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第六、七节 走进门电路_了解集成电路1.与门电路：当所有的输入均为“1”状态时，输出才为“1”状态。2或门电路：输入呈现“1”状态的个数大于等于1时，输出为“1”状态。3非门电路：当输入为“1”状态时，输出为“0”状态。4集成电路：把晶体管、电阻、电容等元件，按电路结构的要求，制作在一块硅或陶瓷基片上，再加以封装而成的、具有一定功能的整体电路。一、门电路1与门电路(1)如果一个事件的几个条件都满足后该事件才能发生，我们把这种关系叫做与逻辑关系；具有与逻辑关系的电路，称为与门电路，简称与门。(2)与门电路是实现与逻辑的电子线路，它的逻辑功能是所有的输入均为“1”时，输出才为“1”状态。(3)其真值表是：输入输出S1S2Q000010100111“与”门符号是：。2或门电路(1)如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做或逻辑关系；具有或逻辑关系的电路称为或门。(2)或门电路是实现或逻辑的电子电路，它的逻辑功能是输入呈现“1”状态的个数大于等于1时，输出为“1”状态。(3)其真值表是：输入输出S1S2Q000011101111“或”门符号是：。3非门电路(1)输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系叫做非逻辑关系，具有非逻辑关系的电路叫非门。(2)非门电路是实现非逻辑的电子电路，它的逻辑功能是输入为“1”状态时，输出为“0”状态。(3)其真值表是：输入输出SQ0110“非”门符号是：。二、门电路的实验探究1与门电路的逻辑功能图261图261是一个集成与门Sn7408实验电路，它具有四个与门。实验时将此集成电路的第14脚接5 V电源的正极，第7脚接地(电源负极)，第1和第2脚为两个输入端，第3脚为输出端。输入为高电平时，用真值“1”表示；输入为低电平时，用真值“0”表示；输出为高电平时，二极管发光，用真值“1”表示；输出为低电平时，二极管不发光，用真值“0”表示。若输入端1、2输入均为“1”状态时，输出才为“1”状态，发光二极管发光。2或门电路的逻辑功能用一个集成或门电路Sn7432替换图261中的集成与门电路，它具有四个或门。实验时将此集成电路的第14脚接5 V电源的正极，第7脚接地(电源负极)，第1和第2脚为两个输入端，第3脚为输出端。当输入端1、2输入“1”状态的个数大于等于1时，输出为“1”状态，发光二极管发光。3非门电路的逻辑功能将261中的集成与门电路换为集成非门电路Sn7404。集成非门电路的第14脚接5 V电源的正极，第7脚接地(电源负极)，第1脚为输入端，第2脚为输出端。当输入端1输入“1”状态时，输出端为“0”状态，发光二极管不发光。三、集成电路概述1概述集成电路是指把晶体管、电阻、电容等元件，按电路结构的要求，制作在一块硅或陶瓷基片上，再加以封装而成的、具有一定功能的整体电路。2分类集成电路按功能分类可分为三类：数字集成电路、模拟集成电路和微波集成电路。(1)数字集成电路以高或低电平来对应“1”或“0”两个二进制数字，进行数字的运算、存储、传输及转换。(2)模拟集成电路是处理模拟信号的电路。它又分为线性集成电路和非线性集成电路两类。(3)微波集成电路是指工作频率高于1 000 MHz的集成电路，应用于导航、雷达和卫星通信等方面。1自主思考判一判(1)数字信号在变化中只有两个对应的状态，“有”或者“没有”，常用“1”或者“0”表示。()(2)处理模拟信号的电路叫数字电路。()(3)在小汽车的四个车门只要有一扇门没关好就会有报警提示，其逻辑关系属于“或”电路。()(4)现代银行管理系统中都有自动取款机，若能取出钱款，账号、密码必须都正确，它反映的逻辑关系是“与”电路。()(5)将一灯泡与开关并联，开关的通断与灯的发光关系属于“非”电路。()2合作探究议一议(1)由三位数字构成的密码锁，安全性较高且使用方便，因此得到众多用户的喜爱。想一想这种密码锁属于什么逻辑关系？提示：属于“与”逻辑关系。(2)一个人到超市买东西，他付现金或者使用信用卡才能把要买的东西拿走，在这里付现金及使用信用卡和拿走所买的东西之间体现了什么样的逻辑关系？提示：体现了“或”逻辑关系。(3)十字路口的红绿灯体现了什么逻辑关系？提示：红绿灯中红灯亮时，绿灯必然熄灭；绿灯亮时，红灯必然熄灭，这种现象体现了“非”逻辑关系。对逻辑关系的理解典例如图262所示，表示输入端A、B的电势随时间的变化关系，完成下题。