教科版高中物理选修3-12-4

高中物理学习材料
（马鸣风萧萧**整理制作）
(时间：60分钟)
知识点一电源及电动势
1．下列关于电源的说法中，正确的是()．
A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大
B．电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功C．电源的电动势与外电路无关
D．在电源内从负极到正极电势的升高等于E
解析电源向外提供的电能除与电动势有关外，还与输出的电流、通电的时间有关．所以电源向外提供的电能多，并不意味着电源的电动势一定大，例如，一个电动势较小的电源，如果长时间向外供电，照样可以提供较多的电能；一个电动势较大的电源，如果没有工作，即没对外供电，则它根本不向外提供电能．故选项A的说法错误、选项D也错误，故选B、C两项．
答案BC
2．关于电动势，下列说法中正确的是()．A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加
B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送做功越多
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多
解析电源是将其他能量转化为电能的装置，在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做正功，电能增加，因此选项A正确．电源电动势是反映电源内部其他形式能转化为电能的能力强弱的物理量，电动势在数值上等于非静电力把单位正电荷从电源负极移到正极所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所以选项C正确．答案AC
知识点二闭合电路欧姆定律的应用
3．某电池当外电路断开时，路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后其路端电压降为2.4 V，则可以判定该电池的电动势E和内电阻r分别为()．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 外电路断开时，U ＝E ＝3 V 接上8 Ω的电阻后，I ＝U ′R ＝0.3 A ，R 总＝E I ＝10 Ω
所以r ＝R 总－R ＝2 Ω.
答案 B
图2－4－11
4．如图2－4－11所示电动势为2 V 的电源跟一个阻值R ＝9 Ω的电阻接成闭合电路，测得电源两端电压为1.8 V ，求电源的内电阻．
解析 通过电阻R 的电流为
I ＝U R ＝1.89 A ＝0.2 A
由闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir ，得电源内电阻r ＝E －U I ＝2－1.80.2 Ω＝1 Ω.
答案 1 Ω
5．电动势为E ＝12 V 的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路．如果
将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的13，电流表的读数增大为
原来的3倍．求电压表原来的读数．
解析 设电源和电流表内阻之和为r ，电压表原来的读数为U ，电流表原来
的读数为I，一电压表和一电流表串联时，由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir；
当一电阻与电压表并联时，由闭合电路欧姆定律得：E＝1
3U＋3Ir，两式联立得E
＝4
3U，所以U＝3
4E＝
3
4×12 V＝9 V.
答案9 V
知识点三闭合电路的动态分析
6．如图2－4－12所示的电路中，R1和R2是定值电阻，在滑动变阻器R的滑动片P从下端a逐渐滑到上端b的过程中，电阻R1上消耗的电功率 ()．
图2－4－12
A．一定是逐渐减小B．有可能逐渐减小
C．有可能先变小后变大D．一定是先变小后变大
解析R1为定值电阻，由P1＝I2R1可知R1消耗功率由干路电流I决定，而干路电流的变化则由R、R2部分电路总电阻变化引起，设该部分的总电阻为R P，则
R P＝
(R aP＋R2)·R Pb (R aP＋R2)＋R Pb
由极限定理可得：R aP＋R2＋R Pb＝R＋R2＝定值当(R aP＋R2)＝R Pb时，(R aP＋R2)·R Pb＝最大值
