20172018学年高中物理直流电路章末分层突破学案教科版选修

1、第二章 直流电路章末分层突破 Iq/tIRWUItPW/tRIQI2RtI动态电路问题的分析方法1.常规思维过程：(1)对电路进行分析，从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断电路总电阻的变化情况(若只有有效工作的一个电阻阻值变化，则不管它处于哪一支路，电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变)(2)由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压的变化情况(3)再根据电路特点和电路中电压、电流分配原则判断各部分电流、电压、电功率的变化情况2.滑动变阻器常见三种接法的特点：(1)如图2­1所示的限流式接法RAB随P、b间的电阻增大而增大图2­1(2)如图2­2所示分压电路电路

2、总电阻RAB等于AP段电阻RaP和R1并联后的电阻与Pb段电阻RPb的串联值当P由a滑至b时，虽然RaP与RbP变化相反，但电路的总电阻RAB持续减小；若P点反向移动，则RAB持续增大图2­2(3)如图2­3所示并联式电路由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小；随两支路阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值图2­3如图2­4所示是一实验电路图，在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是()【导学号：96322051】图2­4A路端电压变小B电流表的示数变大C电源内阻

3、消耗的功率变小D电路的总电阻变大【解析】当滑片向b端滑动时，接入电路中的电阻减小，使总电阻减小，D错；根据I可知总电流增大，又由UEIr知路端电压减小，A对；流过电流表的示数为I1可知电流表示数减小，B错；由P内I2r知内阻消耗的功率增大，C错【答案】A(多选)在如图2­5所示电路中，电源电动势E6 V，内阻r1 ，保护电阻R03 ，滑动变阻器总电阻R20 ，闭合开关S，在滑片P从a滑到b的过程中，若电流表内阻忽略，正确的是()图2­5A电流表的示数先减小后增大B电流表的示数先增大后减小C滑动变阻器消耗的功率先增大后减小D滑动变阻器消耗的功率先增大后减小，再增大再减小【解析

4、】此电路是滑动变阻器的上部分与下部分并联后，再与R0串联当滑片P从a滑到b的过程中，并联电路的电阻先增大后减小，所以总电流先减小后增大，A正确当滑动变阻器的并联总电阻等于R0r时，滑动变阻器消耗的功率最大，在滑片P从a滑到b的过程中，并联电阻有两次达到该值，故选项D正确【答案】AD电路故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密推理，找出故障的原因具体方法如下：1仪器检测法(1)用电压表对断路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，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)用电压表对短路故障判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该段电路

5、短路(3)用欧姆表检测：在使用欧姆表检测电路故障时，一定要注意将待测部分与电路断开若测得某段电路的电阻是零，说明该部分短路；若测得某段电路的电阻是无穷大，说明该部分断路2假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述现象相符，则故障发生在该部分电路否则，故障没发生在该部分电路用此方法，直到找到故障为止(多选)如图2­6所示为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220 V的交流电源连接a、b间，b、c间，c、d间分别连接一个电阻，现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用

6、一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220 V，由此可知() 【导学号：96322052】图2­6Aa、b间电路通，c、d间电路不通Ba、b间电路不通，b、c间电路通Ca、b间电路通，b、c间电路不通Db、c间电路不通，c、d间电路通【解析】由于用交流电压表测得b、d两点间电压为220 V，这说明a、b间电路是通的，b、c间电路不通或c、d间电路不通；由于a、c两点间电压为220 V，这说明c、d间电路是通的，a、b间电路不通或b、c间电路不通，综合分析可知b、c间电路不通，a、b间和c、d间电路通，即选项C、D正确【答案】CD如图2­7所示的电路中，

7、闭合开关S后，灯L1、L2都能发光后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是()图2­7A电阻R1断路B电阻R2短路C灯L1上两接线柱间短路D电阻R2断路【解析】根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮，二是电压表的读数增大，只有符合这两个条件的故障才是可能的故障因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端电压会减小，致使灯L2暗，故选项A不符合题意若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B不符合题意若灯L1上两接线

