陕西省交大附中2013届高三物理 第37课时 闭合电路中的能量转化 含容电路 故障分析练习试题（B卷）

1 第第3 37 7课课时时 闭闭合合电电路路中中的的能能量量转转化化 含含容容电电路路 故故障障分分析析 B B卷卷 易错现象易错现象 1 在处理纯电阻电路的能量问题时 易乱用结论 不对电路进行分析就照搬旧的解题套路乱 套公式 2 对含有电容器的问题忽略了动态变化过程的分析 纠错训练纠错训练 1 有四个电源 电动势均为 8V 内阻分别为 1 2 4 8 今要对 R 2 的电阻供 电 问选择内阻为多大的电源才能使 R 上获得的功率最大 A 1 B 2 C 4 D 8 2 如图 37 B 1 所示电路 电源电动势 6V 内阻 r 1 外电路中电阻 R1 2 R2 3 R3 7 5 电容器的电容 C 4 F 开始电键 S 断开 从合上电键到电路稳定的过程中 通过电流 表的电量是多少 3 如图 37 B 2 所示 电灯L标有 4V 1W 滑动变阻器R总电阻为50 欧 当滑片P滑至某位置时 L恰好正常发光 此时安培表示数为 0 45 安 由于外电路发生故障 电灯L突然熄灭 此时安 培表示数变为 0 5 安 伏特表示数变为 10 伏 若导线完好 电路中各处接触 良好 试问 1 发生故障是短路还是断路 发生在何处 2 发生故障前 滑动变阻器接入电路的阻值为多少 3 电源电动势和内电阻分别为多大 检测提高检测提高 一 选择题 1 关于电池的下列说法中正确的是 A 电池的负载增加 输出电压要减小 B 负载电阻增大时 电池端电压增大 C 电池输出电压越大 其输出功率就越大 D 电池的输出电流越大 其输出功率就越大 2 如图 37 B 3 所示 图甲为 R1 R2的伏安特性曲线 图乙为 R1 R2串联后与 R0组成的电 路 根据图示判断下列说法正确的是 A 由图可以看出 R1 R2 B 调节 R0一定可以使 R1 R2的电压相等 C 两个电阻消耗的电功率之比与电源的电动势和内电阻无关 D 要使 R1上得到的功率最大 应把滑片 P 移至最左端 3 如图 37 B 4 所示 电路两端的电压为U 但灯L1 L2都不亮 用电压表测得 Uab 0 Ubc U Ucd 0 Uad U 则故障原因可能是 A R断路 B R短路 C L1 L2都短路 D L1 L2都断路 图37 B 1 图37 B 4 图37 B 2 图37 B 3 2 4 如图 37 B 5 所示 电源电动势均为 内阻 为r 当滑动变阻R1的滑动头P向下滑动时 干路电流I的变化量为 I 通 过R1中的电流I1的改变量为 I1 则它们的关系是 A I I1 B I I1 D I I1 5 如图 37 B 6 所示电路中 电源电动势为 内电阻为r R1 R2 R3 R4为四个可变电 阻 要使电容器C1 C2所带的电量都减小 则可以 A 增大R1 B 增大R4 C 减小R2 D 减小R3 6 图 37 B 7 所示电路中 由于某一电阻断路 致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断 路时要大 则这个断路的电阻可能是 A R1 B R2 C R3 D R4 7 在图 37 B 8 所示电路中 R1 10 欧 R2 20 欧 R3 6 欧 电容器 C 10 微法 电源电动势 12 伏 内阻不计 已 知电容器带电量为 1 0 10 5库 则 R4 的阻值可能 为 A 18 欧 B 8 4 欧 C 2 欧 欧 7 30 D 8 如图 37 B 9 所示电路的三根导线中有一根是 断的 电源电阻器R1 R2及另外 两根导线都是好的 为了查出断导线 某学生想先用万用表的红表笔连接在电源的正极 a 再将黑 表笔分别连接在电阻器 Rl的 b 端和 R2的 c 端 并观察万用表指针的示数 在下列选挡中 符合操 作规程的是 A 直流 10V 挡 B 直流 0 5A 挡 C 直流 2 5V 挡 D 欧姆挡 二 填空题 9 如下图 37 B 10 所示电路 当变阻器的滑动触头P由a端向b端滑动时 下述各量的变 化情况是 R1的电功率 电源功率 电源内部消耗的功率 电容器贮存的电能 10 某同学按如图 37 B 11 所示电路进行实验 实验时该同学将变 阻器的触片 P 移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示 序号A1示数 安 A2示数 安 V1示数 伏 V2示数 伏 10 600 302 401 20 20 440 322 560 48 将电压表内阻看作无限大 电流表内阻看作零 1 电路中 分别为电 源的电动势和内阻 为定值电阻 在这五个 物理量中 可根据上表 图37 B 10 图37 B 9 图37 B 8 图37 B 5 图37 B 6 图37 B 7 3 中的数据求得的物理量是 不要求具体计算 2 由于电路发生故障 发现两电压表示数相同了 但 不为零 若这种情况的发 生是由用电器引起的 则可能的故障原因是 三 计算题 11 如图 37 B 12微法 微法 欧 欧 当开关S断开时 A B两点的6 1 C3 2 C6 1 R3 2 R 电压当S闭合时 AB UC1的电量是增加还是减少 改变了多少库仑 已知 伏 18 U 12 把一个 10V 2 0W 的用电器 A 纯电阻 接到某一电动势和内阻都不变的电源上 用电器 A 实际消耗的功率是 2 0 瓦 换上另一个 10V 5 0W 的用电器 B 纯电阻 接到这一电源上 问电器 B 实际消耗的功率有没有可能反而小于 2 0 瓦 你如果认为不可能 试说明理由 