第十二章电能能量守恒定律讲和练

第十二章电能能量守恒定律一、电功和电功率1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的____________做功。2．电功（1）定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的____________、电路中的____________、通电____________三者的乘积。（2）公式：W=____________。（3）单位：国际单位是____________，符号是J。3．电功率（1）定义：电流在一段电路中所做的功与____________之比。（2）公式：P==____________。（3）单位：国际单位是____________，符号是____________。二、焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量跟____________成正比，跟____________及____________成正比。2．表达式：Q=____________。3．热功率①意义：表示电流发热____________的物理量②定义：单位时间内的发热量③公式：，单位：瓦特（W）三、电路中的能量转化1．电动机工作时的能量转化（1）能量关系：电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能。（2）功率关系：电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电=P机＋P损，P电=____________，P损=____________。2．电池充电时的能量转化电池从电源获得的能量一部分转化为____________能，还有一部分转化为内能。四、电动势1．闭合电路：由导线、电源和____________连成的电路。____________和导线组成外电路，电源内部是内电路。2．非静电力：在电源内部把____________从负极搬运到正极的力。3．电源：通过____________做功把其他形式的能转化为电势能的装置。4．电动势（1）物理意义：表征电源把其他形式的能转化为____________的本领。（2）定义：非静电力所做的功与所移动的____________之比。（3）定义式：E=。（4）单位：____________，符号是____________。五、闭合电路欧姆定律及其能量分析1．部分电路欧姆定律：I=。2．内电阻：电源内电路中的____________。3．闭合电路中的能量转化：如图所示，A为电源正极，B为电源负极，电路中电流为I，在时间t内，____________做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt=____________＋____________。4．闭合电路的欧姆定律（1）内容：闭合电路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）表达式：I=。（3）常见的变形公式：E=U外＋U内。六、路端电压与负载的关系1．负载：外电路中的用电器。2．路端电压：外电路的电势降落。3．路端电压与电流的关系（1）公式：U=____________。（2）结论：①外电阻R减小→I增大→U____________。②外电路断路→I=0→U=E。③外电路短路→I=→U=0（3）电源的U­I图像七、能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式____________为其他形式，或者从一个物体____________到别的物体，在____________或____________的过程中，能量的总量保持____________。八、能量转移或转化的方向性1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是____________的。2．能量耗散：在能量转化过程中流散到周围环境中的内能很难再____________起来重新利用的现象。3．节约能源的根本原因：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上____________了，即从便于利用的能源变为不便于利用的能源。4．自然界中的宏观过程具有____________性。九、能源的分类与应用1．能源的分类（1）不可再生能源：像煤炭、____________和天然气这类无法在短时间内再生的能源，也叫____________能源。（2）可再生能源：像水能、风能、潮汐能这类在自然界可以再生的能源。2．我国可再生能源的开发（1）太阳能发电；（2）水力发电；（3）风能发电；（4）____________发电。十、能源与社会发展1．人类利用能源的三个时期：____________时期、煤炭时期、石油时期。2．利用不可再生能源带来的危害（1）改变大气的成分，加剧气候的变化，如____________效应。（2）形成“酸雨”，腐蚀建筑物，____________土壤。（3）产生____________烟雾，产生浮尘。1．串联电路功率关系（1）各部分电路电流I相同，根据P=I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比。（2）总功率P总=UI=(U1＋U2＋…＋Un)I=P1＋P2＋…＋Pn。2．并联电路功率关系（1）各支路电压相同，根据P=，各支路电阻上的电功率与电阻成反比。（2）总功率P总=UI=U(I1＋I2＋…＋In)=P1＋P2＋…＋Pn。3．结论无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。【例题】1.在图示部分电路中，电阻、和的阻值相等。下列说法正确的是（）A.、和两端的电压之比为B.、和两端的电压之比为C.、和消耗的电功率之比为D.、和消耗的电功率之比为【答案】BD【解析】【详解】AB．设三者电阻都为R，设流过R1的电流为I，则可得U1：U2：U3=2：1：1故A错误，B正确；CD．根据公式可得故C错误，D正确。故选BD。2.粗细均匀的圆柱形导体a、b的伏安特性曲线如图所示，导体a的电阻为，导体b的电阻为，则下列说法正确的是（）A.B.把a拉长到原来的3倍后电阻等于C.将a与b串联后接于电源上，它们消耗的功率之比D.将a与b并联后接于电源上，通过它们的电流之比【答案】C【解析】【详解】A．伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，由图像可知a、b的斜率之比为，因此a、b的电阻之比为A错误；B．设a的电阻率为，长度为，横截面积为，则把a拉长到原来的3倍后，因体积不变，其横截面积变为原来的，由电阻定律得B错误；C．由可知，将a与b串联后接于电源上，它们消耗的功率之比C正确；D．由可知，将a与b并联后接于电源上，通过它们的电流之比D错误。故选C。【练习题】3.四只完全相同的灯泡分别用图（a）、（b）两种方式连接，电路两端电压分别为和V。当灯泡都正常发光时，消耗的电功率分别为和，则（）A. B. C. D.无法确定【答案】A【解析】【详解】灯泡都正常发光，根据电路结构，两电路总电流关系为电路总功率分别为，得即故选A。4.电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态。如图所示是电饭锅的电路图，R1是电阻，R2是加热用的电热丝。下列说法正确的是（）A.自动开关S接通时，电饭锅处于加热状态B.自动开关S接通时，电饭锅处于保温状态C.如果R1R2，电热丝在保温时与加热时的功率之比为4：9D.如果R1R2，电热丝在保温时与加热时的功率之比为2：3【答案】AC【解析】【详解】AB．由电路图可知，而开关闭合时，R1被短路，只有R2接入电路；而开关断开时，两电阻串联；则由可知，开关接通时为加热状态，故A正确，B错误；CD．电热丝在加热时即开关闭时，此时电阻丝功率为电热丝在保温时即开关断开，此时电阻丝功率为则电热丝在保温时与加热时的功率之比为故C正确，D错误。故选AC。1．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律服从欧姆定律不服从欧姆定律能量转化电流做功全部转化为电热电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉、白炽灯等电动机、电解槽等2．