻值較小，與R1串聯(lián)后分得的電壓小，B端輸入低電位。所以S閉合，A輸入“1”。斷開S，A輸入“0”，光照射強時，B輸入“0”，光照射弱時，B輸入“1”。電路要求光線較暗或手動開關S接通時，燈都會亮，因此為“或”門。 答案：或　低 12.如圖9是一個應用某邏輯電路制成的簡單車門報警電路圖。圖中的兩個按鈕開關S1、S2分別

24、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(jù)報警裝置的要求，試分析這是何種門電路，在圖中畫出這種門電路的符號。 圖9 解析：駕駛員離開汽車時，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。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門時，S1或S2就處于斷開狀態(tài)。這時就有電流通過發(fā)光二極管，使其發(fā)光報警。可見，這一裝置實際上是一個“或”門電路。符號為。 答案：“或”門電路　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電學實驗問題　　　　　　 1．(1)用多用電表的

25、歐姆擋測量阻值約幾十千歐的電阻Rx，以下給出的是可能的實驗操作步驟，其中S為選擇開關，P為歐姆調(diào)零旋鈕。把你認為正確步驟前的字母按合理的順序填寫在下面的橫線上。 a．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)P使指針對準刻度盤上歐姆擋的0刻度，斷開兩表筆； b．將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出Rx的阻值后，斷開兩表筆； c．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準歐姆擋“×1 k”； d．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準歐姆擋“×100”； e．旋轉(zhuǎn)S使其尖端對準交流“500 V”擋，并拔出兩表筆。 正確的步驟是____________。 根據(jù)如圖1所示的指針位置，此被測電阻的阻值約為________ Ω。 圖1 (2)下述

26、關于用多用電表歐姆擋測電阻的說法中正確的是________。 A．測量電阻時如果指針偏轉(zhuǎn)過大，應將選擇開關S撥至倍率較小的擋位，重新調(diào)零后測量 B．測量電阻時，如果紅、黑表筆分別插在負、正插孔，則會影響測量結果 C．測量電路中的某個電阻時，應該使該電阻與電路斷開 D．測量阻值不同的電阻時都必須重新調(diào)零 解析：(1)使用歐姆表的步驟是：選擋、歐姆調(diào)零、測量、讀數(shù)、將選擇開關撥在交流電壓的最高擋或“OFF”擋。根據(jù)被測電阻的阻值知，應選“×1 k”擋，根據(jù)歐姆表的讀數(shù)規(guī)則知讀數(shù)為30×1 kΩ＝30 kΩ。 (2)測量電阻時，若指針偏角過大，說明被測電阻較小，應選用倍率較小的擋位，A項

27、正確；測量時按規(guī)定紅、黑表筆應分別插在正、負插孔，但表筆只是兩個測量的引線，本身并沒有正負，故調(diào)換位置不會影響測量結果，B項錯誤；根據(jù)歐姆表的使用規(guī)則，C項正確；換擋后必須重新調(diào)零，但若測不同電阻時不換擋，則不需要重新調(diào)零，D項錯誤。 答案：(1)cabe　30 k(或30 000)　(2)AC 2．(2015·天津高考)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯(lián)組成的電池組(電動勢約4.5 V，內(nèi)電阻約1 Ω)的電動勢和內(nèi)電阻，除待測電池組、電鍵、導線外，還有下列器材供選用： A．電流表：量程0.6 A，內(nèi)電阻約1 Ω B．電流表：量程3 A，內(nèi)電阻約0.2 Ω C．電壓表：量程3 V，

28、內(nèi)電阻約30 kΩ D．電壓表：量程6 V，內(nèi)電阻約60 kΩ E．滑動變阻器：0～1 000 Ω，額定電流0.5 A F．滑動變阻器：0～20 Ω，額定電流2 A (1)為了使測量結果盡量準確，電流表應選用________，電壓表應選用________，滑動變阻器應選用________(均填儀器的字母代號)。 (2)圖2為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小，還需在電路中用導線將__________和________相連、________和________相連、__________和________相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。 圖2 (3)實驗時發(fā)

