2019-2020年高中物理第二章電路第六七節(jié)走進門電路了解集成電路教學案粵教版選修3.doc

2019-2020年高中物理第二章電路第六七節(jié)走進門電路了解集成電路教學案粵教版選修31.與門電路：當所有的輸入均為“1”狀態(tài)時，輸出才為“1”狀態(tài)。2或門電路：輸入呈現“1”狀態(tài)的個數大于等于1時，輸出為“1”狀態(tài)。3非門電路：當輸入為“1”狀態(tài)時，輸出為“0”狀態(tài)。4集成電路：把晶體管、電阻、電容等元件，按電路結構的要求，制作在一塊硅或陶瓷基片上，再加以封裝而成的、具有一定功能的整體電路。一、門電路1與門電路(1)如果一個事件的幾個條件都滿足后該事件才能發(fā)生，我們把這種關系叫做與邏輯關系；具有與邏輯關系的電路，稱為與門電路，簡稱與門。(2)與門電路是實現與邏輯的電子線路，它的邏輯功能是所有的輸入均為“1”時，輸出才為“1”狀態(tài)。(3)其真值表是：輸入輸出S1S2Q000010100111“與”門符號是：。2或門電路(1)如果幾個條件中，只要有一個條件得到滿足，某事件就會發(fā)生，這種關系叫做或邏輯關系；具有或邏輯關系的電路稱為或門。(2)或門電路是實現或邏輯的電子電路，它的邏輯功能是輸入呈現“1”狀態(tài)的個數大于等于1時，輸出為“1”狀態(tài)。(3)其真值表是：輸入輸出S1S2Q000011101111“或”門符號是：。3非門電路(1)輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)呈相反的邏輯關系叫做非邏輯關系，具有非邏輯關系的電路叫非門。(2)非門電路是實現非邏輯的電子電路，它的邏輯功能是輸入為“1”狀態(tài)時，輸出為“0”狀態(tài)。(3)其真值表是：輸入輸出SQ0110“非”門符號是：。二、門電路的實驗探究1與門電路的邏輯功能圖261圖261是一個集成與門Sn7408實驗電路，它具有四個與門。實驗時將此集成電路的第14腳接5 V電源的正極，第7腳接地(電源負極)，第1和第2腳為兩個輸入端，第3腳為輸出端。輸入為高電平時，用真值“1”表示；輸入為低電平時，用真值“0”表示；輸出為高電平時，二極管發(fā)光，用真值“1”表示；輸出為低電平時，二極管不發(fā)光，用真值“0”表示。若輸入端1、2輸入均為“1”狀態(tài)時，輸出才為“1”狀態(tài)，發(fā)光二極管發(fā)光。2或門電路的邏輯功能用一個集成或門電路Sn7432替換圖261中的集成與門電路，它具有四個或門。實驗時將此集成電路的第14腳接5 V電源的正極，第7腳接地(電源負極)，第1和第2腳為兩個輸入端，第3腳為輸出端。當輸入端1、2輸入“1”狀態(tài)的個數大于等于1時，輸出為“1”狀態(tài)，發(fā)光二極管發(fā)光。3非門電路的邏輯功能將261中的集成與門電路換為集成非門電路Sn7404。集成非門電路的第14腳接5 V電源的正極，第7腳接地(電源負極)，第1腳為輸入端，第2腳為輸出端。當輸入端1輸入“1”狀態(tài)時，輸出端為“0”狀態(tài)，發(fā)光二極管不發(fā)光。三、集成電路概述1概述集成電路是指把晶體管、電阻、電容等元件，按電路結構的要求，制作在一塊硅或陶瓷基片上，再加以封裝而成的、具有一定功能的整體電路。2分類集成電路按功能分類可分為三類：數字集成電路、模擬集成電路和微波集成電路。(1)數字集成電路以高或低電平來對應“1”或“0”兩個二進制數字，進行數字的運算、存儲、傳輸及轉換。(2)模擬集成電路是處理模擬信號的電路。它又分為線性集成電路和非線性集成電路兩類。(3)微波集成電路是指工作頻率高于1 000 MHz的集成電路，應用于導航、雷達和衛(wèi)星通信等方面。1自主思考判一判(1)數字信號在變化中只有兩個對應的狀態(tài)，“有”或者“沒有”，常用“1”或者“0”表示。()(2)處理模擬信號的電路叫數字電路。()(3)在小汽車的四個車門只要有一扇門沒關好就會有報警提示，其邏輯關系屬于“或”電路。