电功与电热的区别与联系（1）纯电阻电路W=Q=UIt=I2Rt=t；P电=P热=UI=I2R=。（2）非纯电阻电路电功W=UIt，电热Q=I2Rt，W＞Q；电功率P电=UI，热功率P热=I2R，P电＞P热。3．电动机的功率和效率（1）电动机的总功率(输入功率)：P总=UI。（2）电动机发热的功率：P热=I2r。（3）电动机的输出功率(机械功率)：P机=P总－P热=UI－I2r。（4）电动机的效率：η=×100%。【例题】5.电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上2V电压时，通过的电流为，此时电动机没有转动。当加上16V电压时，电流为1A，这时电动机正常工作。求：（1）电动机的电阻大小；（2）电动机正常工作时消耗的电功率；（3）电动机正常工作时的机械功率。【答案】（1）4；（2）16W；（3）12W【解析】【详解】（1）当电动机不转动时，相当于纯电阻电路，由欧姆定律可得解得（2）电动机正常工作时消耗的电功率解得（3）电动机发热的功率则电动机正常工作时的机械功率为【练习题】6.一台电风扇和一电热毯上都标有“220V60W”的字样，当它们正常工作时（）A.它们的电阻值一定相等B.通过它们的电流一定不同C.它们的发热功率一定相等D.它们消耗的电功率一定相等【答案】D【解析】【详解】BD．电风扇是非纯电阻，电热毯是纯电阻，它们都标有“220V60W”的字样，则它们正常工作时，它们消耗的电功率一定相等，由可知，通过它们的电流I一定相等，故B错误，D正确。AC．对于电热毯有对于电风扇有所以它们的电阻值一定不同；由可知，它们的发热功率一定不同，故AC错误。故选D。7.如图是某品牌排烟风机的相关参数，若已知空气密度为，则下列表述判断正确的是（）风机流量风机效率电机电功率风机转速工作电压A.风机的转动的角速度为B.排风扇的内电阻约为C.空气排出的速度约为D.出风口半径约为【答案】D【解析】【详解】A．由公式可得，风机的转动的角速度为BC．根据题意可知，风机的输出功率为热功率为风机的工作电流为由公式可得，风机的电阻为设空气排出的速度为，时间内，由能量守恒有代入数据解得故BC错误；D．根据流量计算公式可得，出风口半径约为故D正确。故选D。8.一台直流电动机的额定电压为U=110V，电动机线圈的电阻R，正常工作时通过的电流I=2A，若电动机正常运转1min。求：（1）电流所做的功；（2）电动机线圈上产生的热量；（3）电动机输出的机械能。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）电流做功为（2）电动机线圈上产生的热量为（3）电动机输出的机械能1．概念理解（1）电源的种类不同，电源提供的非静电力性质不同，一般有化学力、磁场力(洛伦兹力)、涡旋电场力等。（2）不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非静电力将1C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功，也就是1C的正电荷所增加的电势能。（3）电动势是标量，电源内部电流的方向，由电源负极指向正极。（4）公式E=是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的。电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同，例如，蓄电池的电动势为2V，表明在蓄电池内移送1C的电荷时，可以将2J的化学能转化为电能。2．电动势与电压的对比物理量电动势E电压U物理意义非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质定义式E=，W为非静电力做的功U=，W为电场力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电压3.电源的连接（1）n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总=nE，电源的总内阻r总=nr。（2）n个完全相同的电源并联：电源的总电动势E总=E，电源的总内阻r总=。【例题】9.铅蓄电池的电动势为2V，这表示（）A.无论接不接入外电路，蓄电池两极间的电压都为2VB.电路中每通过1C电荷量，电源把2J的化学能转变为电能C.蓄电池在1s内将2J的化学能转变为电能D.蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为）的小【答案】B【解析】【详解】A．电源两极间的电压与电源和外电路均有关系，满足在闭合电路中电源两极间的电压要小于2V，故A错误；B．铅蓄电池的电动势为2V，由，知非静电力将1C的正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2J，即电源把2J的化学能转变为电能，故B正确；C．由W=EIt，由于电流未知，则蓄电池在1s内将化学能转变为电能的数值不一定是2J，还与电流有关，故C错误；D．电源的电动势是表示电源将其它形式的能转化为电能的本领，铅蓄电池的电动势2V比一节干电池的电动势大，故D错误；故选B。【练习题】10.关于导体电阻率和电源电动势，下列说法正确的是（）A.电阻率是反映导体导电性能的物理量B.电阻率越大的导体对电流阻碍作用就越大C.电动势表征电源将其他形式的能转化为电势能的特性D.电动势越大的电源储存的电能就越多【答案】AC【解析】【详解】A．电阻率是反映材料导电性能的物理量，故A正确；B．对电流的阻碍作用大，说明电阻大，但电阻率大电阻不一定大，电阻的大小还与导体的长度及截面积有关，故B错误；C．电动势表征电源将其他形式的能转化为电势能的特性，故C正确；D．电源储存的电能多是电源的容量大，并不是电动势大，故D错误。故选AC。11.铅蓄电池的电动势为2V，内阻不为零，以下说法中正确的是（）A.铅蓄电池每秒能把2J的化学能转变为电能B.电路中每通过1C电量，铅蓄电池对外输出的电能为2JC.电路中每通过1C电量，铅蓄电池内部非静电力做功为2JD.该铅蓄电池把其他形式能转化为电能的本领比电动势为的干电池弱【答案】C【解析】【详解】ABC．电动势是描述电源把其它形式的能转化成电能本领大小的物理量，由于铅蓄电池的电动势为2V，则电路中每通过1C电量时，铅蓄电池内部非静电力做功即电路中每通过1C电量时，铅蓄电池将2J的化学能转化成电能，但由于内阻不为零，所以铅蓄电池对外输出的电能小于2J，故AB错误，C正确；D．电动势反应电源将其它形式的能转化成电能的本领，因此铅蓄电池把其它形式能转化成电能的本领比一节干电池（电动势是）的本领强，故D错误。故选C。1．闭合电路中的几个关系式几种形式说明（1）E=U＋U内（1）I=和U=E只适用于外电路为纯电阻的闭合电路（2）I=（3）U=E－Ir(U、I间关系)（4）U=E(U、R间关系)（2）由于电源的电动势E和内电阻r不受R变化的影响，从I=不难看出，随着R的增加，电路中电流I减小（3）U=E－Ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路2．特别提醒（1）外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故，一般不允许这种情况发生。（2）外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。【例题】12.电动势为3V内阻为1Ω的电源与一个阻值为9Ω的电阻构成闭合回路，理想电压表和电流表的示数为（）A.3VA B. C. D.2.7VA【答案】B【解析】【详解】根据闭合定律欧姆定律电流表的示数为理想电压表的示数为故选B。13.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为。车灯接通电动机未起动时，电流表示数为10A；电动机启动的瞬间，电流表示数达到60A。问：电动机启动时，车灯的功率减少了多少（）A. B.448W C.224W D.【答案】D【解析】【详解】电动机未启动时，车灯、电流表和电源串联，根据闭合电路欧姆定律可知此时的路端电压为车灯两端电压即路端电压，则车灯的功率为根据欧姆定律可知，车灯的电阻为电动机启动瞬间，车灯两端电压为车灯的功率为所以车灯减少的功率为故选D。【练习题】14.