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- 2021-05-26 发布
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第十单元
知识内容
考试要求
考题统计
命题分析
2016/10
2017/04
2017/11
2018/04
2018/11
电源和电流
c
11
23
1
1
对本单元内容的考查主要集中在电流概念的理解,电阻定律、焦耳定律的应用等。虽然选考对本单元内容单独考查较少,但在考查电磁感应的综合计算题中,往往要用到闭合电路的欧姆定律、焦耳定律等。
电动势
c
欧姆定律、UI图象及IU图象
c
串联电路和并联电路
c
焦耳定律
c
11、 22
导体的电阻
c
9
2
10
闭合电路的欧姆定律
d
22
22
22
10
多用电表的原理
a
考点一 电路知识的基本概念和定律
[研考题考法]
1.(2018·浙江平湖中学期中)关于电压和电动势,下列说法正确的是( )
A.电压和电动势单位相同,所以电动势和电压是同一物理量
B.电动势就是电源两极间的电压
C.电动势是反应电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量
D.电源电动势定义式E=和电势差定义式U=中的W都是电场力做的功
解析:选C 电压与电动势的单位相同,但物理意义不同,是两个不同的物理量,A错误;根据闭合电路欧姆定律,路端电压U=E-Ir,只有当外电路断开时,I=0,路端电压等于电动势,B错误;电源是把其他形式的能转化为电能的装置,电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,C正确;电动势公式E=中的W是非静电力做功,电压U=中的W是静电力做功,D错误。
2.关于电阻和电阻率,下列说法中正确的是( )
A.对某一确定的导体,当温度升高时,发现它的电阻增大,说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大
B.由ρ=可知,电阻率ρ与R、S成正比,ρ与L成反比
C.所有材料的电阻率都随温度的升高而增大
D.由R=可知,电阻与电压、电流都有关系
解析:选A 根据电阻定律:R=ρ可知,电阻增大,说明导体材料的电阻率增大,故A正确;电阻率只取决于导体材料本身,与R、S、L无关,故B错误;金属的电阻率随温度的升高而增大,但有些合金的电阻率随温度升高而不变,故C错误;根据电阻定律:R=ρ可知,导体的电阻取决于导体本身的性质,故D错误。
3.(2018·浙江长兴中学期中)将截面均匀、长为L、电阻为R的金属导线截去,将剩余部分均匀再拉长至L,则导线电阻变为( )
A. B.
C. D.nR
解析:选C 根据电阻决定式R=ρ,截去之后再拉长至L,长度没有变化,截面积变为原来的,则电阻变为R′=ρ=ρ=R。故C正确。
4.(2018·杭州期末)如图是某品牌手机电池的铭牌,根据你所学的物理知识进行判断,下列说法正确的是( )
A.“3 000 mAh”表示该电池储存的电能最多为10 800 J
B.“11.55 Wh”表示该电池储存的电能最多为41 580 J
C.一个标注为“3 V,4 000 F”的超级电容器容纳的电荷量肯定比该电池能释放的电荷量多
D.用匹配的充电器给电池充电,若把电池从电量为10%充电到40%花了30分钟,则充电器消耗的平均电功率为6.93 W
解析:选B 3 000 mAh指的是电池储存的电荷量,所以A选项错误;11.55 Wh指的是电池储存的能量,即W=11.55×3 600 J=41 580 J,选项B正确;3 000 mAh相当于10 800 C,而电容器储存的电荷量Q=CU=12 000 C,所以当电容器储存满电荷之后,释放出来的电荷量比该电池要多,但该电容器也有可能没有储存电荷,所以选项C错误;该过程的功率P== W=7.92 W,因此选项D错误。
[补知能欠缺]
1.电流
(1)定义式:I=;
(2)决定式:I=;
(3)微观式:I=neSv。
2.电阻
(1)定义式:R=。
(2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越大。
3.电功
(1)公式:W=qU=IUt。
(2)电流做功的实质:电能转化成其他形式能的过程。
4.电功率
(1)公式:P==IU。
(2)物理意义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢。
5.热功率
(1)P==I2R。
(2)物理意义:单位时间内的发热量。
6.电源的电动势和内阻
(1)电动势:
①电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=,单位:V;影响因素:与非静电力有关。
②物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数。
7.欧姆定律
(1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。
(2)公式:I=。
(3)适用条件:适用于金属和电解液导电等纯电阻电路。
8.闭合电路的欧姆定律
(1)内容:闭合电路中的电流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
9.电阻定律
(1)内容:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关。
