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課時(shí)作業(yè)二十二
[基礎(chǔ)小題]
1．求解并聯(lián)電路中的電阻值是電學(xué)中比較常見(jiàn)的問(wèn)題，但是在有的問(wèn)題中常規(guī)方法會(huì)比較繁瑣，若合理應(yīng)用一些結(jié)論，會(huì)有“柳暗花明又一村”的感覺(jué)．嘗試一下下面這個(gè)問(wèn)題：有兩個(gè)電阻R1＝8.45 Ω，R2＝41.57 Ω，若將它們并聯(lián)，其并聯(lián)電阻可能是( )
A．4 Ω B．10 Ω
C．7 Ω D．50 Ω
[解析] 兩電阻并聯(lián)總電阻小于最小電阻，B、D錯(cuò)；若R1＝R2＝8 Ω，則R＝4 Ω，但R1、R2都大于8 Ω，故R大于4 Ω，A錯(cuò)，C對(duì)．
[答案] C
2．有一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為3 V、內(nèi)阻為1 Ω的電源．下列電阻與其連接后，使電阻的功率大于2 W，且使該電源的效率大于50%的是( )
A．0.5 Ω B．1 Ω
C．1.5 Ω D．2 Ω
[解析] 由閉合電路歐姆定律得I＝，P＝I2R>2 W，即()2R>2 W，得 Ω
50%，應(yīng)使R>r＝1 Ω，故選項(xiàng)C正確．
[答案] C
3.如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，L1、L2兩燈均正常發(fā)光，R1為定值電阻，R為一滑動(dòng)變阻器，P為滑動(dòng)變阻器的滑片，若將滑片P向下滑動(dòng)，則( )
A．L1燈變亮
B．L2燈變暗
C．R1上消耗的功率變大
D．總電流變小
[解析] 本題考查電路的動(dòng)態(tài)變化，意在考查閉合電路中各物理量隨外電阻變化的關(guān)系．由閉合電路歐姆定律可得，滑片P向下滑動(dòng)，電路總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小，所以L1、L2變暗，R1上消耗的功率變大，A、D錯(cuò)誤，B、C正確．
[答案] BC
4.如右圖所示的電路中，E為電源，其內(nèi)阻為r，L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變)，R1、R2為定值電阻，R3為光敏電阻，其阻值大小隨所受照射光強(qiáng)度的增大而減小，為理想電壓表．若將照射R3的光的強(qiáng)度減弱，則( )
A．電壓表的示數(shù)變大
B．小燈泡消耗的功率變小
C．通過(guò)R2的電流變小
D．電源內(nèi)阻消耗的電壓變大
[解析] 若將照射R3的光的強(qiáng)度減弱，則R3的電阻將增大，電路中的總電阻將增大，總電流減小，故電壓表的示數(shù)變小，內(nèi)電壓也減小，A、D錯(cuò)誤；而電阻R2兩端的電壓將變大，通過(guò)R2的電流變大，而總電流減小，所以通過(guò)小燈泡的電流減小，小燈泡消耗的功率變小，B正確，C錯(cuò)誤．
[答案] B
5.如圖中電阻R1、R2、R3的阻值均與電池的內(nèi)阻相等，則開(kāi)關(guān)K接通后流過(guò)R2的電流與接通前流過(guò)R2的電流的比是( )
A．5∶3 B．3∶5
C．6∶5 D．5∶6
[解析] 設(shè)R1＝R2＝R3＝r，開(kāi)關(guān)K接通后I＝＝，則流過(guò)R2的電流為I2＝，開(kāi)關(guān)K接通前I2′＝，所以I2∶I2′＝3∶5，B正確．
[答案] B
6.如圖所示，電源E的電動(dòng)勢(shì)為3.2 V，電阻R的阻值為30 Ω，小燈泡L的額定電壓為3.0 V，額定功率為4.5 W，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接位置1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為3 V，那么當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到位置2時(shí)，小燈泡L的發(fā)光情況是( )
A．很暗，甚至不亮 B．正常發(fā)光
C．比正常發(fā)光略亮 D．有可能被燒壞
[解析] 當(dāng)開(kāi)關(guān)S接位置1時(shí)，I＝＝ A＝0.1 A.