求：图262(1)开关“与”电路的输出电压Y随时间变化的关系；(2)开关“或”电路的输出电压Y随时间变化的关系。思路点拨(1)“与”逻辑关系是当两个输入端都有信号输入时，输出端才有信号输出。(2)“或”逻辑关系是当两个输入端的任意一个有信号输入时，输出端均有信号输出。解析(1)对“与”电路，先做出A、B、Y的真值表，然后再确定输出电压Y与时间的变化关系。A(UA)B(UB)Y010100010111000111010100010所以UY随时间变化关系如图所示：(2)对“或”电路，先做出A、B、Y的真值表，然后再确定输出电压Y与时间的变化关系。A(UA)B(UB)Y011101011111000111011101011所以UY随时间变化如图所示：答案见解析一般情况下，用“1”表示高电势，“0”表示低电势，只有正确地列出真值表，找出A、B的逻辑关系，才能列出Y的真值表，画出UY随时间的变化关系。 1在登录你的电子邮箱(或“QQ”)的过程中，要有两个条件，一个是用户名，一个是与用户名对应的密码，要完成这个事件(登录成功)，它们体现的逻辑关系为()A“与”关系B“或”关系C“非”关系 D不存在逻辑关系解析：选A只有当两个条件(用户名和密码)都满足时，事件(登录成功)才能发生，所以是一种“与”逻辑关系，A对。2走廊里有一盏电灯，在走廊两端各有一个开关，我们希望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮，那么设计的电路为()A“与”门电路 B“非”门电路C“或”门电路 D上述答案都有可能解析：选C不论用哪一个开关接通都能使电灯点亮，这体现了“或”逻辑关系，故C项正确，A、B、D三项不对。3如图263所示为某一门电路符号及输入端A、B的电势随时间变化关系的图像，则下列选项中能正确反映该门电路输出端电势随时间变化关系的图像是()图263解析：选A题图为“与”门电路，所以A、B输入端都是高电势时，输出端才为高电势，故A正确。逻辑电路的设计与应用典例电动机的自动控制电路如图264所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻。当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于R2。为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中虚线框内应选_门逻辑电路；若要提高光照时电动机启动的灵敏度，可以_(填“增大”或“减小”)R2的阻值。图264思路点拨解答本题时应把握以下两点：(1)要求温度升高或受到光照时电动机均能自动启动。(2)提高光照时电动机启动的灵敏度，即有较弱光照时电动机就能自动启动。解析为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，即热敏电阻或光敏电阻的电阻值小时，输入为“1”，输出为“1”，所以虚线框内应选“或”门。若要提高光照时电动机启动的灵敏度，需要在光照较弱即光敏电阻阻值较大时输入为“1”，输出为“1”，所以要增大R2的阻值。答案“或”增大解答此类问题时要把握三点：一是认真审题，找出题中所给的有用信息，判断出它们之间的逻辑关系；二是认真分析电路的结构，弄清电势的高低；三是掌握三种基本逻辑电路的特点和规律。 1如图265所示，低电位报警器由两个基本的门电路与蜂鸣器组成，该报警器只有当输入电压过低时蜂鸣器才会发出警报。其中()图265A甲是“与”门，乙是“非”门B甲是“或”门，乙是“非”门C甲是“与”门，乙是“或”门D甲是“或”门，乙是“与”门解析：选B若甲是“与”门，乙是“非”门，不管输入电压为低电压(0)还是高电压(1)，经过“与”门后输出为(0)低电压，经过“非”门后输出高电压(1)，蜂鸣器都会发出警报，故A错误。若甲是“或”门，乙是“非”门，当输入电压为低电压(0)，经过“或”门输出为低电压(0)，经过“非”门输出为高电压(1)，蜂鸣器发出警报，当输入为高电压(1)，经过“或”门输出为高电压(1)，经过“非”门输出为低电压(0)，蜂鸣器不发出警报，故B正确。乙不会是“或”门和“与”门，故C、D错误。2.如图266为监控汽车安全带使用情况的报警电路，S为汽车启动开关，汽车启动时S闭合。Rt为安全带使用情况检测传感器，驾驶员系好安全带时Rt阻值变得很大，驾驶员未系好安全带时Rt阻值很小。要求当驾驶员启动汽车但未系好安全带时蜂鸣器报警。