()(4)現代銀行管理系統(tǒng)中都有自動取款機，若能取出錢款，賬號、密碼必須都正確，它反映的邏輯關系是“與”電路。()(5)將一燈泡與開關并聯，開關的通斷與燈的發(fā)光關系屬于“非”電路。()2合作探究議一議(1)由三位數字構成的密碼鎖，安全性較高且使用方便，因此得到眾多用戶的喜愛。想一想這種密碼鎖屬于什么邏輯關系？提示：屬于“與”邏輯關系。(2)一個人到超市買東西，他付現金或者使用信用卡才能把要買的東西拿走，在這里付現金及使用信用卡和拿走所買的東西之間體現了什么樣的邏輯關系？提示：體現了“或”邏輯關系。(3)十字路口的紅綠燈體現了什么邏輯關系？提示：紅綠燈中紅燈亮時，綠燈必然熄滅；綠燈亮時，紅燈必然熄滅，這種現象體現了“非”邏輯關系。對邏輯關系的理解典例如圖262所示，表示輸入端A、B的電勢隨時間的變化關系，完成下題。求：圖262(1)開關“與”電路的輸出電壓Y隨時間變化的關系；(2)開關“或”電路的輸出電壓Y隨時間變化的關系。思路點撥(1)“與”邏輯關系是當兩個輸入端都有信號輸入時，輸出端才有信號輸出。(2)“或”邏輯關系是當兩個輸入端的任意一個有信號輸入時，輸出端均有信號輸出。解析(1)對“與”電路，先做出A、B、Y的真值表，然后再確定輸出電壓Y與時間的變化關系。A(UA)B(UB)Y010100010111000111010100010所以UY隨時間變化關系如圖所示：(2)對“或”電路，先做出A、B、Y的真值表，然后再確定輸出電壓Y與時間的變化關系。A(UA)B(UB)Y011101011111000111011101011所以UY隨時間變化如圖所示：答案見解析一般情況下，用“1”表示高電勢，“0”表示低電勢，只有正確地列出真值表，找出A、B的邏輯關系，才能列出Y的真值表，畫出UY隨時間的變化關系。 1在登錄你的電子郵箱(或“QQ”)的過程中，要有兩個條件，一個是用戶名，一個是與用戶名對應的密碼，要完成這個事件(登錄成功)，它們體現的邏輯關系為()A“與”關系B“或”關系C“非”關系 D不存在邏輯關系解析：選A只有當兩個條件(用戶名和密碼)都滿足時，事件(登錄成功)才能發(fā)生，所以是一種“與”邏輯關系，A對。2走廊里有一盞電燈，在走廊兩端各有一個開關，我們希望不論哪一個開關接通都能使電燈點亮，那么設計的電路為()A“與”門電路 B“非”門電路C“或”門電路 D上述答案都有可能解析：選C不論用哪一個開關接通都能使電燈點亮，這體現了“或”邏輯關系，故C項正確，A、B、D三項不對。3如圖263所示為某一門電路符號及輸入端A、B的電勢隨時間變化關系的圖像，則下列選項中能正確反映該門電路輸出端電勢隨時間變化關系的圖像是()圖263解析：選A題圖為“與”門電路，所以A、B輸入端都是高電勢時，輸出端才為高電勢，故A正確。邏輯電路的設計與應用典例電動機的自動控制電路如圖264所示，其中RH為熱敏電阻，RL為光敏電阻。當溫度升高時，RH的阻值遠小于R1；當光照射RL時，其阻值遠小于R2。為使電動機在溫度升高或受到光照時能自動啟動，電路中虛線框內應選_門邏輯電路；若要提高光照時電動機啟動的靈敏度，可以_(填“增大”或“減小”)R2的阻值。圖264思路點撥解答本題時應把握以下兩點：(1)要求溫度升高或受到光照時電動機均能自動啟動。(2)提高光照時電動機啟動的靈敏度，即有較弱光照時電動機就能自動啟動。解析為使電動機在溫度升高或受到光照時能自動啟動，即熱敏電阻或光敏電阻的電阻值小時，輸入為“1”，輸出為“1”，所以虛線框內應選“或”門。若要提高光照時電動機啟動的靈敏度，需要在光照較弱即光敏電阻阻值較大時輸入為“1”，輸出為“1”，所以要增大R2的阻值。答案“或”增大解答此類問題時要把握三點：一是認真審題，找出題中所給的有用信息，判斷出它們之間的邏輯關系；二是認真分析電路的結構，弄清電勢的高低；三是掌握三種基本邏輯電路的特點和規(guī)律。 1如圖265所示，低電位報警器由兩個基本的門電路與蜂鳴器組成，該報警器只有當輸入電壓過低時蜂鳴器才會發(fā)出警報。