2019-2020年高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第4节逻辑电路与自动控制教学案鲁科版选修3.doc

2019-2020年高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路第4节逻辑电路与自动控制教学案鲁科版选修31如果要求输出Z为1，只有输入A和B都为1才能实现，否则输出为0，这就是“与”逻辑。2如果要求输出Z为1，只要输入A和B有一个是1就能实现，这就是“或”逻辑。3输出Z是输入A的否定，这就是“非”逻辑。一、简单逻辑电路1“与”门(1)“与”逻辑：如果要求输出Z为1，只有输入A和B都为1才能实现，否则输出为0。(2)“与”门的符号：。(3)“与”门的真值表：输入输出ABZ0000101001112.“或”门(1)“或”逻辑：如果要求输出Z为1，只要输入A或B有一个是1就能实现。(2)“或”门的符号：。(3)“或”门的真值表：输入输出ABZ0000111011113“非”门(1)“非”逻辑：输出Z是输入A的否定。(2)“非”门的符号： 。(3)“非”门的真值表：输入输出AZ0110二、逻辑电路的应用及集成电路1逻辑电路是自动控制电路的核心，在生产、生活中有着十分广泛的运用。2实例：恒温热水器、火警自动报警器等。3半导体集成电路电子产品已经广泛深入到人们生活的方方面面，这与半导体集成电路的发展密不可分。如今，集成电路技术的发展，已经成为一个国家电子技术发展的重要标志。4集成电路的特点(1)可靠性高，寿命长。(2)专用性强，使用方便。(3)体积小，功能多。(4)应用领域广，发展前景大。合作探究议一议(1)“与”门有什么特点？它的符号是什么？提示特点：当输入都是“0”时，输出为“0”；当一个输入为“0”，另一个输入为“1”时，输出为“0”；当输入都是“1”时，输出为“1”。符号：(2)“或”门有什么特点？它的符号是什么？提示特点：当输入都是“0”时，输出为“0”；当一个输入为“0”，另一个输入为“1”时，输出为“1”；当输入都是“1”时，输出为“1”。符号：(3)“非”门有什么特点？它的符号是什么？提示特点：当输入端为“0”时，输出端为“1”；当输入端为“1”时，输出端为“0”。符号：三种门电路三种门电路的类比理解门电路种类电路图逻辑关系“与”门两个开关都闭合是灯亮的充分必要条件，逻辑关系可示意为C“或”门两个开关都闭合是灯亮的充分但不必要条件，逻辑关系可示意为“非”门逻辑关系表示为AC，C表示结果成立，C表示结果不成立1热水器在使用时，只有在既没有熄灭又没有停水的情况下才能使热水器工作，这种情况若用逻辑关系来表示，属于哪种逻辑()A“与”逻辑B“或”逻辑C“非”逻辑 D以上均不是解析：选A由于要满足没熄灭、没停水两个条件，热水器才能工作，只要有任意一个条件不满足，热水器均不能工作，故为“与”逻辑关系。2.如图441所示是逻辑电路图，其真值表见下表，此逻辑电路为_门电路，在真值表中X处的逻辑值为_。图441输入输出ABZ00001110X111解析：逻辑电路分为“或”门电路、“与”门电路和“非”门电路，本题为“或”门电路。由图表中输入和输出的关系，得出X值应为1。答案：“或”1复合门电路1“与非”门一个“与”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个复合门电路，称为“与非”门，如图442所示。图442真值表：输入输出A1B1Z20010111011102“或非”门一个“或”门电路和一个“非”门电路组合在一起，组成一个“或非”门，如图443所示。图443真值表：输入输出A1B1Z20010101001101.在如图444所示的逻辑电路中，当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0”时，则在C和D端输出的电信号分别为()图444A1和0 B0和1C1和1 D0和0解析：选CB端电信号经过一个“非”门，变为“1”，从D端输出，故D端输出为“1”；B端的输出信号又作为输入信号与A端输入信号一起经过上面的“与”门，两者都是“1”，故C端输出为“1”。故选C。2.如图445所示，将两个“非”门和一个“与”门组成一个复合门电路，请在下表中填写该门电路的真值表。图445输入输出ABY 解析：先计算出两个非门的输出，然后将这两个输出进行逻辑“与”运算，即可得出整个复合门电路的输出结果。两个“非”门的输入输出真值表如下：A输入10输出01B输入10输出01将两个“非”门的输出作为“与”门的输入，真值表如下：输入输出ABY110100010001 答案：见解析1逻辑电路的信号有两种状态：一是高电位状态，用“1”表示；另一种是低电位状态，用“0”表示。