则在图中虚线框内应接入的元件是()图266A“与”门 B“或”门C“非”门 D“与非”门解析：选A未系安全带时要求蜂鸣器报警，则要求蜂鸣器两端有高电压，即输出端为高电势，蜂鸣器两个输入端已有一个是高电势，另一个输入端的电势高低看Rt阻值的大小，未系安全带时Rt阻值很小，Rt两端的电势差很小，即输入端为高电势，另一输入端已为高电势，此时蜂鸣器报警，知输出端为高电势。若系安全带，Rt阻值大，两端电势差也大，即输入端为低电势，此时蜂鸣器不报警，知输出端为低电势，所以该元件是“与”门。故A对，B、C、D错误。1联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系()A“与”门B“非”门C“或”门 D“与非”门解析：选A联合国规定，只要常任理事国有一个反对，提案就不能通过。这和“与”门的逻辑关系一致。2.两只晶体二极管组成如图1所示电路，A、B为输入端，Y为输出端，分析该电路属于()图1A“与”门电路B“或”门电路C“非”门电路D都不可能解析：选B根据二极管的特点，只要在二极管上加上正向电压，则二极管即可导通。由题图中电路结构可知，D1、D2两个二极管只要有一个导通，或者两个都导通，则整个电路就会导通，因此该电路是符合“或”逻辑关系的门电路。3有一逻辑开关电路的真值表如下，试判断这是一个什么类型的逻辑电路()M01N10A.开关“与”电路 B开关“非”电路C开关“或”电路 D以上都不是解析：选B由该逻辑电路的真值表可以看出输出端与输入端是相反的关系，故选B。4下表是某逻辑电路的真值表，该电路是()输入输出001011101110解析：选D根据三种门电路的特点可知选项D正确。5如图2所示是由“与”门、“或”门和“非”门三个基本逻辑电路组成的一个组合逻辑电路，A、B、C为输入端，Z为输出端，在完成真值表时，输出端Z空格中从上到下依次填写都正确的是()图2ABCZ000001010011100101110111A.00010101B00000010C00101010D以上选项都不正确解析：选C假设“或”门的输出记为Y1，“非”门的输出记为Y2，由“或”门电路的特点及表中值可知Y1分别为0 0 1 1 1 1 1 1；由“非”门电路的特点及表中值可知Y2分别为1 0 1 0 1 0 1 0，由“与”门电路的特点知Z分别为0 0 1 0 1 0 1 0，故C正确。6. (多选)如图3所示，为温度报警器的示意图，R0为一热敏电阻，下列对此电路的分析正确的是()图3A当R0的温度升高时，R0减小，A端电势降低，Y端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声B当R0的温度升高时，R0减小，A端电势升高，Y端的电势降低，蜂鸣器就会发出报警声C当增大R1时，A端电势升高，Y端的电势降低，蜂鸣器就会发出报警声D当增大R1时，A端的电势降低，Y端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声解析：选BC当R0的温度升高时其电阻会减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会报警；当R1增大时，R0上消耗的电压减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器报警。7.如图4所示是由基本逻辑电路构成的一个公路路灯自动控制电路，图中虚线框M中是一只感应元件，虚线框N中使用的是逻辑电路。要求天黑时L发光，则()图4AM为光敏电阻，N为开关“与”电路BM为光敏电阻，N为开关“非”电路CM为热敏电阻，N为开关“非”电路DM为热敏电阻，N为开关“或”电路解析：选B因为光的变化影响L的发光与否，所以M为光敏电阻，即无光照时电阻变大，N的输入电压变小。要求N的输出电压变高时L发光，再根据虚线框N只有一个输入端就可判断出N为开关“非”电路，所以选项B正确，选项A、C、D错误。8.如图5所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警报警电路，则图中X框、Y框中应是()图5AX为热敏电阻，Y为可变电阻BX为热敏电阻，Y为开关CX为可变电阻，Y为热敏电阻DX、Y均为热敏电阻解析：选C热敏电阻受热后，电阻减小，A端出现低电位，经过“非”门后使L两端出现高电位，产生报警信号。9.如图6所示的逻辑电路中，当A端和B端都输入电信号“1”时，在C端和D端输出的电信号分别为()图6A1和0 B0和0C0和1 D1和1解析：选AB端输入电信号“1”时，通过“非”门在D端输出电信号“0”，该电信号与A端输入的电信号“1”通过“或”门，则在C端输出电信号“1”，选项A正确。