如图所示电路，电源电动势，电阻，，当S断开时电压表的示数为，当S闭合时电压表的示数为，电压表为理想电表，求：（1）电源的内阻：（2）电阻的阻值。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）当开关S断开时，电阻与串联，电路中电流为根据闭合电路欧姆定律得解得（2）当开关S闭合时，电阻与并联后与串联，与的等效电阻为此时电路中干路电流为根据闭合电路欧姆定律得联立解得15.如图所示，M为一线圈电阻的电动机，电阻，电源电动势。当S断开时，理想电流表的示数，当开关S闭合时，理想电流表的示数为。求：（1）电源内阻r；（2）开关S闭合时，通过电动机的电流及电动机消耗功率。【答案】（1）；（2），10W【解析】【详解】（1）当S断开时有解得（2）当开光S闭合时，电动机两端电压通过电动机的电流解得电动机的功率1．电源的U­I图像的理解（1）图线上的某点：图线上任一点对应的U、I表示该状态下的路端电压及电流，对于纯电阻外电路，其比值为此时外电路的电阻，即R=.（2）截距：纵轴上的截距等于电源的电动势；横轴上的截距等于外电路短路时的电流，即I短=.（3）斜率：图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r==，斜率的绝对值越大，电源的内阻越大．注意：如果U轴或I轴不从零开始，则图线截距的意义会发生变化，但斜率的意义不变．（4）“面积”：如图所示，图中的阴影“面积”表示电源的输出功率．2．电源与电阻的U—I图像的对比电源U—I图像电阻U—I图像图形图像表述的物理量间的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(注意纵坐标数值是否从零开始)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UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率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比值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率的大小图线斜率的绝对值等于内电阻r的大小电阻的大小【例题】16.图甲为某电源的U­I图线，图乙为某小灯泡的U­I图线，则下列说法中正确的是（）A.电源的内阻为5.0ΩB.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小C.当小灯泡两端的电压为0.5V时，它的电阻约为ΩD.把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为3W【答案】D【解析】【详解】A．结合甲图像，电源的内阻为故A错误；B．由图乙可知，电压和电流越大，即功率越大，图线上某点的纵、横坐标的比值也越大，由可知，小灯泡的电阻随着功率的增大而增大，故B错误；C．由图乙可知，当小灯泡两端的电压为时，通过的电流为，则它的电阻约为故C错误；D．把电源和小灯泡组成闭合回路，将甲、乙两图叠加到一起，图像的交点即小灯泡的工作电压和电流，如图所示可得U=，I=6A，则小灯泡的功率约为故D正确。故选D。17.如图所示，直线A、B分别为电源a、b的路端电压与流过电源电流的关系图像。若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia和Ib，则（）A.Ia>Ib B.Ia<Ib C.Ia=Ib D.以上情况都有可能【答案】D【解析】【详解】作出电阻的图线，电阻的图线与电源的图线的交点表示电阻的工作状态，如图有三种可能，则知流过的电流的大小关系不确定，无法比较大小。故选D。【练习题】18.在如图所示的图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像，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R相连组成闭合电路，由图像可知下列说法正确的是（）A.电源的电动势为2VB.电阻R的阻值为3ΩC.电源的内阻为0.5ΩD.电源两端的电压为3V【答案】C【解析】【详解】AC．根据闭合电路欧姆定律可得根据直线Ⅰ可知电源的电动势为电源的内阻为故A错误，C正确；B．根据直线Ⅱ可知电阻R的阻值为故B错误；D．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，可知电源两端的电压为故D错误。故选C。19.如图a所示，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从一端滑到另一端的过程中，理想电压表V1、V2的示数随理想电流表A示数的变化情况如图b所示，下列说法正确的是（）A.滑动变阻器的最大阻值为12Ω B.电源的电动势为9VC.R0=15Ω D.电源内阻为3Ω【答案】A【解析】【详解】AC．由电压表V2的示数随电流表示数A的变化图像可知当I=时，此时外电路的阻值达到最大，则则R的最大值为R=R外－R0=12ΩA正确，C错误；BD．根据闭合电路欧姆定律可得E=U外1＋I1rE=U外2＋I2r解得E=8V，r=1ΩBD错误。故选A。【易错题小练习】20.如图所示，曲线ab为某太阳能电池在一定光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，OP是某定值电阻的UI图像，P为两图线的交点。过P点作曲线ab的切线，分别与坐标轴相交于c、d。现将该电池和定值电阻组成闭合回路，保持上述光照强度照射时，电池的内阻可以用哪两点连线斜率的绝对值表示（）A.ab B.aP C.Pb D.cd【答案】B【解析】【详解】由闭合电路欧姆定律可得当电流为零时，由a图线与纵轴的交点可以读出该电池的电动势，根据两图线交点处的状态，可知将该电池和定值电阻组成闭合回路时路端电压为交点P的纵轴坐标，电流为P点的横轴坐标。根据则电池的内阻可用aP两点连线斜率的绝对值表示。故选B。1．动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化．2．电路动态分析的方法（1）程序法（2）“串反并同”结论法①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大．②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小．即：←R↑→（3）极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论．【例题】21.如图所示的电路中，当变阻器R3的滑动触头P向a端移动时（）A.电压表示数变大，电流表示数变小B.电压表示数变小，电流表示数变大C.电压表示数变大，电流表示数变大D.电压表示数变小，电流表示数变小【答案】B【解析】【详解】当滑片向a端滑动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小，则由闭合电路欧姆定律可得，电路中总电流增大，所以内电压增大；因此路端电压减小，故电压表示数减小；将R1等效为电源内阻，则可知并联部分电压一定减小，故流过R2的电流减小，因总电流增大，所以电流表示数增大。故选B。22.在如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器（R2>R1），闭合开关S，不同规格的灯泡L1和L2均正常发光，现将滑动变阻器的滑动片P向上移动一定的距离，理想电流表A1、A2、电压表的示数均会发生一定变化，其变化量分别用ΔI1、ΔI2和ΔU表示，则下列分析判断可能正确的是（）A.电压表V示数变大，电流表A1示数变小B.电流表A2示数不可能变为零C.灯泡L1、L2变暗D.电源的内阻r=【答案】AD【解析】【详解】A．当滑动变阻器的滑动片P向上移动时，电阻R2接入电路中的电阻变大，外电路由于局部电阻增大导致整个外电路电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得，回路中总电流减小，即电流表A1示数减小，电源内电压减小，所以路端电压即电压表示数U变大，故A正确；B．根据桥式电路特征，当满足由此可知，电路中M、N两点间的电势差为零，电流表A2示数变为零，故B错误；C．