第十二章电能能量守恒定律-

综合复习与测试第十二综合复习与测试第十二章电能能量守恒定律知识体系·思维导图考点整合·素养提升主题1直流电路的电路故障分析与判断1．电路常见故障(1)断路；(2)短路。2．电路故障特点(1)断路特点：某电路中发生断路时，其电流为零；如果断路出现在干路中，则发生断路的地方其两端电压等于电源电压。(2)短路特点：电路中的某部分发生短路时，表现为有电流通过电路而该部分电路两端电压为零。3．电路故障部位的检测和判断(1)断路故障的检测和判断(假设只有一个断点)：用电压表与电源并联检测电路中是否有电压，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。(2)短路故障的检测和判断：用电压表与电源并联，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该段电路被短路；若电压表示数不为零，则该段电路没被短路。【典例1】如图所示，电灯L的规格为“4V1W”，滑动变阻器R的总电阻为50Ω。当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45A。由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数变为0.5A，电压表示数为10V。若导线连接完好，电路中各处接触良好。试问：(1)发生的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大？(3)电源的电动势和内电阻为多大？主题2闭合电路中的图像问题分析与应用闭合电路中各物理量间的变化关系大都可以用有关图像表示。只要明确各种图像中点、线、面积、斜率及截距等各物理量的含义并正确使用图像，闭合电路问题的求解就会既快捷正确又方便灵活。闭合电路中常见的图像如下。类型表达式图像物理意义I­R图像I＝eq\f(E,R＋r)纵截距为短路电流，I随R增大而减小U­R图像U＝eq\f(ER,R＋r)＝eq\f(E,1＋\f(r,R))U随R的增大而增大，但为非线性关系U­I图像U＝E－Ir纵截距为E，横截距为I短，斜率的绝对值等于rP出­R图像P出＝eq\f(E2,R＋r2)R当R＝r时，电源的输出功率最大，Pmax＝eq\f(E2,4R)＝eq\f(E2,4r)；当R＞r时，电源的输出功率随R的增大而减小；当R＜r时，电源的输出功率随R的增大而增大P出­I图像P出＝EI－I2r当I＝eq\f(E,2r)时，电源的输出功率的最大值为eq\f(E2,4r)；当I＜eq\f(E,2r)时，电源的输出功率随I的增大而增大；当I＞eq\f(E,2r)时，电源的输出功率随I的增大而减小η­R图像η＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))电源的效率随外电路电阻的增大而增大eq\f(1,I)­R图像eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)·R＋eq\f(r,E)图像的斜率表示eq\f(1,E)，纵截距为eq\f(r,E)，横截距为－req\f(1,U)­eq\f(1,R)图像eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)图像的纵截距为eq\f(1,E)，斜率为eq\f(r,E)，横截距为－eq\f(1,r)【典例2】在利用电流表和电阻箱测定电源电动势和内阻的实验中，电流表的内阻很小，可视为理想电表，电路如图甲所示，连接好电路并进行如下操作：闭合开关S，调节电阻箱的阻值，并记录下每次电阻箱的阻值R及对应的电流表A的示数I。甲乙(1)实验中，若某同学通过测量获得两组数据：当电流表读数为I1时，电阻箱读数为R1；当电流表读数为I2时，电阻箱读数为R2。利用所测得的I1、I2、R1、R2可求出E＝________，r＝________。(2)若另一同学测得10组I、R的数据，并作出了如图乙中a所示的图像。则根据图像可求出电源电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω。(3)已知某电阻元件R′的eq\f(1,I)­R图像如图乙中b所示，若用该实验的电源给此元件供电，此元件的热功率为________W。主题３实验中的仪器、仪表的选择1．实验中的仪器、仪表的选择原则(1)安全性原则：选用电源、电流表、电压表时，要根据实验的要求，根据器材的参数，考虑所测电流，电压的最大值不能超出仪表的量程，以确保不损坏仪器。(2)精确性原则：在实验电路中测量电流、电压时，电流表、电压表指针的偏角不能过小，以减小误差，电流表、电压表的读数为满刻度的eq\f(1,3)以上时，读数较准确，能接近满刻度更好。(3)方便性原则：选用滑动变阻器时，先要确保电路中电流不超过变阻器允许通过的最大电流，若用“限流式”一般选阻值适当大一点的，但不是越大越好，因阻值太大时，在实验中，可能只用到其阻值较小的一部分，滑动触头只能在很短的距离内移动，使用起来很不方便，一般是选变阻器总阻值与用电器的阻值比较接近的；若用“分压式”，应选择总阻值适当小一些的滑动变阻器，这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动距离成正比例改变，调节起来比较方便。2．选用器材的一般步骤(1)先找出实验中必须应用的器材；(2)画出实验电路图；(3)估算待测电路中I和U的最大值；(4)考虑能否使电表指针偏转满刻度的eq\f(1,3)以上；(5)选择合适量程的电压表、电流表，合适的滑动变阻器和电源。【典例３】小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系。已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω，阻值R随温度t的升高而增大。实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度。实验时闭合开关S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，…和电流表的相应示数I1，I2，…。然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，…，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，…。(1)有以下两种电流表，实验电路中应选用________。A．量程0～100mA，内阻约2ΩB．量程0～0.6A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”，正确的操作顺序是________。