(2)表达式:R=ρ。
(3)电阻率:
①计算式:ρ=R。
②物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性。
③电阻率与温度的关系。金属:电阻率随温度升高而增大;半导体:电阻率随温度升高而减小。
10.焦耳定律
(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。
(2)计算式:Q=I2Rt。
11.两个注意事项
(1)I=与R=的区别
①I=是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比。
②公式R=是电阻的定义式,它表明了一种测量电阻的方法,不能错误地认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”。
(2)电功和电热的关系
[验备考能力]
1.(2018·兰溪期中)如图所示为一磁流体发电机示意图,A、B是平行正对的金属板,等离子体(电离的气体,由自由电子和阳离子构成,整体呈电中性)从左侧进入,在t时间内有n个自由电子落在B板上。则关于R中的电流大小及方向判断正确的是( )
A.I=,从上向下 B.I=,从上向下
C.I=,从下向上 D.I=,从下向上
解析:选A 由于自由电子落在B板上,则A板上落上阳离子,因此R中的电流方向为自上而下,电流大小I==,A项正确。
2.(2018·杭州模拟)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小。在一次实验中,将该热敏电阻与一小灯泡串联,通电后二者电流I随所加电压U变化的图线如图所示,M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中正确的是( )
A.图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线,图线b是热敏电阻的伏安特性曲线
B.图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线,图线a是热敏电阻的伏安特性曲线
C.图线中的M点,表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值
D.图线中M点对应的状态,小灯泡的功率与热敏电阻的功率不相等
解析:选B 小灯泡的灯丝是一个纯电阻,其灯丝温度会随着通电电流的增大而增大,阻值也随着增大,所以题图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线;同理可知,热敏电阻的温度随着通电电流的增大而增大,其阻值会逐渐减小,所以题图中图线a是热敏电阻的伏安特性曲线,故A错误,B正确;两图线的交点M,表示此状态两元件的电压和电流相同,由欧姆定律可知,此时两者的阻值相等,功率也相等,故C、D错误。
3.如图所示,定值电阻R1=20 Ω,电动机绕线电阻R2=10 Ω,当开关S断开时,电流表的示数是I1=0.5 A,当开关合上后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,电流表的示数I和电路消耗的电功率P满足( )
A.I=1.5 A B.I>1.5 A
C.P=15 W D.P<15 W
解析:选D 当开关S断开时,由欧姆定律得U=I1R1=10 V。当开关S闭合后,通过R1的电流仍为0.5 A,通过电动机的电流I2<= A=1 A,故电流表的示数I<0.5 A+1 A=1.5 A,电路中电功率P=UI<15 W。故D正确。
4.(2018·浙江名校联考)如图分别为7号、5号、1号三节干电池,下列描述正确的是( )
A.三节电池的电动势和电阻都相同
B.三节电池的电动势和电阻都不同
C.电动势1号电池最大,7号电池最小
D.三节电池非静电力做功的能力相同
解析:选D 这些电池的电动势都为1.5 V,但是内阻不同,所以选项A、B、C均错误;根据电动势的定义E=可知,由于电动势是相同的,所以三节电池非静电力做功的能力是相同的,选项D正确。
5.下表所示是某款锂电池电动自行车的铭牌。已知该车行驶时所受的阻力为总重力的0.1倍。根据铭牌信息,下列说法正确的是( )
型号
36 V 400 W 15.6 AH
充电时间
5~6小时
续航
40~50公里
可否折叠
是
电压&功率
36 V 400 W
净重
18.3 kg
电池容量
15.6 AH
车身材质
铝合金
电池寿命
充电1 000次/5年
可载重
200 kg
A.充电电流大约为11.1 A
B.该电池储存的总能量为561.6 J
C.若车轮被卡住不能转动,则该电机消耗的功率也为400 W
D.一体重为50 kg的女生在平直公路上匀速骑行该车时的最大速率约为21 km/h
解析:选D 电池容量为15.6 Ah,最短时间5 h充好电,所以充电电流大约3.1 A,选项A错误;充好电之后,储存能量W=QU=15.6×3 600×36 J=2.0×106 J,选项B错误;如果车轮卡住不动,则电机能量完全转化为内能,其发热功率将会远远超过400 W,所以选项C错误;50 kg的女生骑行时,电动自行车的阻力约为f=0.1G=0.1×(50+18.3)×10 N=68.3 N,根据P=Fv可知,v= m/s≈5.86 m/s≈21 km/h,选项D正确。
6.(2018·嘉兴模拟)如图所示电路中,电源电动势E=9 V,内阻r=3 Ω,R=15 Ω。下列说法中正确的是( )