10.如图7所示由门电路组成的电路，输出端为1，指示灯L亮，输出端为0，指示灯L不亮，现要使灯L亮，则A、B两输入端分别是()图7A1、1 B0、0C1、0 D0、1解析：选B要使灯L亮，“非”门的输出应该为1，故“非”门的输入为0，因此“或”门的两个输入端都应该为零。11.如图8所示是一种应用逻辑电路制作的简易走廊灯电路图，R0是一个光敏电阻，当走廊里光线较暗时或是将手动开关S接通时，灯都会亮。则在电路图的虚线框内的门电路应是_门。当有光照到光敏电阻R0上时，门电路的输入端B是_电势。图8解析：手动开关接通时，在A端输入高电位；有光线照射时，光敏电阻的阻值较小，与R1串联后分得的电压小，B端输入低电位。所以S闭合，A输入“1”。断开S，A输入“0”，光照射强时，B输入“0”，光照射弱时，B输入“1”。电路要求光线较暗或手动开关S接通时，灯都会亮，因此为“或”门。答案：或低12.如图9是一个应用某逻辑电路制成的简单车门报警电路图。图中的两个按钮开关S1、S2分别装在汽车的两道门上。只要其中任何一个开关处于开路状态，发光二极管(报警灯)就发光。请你根据报警装置的要求，试分析这是何种门电路，在图中画出这种门电路的符号。图9解析：驾驶员离开汽车时，两个车门均处于关闭状态，跟两个车门对应的开关S1和S2均闭合，这时发光二极管不会发光报警。因为S1和S2闭合后，电流不通过发光二极管。当有人打开了某一个门时，S1或S2就处于断开状态。这时就有电流通过发光二极管，使其发光报警。可见，这一装置实际上是一个“或”门电路。符号为。答案：“或”门电路电学实验问题1(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆调零旋钮。把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上。a将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔；b将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔；c旋转S使其尖端对准欧姆挡“1 k”；d旋转S使其尖端对准欧姆挡“100”；e旋转S使其尖端对准交流“500 V”挡，并拔出两表笔。正确的步骤是_。根据如图1所示的指针位置，此被测电阻的阻值约为_ 。图1(2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是_。A测量电阻时如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量B测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C测量电路中的某个电阻时，应该使该电阻与电路断开D测量阻值不同的电阻时都必须重新调零解析：(1)使用欧姆表的步骤是：选挡、欧姆调零、测量、读数、将选择开关拨在交流电压的最高挡或“OFF”挡。根据被测电阻的阻值知，应选“1 k”挡，根据欧姆表的读数规则知读数为301 k30 k。(2)测量电阻时，若指针偏角过大，说明被测电阻较小，应选用倍率较小的挡位，A项正确；测量时按规定红、黑表笔应分别插在正、负插孔，但表笔只是两个测量的引线，本身并没有正负，故调换位置不会影响测量结果，B项错误；根据欧姆表的使用规则，C项正确；换挡后必须重新调零，但若测不同电阻时不换挡，则不需要重新调零，D项错误。答案：(1)cabe30 k(或30 000)(2)AC2(2015天津高考)用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V，内电阻约1 )的电动势和内电阻，除待测电池组、电键、导线外，还有下列器材供选用：A电流表：量程0.6 A，内电阻约1 B电流表：量程3 A，内电阻约0.2 C电压表：量程3 V，内电阻约30 kD电压表：量程6 V，内电阻约60 kE滑动变阻器：01 000 ，额定电流0.5 AF滑动变阻器：020 ，额定电流2 A(1)为了使测量结果尽量准确，电流表应选用_，电压表应选用_，滑动变阻器应选用_(均填仪器的字母代号)。(2)图2为正确选择仪器后，连好的部分电路。为了使测量误差尽可能小，还需在电路中用导线将_和_相连、_和_相连、_和_相连(均填仪器上接线柱的字母代号)。图2(3)实验时发现电流表坏了，于是不再使用电流表，剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器，重新连接电路，仍能完成实验。