2020高中物理一轮复习方案课件 教师用书 练习 (14)

2．电压表、电流表的改装
项目
改装为大量程电压表
原理
串联电阻分压
改装原理图
分压电阻 或分流电阻
改装后的 电表内阻
U＝IgR＋IgRg， 所以 R＝UIg－Rg
RV＝R＋Rg>Rg
改装为大量程电流表 并联电阻分流
IgRg＝(I－Ig)R， 所以 R＝II－gRIgg RA＝RR＋RRg g<Rg
(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表．可选 用的器材有：微安表头(量程 100 μA，内阻 900 Ω)；电阻箱 R1(阻 值范围 0～999.9 Ω)；电阻箱 R2(阻值范围 0～99 999.9 Ω)；导线 若干．
[审题指导] 先分析电路的结构，当滑动变阻器连入电路的 阻值变化时，会引起 V1、V2、V3、A 表的变化，结合图形得出ΔΔUI 的含义．
【解析】 变阻器滑片向下滑动，连入电路中的电阻 R 变减
小，由 I＝R＋RE变＋r，A 表示数增大，故 A 正确；V2 表测量的是 电源的输出电压，U2＝E－Ir 减小，故 B 错误；由于 R 是定值电 阻，则ΔΔUI1＝R，如图甲所示，又由 U2＝E－Ir，则ΔΔUI2＝r，如图 乙所示，所以，ΔU1＝ΔI×R，ΔU2＝ΔI×r，又因 R>r，得 ΔU1 大于 ΔU2，故 D 正确；同理，U3＝E－I(r＋R)，ΔΔUI3＝r＋R，故 C 正确．
3．(2019·河北唐山摸底)如图所示电路，当滑动变阻器 R1 的滑片向
上滑动时，下列说法正确的是( C )
A．R2 的功率增大 C．电流表的示数变大
B．R3 两端的电压减小 D．通过 R1 的电流增大
解析：当滑动变阻器 R1 的滑片向上滑动时，其接入电路的 电阻增大，外电路总电阻增大，则干路电流 I 减小，路端电压 U 增大，R3 两端的电压等于路端电压，则知 R3 两端的电压增大， 则通过 R3 的电流增大，通过 R2 的电流减小，其功率减小，电压 U2 也减小；R1、R4 并联电压增大，故通过电流表的电流增大， 电流表示数增大，通过 R1 的电流减小，只有 C 项正确．
要求利用所给器材先组装一个量程为 1 mA 的直流电流表， 在此基础上再将它改装成量程为 3 V 的直流电压表．组装好的多 用电表有电流 1 mA 和电压 3 V 两挡．
回答下列问题： (1)在虚线框内画出电路图并标出 R1 和 R2，其中*为公共接线 柱，a 和 b 分别是电流挡和电压挡的接线柱．
2．(多选)四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个电压表， 安培表 A1 的量程大于 A2 的量程，电压表 V1 的量程大于 V2 的量程，把
它们按图接入电路中( AC )
A．A1 读数比 A2 读数大 B．A1 指针偏转角度比 A2 指针偏转角度大 C．V1 读数比 V2 读数大 D．V1 指针偏转角度比 V2 指针偏转角度大
考点 3 电源的功率和效率
(2018·北京卷)如图 1 所示，用电动势为 E、内阻为 r 的电源，向滑动变阻器 R 供电．改变变阻器 R 的阻值，路端电 压 U 与电流 I 均随之变化．
(1)以 U 为纵坐标，I 为横坐标，在图 2 中画出变阻器阻值 R 变化过程中 U-I 图象的示意图，并说明 U-I 图象与两坐标轴交点 的物理意义．
无论是将表头改装成电流表还是电压表，都没有改变表头的参数， 即表头的满偏电流、满偏电压都不发生变化，只是由分压电阻或者分 流电阻承担了部分电压或电流．
考点 2 闭合电路动态分析
1．判定总电阻变化情况的常用方法 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻 一定增大(或减小)． (2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增 大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．
【答案】 见解析
5．如图所示为某闭合电路电源的输出功率随电流变化的图象，由
此图象可以判断( D )