关于这里的“1”和“0”，下列说法中正确的是()A“1”表示电压为1 V，“0”表示电压为0 VB“1”表示电压为大于或等于1 V，“0”表示电压一定为0 VC“1”和“0”是逻辑关系的两种可能取值，不表示具体的数字D“1”表示该点与电源正极相连，“0”表示该点与电源负极相连解析：选C门电路是用来控制信号的“通过”或“截断”的一种开关电路。根据指定条件，门电路对输入、输出的因果关系作出判断。门电路的输入、输出信号都以电位的高低来表示。若把高电位看做有信号，表示某个条件存在或信号能通过，且以符号“1”表示；把低电位看做无信号，表示某个条件不存在或信号不能通过，以符号“0”表示。这种逻辑关系称为正逻辑，反之则称为负逻辑。在通常情况下，不加说明的都指正逻辑，所以“1”和“0”只是两个符号，是两种变量的可能的取值。故C选项正确。2关于图1所示门电路的符号，下列说法中正确的是()图1A甲为“非”门、乙为“与”门、丙为“或”门B甲为“与”门、乙为“或”门、丙为“非”门C甲为“非”门、乙为“或”门、丙为“与”门D甲为“或”门、乙为“与”门、丙为“非”门解析：选C根据“与”门、“或”门和“非”门的符号判断，可知C正确。3在基本逻辑电路中，何种逻辑门电路当所有输入均为0时，输出是1()A“与”门电路B“或”门电路C“非”门电路 D都不可能解析：选C根据“与”门、“或”门、“非”门的真值表可知，C正确，A、B、D错误。4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走廊两端的开关，只要满足其中1个为“1”，则输出端就为“1”，即体现了“或”逻辑，故C正确。5(多选)两个人负责安装一个炸药包，然后起爆，两个人分别控制两个相串联的开关。只有当两个人都撤出危险区，在安全区把开关接通时，炸药包才能爆炸。如果有一人未撤出危险区，开关没有接通，炸药包就不能起爆，这就是“与”的概念。如果用“0”表示不起爆，“1”表示起爆，用“”表示“与”的运算符号，则下列运算式正确的是()A000，表示二人都不起爆，炸药包不爆炸B011，表示一人不起爆，另一人起爆，炸药包爆炸C101，表示一人起爆，另一人不起爆，炸药包爆炸D111，表示二人都起爆，炸药包爆炸解析：选AD只有两人都接通开关时，炸药包才能爆炸，这是“与”逻辑关系，对于“与”逻辑关系，只有输入都为“1”时输出才是“1”，只要输入有一个是“0”，则输出为0，故A、D正确，B、C错误。6(多选)下列是逻辑门真值表中的一些数值的说法，其中正确的是()A在“与”门中，当A0、B1时，Z0 B在“或”门中，当A0、B1时，Z0C在“或”门中，当A1、B0时，Z1D在“非”门中，当输入为“0”时，输出必为“1”解析：选ACD根据逻辑门电路的特点可知，对“与”门，两事件都满足后才能成立，故A对，“或”门电路，有一个满足则成立，故C对，“非”门中两种关系相反，故D对。7下列逻辑电路中能让灯亮起来的是()解析：选B选项A中的门电路为“与”门电路，高电势与低电势经过“与”门电路之后输出为低电势，灯泡不会亮，选项A错误；选项C中的门电路为“非”门电路，高电势经过门电路之后为低电势，灯泡不亮，选项C错误；选项D中的门电路为“或”门电路，高电势与低电势经过或门之后输出高电势，但灯泡两端电势差为零，灯泡不亮，选项D错误；同理判断选项B正确。8. (多选)如图2所示为温度报警器的示意图，RT为一热敏电阻，下列对此电路的分析中正确的是()图2A当RT的温度升高时，RT减小，A端电势降低，Z端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声B当RT的温度升高时，RT减小，A端电势升高，Z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，Z端的电势降低，蜂鸣器就会发出报警声D当增大R1时，A端电势降低，Z端的电势升高，蜂鸣器就会发出报警声解析：选BC当RT的温度升高时阻值会减小，其两端电势差减小，A端电势升高，Z端电势降低，蜂鸣器报警。当R1增大时，RT上消耗的电压减小，A端电势升高，Z端电势降低，蜂鸣器报警。9.如图3为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射电阻R时，其阻值将变得远小于R，小灯泡L发光。则该逻辑门是()图3A“与”门B“或”门C“非”门D“与非”门解析：选C当电阻R受到光照时，其阻值将变得远小于R。则R两端的电势差大，R两端的电势差小，则输入端为低电势，因为小灯泡发光，则输出端为高电势，可知输入状态与输出状态相反，该逻辑门为“非”门。故选C。