①将旋钮a由“0”旋转至“1”②将旋钮b由“9”旋转至“0”③将旋钮c由“9”旋转至“0”(3)实验记录的温度t和阻值R的数据如表所示。温度t/℃20.040.060.080.0100.0阻值R/Ω9.610.411.112.112.8请根据表中数据，作出R­t图线。由图线求得阻值R随温度t的变化关系为R＝________Ω。综合测试单选题：1．阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定时，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()A．eq\f(2,5)B．eq\f(1,2)C．eq\f(3,5)D．eq\f(2,3)2.如图所示为一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用该欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度的eq\f(3,4)处。现用该欧姆表测一阻值未知的电阻Rx的阻值，指针偏转到满刻度的eq\f(1,4)处，可知该电阻的阻值为()A．4RB．3RC．9RD．27R3.下面是对电源电动势概念的认识，下列说法正确的是(    )A.同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化B.1号干电池比7号干电池体积大，但电动势相同C.电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大D.电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同4.已知两电源的电动势E1>E2，当外电路电阻为R时，外电路消耗功率正好相等。当外电路电阻增为R'时，电源为E1时对应的外电路功率P1，电源为E2时对应的外电路功率为P2，电源EA.r1>C.r1<5.如图所示为某种太阳能无人驾驶试验汽车，安装有5m2的太阳能电池板和蓄能电池，该太阳能电磁板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为40W。车上安装有效率为80%电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以恒定的机械功率1250W启动，汽车最大行驶速度为90km/ℎA.以最大速度行驶时牵引力大小为5NB.所受阻力与速度的比值为2Ns/mC.保持90km/ℎ的速度行驶1ℎ至少需要有效光照6.25ℎD.若仅用太阳能电池板供电时可获得10m/s的最大行驶速度如图所示，一款微型机器人的内部有一个直流电动机，其额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，下列说法正确的是（）A.电动机消耗的总功率为EIB.电动机的效率为UEC.电源的输出功率为EI−I27.如图所示的U−I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线，用该电源直接与电阻RA.R的阻值为2.5ΩB.电源内阻为0.5ΩC.电阻R功率为8.交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法中正确的是(    )A.电压表的示数变大，电流表的示数变小B.电压表的示数变小，电流表的示数变小C.酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大D.电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变9.在抗击新冠肺炎期间，欢乐送机器人为数十家医院提供了无接触配送服务。该机器人正常工作时电源输出电压为29V，输出电流为4A，整机重量为30kg。在某次无接触配送服务时承载药品重量为20kg，行驶速度为1.2m/s，在行驶过程中受到的阻力大小为总重力的0.15倍，重力加速度g取10m/sA.1.625ΩB.3.5ΩC.3.875ΩD.7.25Ω多选题：10.现有甲、乙、丙三个电源，电动势E相同，内阻不同，分别为r甲、r乙、r丙。用这三个电源分别给定值电阻R供电，已知R＝r甲＞r乙＞r丙，现将R先后接在这三个电源上的情况相比较，下列说法正确的是()A．接在甲电源上时，电源内阻消耗的功率最大B．接在甲电源上时，定值电阻R两端的电压最大C．接在乙电源上时，电源的输出功率最大D．接在丙电源上时，电源的输出功率最大11.(2021·佛山一中月考)如图所示的电路中，合上开关S后，电压表和电流表的读数分别为U、I，定值电阻R2消耗的功率为P，电容器所带的电荷量为Q，两电表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列有关物理量之间变化关系图像正确的是()ABCD12.如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表V1和V2的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知电流表读数在以下时，电动机没有转动。不考虑电表对电路的影响，下列判断正确的是（）A．图线①为V2示数随电流表的变化图线B．电路中电源电动势为C．此电路中，电动机的最大输入功率是D．变阻器R的最大阻值大于13．如图甲所示电路，小灯泡通电后其两端电压U随所通过的电流I变化的图线如图乙所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PM为U轴的垂线，PQ为I轴的垂线，下列说法中正确的是（）A．随着所通电流的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点，小灯泡的电阻为C．在电路中灯泡L两端的电压为U1时，电阻R两端的电压为I1RD．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积计算题：14.在如图所示的电路中，已知电源电动势E＝3V，内电阻r＝1Ω，电阻R1＝2Ω，滑动变阻器R的阻值可连续增大，问：(1)当R多大时，R消耗的功率最大？最大功率为多少？(2)当R多大时，R1消耗的功率最大？最大功率为多少？(3)当R多大时，电源的输出功率最大？最大为多少？15．欧姆表的工作原理图如图所示(1)若表头的满偏电流为Ig＝500μA，干电池的电动势为1.5V，求灵敏电流表的电流刻度值为50μA、250μA时对应的欧姆表的电阻值。(2)这个欧姆表的总内阻为多少，表针偏转到满刻度的eq\f(1,3)时，待测电阻为多少。16．在如图所示的电路中，R1=2Ω，R2=R3=4 Ω，当开关K接a时，R2上消耗的电功率为4 W(1)当开