其中()圖265A甲是“與”門，乙是“非”門B甲是“或”門，乙是“非”門C甲是“與”門，乙是“或”門D甲是“或”門，乙是“與”門解析：選B若甲是“與”門，乙是“非”門，不管輸入電壓為低電壓(0)還是高電壓(1)，經過“與”門后輸出為(0)低電壓，經過“非”門后輸出高電壓(1)，蜂鳴器都會發(fā)出警報，故A錯誤。若甲是“或”門，乙是“非”門，當輸入電壓為低電壓(0)，經過“或”門輸出為低電壓(0)，經過“非”門輸出為高電壓(1)，蜂鳴器發(fā)出警報，當輸入為高電壓(1)，經過“或”門輸出為高電壓(1)，經過“非”門輸出為低電壓(0)，蜂鳴器不發(fā)出警報，故B正確。乙不會是“或”門和“與”門，故C、D錯誤。2.如圖266為監(jiān)控汽車安全帶使用情況的報警電路，S為汽車啟動開關，汽車啟動時S閉合。Rt為安全帶使用情況檢測傳感器，駕駛員系好安全帶時Rt阻值變得很大，駕駛員未系好安全帶時Rt阻值很小。要求當駕駛員啟動汽車但未系好安全帶時蜂鳴器報警。則在圖中虛線框內應接入的元件是()圖266A“與”門 B“或”門C“非”門 D“與非”門解析：選A未系安全帶時要求蜂鳴器報警，則要求蜂鳴器兩端有高電壓，即輸出端為高電勢，蜂鳴器兩個輸入端已有一個是高電勢，另一個輸入端的電勢高低看Rt阻值的大小，未系安全帶時Rt阻值很小，Rt兩端的電勢差很小，即輸入端為高電勢，另一輸入端已為高電勢，此時蜂鳴器報警，知輸出端為高電勢。若系安全帶，Rt阻值大，兩端電勢差也大，即輸入端為低電勢，此時蜂鳴器不報警，知輸出端為低電勢，所以該元件是“與”門。故A對，B、C、D錯誤。1聯合國安理會每個常任理事國都擁有否決權，假設設計一個表決器，常任理事國投反對票時輸入“0”，投贊成或棄權時輸入“1”，提案通過為“1”，通不過為“0”，則這個表決器應具有哪種邏輯關系()A“與”門B“非”門C“或”門 D“與非”門解析：選A聯合國規(guī)定，只要常任理事國有一個反對，提案就不能通過。這和“與”門的邏輯關系一致。2.兩只晶體二極管組成如圖1所示電路，A、B為輸入端，Y為輸出端，分析該電路屬于()圖1A“與”門電路B“或”門電路C“非”門電路D都不可能解析：選B根據二極管的特點，只要在二極管上加上正向電壓，則二極管即可導通。由題圖中電路結構可知，D1、D2兩個二極管只要有一個導通，或者兩個都導通，則整個電路就會導通，因此該電路是符合“或”邏輯關系的門電路。3有一邏輯開關電路的真值表如下，試判斷這是一個什么類型的邏輯電路()M01N10A.開關“與”電路 B開關“非”電路C開關“或”電路 D以上都不是解析：選B由該邏輯電路的真值表可以看出輸出端與輸入端是相反的關系，故選B。4下表是某邏輯電路的真值表，該電路是()輸入輸出001011101110解析：選D根據三種門電路的特點可知選項D正確。5如圖2所示是由“與”門、“或”門和“非”門三個基本邏輯電路組成的一個組合邏輯電路，A、B、C為輸入端，Z為輸出端，在完成真值表時，輸出端Z空格中從上到下依次填寫都正確的是()圖2ABCZ000001010011100101110111A.00010101B00000010C00101010D以上選項都不正確解析：選C假設“或”門的輸出記為Y1，“非”門的輸出記為Y2，由“或”門電路的特點及表中值可知Y1分別為0 0 1 1 1 1 1 1；由“非”門電路的特點及表中值可知Y2分別為1 0 1 0 1 0 1 0，由“與”門電路的特點知Z分別為0 0 1 0 1 0 1 0，故C正確。6. (多選)如圖3所示，為溫度報警器的示意圖，R0為一熱敏電阻，下列對此電路的分析正確的是()圖3A當R0的溫度升高時，R0減小，A端電勢降低，Y端的電勢升高，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲B當R0的溫度升高時，R0減小，A端電勢升高，Y端的電勢降低，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲C當增大R1時，A端電勢升高，Y端的電勢降低，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲D當增大R1時，A端的電勢降低，Y端的電勢升高，蜂鳴器就會發(fā)出報警聲解析：選BC當R0的溫度升高時其電阻會減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器會報警；當R1增大時，R0上消耗的電壓減小，A端電勢升高，Y端電勢降低，蜂鳴器報警。