由E＝U－Ir得r＝＝ Ω＝2 Ω.
當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到位置2時(shí)，小燈泡L的電阻RL＝＝ Ω＝2 Ω.
因r＝RL，所以UL＝＝ V＝1.6 V.
即小燈光很暗，甚至不亮，選項(xiàng)A正確．
[答案] A
7.如圖所示，曲線C1、C2分別是純直流電路中內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線，由該圖可知下列說(shuō)法正確的是( )
A．電源的電動(dòng)勢(shì)為4 V
B．電源的內(nèi)電阻為1 Ω
C．電源輸出功率最大值為8 W
D．電源被短路時(shí)，電源消耗的功率為16 W
[解析] 根據(jù)圖象可以知道曲線C1、C2交點(diǎn)的位置，此時(shí)電路的內(nèi)外功率相等，由于電路的電流是相等的，所以此時(shí)電源內(nèi)阻和電路外電阻的大小是相等的，即此時(shí)電源的輸出功率是最大的，由圖可知電源輸出功率最大值為4 W，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)P＝I2R＝I2r可知，當(dāng)輸出功率最大時(shí)，P＝4 W，I＝2 A，所以R＝r＝1 Ω，B選項(xiàng)正確；E＝I(R＋r)＝2(1＋1) V＝4 V，所以電源的電動(dòng)勢(shì)為4 V，A選項(xiàng)正確；當(dāng)電源被短路時(shí)，電源消耗的功率P大＝E2/r＝16 W，D選項(xiàng)正確．
[答案] ABD
[必糾錯(cuò)題]
8．閉合電路的電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，如圖所示，閉合電鍵S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從右端滑到左端時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( )
A．小燈泡L1、L3變亮，L2變暗
B．小燈泡L3變暗，L1、L2變亮
C．電壓表V1示數(shù)變化量較小
D．電壓表V2示數(shù)變化量較小
[錯(cuò)解] 易錯(cuò)選A或C.
[錯(cuò)因分析] 錯(cuò)解一 沒(méi)有按正常程序進(jìn)行分析，認(rèn)為當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從右端滑到左端時(shí)，其阻值減小，則L1變亮，兩端電壓升高，L3變亮，則L2兩端電壓降低，變暗，錯(cuò)選A項(xiàng)．
錯(cuò)解二 不根據(jù)閉合電路歐姆定律進(jìn)行定量分析和計(jì)算，由電阻減小、電流增大判斷，V1的示數(shù)U1＝IR，V2的示數(shù)U2＝IR2，電流的增加量相同，而L3、L1與滑動(dòng)變阻器部分總電阻R減小，R2不變，因此電壓表V1的示數(shù)變化量比較小，錯(cuò)選C.
[解析] 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P從右端滑到左端時(shí)，并聯(lián)電路總電阻減小(局部)，總電流I增大，路端電壓U減小(整體)．干路電流增大，則L2變亮；與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)的燈泡L1電流增大，變亮；與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)的燈泡L3兩端電壓U3＝U－U2，U減小，U2增大，則U3減小，L3變暗．U1減小，U2增大，而路端電壓U＝U1＋U2減小，所以U1的變化量大于U2的變化量．
[答案] BD
[高考真題]
9．(2014天津理綜，2)如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置．閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)．如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動(dòng)的是( )
A．增大R1的阻值 B．增大R2的阻值
C．增大兩板間的距離 D．?dāng)嚅_(kāi)電鍵S
[解析] 根據(jù)閉合電路歐姆定律分析電容器兩板間的電壓如何變化，進(jìn)而分析帶電油滴的運(yùn)動(dòng)情況．
A．增大R1的阻值，穩(wěn)定后電容器兩板間的電壓升高，帶電油滴所受電場(chǎng)力增大，將向上運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤．
B．電路穩(wěn)定后，電容器相當(dāng)于斷路，無(wú)電流通過(guò)電阻R2，故R2兩端無(wú)電壓，所以，增大R2的阻值，電容器兩板間的電壓不變，帶電油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，B正確．
C．增大兩板間的距離，兩板間的電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度減小，帶電油滴所受電場(chǎng)力減小，將向下運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)誤．
D．?dāng)嚅_(kāi)電鍵S后，兩板間的電勢(shì)差為零，帶電油滴只受重力作用，將向下運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤．
[答案] B
10.(2015山東理綜，22)如圖甲所示的電路中，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(xué)利用該電路研究滑動(dòng)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(shù)值，得到如圖乙所示的U－I關(guān)系圖線．
回答下列問(wèn)題：
(1)滑動(dòng)觸頭向下移動(dòng)時(shí)，電壓表示數(shù)________．(填“增大”或“減小”)
(2)I0＝________ A.