由于回路中总电流减小，则R1与L1并联部分电压也减小，R2与L2并联部分电压增多，所以流过灯泡L1的电流变小，流过灯泡L2的电流变大，即灯泡L1变暗，L2变亮，故C错误；D．根据闭合电路欧姆定律可得所以故D正确。故选AD。【练习题】23.如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r。闭合开关S，将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，下列说法正确的是（）A.电压表的示数一定变大B.电流表的示数一定变大C.通过的电流一定变大D.两端的电压一定变大【答案】AC【解析】【详解】将滑动变阻器R的滑片P稍向下移动，滑动变阻器接入电路阻值增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流减小，路端电压增大；则电压表示数变大，通过的电流变小，两端的电压变小；根据可知两端的电压变大，通过的电流变大；根据可知电流表的示数变小。故选AC。24.如图所示电路，在滑动变阻器的滑片向b端滑动的过程中，电压表、电流表的示数变化情况为（）A.两电表示数均增大B.两电表示数均减小C.电压表示数减小，电流表示数增大D.电压表示数增大，电流表示数减小【答案】C【解析】【详解】当滑动变阻器的滑片P向b端滑动时，滑动变阻器接入电路中的有效电阻减小，外电路总电阻R总减小，总电流I增大，则电压表读数可知U减小，即电压表读数减小，流过R2的电流为可知I2减小，电流表的读数则电流表示数将增大。故选C。25.如图所示，、和都是阻值为的定值电阻，R是滑动变阻器，电源内阻为r，、和都是理想电压表和电流表，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片由图示位置向左缓慢滑动时，、分别表示电压表、示数的变化量，表示电流表A的示数变化量，则下列说法中正确的是（）A.表示数减小B.表示数减小C.D.电压表示数的变化量的绝对值小于电压表示数的变化量的绝对值【答案】BCD【解析】【详解】AB．R的滑片向左缓慢滑动时，R的阻值减小，利用闭合电路欧姆定律结论“并同串反”知：表示数增大，表示数减少，故A错误，B正确；D．R减小，回路总阻值减小，总电流增大，r和R分压变大，减小，可知的绝对值小于的绝对值，故D正确；C．设流经的电流为，流经的电流为，流经的电流为，则由闭合电路欧姆定律有联立解得可得故C正确。故选BCD。1．电源的总功率（1）任意电路：P总=IE=IU外＋IU内=P出＋P内．（2）纯电阻电路：P总=I2(R＋r)=.2．电源内部消耗的功率P内=I2r=IU内=P总－P出．3．电源的输出功率（1）任意电路：P出=IU=IE－I2r=P总－P内．（2）纯电阻电路：P出=I2R=.4．电源的效率（1）任意电路：η=×100%=×100%（2）纯电阻电路：η=×100%5．纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图)P出=UI=I2R=R==当R=r时，电源的输出功率最大为Pm=.6．提高纯电阻电路效率的方法η=×100%=×100%=×100%，R增大，η越高．【例题】26.如图，电源的电动势不变，内阻r为2Ω，定值电阻R1为，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，则当滑动变阻器的阻值分别为多大时，滑动变阻器R2消耗的功率最大和电源的输出功率最大（）A.， B.0，C.0， D.，【答案】D【解析】【详解】R2消耗的功率为根据数学知识可知当R2PR2有最大值；电源的输出功率为根据数学知识可知当上式分母可取得最小值，P有最大值，代入数据解得R2故ABC错误，D正确。故选D。27.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知下列说法不正确的是（）A.电源最大输出功率为45W B.电源内阻一定等于5ΩC.电源电动势为45V D.电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率等于50%【答案】C【解析】【详解】A．由电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数P变化的曲线可知，电阻箱所消耗功率P最大为45W，所以电源最大输出功率为45W，故A正确，不符合题意；B．电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5Ω，故B正确，不符合题意；C．由电阻箱所消耗功率P最大值为45W可知，此时电阻箱读数为R=5Ω，则有：解得E=30V故C错误，符合题意；D．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率为50%，故D正确，不符合题意。故选C。28.如图所示，抛物线、分别是纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线。由该图可知电源的电动势为______V，电源的内电阻为______Ω，电源输出的最大功率为______W；电源被短路时，电源消耗的最大功率为______W。【答案】①.4②.1③.4④.16【解析】【详解】[1][2][3]根据图象可知，曲线C1、C2的交点的位置，此时的电路的内外的功率相等，所以此时的电源的内阻和电路的外电阻的大小是相等的，即此时的电源的输出的功率是最大的，由图可知电源输出功率最大值为4W。根据可知，当输出功率最大时，P输出=4W，I=2A，所以代入解得由于[4]当电源被短路时，电源消耗的最大功率【点睛】电源的内阻和电路的外电阻的大小相等时，电源的输出的功率是最大。根据内外电路的关系可知，当内外功率相等时，电阻相等。【练习题】29.如图所示电路中，电源电动势，内阻，定值电阻，，；滑动变阻器的取值范围为。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使取不同的阻值接入电路，则下列说法正确的是（）A.时，定值电阻消耗的功率最大，为B.时，电源内阻消耗的功率最小，为C.时，消耗的功率最大，为D.时，电源的效率最高，为90％【答案】C【解析】【详解】A．时，外电阻最小，总电流最大，则定值电阻消耗的功率最大，此时并联部分的总阻值为由闭合电路欧姆定律得干路电流为则定值电阻消耗的功率为故A错误；B．当电源内阻消耗的功率最小时，由知此时电路中的总电流最小，对应的外电阻最大，故当时，总的外电阻并未达最大值，故B错误；C．为求滑动变阻器消耗的最大功率，可对原电路进行如下图所示的等效变换。易知，等效电源的等效电动势，等效内阻，故当时，消耗的功率最大，且为故C正确；D．当时，总的外电阻最大。由于电源效率为显然，当总的外电阻R最大时，取最大值，当时，总的外电阻为此时最大，且为故D错误。故选C。30.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器接入电路的有效阻值为RP（0~15Ω），已知定值电阻R0为10Ω，R为4Ω，滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如右图所示，下列说法正确的是（）A.电源的电动势B.电源的内阻C.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，R消耗的功率先增大后减小D.滑动变阻器的滑片从右向左移动时，电源的输出功率一直增大【答案】BD【解析】【详解】AB．把滑动变阻器Rp看作外电阻，剩余部分等效为电源内阻，由图可知，当Rp阻值为10Ω时功率最大，说明等效电源内阻为10Ω，所以代入数据解得当Rp阻值为10Ω时，由公式代入数据解得则R0两端的电压为则通过R0的电流为则内电压为则电源电动势为故A错误，B正确；C．滑动变阻器的滑片从右向左移动时，有效阻值Rp阻值不断增大，则总电阻不断增大，总电流不断减小，内电压减小，路端电压增大，所以通过R0的电流增大，流过R的电流减小，根据可得出，R消耗的功率一直减小，故C错误；D．当Rp阻值为最大值15Ω时，外电路阻值最大，为滑动变阻器的滑片从右向左移动时，滑动变阻器的有效阻值一直增大，外电路总电阻也随着一直增大，向内电阻靠近，故电源的输出功率一直增大，故D正确。故选BD。31.