29、現(xiàn)電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器，重新連接電路，仍能完成實驗。實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應電壓表的示數(shù)U。用圖像法處理采集到的數(shù)據(jù)，為在直角坐標系中得到的函數(shù)圖像是一條直線，則可以________為縱坐標，以________為橫坐標。 解析：(1)為了使測量更準確，電流表選量程為0.6 A的電流表A，電池組的電動勢約4.5 V，故電壓表選D，為了便于調(diào)節(jié)滑動變阻器應選F。 (2)為了使測量誤差盡可能小，測量電源電動勢和內(nèi)電阻的原理圖如圖甲所示，因此將a、d相連，c、g相連，f、h相連。 (3)用電阻箱和電壓表測量電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗原理

30、圖如圖乙所示，根據(jù)閉合電路歐姆定律，得 E＝U＋r 所以＝＋·， 因此可作出 - 圖像處理數(shù)據(jù)。 答案：(1)A　D　F　(2)a　d　c　g　f　h　(3)　(橫縱坐標互換亦可) 3.如圖3所示，一個黑箱有A、B、C三個接線柱，已知黑箱內(nèi)的電器元件只有兩個，某同學利用多用電表電壓擋測量，各接線間電壓均為零，利用歐姆擋依次進行6次測量，將每次紅、黑表筆的位置及測得的阻值都填入下表。 圖3 黑表筆 B A B C C A 紅表筆 A C C A B B 阻值(kΩ) 0.3 2 3 2 ∞ ∞ 回答下列問題： (1)畫出黑箱中的電

31、路圖。 (2)電路中定值電阻阻值大小為________Ω。 (3)若先測RBC再測RAC時，擋位選擇由“×1 k”擋換為“×100”擋，接著要完成的操作是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)用電壓擋測量電壓均為零，所以電路中無電源。歐姆擋正反接的阻值不同，說明存在二極管。A、C正反接阻值相同，說明其間是純電阻電路。由于二

32、極管正向電阻是非線性的，因此RBC≠RBA＋RAC。 (2)由RAC＝RCA知，定值電阻R＝2 kΩ＝2 000 Ω。 (3)歐姆表換擋后，要進行歐姆凋零。 答案：(1)電路圖如圖所示。 (2)2 000 (3)歐姆表換擋后，先將兩表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使指針指向歐姆擋零刻線 4．某同學準備把量程為0～500 μA的電流表改裝成一塊量程為0～2.0 V的電壓表。他為了能夠更精確地測量電流表的內(nèi)阻，設計了如圖4甲所示的實驗電路，圖中各元件及儀表的參數(shù)如下： 圖4 A．電流表G1(量程0～1.0 mA，內(nèi)電阻約100 Ω) B．電流表G2(量程0～500 μA，內(nèi)電阻約

33、200 Ω) C．電池組E(電動勢為3.0 V，內(nèi)電阻未知) D．滑動變阻器R(0～25 Ω) E．電阻箱R1(總阻值9 999 Ω) F．保護電阻R2(阻值約100 Ω) G．單刀單擲開關S1，單刀雙擲開關S2 (1)實驗中該同學先合上開關S1，再將開關S2與a相連，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，當電流表G2有某一合理的示數(shù)時，記下電流表G1的示數(shù)I；然后將開關S2與b相連，保持________不變，調(diào)節(jié)________，使電流表G1的示數(shù)仍為I時，讀取電阻箱的讀數(shù)r。 (2)由上述測量過程可知，電流表G2內(nèi)阻的測量值rg＝________。 (3)若該同學通過測量得到電流表G2的內(nèi)阻值

34、為190 Ω，他必須將一個________kΩ的電阻與電流表G2串聯(lián)，才能改裝為一塊量程為2.0 V的電壓表。 (4)該同學把改裝的電壓表與標準電壓表V0進行了核對，發(fā)現(xiàn)當改裝的電壓表的指針剛好指向滿刻度時，標準電壓表V0的指針恰好如圖乙所示。由此可知，該改裝電壓表的百分誤差為________%。 解析：(1)當電流表G2有某一合理的示數(shù)時，記下電流表G1的示數(shù)I；然后將開關S2與b相連，保持變阻器R阻值不變，調(diào)節(jié)R1，使電流表G1的示數(shù)仍為I時，讀取電阻箱的讀數(shù)r。 (2)電流表G2的內(nèi)阻與電阻箱的阻值相同為r。 (3)將電流表改裝成電壓表要串聯(lián)電阻分壓，串聯(lián)的阻值為R＝－rg＝3.