A.当S断开时,UAC=UAB=9 V
B.当S闭合时,UAC=9 V
C.当S闭合时,UAB=7.5 V,UBC=0
D.当S断开时,UAB=0,UBC=0
解析:选C S断开时,UAC=UBC=9 V,UAB=0,A、D错误;S闭合时,UBC=0,I
==0.5 A,所以UAB =UAC=7.5 V,C正确,B错误。
考点二 电路中的图象问题
[研考题考法]
如图1所示,两根材料相同、粗细不同的均匀导体A、B叠在一起串联接入电路,从上往下测得两导体沿长度方向的电势变化如图2所示,已知导体A的电阻为R,则导体B的电阻为( )
A.R B.2R
C.3R D.4R
[解题指导]
本题的关键在于对图2中电势的变化图象表达的含义的理解,由电势与长度的线性关系联想到电阻定律,其中电势变化的转折点为A、B两导体的连接点。
[解析] 由于两导线串联,电流相等,IA=IB,由U=IR=I·ρ知,UL图象的斜率k=,又Iρ相同,则A、B两导体的横截面积之比==,由题图知,A、B导体的长度之比为1∶4,根据R=ρ知,导体B的电阻为2R,B正确,A、C、D错误。
[答案] B
(2018·新昌中学适应性考试)如图所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a、b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下面说法正确的是( )
A.阴影部分的面积表示电源的输出功率
B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C.当满足α=β时,电源的效率最高
D.当满足α=β时,电源的效率小于50%
[解题指导]
电源的U I图象和电阻的UI图线的物理意义是解决这类题型的关键,明确两者交点的物理意义,回顾电源的UI图象的得出过程,可知U与外电路电阻的关系。
[解析] 由电源的UI图象、电阻的UI图线的物理意义,可知两者的交点表示负载电阻的工作电压、工作电流。阴影部分的面积为路端电压与电流的乘积,为电源的输出功率,故A正确,B错误。当满足α=β时,内、外电阻相等,输出功率最大,但电源的效率为50%,不是最高,故C、D错误。
[答案] A
某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示,关于导体的电阻,以下说法正确的是( )
A.B点的电阻为12 Ω
B.B点的电阻为40 Ω
C.导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω
D.导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
[解题指导]
本题解题的关键在于对导体的伏安特性曲线的理解,对伏安特性曲线中“点”“线”“斜率”的物理意义的理解。
[解析] 根据电阻的定义式可以看出A、B两点的电阻分别为RA= Ω=30 Ω,RB= Ω=40 Ω,所以ΔR=RB-RA=10 Ω,故B对,A、C、D错。
[答案] B
额定电压均为220 V的白炽灯L1和L2的U I特性曲线如图(a)所示,现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图(b)所示电路接入220 V电路中,则下列说法错误的是( )
A.L2的额定功率为99 W
B.L2的实际功率为17 W
C.L2的实际功率比L3的实际功率小17 W
D.L2的实际功率比L3的实际功率小82 W
[解题指导]
解决本题的关键在于方法的选择,通过审题发现两小灯泡的电阻都是变化的情况下,应结合电路的连接特点来分析,找出相等或相联系的量建立等式,以此来解决问题。
[解析] 由L2的伏安特性曲线可得,在额定电压220 V时的电流为0.45 A,则L2的额定功率为P额=U额I额=99 W,所以选项A正确;图示电路为L1和L2串联再与L3并联,所以L1和L2串联后两端的总电压为220 V,那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1=I2,U1+U2=220 V,由L1和L2的U I图线可知,I1=I2=0.25 A,U1=152 V,U2=68 V,故灯L2的实际功率P2=I2U2=17 W,故选项B正确;由于L3两端的电压为220 V,故P3=P额=99 W,则P3-P2=82 W,故选项C错误,D正确。
[答案] C
[通方法规律]
1.利用伏安特性曲线解题
(1)在R一定的情况下,I正比于U,所以I U图线和U I图线都是过原点的直线。如图甲、乙所示,I U图线中,R1R2,此时,导体的电阻为U I图线的斜率,R==。
(2)在R变化的情况下,I与U不成正比,而是一条曲线,如小灯泡的U I图线(如图丙所示),此时电阻R=≠,即R为图线上的点与坐标原点连线的斜率而不是切线的斜率。
2.电源U I图象和电阻U I图象的比较
电源U I图象
电阻U I图象
图形
图象表述的物理量变化关系
电源的路端电压随电路电流的变化关系
电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系
图线与坐标轴交点
与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示电源短路电流
过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
UI
图线上每一点对应的U、I比值