某同学将一直流电源总功率、电源内部的发热功率和输出功率随电流I变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。则电源的电动势为______V，c图线最高点的纵坐标为______W。【答案】①.②.【解析】【详解】[1][2]根据题意，由公式可知，图像中表示电源的总功率，由图可得，电源的电动势为由公式可知，图像中表示电源内部的发热功率，由公式可知，图像中表示电源的输出功率，由图可知，当，，说明外电路短路，则有电源内阻为由公式可知，当时，有最大值，最大值为即c图线最高点的纵坐标为。32.如图所示电路，已知电源电动势E=6V，电源内阻r=3Ω。滑动变阻器阻值范围为0~20Ω。当滑动变阻器的电阻R=2Ω时，求：（1）电路中的电流I和路端电压U；（2）电源的总功率P总和输出功率P出；（3）电源的最大输出功率Pmax，及此时滑动变阻器的阻值R'。【答案】（1），；（2），；（3），【解析】【详解】（1）根据闭合电路的欧姆定律，有代入数据得路端电压（2）电源的总功率为电源的输出功率为（3）电源得输出功率可知，当滑动变阻器得阻值时，电源的输出功率达到最大，则最大输出功率为【易错题小练习】33.如图所示，直线、抛物线和分别为某一直流电源外接纯电阻电路中的总功率、外电路功率、电源内阻发热功率随路端电压变化的图线，但具体对应关系未知，根据图像可判断（）A.图像对应图线，由图知电源电动势为，内阻为B.图像对应图线，外电路电阻为时，输出功率有最大值为C.图像对应图线，由图知电源电动势为，内阻为D.图像对应图线，由图知外电路最大功率为【答案】AD【解析】【详解】AC．电路中的总功率可知图象对应图线a；由数学知识得知，图象a的斜率大小为当U=0时，=9W联立解得由于电源内阻的发热功率为由数学知识可知，图象的对应图线b，故C错误，A正确；BD．根据功率分配关系可得则有由数学知识可知，图象的对应图线c；当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为时，输出功率最大，最大输出功率为故B错误，D正确故选AD。1．电路简化把电容器所在的支路稳定时视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．2．电容器的电压（1）电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线．（2）电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压．3．电容器的电荷量及变化（1）电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．（2）如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|；（3）如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2.【例题】34.如图所示的电路，是定值电阻，是滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合开关，在电路稳定后，将滑动变阻器的滑动触头由中点向上移动的过程中下列说法正确的是（）A.电压表示数变小 B.电流从上往下通过C.电源的输出功率变小 D.通过的电流变大【答案】B【解析】【详解】AD．触头由中点向上移动的过程中，变大，总电阻变大，所以电压表示数变大，通过的电流减小，AD错误；B．电容器两端电压增大，所以要充电，电流从上往下通过，B正确；C．因内阻大小不确定，电源的输出功率变小变化无法判断，C错误。故选B。35.如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r，C为两块彼此靠近而又绝缘的平行金属板，两金属板中一带电液滴P处于静止状态，R1、R2和R3为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表，当滑动变阻器R4的滑片由图中位置向a端移动过程中，下列判断正确的是（）A.电源总功率逐渐增大B.带电液滴P将向上运动C.R2上消耗的功率减小D.电流表读数减小，电压表读数增大【答案】BC【解析】【详解】A．当滑动变阻器R4的滑片由图中位置向a端移动过程中，滑动变阻器连入电路的阻值变大，则电路的总电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，干路中的电流变小，由可知电源总功率逐渐变小，故A错误；BD．由可知电压表读数变小，由可得，并联电路两端点的电压U变大，则电容器两端电压增大，电容器板间场强增大，质点P所受到的电场力增大，则质点向上运动，根据可知电流表读数变大，故B正确，D错误；C．由上述可知，流过两端的电流增大，由于总电流减小，则流过电流减小，根据可知R2上消耗的功率减小，故C正确。故选BC。【练习题】36.如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动，该过程灯泡L仍是完好的，当电路稳定后，下列判断正确的是（）A.定值电阻R0两端的电压变小B.灯泡L变暗C.电源消耗的功率减小D.电容器C的电荷量减小【答案】D【解析】【详解】A．当电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，定值电阻R0两端的电压不变，A错误；B．当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的总电流增大，灯泡L变亮，B错误；C．电源消耗的功率为，电流增大，因此电源消耗的功率增大，C错误；D．由闭合电路欧姆定律，总电流增大，可知路端电压将减小，电容器C两端的电压将减小，由电容的定义式可得电容器C的电荷量减小，D正确。故选D。37.如图所示电路中，直流电源内阻，、为定值电阻，滑动变阻器最大阻值为，。开关K闭合且电路稳定后，滑动变阻器的滑片P缓慢从b向a滑动过程中（）A.电流表示数变小 B.电源的效率减小C.滑动变阻器消耗的功率一直减小 D.通过的电流方向为从c到d【答案】B【解析】【详解】A．滑动变阻器的滑片P缓慢从b向a滑动过程中，接入电路的电阻减小，电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆欧姆定律可知，电路的电流增大，电流表示数增大，故A错误；B．电源的效率为当滑动变阻器接入电路的电阻减小，电源效率减小，故B正确；C．把R1看作电源的内阻，滑动变阻器接入电路的电阻减小，若外电路的阻值先靠近等效电源的内阻后远离等效电源的内阻，等效电源的输出功率先变大后变小，滑动变阻器消耗的功率先变大后变小；若滑动变阻器消耗的功率一直减小，故C错误；D．根据闭合电路欧姆定律有当滑动变阻器接入电路的电阻减小，电路的电流增大时，路端电压减小，电容器电压减小，根据电容器定义式可知电荷量在减小，电容器在放电状态，所以通过电流方向为从d到c，故D错误。故选B。一、实验原理和方法实验电路如图所示，根据闭合电路的欧姆定律，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：⇒二、实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干。三、实验步骤1．选定电流表、电压表的量程，按照电路图把器材连接好。2．把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端(图中左端)。3．闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如下表)。实验序号123456I/AU/V4.多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中。5．断开开关，整理好器材。四、数据处理1．公式法把测量的几组数据分别代入E=U＋Ir中，然后两个方程为一组，解方程求出几组E、r的值，最后对E、r分别求平均值作为测量结果。2．图像法（1）以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系，根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。（2）用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点，能大致均衡地分布在直线两侧。