10请根据下面所列的真值表，从下列的四幅图中选出与之相对应的一个门电路()输入输出ABZ001011101110解析：选D从真值表可看出不是单一的“与”、“或”关系，更不是单一的“非”关系，一定对应一个复合门电路，从真值表分析可得应为“与非”复合门电路，D选项正确。11.如图4所示为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡。光照射电阻R时，其阻值将变得远小于R，该逻辑电路是_(填“与”“或”或“非”)门电路。当电阻R受到光照时，小灯泡L将_(填“发光”或“不发光”)。图4解析：由图示符号可知本题为“非”门电路，当电阻R受到光照时，其阻值要远小于R的阻值。由电路特点知R两端电压很小，由“非”门特点知，其输出电压大，故灯泡L将发光。答案：非发光12.图5所示是一个应用某逻辑电路制作的简单车门报警电路。图中的两个按钮开关处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，列表分析开关状态与发光二极管的发光状态，并指出是何种门电路，在图中虚线框内画出这种门电路的符号。图5解析：车主离开汽车后，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。这是因为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车门或两个车门时，S1或S2或都处于断开状态，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。开关闭合及二极管不发光状态记为“0”，开关断开及二极管发光状态记为“1”，则开关状态及发光二极管发光状态的对应关系如下表，虚线框中的门电路符号如图所示。S1S2发光状态000011101111答案：见解析闭合电路的综合应用1下列认识正确的是()A路端电压随外电阻的增大而减小B外电阻无穷大时路端电压为零C外电阻为零时路端电压等于电源电动势D当外电路短路时电流为解析：选D由闭合电路的欧姆定律得I，则外电压UIR，显然外电阻越大路端电压越大，A错误；R，I0，由UEIr知UE，故B错误；外电阻为零相当于外电路短路，则路端电压为零，C错误；当外电路短路时，R0，I，D正确。2.在如图1所示的电路中，当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的读数为3 V；当开关S1、S2均闭合时，电压表的读数为1.8 V，已知电压表为理想电表，外接电阻为R、电源内阻为r。由以上数据可知为()图1A.B.C. D.解析：选D当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的示数等于电源的电动势，即E3 V。当开关S1、S2均闭合时，U外1.8 V，所以U内EU外1.2 V，因U外IR，U内Ir，所以RrU外U内1.81.232。3.如图2所示，用两节干电池点亮几个灯泡，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，以下说法错误的是()图2A灯少时各灯较亮，灯多时各灯较暗B灯多时各灯两端的电压较低C灯多时通过干电池的电流较大D灯多时通过各灯的电流较大解析：选D由于灯泡并联在电路中，所以接入电路的灯泡越多，总电阻越小，电路的总电流越大，电池的内电压越大，路端电压越低，流过每个灯泡的电流越小，每个灯泡越暗，故选项A、B、C正确，选项D错误。4. (多选)如图3所示的电路中，电源内阻r0，R1和R2是两个定值电阻。当滑动变阻器R的滑片向a移动时，电路中电流I1、I2的变化情况是()图3AI1不变BI1变小CI2变大DI2变小解析：选BC当滑动变阻器R的滑片向a移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，外电路的电阻变小，总电阻变小，干路电流I变大，路端电压UEIr变小，I1变小，选项A错误，B正确；干路电流I变大，I1变小，I2II1变大，选项C正确，D错误。5.如图4所示，电源电动势为E，内电阻为r。两电压表可看做理想电表，当闭合开关，将滑动变阻器的滑片由右端向左滑动时，下列说法中正确的是()图4A小灯泡L1、L2均变暗B小灯泡L1变亮，V1的读数变大C小灯泡L2变亮，V2的读数不变D小灯泡L1变暗，V1的读数变小解析：选D将滑动变阻器的滑片由右端向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，滑动变阻器与小灯泡L1并联的电阻变小，外电路总电阻减小，路端电压减小，V1的读数变小；由闭合电路的欧姆定律可知，流过电源的电流增大，小灯泡L2变亮，电压表V2的读数变大；小灯泡L1的电压U1EI(rRL2)减小，小灯泡L1变暗。