A．电源的内阻消耗的功率最大为 9 W B．电源的效率最大为 50% C．输出功率最大时，外电路的总电阻为 4 Ω D．电源的电动势为 12 V
解析：由题图可知，当电流为 1.5 A 时电源的输出功率最大， 这时内阻消耗的功率等于输出功率，为 9 W，电源的效率为 50%， 这时电源的总功率为 18 W，根据 P＝IE，可求得电源的电动势 为 12 V，D 项正确；由 Pr＝I2r 可知，电源的内阻为 4 Ω，由于 不确定外电路是不是纯电阻电路，因此 C 项错误；随着电流的增 大，内阻消耗功率增大，A 项错误；随着电流的减小，电源的效 率增大，B 项错误．
【答案】 (1)如图所示
(2)电阻箱的阻值应取 R1＝__1_0_0___Ω，R2＝__2_9_1_0__Ω.(保留 到个位)
[审题指导] 根据题意，本题应先改为量程为 1 mA 电流表， 再将此电流表改为量程为 3 V 的电压表．
【解析】 本题考查电表的改装．将量程为 100 μA 的微安
表头改装成量程为 1 mA 的直流电流表，应并联一个分流电阻，
解析：充电时，电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定 律，有 UI＝I2r＋P 化，故电能转化为化学能的功率 P 化＝UI－I2r， 选项 A 正确；充电器输出的电功率为 P＝UI，选项 B 错误；电 池产生的热功率为 P 热＝I2r，选项 C 正确；充电器的充电效率为 η＝P－PP热×100%＝U－U Ir×100%，选项 D 错误．
第八章
恒定电流
第2讲 电路 电路的基本规律
考点 1 电阻的串、并联及应用
1．串、并联电路的几个常用结论 (1)当 n 个等值电阻 R0 串联或并联时，R 串＝nR0，R 并＝n1R0. (2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的 总电阻小于电路中任意一个电阻． (3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的总电功率始终 等于各个电阻消耗的电功率之和．
(多选)如图，电路中定值电阻阻值 R 大于电源内阻阻值 r. 将滑动变阻器的滑片向下滑动，理想电压表 V1、V2、V3 示数变化量的 绝对值分别为 ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想电流表 A 示数变化量的绝对值为
ΔI，则( ACD )
A．A 的示数增大 B．V2 的示数增大 C．ΔU3 与 ΔI 的比值大于 r D．ΔU1 大于 ΔU2
为 R3 时，电流表示数为零，则 Rx 的阻值为( D )
A．R2 C.RR1R2 3
B.RR1R3 2 D.RR3R1 2
解析：设通过 R1 和 R2 的电流为 I1，通过 R3 和 Rx 的电流为 I2 ，根 据串 、并 联电 路特 点 及欧 姆定 律可 得： I1(R1 ＋R2)＝I2(Rx ＋R3)，由于电流表示数为零，则说明 G 两端的电势相等，则一 定有：I1R1＝I2R3，两式联立可得 Rx＝RR3R1 2，D 项正确．
(3)在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构 成，其中一段 R 并与用电器并联，另一段 R 串与并联部分串联．A、 B 两端的总电阻与 R 串的变化趋势一致．
2．电路动态分析的常用方法 (1)程序判断法：遵循“局部→整体→局部”的思路，按以下 步骤分析：
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题， 可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．
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解析：电流表改装成安培表是并联一个较小的电阻，并联的 电阻越小，量程越大，所以安培表 A1 的内阻小，A2 的内阻大．当 它们并联时，则流过 A1 的电流要大一些，所以安培表 A1 的读数 较大，因为是由两个同样的电流表改装而成的，并联在电路中， 所以指针偏转角度一样大，选项 A 正确，B 错误；同理改装成电 压表，串联在电路中时，两表的指针偏转角度也是一样大，选项 D 错误；电压表 V1 的量程大，说明串联的电阻大，V1 的内阻大 于 V2 的内阻，串联分压大，所以 V1 读数比 V2 读数大，选项 C 正确．