8、柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表读数减小，选项C不符合题意若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，而总电流减小导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2端电压增大，灯L2变亮，符合题意，故选项D正确【答案】D故障电路部分的特点(1)断路的特点：电路中发生断路，表现为电路中的电流为零而电源两端的电压不为零；若外电路中某两点之间的电压不为零，则表示这两点之间出现了断路，同时也说明这两点与电源之间的相连部分无断路(2)短路的特点：电路发生短路时，表现为有电流通过短路电路，即电流表是有一定示数的，但用电压表测该支路两端的电压时，电压表示数为零1一根长为L、横

9、截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()图2­8A.B.CnevD.【解析】由电流定义可知：IneSv，由欧姆定律可得：UIRneSv·neLv，又E，故Enev，选项C正确【答案】C2某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是() 【导学号：96322053】A一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B一个伏特表和多个定值电阻C一个

10、安培表和一个电阻箱D两个安培表和一个滑动变阻器【解析】由EUIr、EIRIr、EUr知，要测量E和r，需要测出多组U、I或I、R或U、R值，选项A、B、C均可满足测量需要，选项D中R无法测出，最不可取【答案】D3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，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为() 【导学号：96322054】图2­9A.B.C. D.【解析】断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示甲乙根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1E，U2E，

11、C所带的电荷量QCU，则Q1Q235，选项C正确【答案】C4如图2­10所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是()图2­10A增大R1的阻值B增大R2的阻值C增大两板间的距离D断开电键S【解析】增大R1的阻值，稳定后电容器两板间的电压升高，带电油滴所受电场力增大，将向上运动，A错误电路稳定后，电容器相当于断路，无电流通过电阻R2，故R2两端无电压，所以，增大R2的阻值，电容器两板间的电压不变，带电油滴仍处于静止状态，B正确增大

12、两板间的距离，两板间的电压不变，电场强度减小，带电油滴所受电场力减小，将向下运动，C错误断开电键S后，两极间的电势差为零，带电油滴只受重力作用，将向下运动，D错误【答案】B5(多选)如图2­11所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 ，四个电阻的阻值已在图中标出闭合开关S，下列说法正确的有() 【导学号：96322055】图2­11A路端电压为10 VB电源的总功率为10 WCa、b间电压的大小为5 VDa、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A【解析】根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为10 ，根据闭合电路欧姆定律得通过电源的电流为IA1 A，则路端电压为UIR

13、外10 V，选项A正确；电源的总功率PEI12 W，选项B错误；若取电源负极的电势为0，则a点电势为A2.5 V，b点电势为B7.5 V，a、b间电压的大小为5 V，选项C正确；若a、b间用导线连接起来，根据串并联电路的特点可得，外电路总电阻为7.5 ，根据闭合电路欧姆定律得电路的总电流为IA1.26 A，选项D错误【答案】AC6某同学想要描绘标有“3.8 V,0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有： 【导学号：96322056】电压表V1(量程03 V，内阻等于3 k)电压表V2(量程015 V，内阻等于15 k)电

14、流表A1(量程0200 mA，内阻等于10 )电流表A2(量程03 A，内阻等于0.1 )滑动变阻器R1(010 ，额定电流2 A)滑动变阻器R2(01 k，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 )定值电阻R4(阻值等于10 )定值电阻R5(阻值等于1 k)电源E(E6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁(2)该同学描绘出的I­U图像应是下图中的_【解析】描绘小灯泡的伏安特性曲线时，要求“测量数据尽量精确、绘制曲线完整”，从电表的量程来看，V1、A1量程偏小，直接测量灯泡的电压、电流时，曲线不完整，若用V2、A2测量灯泡的电压、电流时，

15、读数不够精确题目中给了滑动变阻器和几个定值电阻，我们可以采用定值电阻分压、分流的方式扩大电表的量程，准确读出灯泡的电流值、电压值，绘制完整的曲线(1)电路图如图所示，滑动变阻器的选择：R2的阻值太大，调节不灵敏，故选R1.与电流表A1并联的电阻：由于A1的内阻为10 ，若选R4为并联电阻，则量程为00.4 A，若选R3时并联阻值过小，改装后量程过大，而电流表读数偏小，读数欠精确与电压表串联的电阻：分压电阻的阻值应该与电压表V1的内阻具有可比性，故选择R5作为分压电阻，此时量程为04 V.(2)灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其阻值也随温度的升高而增大，则I­U图线的斜率应越来越小，图