实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U。用图像法处理采集到的数据，为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线，则可以_为纵坐标，以_为横坐标。解析：(1)为了使测量更准确，电流表选量程为0.6 A的电流表A，电池组的电动势约4.5 V，故电压表选D，为了便于调节滑动变阻器应选F。(2)为了使测量误差尽可能小，测量电源电动势和内电阻的原理图如图甲所示，因此将a、d相连，c、g相连，f、h相连。(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图乙所示，根据闭合电路欧姆定律，得EUr所以，因此可作出 图像处理数据。答案：(1)ADF(2)adcgfh(3)(横纵坐标互换亦可)3.如图3所示，一个黑箱有A、B、C三个接线柱，已知黑箱内的电器元件只有两个，某同学利用多用电表电压挡测量，各接线间电压均为零，利用欧姆挡依次进行6次测量，将每次红、黑表笔的位置及测得的阻值都填入下表。图3黑表笔BABCCA红表笔ACCABB阻值(k)0.3232回答下列问题：(1)画出黑箱中的电路图。(2)电路中定值电阻阻值大小为_。(3)若先测RBC再测RAC时，挡位选择由“1 k”挡换为“100”挡，接着要完成的操作是_。解析：(1)用电压挡测量电压均为零，所以电路中无电源。欧姆挡正反接的阻值不同，说明存在二极管。A、C正反接阻值相同，说明其间是纯电阻电路。由于二极管正向电阻是非线性的，因此RBCRBARAC。(2)由RACRCA知，定值电阻R2 k2 000 。(3)欧姆表换挡后，要进行欧姆凋零。答案：(1)电路图如图所示。(2)2 000(3)欧姆表换挡后，先将两表笔短接，调节调零电阻，使指针指向欧姆挡零刻线4某同学准备把量程为0500 A的电流表改装成一块量程为02.0 V的电压表。他为了能够更精确地测量电流表的内阻，设计了如图4甲所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下：图4A电流表G1(量程01.0 mA，内电阻约100 )B电流表G2(量程0500 A，内电阻约200 )C电池组E(电动势为3.0 V，内电阻未知)D滑动变阻器R(025 )E电阻箱R1(总阻值9 999 )F保护电阻R2(阻值约100 )G单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2(1)实验中该同学先合上开关S1，再将开关S2与a相连，调节滑动变阻器R，当电流表G2有某一合理的示数时，记下电流表G1的示数I；然后将开关S2与b相连，保持_不变，调节_，使电流表G1的示数仍为I时，读取电阻箱的读数r。(2)由上述测量过程可知，电流表G2内阻的测量值rg_。(3)若该同学通过测量得到电流表G2的内阻值为190 ，他必须将一个_k的电阻与电流表G2串联，才能改装为一块量程为2.0 V的电压表。(4)该同学把改装的电压表与标准电压表V0进行了核对，发现当改装的电压表的指针刚好指向满刻度时，标准电压表V0的指针恰好如图乙所示。由此可知，该改装电压表的百分误差为_%。解析：(1)当电流表G2有某一合理的示数时，记下电流表G1的示数I；然后将开关S2与b相连，保持变阻器R阻值不变，调节R1，使电流表G1的示数仍为I时，读取电阻箱的读数r。(2)电流表G2的内阻与电阻箱的阻值相同为r。(3)将电流表改装成电压表要串联电阻分压，串联的阻值为Rrg3.81 k。(4)标准电压表V0的示数为1.90 V，由此可知，该改装电压表的百分误差为100%5.26%。答案：(1)变阻器R阻值R1(2)r(3)3.81(4)5.265(2015全国卷)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关两个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。图5(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV(填“”“”或“”)，主要理由是_。解析：(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法。实验电路如图所示。(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻。(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RVRV(其他合理说法同样给分)。答案：见解析6在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次，求出其平均值l。其中一次测量结果如图6甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，图中读数为_cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为_mm。图6(2)采用如图7所示的电路测量金属丝的电阻。电阻的测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式_计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。图7解析：(1)金属丝的长度为24.12 24.14 cm直径读数为0.515 0.518 mm。(2)采用安培表外接法，由于电压表的内阻不是无穷大，电压表有分流，从而电流表的测量值大于真实值，由R可知，电阻的测量值小于真实值。由R，R，Sd2，可得。答案：(1)24.12 24.140.5150.518(2)偏小7用图8所示的器材通过实验来研究某电学元件Z的伏安特性曲线。已知电压表的内阻远大于该电学元件的电阻。图8(1)若要求加在电学元件上的电压从零开始逐渐增大，请在虚线框中画出实验原理图。(2)将图中仪器连成实物连接图。(3)某实验小组采用合理的实验方法测得多组U、I数据如下表所示。U/V0.000.200.501.00I/A0.0000.0500.1000.150U/V1.502.002.503.00I/A0.1800.1950.2050.215利用这些数据绘出的该电学元件的伏安特性曲线如图9甲所示。图9请根据这些数据和图线回答下列问题：该电学元件的电阻随电压U的变大而_(填“变大”“变小”或“不变”)。若把该电学元件接入如图乙所示的电路中时，电流表的读数为0.070 A，已知A、B两端电压恒为1.5 V，则定值电阻R0的阻值为_ 。解析：(1)题干中明确指出电压表内阻远大于该电学元件的电阻，所以测量电路应采用电流表外接法；同时还要求电学元件两端的电压从零开始逐渐增大，所以滑动变阻器应采用分压接法。实验原理图如图甲所示。(2)实物连接图如图乙所示。(3)由题图所示IU图线可知，该电学元件的电阻逐渐变大。根据欧姆定律得RR0 21 。电流为0.070 A对应题图甲中电学元件两端的电压为0.30 V，故电阻R021 4.3 16.7 。答案：(1)见解析图甲(2)见解析图乙(3)变大16.7第二章电路(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，第15小题中只有一个选项符合题意，第68小题中有多个选项符合题意，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)1手机已是我们生活中普遍的通信工具，如图1所示是一种手机电池外壳上的文字说明，由此可知此电池的电动势和待机状态下平均工作电流分别是()图1A4.2 V,14.66 mAB4.2 V,700 mAC3.7 V,14.66 mA D3.7 V,700 mA解析：选C由手机电池外壳上的文字说明可知，4.2 V是充电电压，电池的电动势是3.7 V,1 700 mAh是电池的容量，即放电电流与时间的乘积，所以待机状态下平均工作电流I14.66 mA，故C正确。2.如图2所示均匀的长薄片合金电阻板abcd，ab边长为L1，ad边长为L2，当端点1、2或3、4接入电路中时，R12R34为()图2AL1L2BL2L1C11 DL12L22解析：选D设长薄片合金电阻板厚度为h，根据电阻定律R，R12，R34，故选D。3.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图3所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中不正确的是()图3A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B对应P点，小灯泡的电阻为RC对应P点，小灯泡的电阻为RD对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小解析：选C根据IU图线可知，随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，选项A正确；对应P点，小灯泡两端的电压为U1，电流为I2，根据欧姆定律可知，灯泡的电阻为R，选项B正确，C错误；对应P点，小灯泡的功率为：PI2U1，此值是图中矩形PQOM所围面积大小，选项D正确；故选C。