此时R P最大．
讨论：若R≤R2，则P在向上移动过程中，R P一定减小．
一定增大，R1消耗的功率变大．由闭合电路欧姆定律I＝E
r＋R1＋R P
若R>R2，则P在向上移动过程中，R P先变大，当取得最大值后，R P再减小，这样回路中电流先变小，再变大，R1消耗的功率也先变小，再变大．答案 C
7．如图2－4－13所示，经过精确校准的电压表V1和V2，分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，读数依次为12.7 V和12.3 V，则
()．
图2－4－13
A．a、b间的实际电压略大于12.7 V
B．a、b间的实际电压略小于12.3 V
C．电压表V1的内阻大于V2的内阻
D．电压表V1的内阻小于V2的内阻
解析并联电压表使电路总电阻减小，电流增大，故a、b两端电压比实际电压要小，且电压表内阻越大，测量值越大，越接近实际电压．
答案AC
图2－4－14
8．如图2－4－14所示的电路中，滑动变阻器的滑片P从a滑向b的过程中，三只理想电压表的示数变化绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，下列各值可能出现的是()．A．ΔU1＝3 V、ΔU2＝2 V、ΔU3＝1 V
B．ΔU1＝1 V、ΔU2＝3 V、ΔU3＝2 V
C．ΔU1＝0.5 V、ΔU2＝1 V、ΔU3＝1.5 V
D．ΔU1＝0.2 V、ΔU2＝1 V、ΔU3＝0.8 V
解析由电路连接关系可知，ΔU2＝ΔU1＋ΔU3.这是由于R ab变小，电压表V1示数减小，而电压表V3示数变大，V2示数应为V1、V3两值之差，V2、V3两表中V2变化大，故B、D项正确．
答案BD
图2－4－15
9．在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量，如图2－4－15所示为电子秤的原理图，托盘和弹簧的电阻与质量均不计．滑动变阻器的滑动端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零．设变阻器的总电阻为R，总长度为l，电源电动势为E，内阻为r，限流电阻的阻值为R0，弹簧劲度系数为k，不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想表，当托盘上放上某物体时，电压表的示数为U，求此时称量物体的质量．
解析设托盘上放上质量为m的物体时，弹簧的压缩量为x，由题设知mg ①
＝kx，得x＝mg
k
由全电路欧姆定律知I＝E
R＋R0＋r
②
U＝IR′＝I Rx l ③
联立①②③求解得m＝kl(R0＋R＋r)
RgE U.
答案kl(R0＋R＋r)
RgE U
图2－4－16
10.如图2－4－16所示，电源电动势E＝9 V，内电阻r＝0.5 Ω，电阻R1＝5.0 Ω、R2＝3.5 Ω、R3＝6.0 Ω、R4＝3.0 Ω，电容C＝2.0 μF.当电键K由与a接触到与b接触通过R3的电量是多少？
解析K接a时，
U C＝U1＝E
R1＋R2＋r
R1＝5 V
此时电容器带电量Q C＝CU1＝1×10－5 C K接b时，
U C′＝U2＝E
R1＋R2＋r
R2＝3.5 V
此时电容器带电量Q C′＝CU1＝0.7×10－5 C
流过R3的电量为ΔQ＝Q C＋Q C′＝1.7×10－5 C
答案 1.7×10－5 C
11.
图2-4-17
用1台E＝240 V，r＝1 Ω的小发电机给一幢楼房供电，输电线干路电阻r
导＝1 Ω，楼房内部导线电阻不计，今在干路上串联滑动变阻器用以调节送到宿舍的电压，从而保证电灯始终正常发光，如图2-4-17所示，若所装灯泡为“220 V 100 W”，则：
(1)最多可以装多少盏电灯？
(2)为了保证不论开多少盏电灯，变阻器都能调节灯泡正常发光，变阻器R 的总阻值至少应多大？
解析本题考查闭合电路的欧姆定律．(1)根据闭合电路的欧姆定律，电源
电动势等于内、外电路电压之和：E＝U＋I(r导＋r)＝U＋n P
U(r导
＋r)，240＝220
＋100
220(1＋1)n，n＝22(盏)．
(2)为了保证不论开多少盏电灯，电灯都能正常发光，只要干路上串联一只滑动变阻器就能保证电灯正常发光，此时滑动变阻器的阻值就是此题的解：当装
1盏电灯时电阻R最大E＝U＋P
U(r导
＋r＋R)，所以R＝42 Ω.
答案见解析。