35、81 kΩ。 (4)標準電壓表V0的示數(shù)為1.90 V，由此可知，該改裝電壓表的百分誤差為×100%＝5.26%。 答案：(1)變阻器R阻值　R1　(2)r　(3)3.81　(4)5.26 5．(2015·全國卷Ⅱ)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下： 待測電壓表(量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 Ω)，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 Ω)，滑動變阻器R1(最大阻值100 Ω，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關兩個，導線若干。 (1)虛線框內(nèi)為該同學設計的測量電壓表內(nèi)阻的

36、電路圖的一部分，將電路圖補充完整。 圖5 (2)根據(jù)設計的電路，寫出實驗步驟：________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV′，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV′________RV(填“＞”“＝”或“＜”)，主要理由是____________________________ _________________________________________________

37、_______________________。 解析：(1)因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。實驗電路如圖所示。 (2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。婚]合開關S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻。 (3)斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RV′＞RV(其他合理說法同樣給分)。 答案：見解析 6．在“測定金屬絲的電阻率

38、”的實驗中，某同學進行了如下測量： (1)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次，求出其平均值l。其中一次測量結果如圖6甲所示，金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對齊，圖中讀數(shù)為________cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，選不同的位置測量3次，求出其平均值d。其中一次測量結果如圖乙所示，圖中讀數(shù)為________mm。 圖6 (2)采用如圖7所示的電路測量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實值____________(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式ρ＝__________計算出金屬絲的電阻率(用直接測量的物理量表示)。 圖7 解析：(1)金屬絲的長度為

39、24.12 ～24.14 cm 直徑讀數(shù)為0.515 ～0.518 mm。 (2)采用安培表外接法，由于電壓表的內(nèi)阻不是無窮大，電壓表有分流，從而電流表的測量值大于真實值，由R＝可知，電阻的測量值小于真實值。 由R＝ρ，R＝，S＝πd2，可得ρ＝。 答案：(1)24.12 ～24.14　0.515～0.518 (2)偏小　 7．用圖8所示的器材通過實驗來研究某電學元件Z的伏安特性曲線。已知電壓表的內(nèi)阻遠大于該電學元件的電阻。 　　　　　圖8 (1)若要求加在電學元件上的電壓從零開始逐漸增大，請在虛線框中畫出實驗原理圖。 (2)將圖中儀器連成實物連接圖。 (3)某實驗小組

40、采用合理的實驗方法測得多組U、I數(shù)據(jù)如下表所示。 U/V 0.00 0.20 0.50 1.00 I/A 0.000 0.050 0.100 0.150 U/V 1.50 2.00 2.50 3.00 I/A 0.180 0.195 0.205 0.215 利用這些數(shù)據(jù)繪出的該電學元件的伏安特性曲線如圖9甲所示。 圖9 請根據(jù)這些數(shù)據(jù)和圖線回答下列問題： ①該電學元件的電阻隨電壓U的變大而________(填“變大”“變小”或“不變”)。 ②若把該電學元件接入如圖乙所示的電路中時，電流表的讀數(shù)為0.070 A，已知A

41、、B兩端電壓恒為1.5 V，則定值電阻R0的阻值為________ Ω。 解析：(1)題干中明確指出電壓表內(nèi)阻遠大于該電學元件的電阻，所以測量電路應采用電流表外接法；同時還要求電學元件兩端的電壓從零開始逐漸增大，所以滑動變阻器應采用分壓接法。實驗原理圖如圖甲所示。 (2)實物連接圖如圖乙所示。 (3)由題圖所示I-U圖線可知，該電學元件的電阻逐漸變大。根據(jù)歐姆定律得R＋R0＝＝ Ω≈21 Ω。電流為0.070 A對應題圖甲中電學元件兩端的電壓為0.30 V，故電阻R0＝21 Ω－4.3 Ω＝16.7 Ω。 答案：(1)見解析圖甲　(2)見解析圖乙　(3)①變大?、?6.7 第