故选D。6.在如图5所示的电路中，电源电动势为12 V，内电阻为1.0 ，电路中的电阻R0为1.5 ，小型直流电动机M的内阻为0.5 ，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A。则以下判断中正确的是()图5A电动机的输出功率为14 WB电动机两端的电压为7.0 VC电动机产生的热功率为4.0 WD电源输出的功率为24 W解析：选B电动机两端的电压UMEI(rR0)7.0 V，B正确。电动机输出的功率P出UMII2rM12 W，A错误。电动机产生的热功率P热I2rM2.0 W，C错误。电源输出的功率PEII2r20 W，D错误。7. (多选)如图6所示电路中，电流表、电压表均为理想电表，若电阻R1开路，则下列说法中正确的是()图6A电流表示数变小B电压表示数变大C电源内电路消耗的功率变大DR3消耗的功率变大解析：选BDR1开路，外电路总电阻增大，总电流减小，内电压减小，从而使路端电压增大，流过R2、R3的电流增大，即电流表示数变大，A错误。电压表示数也变大，B正确。由于总电流减小，由PI2r知，电源的内耗功率减小，C错误。因为流过R3的电流增大，所以R3消耗的功率变大，D正确。8.如图7为某电源的路端电压随电流的变化规律，图中的三点为该电源正常工作时的三个不同状态，且连线Ob与横轴的夹角与图线和横轴的夹角相等。则下列选项正确的是()图7A在状态b时外电路消耗的功率最大B在状态b时整个电路消耗的总功率最大C从状态a变化到状态b，整个电路消耗的总功率和外电路消耗的功率将增大D若Ob连线的倾角增大，从状态b变化到状态c，整个电路消耗的总功率和外电路消耗的功率将增大解析：选A在b点，外接电阻的阻值与电源内阻大小相等，所以此时电源的输出功率最大，即外电路消耗的功率最大，A正确；从a到b过程中，电源外接电阻的阻值不断增大，但总小于电源内阻，所以电源的输出功率不断增大，但总功率PEI不断减小，B、C错误；从b到c过程中，电源外接电阻阻值不断增大，且始终大于电源内阻，所以电源输出功率不断减小，总功率PEI不断减小，D错误。9在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图8所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时()图8ARM变大，且R越大，U增大越明显BRM变大，且R越小，U增大越明显CRM变小，且R越大，U增大越明显DRM变小，且R越小，U增大越明显解析：选C当传感器接触药液时，其阻值发生变化，导致S两端电压U增大，则M两端电压减小，可知RM应变小；R与RM构成并联电路，其并联总电阻为R并，可知当R越大，RM减小相同值时，R并减小得越多，因此S两端电压增大越明显，选项C正确。10.在如图9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时，下列判断正确的是()图9A滑动变阻器R的阻值变小B灯泡L变亮C电源消耗的总功率增大D电容器C所带的电荷量增大解析：选D当滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器R的阻值变大，灯泡L变暗，选项A、B错误；电源输出电流减小，消耗的总功率减小，路端电压增大，电容器C所带的电荷量增大，选项C错误，D正确。11.将一电阻箱与一内阻不可忽略的电源通过开关连接在一起，理想电压表用来测量路端电压，电路如图10所示。当电阻箱的阻值调为R12 时，电压表的示数为U14 V；当电阻箱的阻值调为R25 时，电压表的示数为U25 V。则：图10(1)该电源的电动势以及内阻分别为多少？(2)当电阻箱消耗的功率最大时，其阻值为多少？最大的输出功率为多少？解析：(1)由闭合电路的欧姆定律得：EU1r，EU2r联立以上两式并代入数据解得：E6 V，r1 (2)电功率表达式：PR将上式变形：P由上式可知当Rr1 时，P有最大值，Pm9 W。答案：(1)6 V1 (2)1 9 W12.在如图11所示的电路中，电源的电动势E10 V、内阻r1 ，电阻的阻值分别为R1R35 、R24 ，电容器的电容为C100 F。当开关K断开时，一带负电的液滴刚好静止在平行板之间。求：图11(1)开关K闭合后电路达到稳定时液滴的加速度；(2)从开关K闭合到电路达到稳定时，通过定值电阻R3的电荷量。解析：(1)K断开，带电液滴恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有UCE4 V，mgK闭合后电路达到稳定时，UCE8 V设带电液滴加速度为a，则mgma解得ag，方向竖直向上。