7.如圖4所示是由基本邏輯電路構成的一個公路路燈自動控制電路，圖中虛線框M中是一只感應元件，虛線框N中使用的是邏輯電路。要求天黑時L發(fā)光，則()圖4AM為光敏電阻，N為開關“與”電路BM為光敏電阻，N為開關“非”電路CM為熱敏電阻，N為開關“非”電路DM為熱敏電阻，N為開關“或”電路解析：選B因為光的變化影響L的發(fā)光與否，所以M為光敏電阻，即無光照時電阻變大，N的輸入電壓變小。要求N的輸出電壓變高時L發(fā)光，再根據虛線框N只有一個輸入端就可判斷出N為開關“非”電路，所以選項B正確，選項A、C、D錯誤。8.如圖5所示的電路圖是一個應用“非”門構成一個簡易火警報警電路，則圖中X框、Y框中應是()圖5AX為熱敏電阻，Y為可變電阻BX為熱敏電阻，Y為開關CX為可變電阻，Y為熱敏電阻DX、Y均為熱敏電阻解析：選C熱敏電阻受熱后，電阻減小，A端出現低電位，經過“非”門后使L兩端出現高電位，產生報警信號。9.如圖6所示的邏輯電路中，當A端和B端都輸入電信號“1”時，在C端和D端輸出的電信號分別為()圖6A1和0 B0和0C0和1 D1和1解析：選AB端輸入電信號“1”時，通過“非”門在D端輸出電信號“0”，該電信號與A端輸入的電信號“1”通過“或”門，則在C端輸出電信號“1”，選項A正確。10.如圖7所示由門電路組成的電路，輸出端為1，指示燈L亮，輸出端為0，指示燈L不亮，現要使燈L亮，則A、B兩輸入端分別是()圖7A1、1 B0、0C1、0 D0、1解析：選B要使燈L亮，“非”門的輸出應該為1，故“非”門的輸入為0，因此“或”門的兩個輸入端都應該為零。11.如圖8所示是一種應用邏輯電路制作的簡易走廊燈電路圖，R0是一個光敏電阻，當走廊里光線較暗時或是將手動開關S接通時，燈都會亮。則在電路圖的虛線框內的門電路應是_門。當有光照到光敏電阻R0上時，門電路的輸入端B是_電勢。圖8解析：手動開關接通時，在A端輸入高電位；有光線照射時，光敏電阻的阻值較小，與R1串聯后分得的電壓小，B端輸入低電位。所以S閉合，A輸入“1”。斷開S，A輸入“0”，光照射強時，B輸入“0”，光照射弱時，B輸入“1”。電路要求光線較暗或手動開關S接通時，燈都會亮，因此為“或”門。答案：或低12.如圖9是一個應用某邏輯電路制成的簡單車門報警電路圖。圖中的兩個按鈕開關S1、S2分別裝在汽車的兩道門上。只要其中任何一個開關處于開路狀態(tài)，發(fā)光二極管(報警燈)就發(fā)光。請你根據報警裝置的要求，試分析這是何種門電路，在圖中畫出這種門電路的符號。圖9解析：駕駛員離開汽車時，兩個車門均處于關閉狀態(tài)，跟兩個車門對應的開關S1和S2均閉合，這時發(fā)光二極管不會發(fā)光報警。因為S1和S2閉合后，電流不通過發(fā)光二極管。當有人打開了某一個門時，S1或S2就處于斷開狀態(tài)。這時就有電流通過發(fā)光二極管，使其發(fā)光報警?？梢姡@一裝置實際上是一個“或”門電路。符號為。答案：“或”門電路電學實驗問題1(1)用多用電表的歐姆擋測量阻值約幾十千歐的電阻Rx，以下給出的是可能的實驗操作步驟，其中S為選擇開關，P為歐姆調零旋鈕。把你認為正確步驟前的字母按合理的順序填寫在下面的橫線上。a將兩表筆短接，調節(jié)P使指針對準刻度盤上歐姆擋的0刻度，斷開兩表筆；b將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出Rx的阻值后，斷開兩表筆；c旋轉S使其尖端對準歐姆擋“1 k”；d旋轉S使其尖端對準歐姆擋“100”；e旋轉S使其尖端對準交流“500 V”擋，并拔出兩表筆。正確的步驟是_。根據如圖1所示的指針位置，此被測電阻的阻值約為_ 。圖1(2)下述關于用多用電表歐姆擋測電阻的說法中正確的是_。