4一个直流电动机线圈内阻为R，当所加电压为U时，它恰好正常工作，通过的电流为I，下述说法中正确的是()A电动机的输出功率为B电动机的发热功率为I2RC电动机的输出功率为UID电动机的功率可写作UII2R解析：选B电动机的总功率为P总UI，电动机的热功率为P热I2R，所以电动机的输出功率为P输出UII2R，因为电动机是非纯电阻电路，所以总功率和热功率不同，故B正确。5.用多用电表探测图4所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆挡测量，黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点，红表笔(与电表内部电源的负极相连)接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么，该黑箱内元件的接法可能是下图中的()图4解析：选B黑表笔接E点，红表笔接F点，电阻很小，此时二极管导通，电源电流从黑表笔流出，通过二极管从红表笔流进，电流方向从E到F，故B正确。6.如图5直线A为某电源的UI曲线，曲线B为某小灯泡L1的UI图线的一部分，用该电源和小灯泡L1串联起来组成闭合回路时灯泡L1恰能正常发光，则下列说法中正确的是()图5A此电源的内电阻为 B灯泡L1的额定电压为3 V，额定功率为6 WC把灯泡L1换成阻值恒为1 的纯电阻，电源的输出功率将变大D由于小灯泡L1的UI图线是一条曲线，所以灯泡发光过程中欧姆定律不适用解析：选BC由图像知，电源的内阻为r 0.5 ，A错误；因为灯L1正常发光，故灯L1的额定电压为3 V，额定功率为PUI32 W6 W，B正确；正常工作时，灯L1的电阻为R11.5 ，换成R21 的纯电阻后，该电阻更接近电源内阻r，故电源的输出功率将变大，C正确；虽然灯泡L1的UI图线是一条曲线，但由于小灯泡为纯电阻，所以欧姆定律仍适用，D错误。7.某同学将一直流电源的总功率P总、输出功率P出和电源内部的发热功率P内随电路总电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图6中的a、b、c。以下判断正确的是()图6A直线a表示电源的总功率B曲线c表示电源的输出功率C电源的电动势E3 V，内阻r1 D电源的最大输出功率Pm9 W解析：选ABC电源总功率为P总IE，电源总功率P总随电流I变化的图线为a，电源内部发热功率为P内I2r，电源内部的发热功率P内随电流I变化的图线为b，电源输出功率P出随电流I变化的图线为c。由图线可知，I3 A时，P内P总，外电路短路，则r1 ，E3 V。当电路内外电阻相等时，输出功率最大，Pm2.25 W。8.如图7所示电路中，R1、R2为定值电阻，电源的内电阻为r。闭合开关S，电压表显示有读数，调节可变电阻R的阻值，电压表示数增大量为U。对此过程，下列判断正确的是()图7A可变电阻R阻值增大，流过它的电流增大B电阻R2两端的电压减小，减小量小于UC通过电阻R2的电流减小，减小量等于D路端电压一定增大，增大量小于U解析：选BD调节可变电阻R的阻值，电压表示数增大量为U。可变电阻R阻值增大，流过它的电流减小，选项A错误。电阻R2两端的电压减小，电源内阻电压减小，二者减小量之和等于U，所以电阻R2两端的电压的减小量小于U，选项B正确。通过电阻R2的电流减小，减小量小于，选项C错误。路端电压一定增大，增大量小于U，选项D正确。二、实验题(本题共2小题，共20分)9(8分)在“描述小灯泡的伏安特性曲线”实验中，需要用伏安法测定小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，除开关、导线外，还有如下器材：A小灯泡“6 V3 W”B直流电源68 VC电流表(量程3 A，内阻0.2 )D电流表(量程0.6 A，内阻1 )E电压表(量程6 V，内阻20 k)F电压表(量程20 V，内阻60 k)G滑动变阻器(020 、2 A)H滑动变阻器(01 k、0.5 A)(1)把实验所用到的器材按字母的先后顺序填入空中：_。(2)在下面的虚线框内画出最合理的实验原理图。