如果认为可能 试 求出用电器 B 实际消耗的功率小于 2 0 瓦的条件 设电阻不随温度改变 13 电饭锅是一种可以自动煮饭并自动保温 又不会把饭烧焦的家用电器 它的电路由控制部 分 AB 和工作部分 BC 组成 K1是限温开关 手动闭合 当温度达到 1030C 时自动断开 不能自动闭 合 K2是自动开关 当温度超过 800C 时自动断开 温度低于 700C 时自动闭合 R2是限流电阻 阻 值 2140 R1是工作电阻 阻值 60 锅中放好适量的米和水 插上电源 220V 50HZ 手动闭 合 K1后 电饭锅就能自动煮好米饭并保温 简述手动闭合 K1后 电饭锅加热 保温过程的工作 原理 加热过程电饭锅消耗的电功率 P1是多大 K1 K2都断开时电饭锅消耗的电功率 P2是多大 若插上电源后没有手动闭合 K1 能煮熟饭吗 为什么 第第 3737 课时课时 闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量转化 含容电路含容电路 故障分析 故障分析 B B 图37 B 12 图37 B 11 纠错训练纠错训练 1 1 解 解 由 P I2R 可知 R 上消耗的功率 22 2 8 2 r R rR P 显然 P 是 r 的单调减函数 所以就题设条件而言 r 取 1 时 P 有最大值 应选 A 有部分同学依 外电阻等于内电阻 R r 时 外电路上的电功率有最大值 可知 应 选内阻 2 的电源对 R 供电 故选 B 上述错解的根源在于滥用结论 物理学的任何规律 结论的成立都是有条件的 都有其适用范围 关键是要掌握好 条件和范围 2 分析分析 电键 S 断开时 电容器并联在电阻 R2 两端 电键 S 合上后 电容器并联在 电阻 R1 两端 算出两种情况下的充电电量 再通过对充电极性的比较即得 解解 电键 S 断开时 由串联分压得电容器的电压V rRR R UUC3 21 2 2 电容器被充电的电量 Q CUc 4 10 6 3C 1 2 10 5C 其极性是上板为正 下板为负 电键 S 合上后 外电路的总电阻和路端电压分别为 V rR R U RRR RRR R 5 4 3 321 321 外 外 外 外 由串联分压得电容器的电压VU RR R UUC8 1 21 1 1 1 外 电容器被充电的电量 Q CU c 4 10 6 1 8C 7 2 10 6C 其极性是上极为负 下极为正 所以 当电键从断开到合上后电路稳定的过程中 通过电流表的电量为 Q Q Q 1 92 10 5C 说明说明 电容器充电后 需注意极板上电荷的极性 3 3 解 解 1 故障发生在灯泡L处 是断路 2 20 欧 3 伏 125 r 5 欧 分析与解 分析与解 1 电路发生故障后 安培表示数增大 路端电压也增大 222 UUI R 因此一定是外电路总电阻增大所致 一定是在外电路某处发生断路故障 由于安培表有示 数 R2不可能断路 由于伏特表有示数 变阻器不可能断路 依题意 导线完好 电 路中各处接触良好 所以故障只可能是L2发生断路 2 由于伏 则有 欧 L未发生断路前恰好正常发光 2 10UU 2 2 2 10 20 0 5 U R I 所以L的额定电压伏 L的额定电流 安 UL 4 L L L P I U 1 0 25 4 L未断路前路端电压 伏 222 0 45 209UUI R 变阻器连入电路的阻值 欧 1 1 1 94 20 0 25 R L RL U UU R II 3 根据全电路欧姆定律 有故障前 UIr 90 450 25 r 故障后 100 5r 解之 得 伏 欧 12 5 5r 检测提高检测提高 1 1 AB2AB2 AC3AC3 AC4AC4 B5B5 AC6AC6 AD7AD7 AB8AB8 A9A9 增大 增大 增大 减小 1010 1 2 短路或断开 1111 分析与解 分析与解 在电路中 C1 C2的作用是断路 当S断开时 全电路无电流 B C等势 A D等势 则伏 18 CDACAB UUU C1所带的电量为 库 46 11 1008 1 18106 CD UCQ S闭合时 电路由串联 C1两端的电压即R1上两端的电压 RR 12 伏 126 36 18 1 21 R RR U UAC C1的带电量 库 46 11 1072 0 12106 AC UCQ 故C1的带电量改变了 库 负号表示减少 444 11 1036 0 1008 1 1072 0 QQQ 1212 解 解 根据 A B 的额定电压和额定功率可求出它们的电阻分别为 50 2 A A A P U R 20 2 B B B P U R 根据闭合电路欧姆定律可得出 把 A B 用电器分别接到电源上 所消耗的功率分别 为 A A A R rR P 2 B B B R rR P 2 于是根据题中给出的条件 PA 2 0 瓦 PB 2 0 瓦 即得出0 250 50 2 r 0 220 20 2 r 把上式联立求解 得出电源电动势 和内阻 r 满足条件是 Vr V 1010505 10210 1313 解答 插上电源 手动闭合 K1后由于室温肯定低于 700C 所以当时 K2也是闭合 的 所以 R2被短路 只有 R1工作 功率 P1较大 使米和水被加热 当温度升到 800C 时 K2 断开 但 K1仍闭合 R2仍被短路 功率仍为 P1 所以温度继续升高 把水烧开 这时温度 将保持在 1000C 直到水分蒸发完毕 温度继续升高到 1030C K1断开且不再自动闭合 这时 饭已煮好 R1 R2串联 热功率 P2较小 电饭锅发出的电热小于它