A測量電阻時如果指針偏轉過大，應將選擇開關S撥至倍率較小的擋位，重新調零后測量B測量電阻時，如果紅、黑表筆分別插在負、正插孔，則會影響測量結果C測量電路中的某個電阻時，應該使該電阻與電路斷開D測量阻值不同的電阻時都必須重新調零解析：(1)使用歐姆表的步驟是：選擋、歐姆調零、測量、讀數、將選擇開關撥在交流電壓的最高擋或“OFF”擋。根據被測電阻的阻值知，應選“1 k”擋，根據歐姆表的讀數規(guī)則知讀數為301 k30 k。(2)測量電阻時，若指針偏角過大，說明被測電阻較小，應選用倍率較小的擋位，A項正確；測量時按規(guī)定紅、黑表筆應分別插在正、負插孔，但表筆只是兩個測量的引線，本身并沒有正負，故調換位置不會影響測量結果，B項錯誤；根據歐姆表的使用規(guī)則，C項正確；換擋后必須重新調零，但若測不同電阻時不換擋，則不需要重新調零，D項錯誤。答案：(1)cabe30 k(或30 000)(2)AC2(xx天津高考)用電流表和電壓表測定由三節(jié)干電池串聯組成的電池組(電動勢約4.5 V，內電阻約1 )的電動勢和內電阻，除待測電池組、電鍵、導線外，還有下列器材供選用：A電流表：量程0.6 A，內電阻約1 B電流表：量程3 A，內電阻約0.2 C電壓表：量程3 V，內電阻約30 kD電壓表：量程6 V，內電阻約60 kE滑動變阻器：01 000 ，額定電流0.5 AF滑動變阻器：020 ，額定電流2 A(1)為了使測量結果盡量準確，電流表應選用_，電壓表應選用_，滑動變阻器應選用_(均填儀器的字母代號)。(2)圖2為正確選擇儀器后，連好的部分電路。為了使測量誤差盡可能小，還需在電路中用導線將_和_相連、_和_相連、_和_相連(均填儀器上接線柱的字母代號)。圖2(3)實驗時發(fā)現電流表壞了，于是不再使用電流表，剩余儀器中僅用電阻箱替換掉滑動變阻器，重新連接電路，仍能完成實驗。實驗中讀出幾組電阻箱的阻值R和對應電壓表的示數U。用圖像法處理采集到的數據，為在直角坐標系中得到的函數圖像是一條直線，則可以_為縱坐標，以_為橫坐標。解析：(1)為了使測量更準確，電流表選量程為0.6 A的電流表A，電池組的電動勢約4.5 V，故電壓表選D，為了便于調節(jié)滑動變阻器應選F。(2)為了使測量誤差盡可能小，測量電源電動勢和內電阻的原理圖如圖甲所示，因此將a、d相連，c、g相連，f、h相連。(3)用電阻箱和電壓表測量電源電動勢和內電阻的實驗原理圖如圖乙所示，根據閉合電路歐姆定律，得EUr所以，因此可作出 圖像處理數據。答案：(1)ADF(2)adcgfh(3)(橫縱坐標互換亦可)3.如圖3所示，一個黑箱有A、B、C三個接線柱，已知黑箱內的電器元件只有兩個，某同學利用多用電表電壓擋測量，各接線間電壓均為零，利用歐姆擋依次進行6次測量，將每次紅、黑表筆的位置及測得的阻值都填入下表。圖3黑表筆BABCCA紅表筆ACCABB阻值(k)0.3232回答下列問題：(1)畫出黑箱中的電路圖。(2)電路中定值電阻阻值大小為_。(3)若先測RBC再測RAC時，擋位選擇由“1 k”擋換為“100”擋，接著要完成的操作是_。解析：(1)用電壓擋測量電壓均為零，所以電路中無電源。歐姆擋正反接的阻值不同，說明存在二極管。A、C正反接阻值相同，說明其間是純電阻電路。由于二極管正向電阻是非線性的，因此RBCRBARAC。(2)由RACRCA知，定值電阻R2 k2 000 。(3)歐姆表換擋后，要進行歐姆凋零。答案：(1)電路圖如圖所示。(2)2 000(3)歐姆表換擋后，先將兩表筆短接，調節(jié)調零電阻，使指針指向歐姆擋零刻線4某同學準備把量程為0500 A的電流表改裝成一塊量程為02.0 V的電壓表。他為了能夠更精確地測量電流表的內阻，設計了如圖4甲所示的實驗電路，圖中各元件及儀表的參數如下：圖4A電流表G1(量程01.0 mA，內電阻約100 )B電流表G2(量程0500 A，內電阻約200 )C電池組E(電動勢為3.0 V，內電阻未知)D滑動變阻器R(025 )E電阻箱R1(總阻值9 999 )F保護電阻R2(阻值約100 )G單刀單擲開關S1，單刀雙擲開關S2(1)實驗中該同學先合上開關S1，再將開關S2與a相連，調節(jié)滑動變阻器R，當電流表G2有某一合理的示數時，記下電流表G1的示數I；然后將開關S2與b相連，保持_不變，調節(jié)_，使電流表G1的示數仍為I時，讀取電阻箱的讀數r。