(2)K闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷量的增加量QC(UCUC)4104 C。答案：(1)g，竖直向上(2)4104 C电学实验1关于多用电表的使用，正确的说法是()A用电阻挡测量电阻时，应选择合适的量程，尽量使指针指向中间的位置B用电阻挡测量电阻时，应选择合适的量程，尽量使指针指向最左边的位置C用电阻挡测量电阻时，应选择合适的量程，尽量使指针指向最右边的位置D以上说法都正确解析：选A用多用电表测电阻时，在指针指向中间的位置时，精确度最高，故选项A正确。2(xx浙江高考)图1甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。图1(1)根据图甲画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的、所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为：_、_、_、_。两组数据得到的电阻分别为_和_。解析：(1)实验电路图如图所示。(2)电流表量程为0.6 A，每一小格代表0.02 A，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为3 V，每一小格代表0.1 V，读数时估读到精度的下一位。读数分别为：0.10 A、0.24 A、2.00 V、0.27 V。应用R求电阻时，电流为0.10 A时对应的电压为0.27 V；电流为0.24 A时对应的电压为2.00 V，求得的两组数据对应的电阻分别为2.7 和8.3 。答案：(1)见解析图(2)0.10 A0.24 A2.00 V0.27 V27(0.1)8.3(0.1)如填为8.3(0.1)2.7(0.1)也行3.为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图2所示的电路。图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池。完成下列实验步骤中的填空：图2(1)将S拨向接点1，接通S1，调节_，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数I；(2)将S拨向接点2，调节_，使_，记下此时RN的读数；(3)多次重复上述过程，计算RN读数的_，此即为待测微安表头内阻的测量值。解析：本题考查利用等效替代法测电流表的内阻。先与待测表头连接，调节滑动变阻器R0并使电路中有适当的电流I，记下此时标准电流表的读数，然后与电阻箱连接，不改变滑动变阻器的阻值，调节电阻箱的阻值使电路中的电流仍为I，则电阻箱的阻值就等于待测表头的内阻。答案：(1)R0标准电流表(或A0)(2)RN标准电流表(或A0)的读数仍为I(3)平均值4. (xx山东高考)如图3所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I0，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表。某同学利用该电路研究滑动变阻器RL消耗的电功率。改变RL的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图4所示的UI关系图线。图3图4回答下列问题：(1)滑动触头向下移动时，电压表示数_(填“增大”或“减小”)。(2)I0_A。(3)RL消耗的最大功率为_W(保留一位有效数字)。解析：(1)滑动触头向下移动，RL变小，RL与R并联后的总电阻R总变小，由于电路连接恒流源，根据UIR总可得电压表示数减小。(2)U(I0I)R，从题图知，电压U0时，I0I1.0 A；I0时，R20 。(3)PLUI20(1.0I)I520(I0.5)2，所以当I0.5 A时，RL消耗的功率最大，为5 W。答案：(1)减小(2)1.00(0.98、0.99、1.01均正确)(3)55(xx重庆高考)同学们测量某电阻丝的电阻Rx，所用电流表的内阻与Rx相当，电压表可视为理想电压表。(1)若使用图5所示电路图进行实验，要使得Rx的测量值更接近真实值，电压表的a端应连接到电路的_点(选填“b”或“c”)。图5(2)测得电阻丝的UI图如图6所示，则Rx为_(保留两位有效数字)。图6(3)实验中，随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态，某同学发现对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化，他们对此现象进行探究，在控制电阻丝两端的电压为10 V的条件下，得到电阻丝的电阻Rx随风速v(用风速计测)的变化关系如图7所示。