（3）如图所示：①图线与纵轴交点为E。②图线与横轴交点为I短=。③图线的斜率大小表示r=。五、误差分析（1）偶然误差①由读数不准引起的误差．②用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差．③测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化．（2）系统误差由于电压表和电流表内阻的影响而导致的误差．①如图甲所示，在理论上E=U＋(IV＋IA)r，其中电压表示数U是路端电压．而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差，而且电压表示数越大，IV越大．即U真=U测，I真=I测＋IV=I测＋.结论：当U测=0时，I真=I测，用U真、I真画出乙图中右侧的修正图，由图可以看出：E真>E测，r真>r测．②若采用丙图所示电路，在理论上E=(U＋UA)＋Ir，I为电源电流真实值，而电压表的示数不等于路端电压真实值．即I真=I测，U真=U测＋I测RA.结论：当I测=0时，U真=U测，用U真、I真画出丁图中右侧修正图，由图可以看出：E测=E真，r测>r真．六、注意事项1．器材和量程的选择（1）电池：为了使路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。（2）电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量程在大于的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为0～3V的电压表。（3）电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为，故电流表的量程选0～的。（4）滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的。2．电路的选择：伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表内阻与干电池内阻接近，所以电流表应采用内接法，即一般选择误差较小的甲电路图。甲乙3．实验操作：电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过，短时间放电不宜超过。因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电。4．数据处理（1）当路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大。（2）画U­I图像时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。【例题】38.在“测量电源电动势与内阻”实验中：（1）请根据图2所示电路图，在答题卷上与图3对应的位置用笔画线代替导线完成实物连线；___________（2）开关S₂分别接在1和2处，记录两电表读数并在图4所示的坐标纸上描点、画线，得到图线a和b、开关S2接在1处时对应的图线是___________（填a或者b）；（3）根据现有器材分析并判断，实验时开关S₂应接在___________（填1或者2），试用简短的文字说明理由___________。【答案】①.②.③.2④.见解析【解析】【详解】（1）[1]根据图2所示电路图，实物连线如图所示（2）[2]由图2电路图可知，开关S2接在1处时，电流表相对电源采用内接法，误差来源于电流表的分压，使得电源内阻测量值大于真实值；开关S2接在2处时，电流表相对电源采用外接法，误差来源于电压表的分流，使得电源内阻测量值小于真实值；根据图线的斜率绝对值表示电源内阻，可知开关S2接在1处时图线斜率绝对值大于开关S2接在2处时图线斜率绝对值，故开关S2接在1处时对应的图线是b。（3）[3][4]根据现有器材分析并判断，实验时开关S₂应接在2；因为两节干电池的内阻比较小，若开关S₂应接在1，电流表相对电源采用内接法，误差来源于电流表的分压，电流表内阻对电池内阻的测量有较大影响；若开关S₂应接在2，电流表相对电源采用外接法，误差来源于电压表的分流，由于电池内阻远小于电压表内阻，可知电压表内阻对电池内阻的测量影响较小。39.为了避免电流表、电压表内阻对测量的影响，学习小组利用如图1所示的电路图，测量内阻较大的干电池的电动势和内阻。（1）请根据图1电路图在图2中画出实物连线图中没有连接完的导线（在答卷图中画）（）（2）某次测量，电流表和电压表指针分别如图3、图4所示，则电压表读数为___________V，电流表读数为___________。（3）开关拨到1时，改变滑动变阻器接入电路的阻值，得到多组电流和电压值，在坐标纸上画出图像如图5中的a直线；再把开关拨到2，重复操作，画出b直线。根据图像，判断出___________（选填“能”或“不能”）消除电表内阻对测量结果的影响，尽可能准确求电源电动势___________V和电源内阻___________。（结果均保留2位有效数字）【答案】①.②.③.④.能⑤.⑥.【解析】【详解】（1）[1]根据图1电路图在图2中补全实物连线图，如图所示（2）[2][3]由图4可知，电压表的分度值为，则电压表读数为，由图3可知，电流表分度值为，则电流表读数为。（3）[4][5][6]根据题意，当开关拨到1时，由闭合回路欧姆定律有由图5图像可知，当时为准确值；当当开关拨到2时，由闭合回路欧姆定律有由图5图像可知，当时，短路电流为准确值，则则电源内阻为则能够消除电表内阻的影响。【练习题】40.某同学做“用DIS测定电源的电动势和内阻”实验，实验电路如图（a）所示。（1）图（a）中乙是___________传感器，定值电阻R1的作用是___________。（2）该同学记录了6组实验数据，其中有两组数据是在滑片分别位于滑动变阻器两端时记录的，实验测得的路端电压U与相应电流I的数据描点及拟合曲线如图（b）所示，由此得到电源电动势E=___________V，内阻r=___________Ω，定值电阻的阻值R1=___________Ω。（3）若要使实验过程中，电路的路端电压U的变化范围尽量大一些，从而减小实验误差，下列操作最有效的是（）A.滑动变阻器换成阻值范围为0~10ΩB.滑动变阻器换成阻值范围为0~100ΩC.定值电阻换成阻值为1ΩD.定值电阻换成阻值为10Ω【答案】①.电压②.保护电路③.④.⑤.⑥.C【解析】【详解】（1）[1]由实验电路可知，该实验用伏安法测电源电动势和内阻，故乙是电压传感器。[2]定值电阻R1的作用是保护电源，防止短路。（2）[3][4]由闭合电路欧姆定律可得所以图（b）中图线的纵截距即为电源电动势，图线的斜率即为电源内阻[5]当滑动变阻器的阻值为零时，路端电压U最小，由图（b）可知，此时，所以定值电阻的阻值（3）[6]由图（b）可知，本实验所测路端电压范围偏高，故要增大电压U的变化范围需减小路端电压U的最小值，故需减小定值电阻R1的阻值，故C正确。故选C。41.某实验小组同学利用电流表和电压表测定由一节干电池的电动势和内阻，实验电路如图甲所示。现有开关和导线若干，以及如下器材：A．电流表A：量程，内阻约为B．电压表V：量程0~3V，内阻约为C．滑动变阻器D．滑动变阻器（1）为了操作方便，尽量减小实验误差，滑动变阻器应选用___________（填器材前的字母）。（2）甲同学记录了6组数据，对应的点已经标在图乙坐标纸上，请在图中坐标纸上画出图线______。（3）根据所画图线可得出干电池的电动势___________V，内电阻___________（结果均保留到小数点后两位）。（4）下图中的实线为甲同学根据测量数据绘制的图线，虚线为在没有系统误差的情况下，通过电源电流与电压表两端电压的关系的图线，下面四幅图中能够正确反映两者关系的是___________。A．B．C．D．【答案】①.C②.③.④.⑤.A【解析】【详解】（1）[1]本题测量的是一节干电池的电源电动势和内阻，内阻比较小，为了调节方便，所以选择电阻较小的滑动变阻器，故选C。（2）[2]把尽量多的点用平滑的直线连接，如图所示（3）[3]由图可知，干电池的电动势内电阻（4）[4]由于电压表的分流作用，相同的路端电压下，电流表测量的电流值小于流过电源的电流，内电阻的测量值为电源和电压表并联后的总电阻，比实际电源的内阻小，对应实线斜率的绝对值比虚线的小，但当电压为零时，电压表的内阻对测量没有影响，实线和虚线重合。