【解析】 (1)U-I 图象如图所示
图象与纵轴交点的坐标值为电源电动势，与横轴交点的坐标 值为短路电流
(2)a.如图所示 b．电源输出的电功率 P＝I2R＝(R＋E r)2R＝R＋E2r2＋rR2 当外电路电阻 R＝r 时，电源输出的电功率最大，为 Pmax＝E4r2
(3)电动势定义式 E＝Wq 根据能量守恒，在题图 1 所示电路中，非静电力做功 W 产 生的电能等于在外电路和内电路产生的电热，即 W＝I2rt＋I2Rt＝Irq＋IRq E＝Ir＋IR＝U 内＋U 外
解法 2：可依据结论“串反并同”进行分析．R3 与 R4 有并联 关系，r、R1、R2 与 R4 有串联关系，当 R4 接入电路的电阻减小时， Ur、U1、U2、I1、I2 增大，U3、I3 减小，而 E 不变，则 U4 减小， UC 减小，EC 减小，质点 P 向下运动．
在分析电路动态变化时，一般是根据局部电路变化滑动变阻 器，传感器推导整体电路总电阻、总电流的变化，然后根据闭合 电路欧姆定律推导所求电阻的电压和电流的变化或者电流表，电 压表示数的变化，也就是从局部→整体→局部.
6．(2019·北京昌平月考)(多选)锂电池因能量高、环保无污染而广 泛使用在手机等电子产品中，现用充电器为一手机锂电池充电，等效 电路如图所示，充电器电源的输出电压为 U，输出电流为 I，手机电池
的内阻为 r，下列说法正确的是( AC )
A．电能转化为化学能的功率为 UI－I2r B．充电器输出的电功率为 UI＋I2r C．电池产生的热功率为 I2r D．充电器的充电效率为IUr×100%
4．(2019·湖南郴州质检)如图所示，平行金属板中带电质点 P 原处 于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，R1 的阻值和电源
内阻 r 相等．当滑动变阻器 R4 的滑片向 b 端移动时( C )
A．电压表读数增大 C．电源的输出功率逐渐增大
B．电流表读数减小 D．质点 P 将向上运动
解析：解法 1：质点 P 处于静止状态，其所受向上的电场力 等于向下的重力，当 R4 的滑片向 b 端移动时，R4 接入电路的电 阻减小，则外电路总电阻减小，干路电流 I 增大，电容器两板间 电压等于 R3 两端的电压，由闭合电路欧姆定律知 R3 两端电压 U3 ＝E－I(r＋R1)减小，则电容器两板间场强减小，质点 P 所受的电 场力减小，所以质点 P 将向下运动，D 错误．电流表读数 IA＝I －I3，I 增大，I3 减小，则 IA 增大，B 错误．R4 两端的电压 U4＝ U3－IAR2，U3 减小，IA 增大，则 U4 减小，电压表读数减小，A 错误．因 R1＝r，则 R 外>r，当 R 外减小时，电源的输出功率逐渐 增大，故 C 项正确．
分流电阻的阻值为II－gRIgg＝100 Ω，选用 R1；再串联一分压电阻可
改装成量程为
3
V
的
电
压
表
，
分
压
电
阻
的
阻
值Hale Waihona Puke 为U－IgRg I
＝
3－900×10－4 10－3
Ω＝2 910 Ω，选用 R2.
1．(2019·云南师大附中模拟)利用如图所示电路可测量待测电阻 Rx 的阻值．定值电阻 R1、R2 阻值已知，闭合电键 S，调节电阻箱的阻值
(2)a.请在图 2 画好的 U-I 关系图线上任取一点，画出带网格的图形， 以其面积表示此时电源的输出功率；
b．请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件． (3)请写出电源电动势定义式，并结合能量守恒定律证明：电源电 动势在数值上等于内、外电路电势降落之和． [审题指导] (1)本题外电路只有变阻器，其两端电压与电源电压相 等，即电源的外电压． (2)变阻器消耗的功率即电源的输出功率．