由图可知当风速增加时，Rx会_(选填“增大”或“减小”)。在风速增加过程中，为保持电阻丝两端电压为10 V，需要将滑动变阻器RW的滑片向_端调节(选填“M”或“N”)。图7(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图8所示的电路。其中R为两只阻值相同的电阻，Rx为两根相同的电阻丝，一根置于气流中，另一根不受气流影响，为待接入的理想电压表。如果要求在测量中，风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表的“”端和“”端应分别连接到电路中的_点和_点(在“a”“b”“c”“d”中选填)。图8解析：(1)由于电流表的内阻与Rx相当，即Rx较小，所以电流表外接时误差较小，故电压表的a端应接电路的c点。(2)由UI图像可知电阻Rx 4.1 。(3)根据Rxv图像可知，风速越大时电阻Rx越小。要使Rx两端的电压不变，需增大与Rx并联的RW的电阻，即将滑动变阻器RW的滑片向M端滑动。(4)当风速增大时，受气流影响的电阻丝Rx的阻值逐渐减小，d点的电势逐渐降低。开始时，b、d两点电势差为零，所以电压表的“”端接b点、“”端接d点时能满足条件。答案：(1)c(2)4.1(4.04.2)(3)减小M(4)bd6为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用PUI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 。(1)准备使用的实物电路如图9所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)图9(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻。(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图10所示。请指出图像中不恰当的地方。图10解析：(1)由于电压调节范围大，因此滑动变阻器用分压接法；由于小灯炮的额定电流I0.6 A，因此电流表选用0.6 A的量程。(2)电路中定值电阻起保护作用，电池的电动势为12 V，小灯泡的内阻为R 5 ，因此小灯泡和滑动变阻器并联后的最大电阻为 ，要使小灯炮两端的电压能达到3 V，由可知，R1不能超过10 ，所以R1选10 。(3)测量结束后，应先断开开关，拆除电池两端的导线，防止电池出现短路以致被烧毁。(4)描点后，应用平滑曲线或直线连接各点，显然，根据题中描点作出的应是一条曲线。从理论上分析，这是由于小灯泡的电阻随着电压的变化而变化，由PU2知，图像的斜率是变化的，因此图线应是一条曲线。画图线取标度时 ，应使点尽可能分布在整个坐标纸上，显然该同学的横坐标的标度取得不合适。答案：(1)如图所示(2)10(3)电池(4)图线不应画为直线横坐标的标度不合适7.某学生实验小组利用图11所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：图11多用电表；电压表：量程5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5 k；导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点。(2)将图11中多用电表的红表笔和_(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图12所示，这时电压表的示数如图13所示，多用电表和电压表的读数分别为_k和_V。图12图13(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 k和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为_k。图14(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图14所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_V，电阻“1 k”挡内部电路的总电阻为_k。解析：(1)使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接进行调零。(2)电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”。