(2)由上述測量過程可知，電流表G2內阻的測量值rg_。(3)若該同學通過測量得到電流表G2的內阻值為190 ，他必須將一個_k的電阻與電流表G2串聯，才能改裝為一塊量程為2.0 V的電壓表。(4)該同學把改裝的電壓表與標準電壓表V0進行了核對，發(fā)現當改裝的電壓表的指針剛好指向滿刻度時，標準電壓表V0的指針恰好如圖乙所示。由此可知，該改裝電壓表的百分誤差為_%。解析：(1)當電流表G2有某一合理的示數時，記下電流表G1的示數I；然后將開關S2與b相連，保持變阻器R阻值不變，調節(jié)R1，使電流表G1的示數仍為I時，讀取電阻箱的讀數r。(2)電流表G2的內阻與電阻箱的阻值相同為r。(3)將電流表改裝成電壓表要串聯電阻分壓，串聯的阻值為Rrg3.81 k。(4)標準電壓表V0的示數為1.90 V，由此可知，該改裝電壓表的百分誤差為100%5.26%。答案：(1)變阻器R阻值R1(2)r(3)3.81(4)5.265(xx全國卷)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍。某同學利用這一事實測量電壓表的內阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下：待測電壓表(量程3 V，內阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內阻不計)，開關兩個，導線若干。(1)虛線框內為該同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整。圖5(2)根據設計的電路，寫出實驗步驟：_。(3)將這種方法測出的電壓表內阻記為RV，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV_RV(填“”“”或“”)，主要理由是_。解析：(1)因滑動變阻器阻值較小，所以選擇滑動變阻器的分壓接法。實驗電路如圖所示。(2)移動滑動變阻器的滑片，以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。婚]合開關S1、S2，調節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏；讀取電阻箱所示的電阻值，此即為測得的電壓表內阻。(3)斷開S2，調節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大；此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，故RVRV(其他合理說法同樣給分)。答案：見解析6在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，某同學進行了如下測量：(1)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次，求出其平均值l。其中一次測量結果如圖6甲所示，金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對齊，圖中讀數為_cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，選不同的位置測量3次，求出其平均值d。其中一次測量結果如圖乙所示，圖中讀數為_mm。圖6(2)采用如圖7所示的電路測量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實值_(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式_計算出金屬絲的電阻率(用直接測量的物理量表示)。