16、B正确【答案】(1)如图所示(2)B7用如图2­12所示电路测量电源的电动势和内阻实验器材：待测电源(电动势约3 V，内阻约2 )，保护电阻R1(阻值10 )和R2(阻值5 )，滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干. 【导学号：96322057】实验主要步骤：将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；以U为纵坐标，I为横坐标，作U­I图线(U、I都用国际单位)；求出U­I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.图2­12回答下列问题：(1)电压表最好选用_；电流表最

17、好选用_A电压表(03 V，内阻约15 k)B电压表(03 V，内阻约3 k)C电流表(0200 mA，内阻约2 )D电流表(030 mA，内阻约2 )(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是_A两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱D一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式，E_，r_，代入数值可得E和r的测量值【解析】(1)由于待测电源的

18、电动势为3 V，故电压表应选03 V量程，而该电路中电压表分流越小，实验误差越小，故选大内阻的电压表，故电压表选A.回路中电流的最大值Imax158 mA，故电流表选C.(2)当电压表示数变大时，说明外电路电阻变大，即滑片从左向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，对于A、B两选项，在滑片移动的过程中回路电阻不变，选项C中滑片向右移动时回路电阻变大，选项D中，滑片向右移动时回路电阻变小，故选项C正确(3)根据闭合电路欧姆定律，得EUI(R2r)，即UEI(R2r)，所以kR2r，所以rkR2，横截距为U0时，Ia，即0Eak，所以Eak.【答案】(1)AC(2)C(3)akkR2章末综合测评

19、(二) (时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本大题共8个小题，共48分在每小题给出的四个选项中，第15题只有一项符合题目要求，第68题有多项符合题目要求，全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1关于公式R和公式R，下列说法中正确的是()A两公式对一切情况都适用BR仅适用于金属导体，R适用于任何导体C导体的电阻R与U成正比，与I成反比D导体的电阻在温度一定时，与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比【解析】R适用于一切导体，R适用于金属导体和电解质溶液，A、B错；导体电阻在温度一定时，与导体长度成正比，与横截面积成反比，长度、横截面积不变时，电阻阻值不变，与导体两端电压

20、、通过导体的电流大小无关，C错，D对【答案】D2关于电功和焦耳热，下列说法错误的是()A在纯电阻电路中，计算电功可用公式WI2RtB在非纯电阻电路中，计算电功可用公式WI2RtC在非纯电阻电路中，计算焦耳热可以用QI2RtD在纯电阻电路中，计算焦耳热可以用WUIt【解析】在非纯电阻电路中，电功计算式为WUIt，电热计算式QI2Rt，电功不等于电热，故B错【答案】B3一个标有“1 k，40 W”的电阻器，下列说法错误的是()A允许长期通过它的最大电流是0.2 AB额定电压是200 VC在额定电压下消耗的功率为40 WD加50 V电压时消耗的功率为10 W【解析】铭牌上标注的是该电阻器的阻值和允许

21、的最大功率，据PI2R得Imax A0.2 A，A正确；据P得U额 V200 V，B正确；40 W为电阻器在额定电压下消耗的功率，C正确；据P知，U50 V时P W2.5 W，D错误【答案】D4一个闭合电路，是由电池供电的，外电路是纯电阻电路时，以下说法正确的是()A当外电阻增大时，路端电压增大B当外电阻减小时，路端电压增大C当外电阻减小时，电池的输出功率一定增大D当外电阻减小时，电池的输出功率一定减小【解析】由闭合电路欧姆定律得：UEIrE，当外电阻增大时，路端电压增大，即A正确；由电源的输出功率随外电阻的变化关系图像得，当外电阻变化时，其输出功率可能增加也可能减小，即C、D均错误【答案】A

22、5某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图1所示的电路，研究串、并联电路的特点实验中观察到的现象是() 【导学号：96322182】图1AS2断开，S1与a连接，三只灯泡都熄灭BS2断开，S1与b连接，三只灯泡亮度相同CS2闭合，S1与a连接，三只灯泡都发光，L1、L2亮度相同DS2闭合，S1与b连接，三只灯泡都发光，L3的亮度小于L2的亮度【解析】S2断开，S1与a连接时，三只灯泡串联，三只灯泡都发光，且亮度相同，A错误；S2断开，S1与b连接时，L1、L2两只灯泡串联，L3被断开没有接入电路，B错误；S2闭合，S1与a连接时，只有L2亮，L1和L3被短路，C错误；S2闭合，S1与b连接时，L