(3)从题图可以看出指针指向欧姆挡15.0位置，电阻挡为“1 k”，故读数为15.0 k；由于电压表量程为5 V，指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V。(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 k。(5)设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R，由第(3)、(4)问可知，两式联立解得：E9.00 V，R15.0 k。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路(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)1一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为()AE2.4 V，r1BE3 V，r2CE2.4 V，r2 DE3 V，r1解析：选B已接电源的闭合电路中，电源电动势和内电压、外电压的关系为EU外U内，E由电源自身性质决定，一般不变，所以U外增大，U内减小；U外减小，U内增大，二者的和始终不变。2关于多用电表上的刻度，下列说法错误的是()A直流电流刻度和直流电压刻度都是均匀的，可以共用一个刻度B电阻刻度是不均匀的C电阻刻度是均匀的D电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度相对应解析：选C电流表与电压表是通过改变表头的电流来测量电流与电压的，其指针的偏转角度是与电流的大小成正比的，故A正确；而多用电表电阻挡内的电流与待测电阻之间是非线性关系，即刻度是不均匀的，故B正确，C错误；电阻挡的零刻度对应的是表头的满偏电流，即与直流电流的最大刻度相对应，故D正确。3.图1为测量某电源电动势和内阻时得到的UI图线。用此电源与三个阻值均为3 的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为()图1解析：选B由UI图线可知该电源的电动势为6 V，内阻r 0.5 。此电源与三个均为3 的电阻连接成电路时测得的路端电压为4.8 V；A中的路端电压为4 V；B中的路端电压为4.8 V；C中的路端电压约为5.7 V；D中的路端电压为5.4 V，B正确。4.如图2所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()图2A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大解析：选A滑动变阻器R0的滑片向下滑动，R0接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，电流表的示数变小，A项正确。5.如图3所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线，抛物线OBC为该电源内部热功率Pr随电流I变化的图线。则根据图线可知()图3A电源电动势为6 VB电源内电阻为3 C当电路中电流为1 A时，外电路的电阻为1.5 D在OC过程中，电源的输出功率先变小再变大解析：选C根据PEI和PrI2r解得E3 V，r1.5 ，故A、B错误；根据EI(Rr)得，电路中电流为1 A时，外电路的电阻为1.5 ，C正确；在OC过程中电源的输出功率先变大后变小，故D错误。6.如图4所示，已知电源电动势E12 V，内阻r1 ，定值电阻R2 ，通过小灯泡的电流为1 A，已知小灯泡的电阻为3 ，小型直流电动机线圈的电阻为1 ，则()图4A电动机两端的电压为1 VB电动机两端的电压为6 VC电动机的输入功率为6 WD电动机的输出功率为5 W解析：选BCD电动机两端的电压UMEI(RRLr)12 V1(231)V6 V，故选项A错误，选项B正确；电动机的输入功率PUMI61 W6 W，P出PI2r6 W1 W5 W，故选项C、D正确。7将一电动势E1.5 V、内电阻r1.0 的电源和粗细均匀的电阻丝相连，电阻丝长度L0.297 m，其电阻R99 ；另将电容C0.2 F的电容器及电流计G也连入电路，如图5所示。当滑片P以4103 m/s的速度向右滑动时，下列说法中正确的是()图5A电容器C充电，流过电流计G的电流方向为aGbB电容器C放电，流过电流计G的电流方向为bGaC每秒钟电容器两极板的电压减少量为0.02 VD流过电流计的电流是4103 mA解析：选BC当滑片P向右滑动时，电容器两端电压不断减小，电容器放电，电流方向为bGa。