42、二章　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1～5小題中只有一個選項符合題意，第6～8小題中有多個選項符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分) 1．手機已是我們生活中普遍的通信工具，如圖1所示是一種手機電池外殼上的文字說明，由此可知此電池的電動勢和待機狀態(tài)下平均工作電流分別是(　　) 圖1 A．4.2 V,14.66 mA　　　 B．4.2 V,700 mA C．3.7 V,14.66 mA D．3.7 V,700 mA 解析：選C　由手機電池外殼上的文字說明可知，4.2 V是充電電壓，電池的

43、電動勢是3.7 V,1 700 mAh是電池的容量，即放電電流與時間的乘積，所以待機狀態(tài)下平均工作電流I＝≈14.66 mA，故C正確。 2.如圖2所示均勻的長薄片合金電阻板abcd，ab邊長為L1，ad邊長為L2，當端點1、2或3、4接入電路中時，R12∶R34為(　　) 圖2 A．L1∶L2　　　　 B．L2∶L1 C．1∶1 D．L12∶L22 解析：選D　設長薄片合金電阻板厚度為h，根據(jù)電阻定律R＝ρ，R12＝ρ，R34＝ρ，＝，故選D。 3.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖3所示，P為圖線上一點，PN為圖線在P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂

44、線，則下列說法中不正確的是(　　) 圖3 A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大 B．對應P點，小燈泡的電阻為R＝ C．對應P點，小燈泡的電阻為R＝ D．對應P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積大小 解析：選C　根據(jù)I-U圖線可知，隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大，選項A正確；對應P點，小燈泡兩端的電壓為U1，電流為I2，根據(jù)歐姆定律可知，燈泡的電阻為R＝，選項B正確，C錯誤；對應P點，小燈泡的功率為：P＝I2U1，此值是圖中矩形PQOM所圍面積大小，選項D正確；故選C。 4．一個直流電動機線圈內(nèi)阻為R，當所加電壓為U時，它恰好正常工作，通過的電流為I，下述說法

45、中正確的是(　　) A．電動機的輸出功率為 B．電動機的發(fā)熱功率為I2R C．電動機的輸出功率為UI D．電動機的功率可寫作UI＝I2R＝ 解析：選B　電動機的總功率為P總＝UI，電動機的熱功率為P熱＝I2R，所以電動機的輸出功率為P輸出＝UI－I2R，因為電動機是非純電阻電路，所以總功率和熱功率不同，故B正確。 5.用多用電表探測圖4所示黑箱發(fā)現(xiàn)：用直流電壓擋測量，E、G兩點間和F、G兩點間均有電壓，E、F兩點間無電壓；用歐姆擋測量，黑表筆(與電表內(nèi)部電源的正極相連)接E點，紅表筆(與電表內(nèi)部電源的負極相連)接F點，阻值很小，但反接阻值很大。那么，該黑箱內(nèi)元件的接法可能是下圖中的

46、(　　) 圖4 解析：選B　黑表筆接E點，紅表筆接F點，電阻很小，此時二極管導通，電源電流從黑表筆流出，通過二極管從紅表筆流進，電流方向從E到F，故B正確。 6.如圖5直線A為某電源的U-I曲線，曲線B為某小燈泡L1的U-I圖線的一部分，用該電源和小燈泡L1串聯(lián)起來組成閉合回路時燈泡L1恰能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是(　　) 圖5 A．此電源的內(nèi)電阻為 Ω B．燈泡L1的額定電壓為3 V，額定功率為6 W C．把燈泡L1換成阻值恒為1 Ω的純電阻，電源的輸出功率將變大 D．由于小燈泡L1的U-I圖線是一條曲線，所以燈泡發(fā)光過程中歐姆定律不適用 解析：選BC　由