23、1和L3并联，然后与L2串联，此时三只灯泡都发光，L3的亮度与L1的亮度相同，都小于L2的亮度，D正确【答案】D6如图2所示，一个电源在外电阻不断变化时，内、外电阻消耗的电功率随电流变化的关系分别用抛物线C1、C2表示由该图可知()图2A电源的电动势为4 VB电源的内电阻为2 C电源输出功率的最大值为16 WD电源消耗的最大功率为16 W【解析】图中交点表示内、外电路消耗功率相等，此时的功率和电流分别为4 W和2 A，由P内I2r，代入数据得r1 ，故B错误；由P外I2R知R1 ，内电阻等于外电阻，电动势为EI(Rr)4 V，A正确外电阻和内电阻相等时电源输出的功率最大，最大值为4 W，C错误

24、电源消耗的功率为PEIm，当R0时电流最大为4 A，Pm16 W，故D正确【答案】AD7如图3所示的电路，电源内阻不能忽略，电阻R18 ，R210 ，当开关S接a端时，电压表读数为2.0 V，若开关S接到b端时，电压表读数可能为() 【导学号：96322183】图3A1.8 VB2.2 VC2.4 VD2.7 V【解析】当开关S从a端改接b端时，由于外电阻R2R1，故电压表读数必增大，即U2.0 V；若电源的内阻rR外时，可视电源为恒流电源，则U外最大为UmaxU12.5 V，故U2.5 V，故选项B、C正确【答案】BC8在如图4所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，

25、则故障可能是()图4AR1短路BR2断路CR3断路DR4短路【解析】由于A串联于干路中，且故障发生后，A灯变暗，故知电路中总电流变小，即电路总电阻变大，由此可排除选项A、D.假设R2断路，则其断路后，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流变大，使B灯变亮，推理结果与现象相符，故选项B对假设R3断路，则也引起总电阻变大，总电流变小，使A灯变暗，同时R3断路后也必引起与之并联的电路(即R1所在支路)的电压和电流增大，灯B中分得的电流也变大，B灯变亮，故选项C正确【答案】BC二、非选择题(本大题共4个小题，共52分，按题目要求作答)9(12分)在“用电流表和电压

26、表测定电池的电动势和内阻”的实验中(如图5甲). 【导学号：96322184】甲乙图5(1)移动滑动变阻器的滑片应特别注意防止_(2)现备有以下器材：A干电池1节B滑动变阻器(050 )C滑动变阻器(01 750 )D电压表(03 V)E电压表(015 V)F电流表(00.6 A)G电流表(03 A)其中滑动变阻器应选_，电压表应选_，电流表应选_(3)图乙是根据实验数据画出的U­I图像由此可知这个干电池的电动势E_ V，内电阻r_ .【解析】(1)若滑动变阻器接入电路的电阻太小，则电路中电流太大，容易烧坏电流表(2)滑动变阻器的阻值不需太大，可选B；通常干电池电动势为1.5 V，故

27、电压表可选D，电流表可选F.(3)由题图乙可知E1.5 V，r 0.75 .【答案】(1)滑动变阻器接入电路电阻太小，电路中电流太大，烧坏电流表(2)BDF(3)1.50.7510(12分)在练习使用多用电表的实验中：(1)某同学连接的电路如图6所示图6若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过_的电流；若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是_的电阻；若旋转选择开关，使其尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是_两端的电压(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时()A若双手捏住两表笔金属杆，则测量值将偏大B若测量时发现指针

28、偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量C若选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 D若欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大【解析】(1)多用电表与R1串联，则选择直流电流挡时，测得的是通过R1的电流；若断开电路中的开关，多用电表使用电阻挡，则R1和R2串联接在多用电表两端，此时测得的是R1和R2串联的电阻；若多用电表选用直流电压挡，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，则多用电表与R2并联，所以此时测得的是R2(或电源)两端的电压(2)双手捏住两表笔金属杆，相当于给待测电阻又并联了一个电阻，测量值将偏小，选项A错误；测量时发现指针偏离中央刻度过大，要看指针偏角情况，若偏角