人民币被誉为中国的名片。目前人民币一共发行了五套,一些风景被印在它们背面。读图4完成7-8题。
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7.图中四种地貌景观与其成因对应正确的是
A.甲--内外力共同作用 B.乙--断层下陷
C.丙--背斜顶部侵蚀 D.丁--冰川侵蚀
8.丁地所受侵蚀作用最强的季节是
A.春季 B.夏季 C.秋季 D.冬季
7.黑盒问题。
如果黑盒内只有电阻,分析时,从阻值最小的两点间开始。
例题分析
例1:已知如图,E =6V,r =4Ω,R1=2Ω,R2的变化范围是0~10Ω。求:①电源的最大输出功率;②R1上消耗的最大功率;③R2上消耗的最大功率。
解:①R2=2Ω时,外电阻等于内电阻,电源输出功率最大为2.25W;
②R1是定植电阻,电流越大功率越大,所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W;
③把R1也看成电源的一部分,等效电源的内阻为6Ω,所以,当R2=6Ω时,R2上消耗的功率最大为1.5W。
例2:如图,电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R1=10Ω,R2=8Ω.当电键S接位置1时,电流表的示数为0.20A.那么当电键S接位置2时,电流表的示数可能是下列的哪些值?
A.0.28A B.0.25A C.0.22A D.0.19A
解:电键接2后,电路的总电阻减小,总电流一定增大,所以不可能是0.19A.电源的路端电压一定减小,原来路端电压为2V,所以电键接2后路端电压低于2V,因此电流一定小于0.25A.所以只能选C。
例3:如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的
触片P从右端滑到左端时,发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分
别为ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是
A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮
B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮
C.ΔU1<ΔU2
D.ΔU1>ΔU2
解:滑动变阻器的触片P从右端滑到左端,总电阻减小,总电流增大,路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡L1、L2电流增大,变亮,与电阻并联的灯泡L3电压降低,变暗。U1减小,U2增大,而路端电压U= U1+ U2减小,所以U1的变化量大于 U2的变化量,选BD。
例4:如图所示,图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线,图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线.若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω,则这只定值电阻的阻值为______Ω。现有4只这种规格的定值电阻,可任意选取其中的若干只进行组合,作为该蓄电池组的外电路,则所组成的这些外电路中,输出功率最大时是_______W。
解:由图象可知蓄电池的电动势为20V,由斜率关系知外电阻阻值为6Ω。用3只这种电阻并联作为外电阻,外电阻等于2Ω,因此输出功率最大为50W。
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例5:如图所示,电路中ab是一段长10 cm,电阻为100Ω的均匀电阻丝。两只定值电阻的阻值分别为R1=80Ω和R2=20Ω。当滑动触头P从a端缓慢向b端移动的全过程中灯泡始终发光。则当移动距离为____cm时灯泡最亮,移动距离为_____cm时灯泡最暗。
解:当P移到右端时,外电路总电阻最小,灯最亮,这时aP长10cm。当aP间电阻为20Ω时,外电路总电阻最大,灯最暗,这时aP长2cm。
例6:如图所示,黑盒有四个接线柱,内有4只阻值均为6Ω的电阻,每只电阻都直接与接线柱相连。测得Rab=6Ω,Rac=Rad=10Ω。Rbc=Rbd=Rcd=4Ω,试画出黑盒内的电路。
解:由于最小电阻是Rbc=Rbd=Rcd=4Ω,只有2只6Ω串联后再与1只6Ω并联才能出现4Ω,因此bc、cd 、db间应各接1只电阻。再于ab间接1只电阻,结论正合适。
6.断路点的判定。
当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时,用电压表就可以方便地判定断路点:凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的;两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路。
5.
滑动变阻器的两种特殊接法。
在电路图中,滑动变阻器有两种接法要特别引起重视:
⑴右图电路中,当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,到达中点位置时外电阻最大,总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大;可以证明:A1的示数一直减小,而A2的示数一直增大。
⑵右图电路中,设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,总电阻逐渐减小;总电流I逐渐增大;RX两端的电压逐渐增大,电流IX也逐渐增大(这是实验中常用的分压电路的原理);滑动变阻器r左半部的电流I / 先减小后增大。
4.