故选A。1．实验原理闭合电路的欧姆定律E=IR＋Ir，电路图如图所示．2．实验器材电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺．3．数据处理（1）计算法：由解方程组求得E，r.（2）图像法：由E=I(R＋r)可得①=R＋，可作－R图像(如图甲)－R图像的斜率k=，纵轴截距为②R=E·－r，可作R－图像(如图乙)R－图像的斜率k=E，纵轴截距为－r.4．误差分析（1）误差来源：电流表有电阻，导致内阻测量不准确；（2）结论：E测=E真，r测＞r真(r测=r真＋rA)．【例题】42.某物理兴趣小组测定由两节电池串联组成的电池组电动势和内电阻，除待测电池组、开关、导线外，还有下列器材供选用：A．电流表：量程0~100mA，内电阻为100ΩB．定值电阻：R1=100ΩC．定值电阻：R2=20ΩD．电阻箱：0~50Ω，额定电流（1）由于电流表的量程太小，需要改装电流表的量程达到。则需要将定值电阻________（填写“B”或者“C”）与电流表________（填写“串联”或者“并联”）。（2）如图甲所示为正确选择仪器后，连接了部分电路，请补全剩下的电路__________。（3）根据测量数据结果，作出关系图像如图乙所示。根据结果分析，电源的电动势为________；内阻为________。（保留小数点后一位）【答案】①.C②.并联③.④.⑤.【解析】【详解】（1）[1][2]将小量程电流表改装成大量程的电流表需要并联电阻，需要并联的电阻为所以需要的定值电阻选C。（2）[3]实物连线如图所示（3）[4][5]当电流表示数为时，电流总电流为根据闭合电路的欧姆定律可得可得可知图像的斜率为解得电源的电动势为图像的纵轴截距为解得内阻为【练习题】43.（1）在测量一节干电池的电动势和内阻的实验中，某同学先用多用表的直流电压挡直接去测量电池两端的电压，把测量值作为电动势时，其主要误差是___________________。为减小实验误差，他用如图所示的电路，并通过作图法得到电池的电动势和内阻。根据下列实验器材，则电阻箱应选__________；由同一表头改装的电流表应选__________（填选项前的字母）A.电阻箱（调节范围）B.电阻箱（调节范围）C.电流表（量程）D.电流表（量程）（2）根据欧姆定律，有，通过改变电阻箱电阻，测得若干组电阻值和相应的电流值，以为横轴，为纵轴，得到曲线，求得斜率为，纵轴截距为，则电动势__________；内阻__________。这样得到的电动势与电流表的内阻__________（填“有关”、“无关”或“不确定”）；电池内阻与电流表的内阻__________（填“有关”、“无关”或“不确定”）。【答案】①.电池内阻有电压降②.B③.C④.⑤.⑥.无关⑦.有关【解析】【详解】（1）[1]电压表和电源串联，电池内阻有电压降，电动势测量值小于真实值；[2]由同一表头改装的电流表，是由表头和电阻并联改装的，由并联分流特点可知量程越大并联的电阻越小，内阻越小，在电源内阻测量时误差越小，故电流表应选择量程为的电流表，故选C；采用量程为的电流表，电路的最小电阻为电阻箱应选调节范围在的电阻箱，故选B；[4][5]根据欧姆定律，有解得根据图像斜率和纵轴截距有，解得，[6][7]将电流表的内阻看作电源内阻一部分，根据闭合电路欧姆定律有路端电压和电流的测量值等于真实值，故电动势的测量值与电流表的内阻无关，测出的电源内阻实际是电源内阻与电流表内阻之和，故电源内阻测量值与电流表内阻有关。44.某物理兴趣小组尝试测量某一充电宝的电动势和内阻，电动势大约为4V，内阻比较小，准备了如下器材：A．电流表（量程1，内阻）；B．电流表（量程，内阻约为2Ω）；C．电阻箱（最大阻值为））；D．电阻箱（最大阻值）；E．滑动变阻器（阻值范围0~10Ω，额定电流2A）；F．定值电阻；G．开关S和导线若干。（1）实验中，需将电流表改装成量程为5V的电压表，则电流表应与电阻箱_____（选填“”或“”）串联，并将该电阻箱的阻值调为___________Ω（保留到个位）。改装好电压表后，按如图甲所示连接好电路。（电路图中电流表未标明、）（2）电流表的示数用表示，电流表的示数用表示，调节滑动变阻器的触头位置，得到多组、数据，并描出图像，如图乙所示，则该充电宝的电动势___________V，内阻___________Ω（结果均保留两位有效数字）。【答案】①.②.4950③.④.【解析】【详解】（1）[1][2]实验中，需将电流表改装成量程为5V的电压表，则电流表A1应与电阻箱串联，需要的电阻值则电阻箱选择，并将该电阻箱的阻值调为4950Ω。（2）[3][4]由电路可知即由图可知解得rE1．实验原理闭合电路欧姆定律E=U＋r，电路图如图所示．2．实验器材电池、电压表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺．3．数据处理（1）计算法：由解方程组可求得E和r.（2）图像法：由E=U＋r得：=＋·.故－图像的斜率k=，纵轴截距为，如图．4．误差分析（1）误差来源：电压表有内阻，干路电流表达式不准确，导致电动势测量不准确；（2）结论：E测＜E真，r测＜r真．【例题】45.某同学用如图所示的电路测量电源的电动势和内阻。（1）他连接好电路后进行测量，发现调整电阻箱的电阻R时电压表示数几乎不变，他经过分析后提出了下列几种可能的原因，正确的是___________。A．电源的电动势太小B．电压表的量程太大C．电源的内阻太小D．电阻箱的接入电阻太小（2）为解决这一问题他提出了如下可能的做法，其中可能有效的是___________。A．将5Ω的定值电阻与电阻箱并联B．将5Ω的定值电阻串联在电源和开关之间C．将5Ω的定值电阻与电压表串联D．将5Ω的定值电阻与电阻箱串联（3）在完成上述改进措施后，调节电阻箱接入电路的阻值R，并记录对应的电压表的示数U，测得多组实验数据，他以为纵坐标，以为横坐标，将所测得的数据描点、连线后，得到了一条倾斜的直线，测量后得到该直线的斜率的绝对值为k，纵截距的绝对值为b，则他测得该电源的电动势___________，内阻___________。（以上结果用实验测得的物理量表示，定值电阻用表示）（4）该同学代入数据后测得电源的内阻为，考虑到由于电压表的分流，可能电源的实际电阻会有所不同，通过查找资料他得知了所用电压表的内阻，则他所用电源内阻的真实值___________（结果保留2位小数）。【答案】①.C②.B③.④.⑤.【解析】【详解】（1）[1]调整电阻箱的电阻R时，电压表示数几乎不变，有两种可能，一是电源的内阻太小，二是电阻箱的接入电阻太大，造成电阻箱分得绝大部分电压，故选C；（2）[2]知道了出现问题的原因是电源的内阻太小，所以应该将定值电阻与电源串联，故选B；（3）[3][4]由闭合电路欧姆定律有整理有由题意有解得（4）[5]当考虑电压表的分流时，根据闭合电路欧姆定律有整理得分析可知解得【练习题】46.小钟同学想测如图（a）所示一块薄方块电阻的阻值，同时测干电池的电动势E和内阻r，他设计了如图（b）所示电路。已知方块电阻的上、下表面都是边长为L的正方形，连入电路时电流方向如图（a）所示。主要实验步骤如下：①断开开关K，闭合开关S，改变电阻箱R阻值，记录多组不同R对应的电压表示数U；②将开关S、K都闭合，改变电阻箱R的阻值，再记录多组不同R对应的电压表示数U；（1）画出步骤①、②所记录数据对应的随变化关系的图像分别对应图（c）中的两条图线甲和乙，横截距为，纵截距为，图线__（填“甲”或“乙”）是步骤①对应的图像。（2）根据图（c）的数据可求得电源的电动势____，电源内阻_____，方块电阻的阻值_____。（用等字母表示）（3）若考虑电压表内阻的影响，则方块电阻的上述测量值_______（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。【答案】①.乙②.③.④.##⑤.等于【解析】【详解】（1）[1]对于同一个R值，开关S、K都闭合时，R和并联部分电阻分得的电压更小，即更大，所以步骤②对应图线甲，步骤①对应图线乙。（2）[2][3][4]K断开时，由闭合电路欧姆定律得整理得根据图（c）乙线有解得闭合时由闭合电路欧姆定律得整理得根据图（c）甲线有解得（3）[5]若考虑电压表内阻，可将与原电源并联形成等效电源，设等效电源的电动势和内阻分别为，则由图（c）乙线有根据图（c）甲线有可见不变。47.某实验小组用如图甲所示的电路测量一电池的电动势和内阻，该电池的电动势E约为、内阻r约为、允许通过的最大电流为。