圖7解析：(1)金屬絲的長度為24.12 24.14 cm直徑讀數為0.515 0.518 mm。(2)采用安培表外接法，由于電壓表的內阻不是無窮大，電壓表有分流，從而電流表的測量值大于真實值，由R可知，電阻的測量值小于真實值。由R，R，Sd2，可得。答案：(1)24.12 24.140.5150.518(2)偏小7用圖8所示的器材通過實驗來研究某電學元件Z的伏安特性曲線。已知電壓表的內阻遠大于該電學元件的電阻。圖8(1)若要求加在電學元件上的電壓從零開始逐漸增大，請在虛線框中畫出實驗原理圖。(2)將圖中儀器連成實物連接圖。(3)某實驗小組采用合理的實驗方法測得多組U、I數據如下表所示。U/V0.000.200.501.00I/A0.0000.0500.1000.150U/V1.502.002.503.00I/A0.1800.1950.2050.215利用這些數據繪出的該電學元件的伏安特性曲線如圖9甲所示。圖9請根據這些數據和圖線回答下列問題：該電學元件的電阻隨電壓U的變大而_(填“變大”“變小”或“不變”)。若把該電學元件接入如圖乙所示的電路中時，電流表的讀數為0.070 A，已知A、B兩端電壓恒為1.5 V，則定值電阻R0的阻值為_ 。解析：(1)題干中明確指出電壓表內阻遠大于該電學元件的電阻，所以測量電路應采用電流表外接法；同時還要求電學元件兩端的電壓從零開始逐漸增大，所以滑動變阻器應采用分壓接法。實驗原理圖如圖甲所示。(2)實物連接圖如圖乙所示。(3)由題圖所示IU圖線可知，該電學元件的電阻逐漸變大。根據歐姆定律得RR0 21 。電流為0.070 A對應題圖甲中電學元件兩端的電壓為0.30 V，故電阻R021 4.3 16.7 。答案：(1)見解析圖甲(2)見解析圖乙(3)變大16.7第二章電路(時間：50分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第15小題中只有一個選項符合題意，第68小題中有多個選項符合題意，全選對的得6分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分)1手機已是我們生活中普遍的通信工具，如圖1所示是一種手機電池外殼上的文字說明，由此可知此電池的電動勢和待機狀態(tài)下平均工作電流分別是()圖1A4.2 V,14.66 mAB4.2 V,700 mAC3.7 V,14.66 mA D3.7 V,700 mA解析：選C由手機電池外殼上的文字說明可知，4.2 V是充電電壓，電池的電動勢是3.7 V,1 700 mAh是電池的容量，即放電電流與時間的乘積，所以待機狀態(tài)下平均工作電流I14.66 mA，故C正確。2.如圖2所示均勻的長薄片合金電阻板abcd，ab邊長為L1，ad邊長為L2，當端點1、2或3、4接入電路中時，R12R34為()圖2AL1L2BL2L1C11 DL12L22解析：選D設長薄片合金電阻板厚度為h，根據電阻定律R，R12，R34，故選D。3.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖3所示，P為圖線上一點，PN為圖線在P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中不正確的是()圖3A隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B對應P點，小燈泡的電阻為RC對應P點，小燈泡的電阻為RD對應P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積大小解析：選C根據IU圖線可知，隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大，選項A正確；對應P點，小燈泡兩端的電壓為U1，電流為I2，根據歐姆定律可知，燈泡的電阻為R，選項B正確，C錯誤；對應P點，小燈泡的功率為：PI2U1，此值是圖中矩形PQOM所圍面積大小，選項D正確；故選C。