(3)RL消耗的最大功率為_(kāi)_______ W．(保留1位有效數(shù)字)
[解析] (1)當(dāng)滑動(dòng)觸頭向下移動(dòng)時(shí)，RL減小，但因?yàn)槭呛懔髟矗?
因此I0保持不變．根據(jù)＋＝I0，可知U減?。?
(2)當(dāng)RL＝0時(shí)，IL最大，此時(shí)U＝0，IR＝0，I0＝IL＝1.00 A.
(3)由圖象可知，U＝U0－kI＝20－20I，P＝UI＝20I－20I2，當(dāng)I＝0.5 A時(shí)，最大功率Pmax＝UI＝5 W.
[答案] (1)減小 (2)1.00(0.98、0.99、1.00均正確)
(3)5
[綜合大題]
11．如圖所示，電源內(nèi)阻r＝1 Ω，R1＝2 Ω，R2＝6 Ω，燈L上標(biāo)有“3 V 1.5 W”的字樣，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑片P移動(dòng)最右端時(shí)，電流表示數(shù)為1 A，燈L恰能正常發(fā)光．
(1)求電源的電動(dòng)勢(shì)；
(2)求當(dāng)P移到最左端時(shí)，電流表的示數(shù)；
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的Pb段電阻為多大時(shí)，變阻器R3上消耗的功率最大？最大值多大？
[解析] (1)電源的電動(dòng)勢(shì)E＝UL＋I(xiàn)R1＋I(xiàn)r＝3 V＋12 V＋11 V＝6 V.
(2)當(dāng)P移到最左端時(shí)，由閉合電路歐姆定律，
I＝E/(R1＋r)＝2 A.
(3)燈L電阻RL＝U2/P＝6 Ω，
設(shè)滑動(dòng)變阻器的Pb段電阻為R3 ，R3與RL并聯(lián)
等效電阻R3L＝＝，
由閉合電路歐姆定律，I＝E/(R1＋r＋R3L)，
將已知量代入，化簡(jiǎn)得：I＝.
又U3＝IRL3＝，
所以P3＝＝＝
＝，
當(dāng)R3＝2 Ω時(shí)變阻器R3上消耗的功率最大，且最大值為2 W.
[答案] (1)6 V (2)2 A (3)2 Ω 2 W
12.在如圖所示的電路中，兩平行正對(duì)金屬板A、B水平放置，兩板間的距離d＝4.0 cm.電源電動(dòng)勢(shì)E＝400 V，內(nèi)阻r＝20 Ω，電阻R1＝1 980 Ω.閉合開(kāi)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從B板上的小孔以初速度v0＝1.0 m/s豎直向上射入兩板間，小球恰好能到達(dá)A板．若小球所帶電荷量q＝＋1.010－7 C，質(zhì)量m＝2.010－4 kg，不考慮空氣阻力，忽略射入小球?qū)﹄娐返挠绊?，取g＝10 m/s2.求：
(1)A、B兩金屬板間電壓的大小U；
(2)滑動(dòng)變阻器消耗的電功率P滑；
(3)電源的效率η.
[解析] (1)小球從B板上的小孔射入恰好到達(dá)A板的過(guò)程中，在電場(chǎng)力和重力的作用下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)A、B兩極板間電壓為U，根據(jù)動(dòng)能定理有
－qU－mgd＝0－mv
解得U＝200 V.
(2)設(shè)此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻值為R滑，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電路中的電流I＝
根據(jù)部分電路歐姆定律可知U＝IR滑
解得R滑＝2.0103 Ω
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率P滑＝＝20 W.
(3)電源的效率
η＝＝100%＝99.5%.
[答案] (1)200 V (2)20 W (3)99.5%
高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 恒定電流課時(shí)作業(yè)22
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