47、圖像知，電源的內(nèi)阻為r＝＝ Ω＝0.5 Ω，A錯誤；因為燈L1正常發(fā)光，故燈L1的額定電壓為3 V，額定功率為P＝UI＝3×2 W＝6 W，B正確；正常工作時，燈L1的電阻為R1＝＝1.5 Ω，換成R2＝1 Ω的純電阻后，該電阻更接近電源內(nèi)阻r，故電源的輸出功率將變大，C正確；雖然燈泡L1的U-I圖線是一條曲線，但由于小燈泡為純電阻，所以歐姆定律仍適用，D錯誤。 7.某同學將一直流電源的總功率P總、輸出功率P出和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P內(nèi)隨電路總電流I變化的圖線畫在了同一坐標系上，如圖6中的a、b、c。以下判斷正確的是(　　) 圖6 A．直線a表示電源的總功率 B．曲線c表示電源的輸出

48、功率 C．電源的電動勢E＝3 V，內(nèi)阻r＝1 Ω D．電源的最大輸出功率Pm＝9 W 解析：選ABC　電源總功率為P總＝IE，電源總功率P總隨電流I變化的圖線為a，電源內(nèi)部發(fā)熱功率為P內(nèi)＝I2r，電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P內(nèi)隨電流I變化的圖線為b，電源輸出功率P出隨電流I變化的圖線為c。由圖線可知，I＝3 A時，P內(nèi)＝P總，外電路短路，則r＝1 Ω，E＝3 V。當電路內(nèi)外電阻相等時，輸出功率最大，Pm＝＝2.25 W。 8.如圖7所示電路中，R1、R2為定值電阻，電源的內(nèi)電阻為r。閉合開關S，電壓表顯示有讀數(shù)，調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值，電壓表示數(shù)增大量為ΔU。對此過程，下列判斷正確的是(　　)

49、 圖7 A．可變電阻R阻值增大，流過它的電流增大 B．電阻R2兩端的電壓減小，減小量小于ΔU C．通過電阻R2的電流減小，減小量等于 D．路端電壓一定增大，增大量小于ΔU 解析：選BD　調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值，電壓表示數(shù)增大量為ΔU?？勺冸娮鑂阻值增大，流過它的電流減小，選項A錯誤。電阻R2兩端的電壓減小，電源內(nèi)阻電壓減小，二者減小量之和等于ΔU，所以電阻R2兩端的電壓的減小量小于ΔU，選項B正確。通過電阻R2的電流減小，減小量小于，選項C錯誤。路端電壓一定增大，增大量小于ΔU，選項D正確。 二、實驗題(本題共2小題，共20分) 9．(8分)在“描述小燈泡的伏安特性曲線”實驗中

50、，需要用伏安法測定小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，除開關、導線外，還有如下器材： A．小燈泡“6 V　3 W” B．直流電源6～8 V C．電流表(量程3 A，內(nèi)阻0.2 Ω) D．電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻1 Ω) E．電壓表(量程6 V，內(nèi)阻20 kΩ) F．電壓表(量程20 V，內(nèi)阻60 kΩ) G．滑動變阻器(0～20 Ω、2 A) H．滑動變阻器(0～1 kΩ、0.5 A) (1)把實驗所用到的器材按字母的先后順序填入空中：____________。 (2)在下面的虛線框內(nèi)畫出最合理的實驗原理圖。 解析：(1)燈泡額定電流I＝＝＝0.5 A，電流表應選

51、D； 燈泡額定電壓6 V，電壓表應選E； 為方便實驗操作，滑動變阻器應選G。 (2)描繪燈泡伏安特性曲線實驗中滑動變阻器應采用分壓接法； 燈泡正常工作時電阻為R＝＝＝12 Ω，＝＝12，＝≈1666.7，＞，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示。 答案：(1)ABDEG　(2)見解析圖 10．(12分)(2015·全國卷Ⅰ)圖8(a)為某同學改裝和校準毫安表的電路圖，其中虛線框內(nèi)是毫安表的改裝電路。 (a) (b) 圖8 (1)已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100 Ω，滿偏電流為1 mA；R1和R2為阻值固定的電阻。若使用a和b兩個接線柱，電表量程為3 mA；若使用a