表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同
每一点对应的此值均等大,表示此电阻的大小
图线的斜率的大小
内电阻r
电阻大小
[验备考能力]
1.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点。如图所示,图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象(电池电动势不变,内阻不是定值),图线b是某电阻R的UI图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时,下列说法中正确的是( )
A.硅光电池的内阻为10 Ω
B.硅光电池的总功率为0.4 W
C.硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32 W
D.若将R换成阻值更大的电阻,硅光电池的输出功率增大
解析:选C 由题图可知该电池的电源电动势为3.6 V,由U内+UR=E可知内电压为1.6 V,硅光电池的内阻为r== Ω=8 Ω,故A错误;硅光电池的总功率为P总=EI=3.6×0.2 W=0.72 W,故B错误;硅光电池的内阻消耗的热功率为P热=I2r=0.22×8 W=0.32 W,故C正确;若将R换成阻值更大的电阻,电路中电阻两端的电压变大,但电流变小,硅光电池的输出功率不一定增大,故D错误。
2.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后,下列说法正确的是( )
A.灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍
B.灯泡L1的电阻为7.5 Ω
C.灯泡L2消耗的电功率为0.75 W
D.灯泡L3消耗的电功率为0.30 W
解析:选D 电源电动势为3.0 V,内阻不计,路端电压为3 V。L3和L2电压相等,都是1.5 V,由伏安特性曲线可以读出电压为U2=1.5 V时的电流为I2=0.2 A,L1电压U1=3
V,读出电流为I1=0.25 A,故A错误;根据欧姆定律,可得L1的电阻阻值为:R1== Ω=12 Ω,故B错误;由题图可得L2和L3电流为I2=0.2 A,则L2、L3功率均为P2=U2I2=1.5×0.2 W=0.30 W,故C错误,D正确。
3.如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线;直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线。将这个电阻分别接到a、b两电源上,那么( )
A.R接到b电源上时电源的效率低
B.R接到b电源上时电源的输出功率较大
C.R接到a电源上时电源的输出功率较大,但电源效率较低
D.R接到a电源上时电阻的发热功率较大,电源效率也较高
解析:选C 由题图知Ea>Eb,内阻ra>rb,当电阻R接到电源两极时,电源的效率为η==,所以R接到电源b上时,电源的效率高,A、D错误。R接到电源a上时,电源的输出电压和电流均比接到b上时大,从而使电源的输出功率大,B错,C对。
4.一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图甲所示,若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端,3个用电器消耗的电功率均为P。现将它们连接成如图乙所示的电路,接在该电源的两端,设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2,则下列说法中正确的是( )
A.P1=4P2 B.PD=
C.PD=P2 D.P1<4P2
解析:选D 由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时,三者功率相同,则此时三者电阻相等。当三者按照题图乙所示的电路连接时,电阻器D两端的电压小于U,由题图甲可知,电阻器D的电阻增大,则有RD>R1=R2,而RD与R2并联,电压相等,根据P=,则有PD<P2,C错误;由欧姆定律可知,电流ID<I2,又I1=I2+ID,故I1<2I2,根据P=I2R,则有P1<4P2,A错误,D正确;由于电阻器D与电阻R2的并联电阻R<R1,所以D两端的电压小于,且D阻值变大,则PD<,B错误。
5.某实验小组用如图甲所示的电路完成了蓄电池的电动势E和内电阻r的测量,该小组的同学测量了多组数据,并根据测量的数据描绘了如图乙所示的图线。已知两电表均为理想电表,则下列说法错误的是( )
A.E=1.40 V
B.r=1 Ω
C.调节滑动变阻器使其阻值为零时,流过电源的电流为0.40 A
D.调节滑动变阻器使电压表的读数为1.20 V时,电流表的读数I′=0.20 A
解析:选C 由闭合电路欧姆定律U=E-Ir知,当I=0时,U=E,A正确;UI图线斜率的绝对值表示电源的内阻,即r== Ω=1 Ω,B正确;纵轴的电压刻度不是从零开始的,UI图线的横截距不再表示U=0时的短路电流,而是表示路端电压为1.00 V时的干路电流是0.40 A,C错误;因为=r,为常数,则=1 Ω,所以I′=0.20 A,D正确。
6.(2018·杭州联考)一个标有“12 V”字样、功率未知的灯泡,测得灯丝电阻R随灯泡两端电压变化的关系图线如图所示,利用这条图线计算:
(1)在正常发光情况下,灯泡的电功率P为多少?