现有量程为、内阻为的电压表，电阻箱、和保护电阻，电键S，导线若干。请回答以下问题：（1）将电压表和电阻箱改装成量程为的新电压表，电阻箱的阻值应该调节为________；（2）可备选用的定值电阻有以下几种规格，则应选用________；A.，B.，C.，（3）该小组选取为（2）中所选择的定值电阻，将改装好的新电压表（虚线框内）正确接在A、C之间，如图甲所示。请根据甲图中的电路图用笔画线代替导线，在答题卡上的图乙中将实物图连接成完整电路________。（4）正确连接电路后，闭合开关S，调节电阻箱，测出多组的阻值和原电压表的示数，根据实验数据，用描点法绘出图像，如图丙所示。依据图像，可得电源的电动势________V，内阻________。（结果均保留两位有效数字）【答案】①.6②.B③.④.10⑤.【解析】【详解】（1）[1]由串联电路分压特点有代入数据解得（2）[2]定值电阻的最大阻值约为故B正确，AC错误。故选B。（3）[3]根据电路图将实物图连接成完整电路，如图所示（4）[4]根据闭合电路欧姆定律有代入数据整理得根据图像可得，解得，用多用电表测定值电阻的阻值（1）原理电路图I与Rx的对应关系相当于待测电阻Rx=0，调节R使I=Ig=，即表头满偏(RΩ=Rg＋r＋R)相当于待测电阻Rx=∞，此时I=0，指针不偏转待测电阻为Rx，I=，指针指到某确定位置刻度特点表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(右侧)表头电流I=0处，对应欧姆表∞刻度(左侧)表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀（2）注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”．②当多用电表指针指在中央时=，知中值电阻R中=RΩ.（3）测量步骤①估测待测电阻阻值．②欧姆调零．③将被测电阻接在红黑表笔之间．④读数：指针示数乘以倍率．⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池．（4）注意事项①区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零对应的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零对应的是欧姆调零旋钮．②使指针指在中值附近，否则换挡．③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零．④手不能接触表笔的金属杆．⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开．【例题】48.图示为简化后的欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流，内阻，可变电阻R的最大阻值为，电池的电动势，内阻，图中与接线柱B相连的表笔颜色应是______色，接正确使用方法测量电阻的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则______（结果保留两位有效数字）。【答案】①.黑②.【解析】【详解】[1]根据“红进黑出”规律，可知图中与接线柱B相连的表笔颜色应是黑色；[2]当进行欧姆调零操作时有测量电阻的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，即电流到达半偏，则有解得49.电流表G1的量程为0~5mA，内阻为290Ω，把它改装成如图所示的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程。当开关接到1或2位置时为电流挡，其中小量程为0~10mA，大量程为0~100mA。（1）图中，A表笔为______（选填“红”或“黑”）表笔；测二极管的正向电阻时黑表笔接二极管的_____极（填“正”或“负”）（2）关于此多用电表，下列说法正确的是______。A．开关S接到位置4时是欧姆挡B．开关S接到位置6时是电压挡C．开关S接到位置5时的量程比接到位置6时的量程大D．无论做何种电表使用，表盘的刻度都是均匀的（3）图中电阻______Ω；________Ω。【答案】①.红②.正③.AB##BA④.290⑤.29【解析】【详解】（1）[1][2]根据多用电表内部电源的正负极，A表笔为红表笔，测二极管的正向电阻时黑表笔接二极管的正极。（2）[3]A．开关S接到位置4时，多用电表内部电源接入电路，为欧姆档，A正确；B．开关S接到位置6时，通过串联分压改装为电压表，为电压档，B正确；C．开关S接到位置5时，串联电阻较小，分压较小，则电压档量程较小，C错误；D．当多用电表为欧姆表时，表盘刻度不均匀，D错误。故选AB。（3）[4][5]由题意可知，开关S接1时量程为0~100mA，开关S接2时量程为0~10mA，则得【练习题】50.某同学将一内阻为425Ω、量程为的微安表改装为量程为0～1mA的电流表，再把该电流表改装为一多挡位欧姆表。（1）把该微安表改装为量程为0～1mA的电流表需要______（填“串联”或“并联”）______Ω的电阻。（2）取一电动势为、内阻较小的电源和调节范围足够大的滑动变阻器，与改装所得1mA的电流表连接成如图甲所示欧姆表，其中M为______（填“红”或“黑”）表笔，改装表盘后，正确使用该欧姆表测量某电阻的阻值，示数如图乙所示，图乙所测电阻为______Ω。【答案】①.并联②.75③.红④.1000【解析】【详解】（1）[1][2]增大电流表的量程时，连接的电阻起分流作用，所以需要并联一个电阻；根据并联电路的特点可得解得（2）[3]由题图甲可知，电流由回到电源负极，根据“红进黑出”可知，为红表笔；[4]根据电源及电流表量程可知，欧姆表内阻为结合中值电阻刻度可知，该欧姆表倍率为，所以待测电阻阻值为。51.某实验小组用满偏电流、内阻的灵敏电流计和电动势的电源制作的多用电表的内部电路如图所示，已知多用电表的两个电流挡的量程分别为和，两个电压挡的量程分别为和。（1）当S接2时，多用电表是量程为_________的_________（填“电流”或“电压”）表。（2）由题意可知电阻_________、_________。（3）将S接3，红、黑表笔短接，然后调节滑动变阻器，使灵敏电流计满偏，在两个表笔间接入一定值电阻，灵敏电流计的指针指在刻度盘的处（即满偏的），则该定值电阻的阻值为_________。【答案】①.②.电流③.④.20⑤.20【解析】【详解】（1）[1][2]由电路结构可知，S接1和2时多用电表为电流表，S接1时灵敏电流计与一个电阻串联后再与另外一个电阻并联，接2时两个电阻串联后与灵敏电流计并联，所以S接2时电流表的量程较小，量程为。（2）[3][4]由题意可知，S接4时多用电表为量程为的电压表，有S接5时为量程为的电压表，有解得S接2时有

解得（3）[5]当S接3时，多用电表为欧姆表，在多用电表进行测量前需要进行的步骤是欧姆调零，将两个表笔短接，调节滑动变阻器使电流表指针指向刻度盘右侧的零刻度线。将S接3时，欧姆调零后，闭合电路的总电阻为在两个表笔间接入定值电阻后灵敏电流计指针指向满偏的处，有解得52.如图甲所示，某同学根据所学知识制作了一个简易的欧姆表，表头G的满偏电流，内阻，电源的电动势，表盘刻度如图乙所示，中间刻度为15。（1）图甲中A端应接表头G的___________（填“正”或“负”）接线柱。（2）将旋钮旋到挡，欧姆调零后接入一待测电阻，指针位置如图乙所示，则读数为___________Ω。（3）图甲中___________Ω（结果保留两位有效数字），___________Ω。【答案】①.负②.140③.④.100【解析】【详解】（1）[1]流过表头G的电流方向为从右向左，A端应接负极。（2）[2]将旋钮旋到挡时，待测电阻的读数（3）[3]将旋钮旋到挡时则所以[4]将旋钮旋到挡时则所以1．能量的存在形式及相互转化（1）各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、原子能等。（2）各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化。例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。