解析：(1)灯泡额定电流I0.5 A，电流表应选D；灯泡额定电压6 V，电压表应选E；为方便实验操作，滑动变阻器应选G。(2)描绘灯泡伏安特性曲线实验中滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常工作时电阻为R12 ，12，1666.7，电流表应采用外接法，实验电路图如图所示。答案：(1)ABDEG(2)见解析图10(12分)(2015全国卷)图8(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路。(a)(b)图8(1)已知毫安表表头的内阻为100 ，满偏电流为1 mA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10 mA。由题给条件和数据，可以求出R1_，R2_。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准，校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V，内阻忽略不计；定值电阻R0有两种规格，阻值分别为300 和1 000 ；滑动变阻器R有两种规格，最大阻值分别为750 和3 000 。则R0应选用阻值为_ 的电阻，R应选用最大阻值为_ 的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏的电阻。图(b)中的R为保护电阻，虚线框内未画出的电路即为图(a)虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱_(填“b”或“c”)相连。判断依据是：_。解析：(1)设使用a和b两接线柱时，电表量程为I1，使用a和c两接线柱时，电表量程为I2，则使用a和b时：IgI1使用a和c时：IgI2由两式得R115 ，R235 。(2)校准时电路中的总电阻的最小值为R小 500 ，总电阻的最大值为R大 3 000 ，故R0选300 的，R选用最大阻值为3 000 的滑动变阻器。(3)d接b时，R1和R2串联，不论是R1还是R2损坏，电表都有示数且示数相同，故应将d接c。根据d接c时的电路连接情况可知：闭合开关，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2。答案：(1)1535(2)3003 000(3)c闭合开关时，若电表指针偏转，则损坏的电阻是R1；若电表指针不动，则损坏的电阻是R2三、计算题(本题共2小题，共32分)11(14分)图9如图9所示电路中，电源电动势E12 V，内电阻r1.0 ，电阻R19.0 ，R215 ，电流表A示数为0.40 A，求电阻R3的阻值和它消耗的电功率。解析：R2两端电压为U2I2R20.415 V6 V内阻r及R1两端电压为UEU212 V6 V6 V干路中电流为I A0.6 AR3中电流为I3II20.6 A0.4 A0.2 AR2和R3并联，电压相等，即U2U36 VR3阻值为R3 30 R3功率为P3U3I360.2 W1.2 W。答案：30 1.2 W12(18分)如图10所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电源上，已知电源的内阻r1 。电炉的电阻R119 ，电动机绕组的电阻R22 ，当开关S断开时，电炉的功率是475 W，当开关S闭合时，电炉的功率是402.04 W。求：图10(1)直流电路的电动势E；(2)开关S闭合时，电动机的机械功率。解析：(1)开关S断开时，电炉的功率P2R1，代入已知数据，解出E100 V。(2)开关S闭合时，有电动机的支路较复杂，且不能用欧姆定律求解，故先分析电炉所在支路。设该支路的电流为I1，电炉的功率为P1。由P1I12R1，代入数值求出I14.6 A，R1两端电压也就是端电压U外I1R187.4 V。设干路电流为I，由闭合电路欧姆定律EU外Ir，故I A12.6 A。通过电动机的电流I2II112.6 A4.6 A8 A。由I2和U外(也是电机两端电压)，可求出电机消耗的电功率：P2I2U外887.4 W699.2 W。电动机消耗的热功率：P2I22R2822 W128 W。由能量守恒定律可知，通过电动机转化成机械功率的部分为：P2P2P2699.2 W128 W571.2 W。答案：(1)100 V(2)571.2 W26
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