(2)若一定值电阻R0与该灯泡串联,接在E=20 V,r=1 Ω的电源上,灯泡恰能正常发光,则串联电阻R0此时消耗的电功率为多少?
(3)假设灯丝电阻R与温度t满足 R=K(273+t)的关系,其中K为比例系数,室温为t0=20 ℃,则灯泡在正常发光情况下,灯丝的温度为多少?
解析:(1)在正常发光情况下,灯丝的电压U=12 V,
由题图读出此时的电阻为R=6 Ω,
则灯泡的电功率为P==24 W。
(2)灯泡能正常发光时,电流为I== A=2 A,
串联电阻的电压U=20 V-12 V-1 Ω×2 A=6 V,
则串联电阻消耗的功率为P=UI=6×2 W=12 W。
(3)由题图读出,室温即灯泡两端电压为0时灯丝电阻为1 Ω,正常发光时电阻为6 Ω,
则根据关系式可知=
解得t2=1 485 ℃。
故在正常发光情况下,灯丝的温度为1 485 ℃。
答案:(1)24 W (2)12 W (3)1 485 ℃
考点三 STSE和综合性电路问题
[研考题考法]
1.充电宝是由可充电电池(称为电芯)和输入、输出接口电路组成的,下表列出了它的几个主要参数:
尺寸
142×65×18.6 mm
重量
235 g
电芯参数
3.6 V 10 000 mAh
最大可
输出容量
6 000 mAh
输入
DC 5 V 2.2 A
输出
DC 5 V
2 A(最大)
工作温度
-10~60 ℃
保护电路
有
根据上述信息,下列说法正确的是( )
A.充电宝充电时输入电压为3.6 V
B.充电宝充电时输入电功率为10 W
C.充电宝以最大电流输出时可工作5小时
D.充电宝充满电时电芯储存的能量为129 600 J
解析:选D 根据表格可知,充电输入电压为5 V,电流为2.2 A,则输入功率P=5×2.2 W=11 W,所以选项A、B错误;最大可输出容量为6 000 mAh,最大输出电流为2 A,因此可以用最大电流工作3 h,选项C错误;充电宝充满电时的能量E=UQ=3.6×10×3 600 J=1.296×105 J,所以选项D正确。
2.(2018·浙江4月选考)杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED灯。已知高压钠灯功率为400 W,LED灯功率为180 W,若更换4 000盏,则一个月可节约的电能约为( )
A.9×103 kW·h B.3×105 kW·h
C.6×105 kW·h D.1×1012 kW·h
解析:选B 一个月30天,每天亮灯按10 h计,共30×10 h=300 h,LED灯比高压钠灯每盏功率小220 W,使用4 000盏可节约的电能为4 000×0.22 kW×300 h=2.64×105
kW·h,最接近B项。
3.(2018·浙江6月学考)不切断电源只按下遥控器的待机键,电视机即进入待机模式。家用电视机待机功率约0.5 W,假设每户家庭使用1台电视机,如果在不使用电视机时及时切断电源,则我国一年因此节省的电能最接近( )
A.1×107 kW·h B.1×108 kW·h
C.1×109 kW·h D.1×1010 kW·h
解析:选C 按3.5×108户家庭,每天待机18 h计算,我国一年因此节省电能0.5×10-3×3.5×108×18×365 kW·h≈1×109 kW·h,C正确。
4.(2018·宁波模拟)如图所示电路中的电源为恒流源,不管外电路的电阻如何变化,它都能够提供持续的定值电流。电压表、电流表都为理想电表,当滑动变阻器R的滑动触头向右滑动时,电压表V1、V2示数变化量的绝对值分别为ΔU1和ΔU2。电流表A示数变化量的绝对值为ΔI,下列说法中正确的是( )