电阻丝单位长度分担的电压U V5 V，所以每秒钟电容器两极板电压的减少量U50.004 V0.02 V。每秒钟通过电流计的电荷量QUC0.020.2106 C4109 C，则I A4106 mA。8.某学生做研究串联电路电压特点的实验时，接成如图6所示的电路，接通S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是()图6AAB段断路 BBC段断路CAB段短路 DBC段短路解析：选AD由题意可得UABUACU，说明由A、B分别至电源的线路均已接通。若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好。又由题述得UBC0，因而可能AB段断路，或BC段短路，也有可能出现两者同时发生的情况。分析时考虑要全面，要把故障的可能原因全部找出来，不要漏掉正确选项。二、实验题(本题共2小题，共24分)9(10分)在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”的实验中(如图7甲)。图7(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(14分)(xx福建高考)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小，实验器材如图8甲所示，现已完成部分导线的连接。(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接；图8(2)某次测量，电流表指针偏转如图乙所示，则电流表的示数为_A；(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示，根据图线判断，将_只相同的小电珠并联后，直接与电动势为3 V、内阻为1 的电源组成闭合回路，可使小电珠的总功率最大，其总功率的值约为_W(保留两位小数)。解析：(1)电流表示数要从零开始逐渐增大，滑动变阻器要用分压接法，如图甲所示。甲(2)电流表示数为0.44 A。(3)当外电路的总电阻与电源内阻相等时，电源有最大的输出功率，即小电珠的总功率最大，此时R外r1 ，I A1.5 A，U外1.5 V，即每只小电珠两端的电压为1.5 V，通过图像可知每只小电珠的电流为I00.38 A，n4(只)；通过每只小电珠的电流为I0，两端电压为U，根据闭合电路欧姆定律得：UnI0rE，而U4I03 V，U4I03 V，如图乙所示，图线的交点纵、横坐标分别为U1.5 V，I00.38 A，PUI00.57 W，P总nP0.574 W2.28 W。答案：(1)见解析图甲(2)0.44(3)42.28三、计算题(本题共2小题，共28分)11. (14分)如图9所示，一电荷量q3104 C带正电的小球，用绝缘细线悬于竖直放置、足够大的平行金属板中的O点。S合上后，小球静止时，细线与竖直方向的夹角37。已知两板相距d0.1 m，电源电动势E12 V，内阻r2 ，电阻R14 ，R2R3R412 。g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：图9(1)流过电源的电流；(2)两板间的电场强度的大小；(3)小球的质量。解析：(1)R2与R3并联后的电阻值R236 由闭合电路欧姆定律得I1 A。(2)电容器两板间的电压UCI(R1R23)电容器两板间的电场强度E1100 N/C。(3)小球处于静止状态，所受电场力为F，由平衡条件得Fmgtan 又有FqE1，所以m解得m4103 kg。答案：(1)1 A(2)100 N/C(3)4103 kg12. (14分)在如图10所示的电路中，R1、R2、R3为三个定值电阻，电流表为理想电表，C为平行板电容器。最初开关K断开，闭合开关K，待整个电路稳定后，求流过电流表的电荷量。(已知电源的电动势为E6 V、内阻r1 ，R1、R2、R3的阻值分别为2 、3 、7.5 ，电容器的电容为C4 F)图10解析：开关K断开时，电容器相当于断路，R3中无电流通过，电容器两端的电压等于R2两端的电压，设其大小为U2，有U2R23 V根据C可得开关K断开时电容器所带的电荷量为QCU241063 C1.2105 C电容器上板带正电，下板带负电。开关K闭合时，电路的外电阻为R外3 路端电压为U外R外4.5 V而电容器两端的电压等于R1两端的电压，设其大小为U1，有U1R11.8 V根据C可得开关K闭合后电容器所带的电荷量为QCU141061.8 C7.2106 C电容器上板带负电，下板带正电。综上可得开关K从断开到闭合后电路稳定的过程中通过电流表的电荷量为QQQ1.92105 C。答案：1.92105 C