闭合电路的U-I图象。
右图中a为电源的U-I图象;b为外电阻的U-I图象;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率;a的斜率的绝对值表示内阻大小; b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;当两个斜率相等时(即内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即输出功率最大(可以看出当时路端电压是电动势的一半,电流是最大电流的一半)。
3.变化电路的讨论。
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化,就会影响整个电路,使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是:闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。以右图电路为例:设R1增大,总电阻一定增大;由
,I一定减小;由U=E-Ir,U一定增大;因此U4、I4一定增大;由I3= I-I4,I3、U3一定减小;由U2=U-U3,U2、I2一定增大;由I1=I3
-I2,I1一定减小。总结规律如下:
①总电路上R增大时总电流I减小,路端电压U增大;
②变化电阻本身和总电路变化规律相同;
③和变化电阻有串联关系(通过变化电阻的电流也通过该电阻)的看电流(即总电流减小时,该电阻的电流、电压都减小);
④和变化电阻有并联关系的(通过变化电阻的电流不通过该电阻)看电压(即路端电压增大时,该电阻的电流、电压都增大)。
2.电源的功率和效率。
⑴功率:①电源的功率(电源的总功率)PE=EI
②电源的输出功率P出=UI
③电源内部消耗的功率Pr=I 2r
⑵电源的效率:
(最后一个等号只适用于纯电阻电路)
电源的输出功率
,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示,而当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,为
。
目的要求
复习闭合电路的欧姆定律及其应用。
知识要点
1.主要物理量。
研究闭合电路,主要物理量有E、r、R、I、U,前两个是常量,后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有:
(1)E=U外+U内
(2)
(I、R间关系)
(3)U=E-Ir(U、I间关系)
(4)
(U、R间关系)
从(3)式看出:当外电路断开时(I = 0),路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时,读数却应该略小于电动势(有微弱电流)。当外电路短路时(R = 0,因而U = 0)电流最大为Im=E/r(一般不允许出现这种情况,会把电源烧坏)。
4.电路中有关电容器的计算。
⑴电容器跟与它并联的用电器的电压相等。
⑵在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两板的极性,并标在图上。
⑶在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。
⑷如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。
例题分析
例1:已知如图,R1=6Ω,R2=3Ω,R3=4Ω,则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
解:本题解法很多,注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单:电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3;还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Ω,因此电压之比是U1∶U2∶U3=1∶1∶2;在此基础上利用P=UI,得P1∶P2∶P3=1∶2∶6
例2:已知如图,两只灯泡L1、L2分别标有“110V,60W”和“110V,100W”,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入220V的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,应使用下面哪个电路?
A.
B.
C.
D.
解:A、C两图中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光,它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同,因此消耗的电功率一定相等。可以直接看出:B图总功率为200W,D图总功率为320W,所以选B。
例3:实验表明,通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I =kU 3的规律,其中U表示棒两端的电势差,k=0.02A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后,接在一个内阻可以忽略不计,电动势为6.0V的电源上。求:⑴当串联的可变电阻器阻值R多大时,电路中的电流为0.16A?⑵当串联的可变电阻器阻值R多大时,棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5?
解:画出示意图如右。
⑴由I =kU 3和I=0.16A,可求得棒两端电压为2V,因此变阻器两端电压为4V,由欧姆定律得阻值为25Ω。
⑵由于棒和变阻器是串联关系,电流相等,电压跟功率成正比,棒两端电压为1V,由I =kU3得电流为0.02A,变阻器两端电压为5V,因此电阻为250Ω。
例4:左图为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不计,变阻器总电阻为r。闭合电键S后,负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线?
A.① B.② C.③ D.④
解:当Rx增大时,左半部分总电阻增大,右半部分电阻减小,所以R两端的电压U应增大,排除④;如果没有并联R,电压均匀增大,图线将是②;实际上并联了R,对应于同一个Rx值,左半部分分得的电压将比原来小了,所以③正确,选C。
例5:已知如图,电源内阻不计。为使电容器的带电量增大,可采取以下那些方法:
A.增大R1 B.增大R2
C.增大R3 D.减小R1
解:由于稳定后电容器相当于断路,因此R3上无电流,电容器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压,从而增大其带电量。改变R3不能改变电容器的带电量。因此选BD。
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例6:已知如图,R1=30Ω,R2=15Ω,R3=20Ω,AB间电压U=6V,A端为正C=2μF,为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C,应将R4的阻值调节到多大?
解:由于R1 和R2串联分压,可知R1两端电压一定为4V,由电容器的电容知:为使C的带电量为2×10-6C,其两端电压必须为1V,所以R3的电压可以为3V或5V。因此R4应调节到20Ω或4Ω。两次电容器上极板分别带负电和正电。
还可以得出:当R4由20Ω逐渐减小的到4Ω的全过程中,通过图中P点的电荷量应该是4×10-6C,电流方向为向下。
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