A.V1示数增大,A示数增大,=R2
B.V1示数减小,A示数减小,=R1
C.V2示数减小,A示数增大,=R1
D.V2示数不变,A示数增大,=R2
解析:选D 从电路图中可知,R和R2并联后再与R1串联,电压表V1测量路端电压,电压表V2测量R1两端的电压,当滑动变阻器触头向右滑动时,阻值减小,R2和R并联电阻减小,外电路总电阻减小,所以路端电压减小,即电压表V1示数减小,电源输出恒定的电流,则通过R1的电流不变,所以R1两端的电压不变,故并联电路两端的电压减小,所以通过R2的电流减小,而通过R2的电流与通过R的电流之和等于总电流,故通过R的电流增加,即A的示数增大,根据欧姆定律可得=R2,故D正确。
5.如图所示,电源的电动势为E,内阻为r,R1为定值电阻且R1>r,R2为光敏电阻,当光照强度减小时阻值增大,L为小灯泡,C为电容器,电表均为理想电表。闭合开关S后,若增大照射光强度,则( )
A.电压表的示数减小
B.电源的输出功率变小
C.电容器上的电荷量增加
D.两表示数变化量的比值不变
解析:选D 增大光照则R2减小,所以电路的总电流增大,电压表测定值电阻R1两端的电压,故读数变大,A错误;因为R1>r,电源输出功率P出=2R外=,则当R外=r时,输出功率最大,当R外>r时,随外电路的电阻减小,输出功率增大,则B错误;由于内电压、R1两端的电压均增大,则电容器电压减小,带电荷量减小,C错误;由于U=IR1,所以=R1,故比值不变,D正确。
[补知能欠缺]
1.串、并联电路的特点
串联电路
并联电路
连接形式
电流关系
I=I1=I2=…=In
I=I1+I2+…+In
电压关系
U=U1+U2+…+Un
U=U1=U2=…=Un
电阻关系
R=R1+R2+…+Rn
=++…+
电压(流)
分配
=
=,=
功率分配
=
=
2.电阻串、并联中几个有用的推论
(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻变大时,总电阻变大。
(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻变大时,总电阻变大。
(3)无论电阻怎样连接,每一段电路消耗的电功率总等于各个电阻消耗的电功率之和。
3.电表改装原理
改装成电压表
改装成电流表
原理
串联分压
并联分流
改装电路
连接电
阻大小
R=Rg=(n-1)Rg
R=Rg=
与扩程倍数
n的关系
串联的电阻是原电表
内阻的n-1倍
并联的电阻是原电表
内阻的
4.简单动态电路分析方法
(1)负载R增大―→I减小―→U内减小―→U外增大,外电路断路时(R→无穷),I=0,U外=E。
(2)负载R减小―→I增大―→U内增大―→U外减小,外电路短路时(R=0),I=,U内=E。
5.电源的功率和效率
电源
总功率
任意电路:
P总=EI=U外I+U内I=P出+P内
纯电阻电路:P总=EI=I2(R+r)=
电源内部
消耗功率
P内=I2r=U内I=P总-P出
电源的输
出功率
任意电路:P出=UI=EI-I2r=P总-P内
纯电阻电路:P出=UI=I2R=
电源的
效率
任意电路:η=×100%=×100%
纯电阻电路:η=×100%=×100%=×100%
6.纯电阻电路中,P出与外电阻R的关系
P出=I2R==。
输出功率随R的变化关系:
①当R=r时,电源的输出功率最大,为Pm=;
②当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小;
③当R