52、和c兩個接線柱，電表量程為10 mA。由題給條件和數(shù)據(jù)，可以求出R1＝________Ω，R2＝________Ω。 (2)現(xiàn)用一量程為3 mA、內(nèi)阻為150 Ω的標準電流表對改裝電表的3 mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。電池的電動勢為1.5 V，內(nèi)阻忽略不計；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300 Ω和1 000 Ω；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750 Ω和3 000 Ω。則R0應選用阻值為________ Ω的電阻，R應選用最大阻值為________ Ω的滑動變阻器。 (3)若電阻R1和

53、R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖(b)的電路可以判斷出損壞的電阻。圖(b)中的R′為保護電阻，虛線框內(nèi)未畫出的電路即為圖(a)虛線框內(nèi)的電路。則圖中的d點應和接線柱________(填“b”或“c”)相連。判斷依據(jù)是：_________________________。 解析：(1)設使用a和b兩接線柱時，電表量程為I1，使用a和c兩接線柱時，電表量程為I2，則 使用a和b時：＋Ig＝I1① 使用a和c時：＋Ig＝I2② 由①②兩式得R1＝15 Ω，R2＝35 Ω。 (2)校準時電路中的總電阻的最小值為R小＝ Ω＝500 Ω，總電阻的最大值為R大＝ Ω＝3 000 Ω，故R

54、0選300 Ω的，R選用最大阻值為3 000 Ω的滑動變阻器。 (3)d接b時，R1和R2串聯(lián)，不論是R1還是R2損壞，電表都有示數(shù)且示數(shù)相同，故應將d接c。根據(jù)d接c時的電路連接情況可知：閉合開關，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是R1；若電表指針不動，則損壞的電阻是R2。 答案：(1)15　35　(2)300　3 000　(3)c　閉合開關時，若電表指針偏轉(zhuǎn)，則損壞的電阻是R1；若電表指針不動，則損壞的電阻是R2 三、計算題(本題共2小題，共32分) 11．(14分) 圖9 如圖9所示電路中，電源電動勢E＝12 V，內(nèi)電阻r＝1.0 Ω，電阻R1＝9.0 Ω，R2＝15 Ω，電

55、流表A示數(shù)為0.40 A，求電阻R3的阻值和它消耗的電功率。 解析：R2兩端電壓為U2＝I2R2＝0.4×15 V＝6 V 內(nèi)阻r及R1兩端電壓為U＝E－U2＝12 V－6 V＝6 V 干路中電流為I＝＝ A＝0.6 A R3中電流為I3＝I－I2＝0.6 A－0.4 A＝0.2 A R2和R3并聯(lián)，電壓相等，即U2＝U3＝6 V R3阻值為R3＝＝ Ω＝30 Ω R3功率為P3＝U3I3＝6×0.2 W＝1.2 W。 答案：30 Ω　1.2 W 12．(18分)如圖10所示，直流電動機和電爐并聯(lián)后接在直流電源上，已知電源的內(nèi)阻r＝1 Ω。電爐的電阻R1＝19 Ω，電動機繞組

56、的電阻R2＝2 Ω，當開關S斷開時，電爐的功率是475 W，當開關S閉合時，電爐的功率是402.04 W。求： 圖10 (1)直流電路的電動勢E； (2)開關S閉合時，電動機的機械功率。 解析：(1)開關S斷開時，電爐的功率P＝2R1，代入已知數(shù)據(jù)，解出E＝100 V。 (2)開關S閉合時，有電動機的支路較復雜，且不能用歐姆定律求解，故先分析電爐所在支路。設該支路的電流為I1，電爐的功率為P1。由P1＝I12R1，代入數(shù)值求出I1＝4.6 A，R1兩端電壓也就是端電壓U外＝I1R1＝87.4 V。設干路電流為I，由閉合電路歐姆定律E＝U外＋Ir，故I＝＝ A＝12.6 A。 通過電動機的電流I2＝I－I1＝12.6 A－4.6 A＝8 A。 由I2和U外(也是電機兩端電壓)，可求出電機消耗的電功率： P2＝I2U外＝8×87.4 W＝699.2 W。 電動機消耗的熱功率： P2′＝I22R2＝82×2 W＝128 W。 由能量守恒定律可知，通過電動機轉(zhuǎn)化成機械功率的部分為： P2″＝P2－P2′＝699.2 W－128 W＝571.2 W。 答案：(1)100 V　(2)571.2 W 26