4一個直流電動機線圈內阻為R，當所加電壓為U時，它恰好正常工作，通過的電流為I，下述說法中正確的是()A電動機的輸出功率為B電動機的發(fā)熱功率為I2RC電動機的輸出功率為UID電動機的功率可寫作UII2R解析：選B電動機的總功率為P總UI，電動機的熱功率為P熱I2R，所以電動機的輸出功率為P輸出UII2R，因為電動機是非純電阻電路，所以總功率和熱功率不同，故B正確。5.用多用電表探測圖4所示黑箱發(fā)現：用直流電壓擋測量，E、G兩點間和F、G兩點間均有電壓，E、F兩點間無電壓；用歐姆擋測量，黑表筆(與電表內部電源的正極相連)接E點，紅表筆(與電表內部電源的負極相連)接F點，阻值很小，但反接阻值很大。那么，該黑箱內元件的接法可能是下圖中的()圖4解析：選B黑表筆接E點，紅表筆接F點，電阻很小，此時二極管導通，電源電流從黑表筆流出，通過二極管從紅表筆流進，電流方向從E到F，故B正確。6.如圖5直線A為某電源的UI曲線，曲線B為某小燈泡L1的UI圖線的一部分，用該電源和小燈泡L1串聯起來組成閉合回路時燈泡L1恰能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是()圖5A此電源的內電阻為 B燈泡L1的額定電壓為3 V，額定功率為6 WC把燈泡L1換成阻值恒為1 的純電阻，電源的輸出功率將變大D由于小燈泡L1的UI圖線是一條曲線，所以燈泡發(fā)光過程中歐姆定律不適用解析：選BC由圖像知，電源的內阻為r 0.5 ，A錯誤；因為燈L1正常發(fā)光，故燈L1的額定電壓為3 V，額定功率為PUI32 W6 W，B正確；正常工作時，燈L1的電阻為R11.5 ，換成R21 的純電阻后，該電阻更接近電源內阻r，故電源的輸出功率將變大，C正確；雖然燈泡L1的UI圖線是一條曲線，但由于小燈泡為純電阻，所以歐姆定律仍適用，D錯誤。7.某同學將一直流電源的總功率P總、輸出功率P出和電源內部的發(fā)熱功率P內隨電路總電流I變化的圖線畫在了同一坐標系上，如圖6中的a、b、c。以下判斷正確的是()圖6A直線a表示電源的總功率B曲線c表示電源的輸出功率C電源的電動勢E3 V，內阻r1 D電源的最大輸出功率Pm9 W解析：選ABC電源總功率為P總IE，電源總功率P總隨電流I變化的圖線為a，電源內部發(fā)熱功率為P內I2r，電源內部的發(fā)熱功率P內隨電流I變化的圖線為b，電源輸出功率P出隨電流I變化的圖線為c。由圖線可知，I3 A時，P內P總，外電路短路，則r1 ，E3 V。當電路內外電阻相等時，輸出功率最大，Pm2.25 W。8.如圖7所示電路中，R1、R2為定值電阻，電源的內電阻為r。閉合開關S，電壓表顯示有讀數，調節(jié)可變電阻R的阻值，電壓表示數增大量為U。對此過程，下列判斷正確的是()圖7A可變電阻R阻值增大，流過它的電流增大B電阻R2兩端的電壓減小，減小量小于UC通過電阻R2的電流減小，減小量等于D路端電壓一定增大，增大量小于U解析：選BD調節(jié)可變電阻R的阻值，電壓表示數增大量為U?？勺冸娮鑂阻值增大，流過它的電流減小，選項A錯誤。電阻R2兩端的電壓減小，電源內阻電壓減小，二者減小量之和等于U，所以電阻R2兩端的電壓的減小量小于U，選項B正確。通過電阻R2的電流減小，減小量小于，選項C錯誤。路端電壓一定增大，增大量小于U，選項D正確。二、實驗題(本題共2小題，共20分)9(8分)在“描述小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，需要用伏安法測定小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流，除開關、導線外，還有如下器材：A小燈泡“6 V3 W”B直流電源68 VC電流表(量程3 A，內阻0.2 )D電流表(量程0.6 A，內阻1 )E電壓表(量程6 V，內阻20 k)F電壓表(量程20 V，內阻60 k)G滑動變阻器(020 、2 A)H滑動變阻器(01 k、0.5 A)(1)把實驗所用到的器材按字母的先后順序填入空中：_。(2)在下面的虛線框內畫出最合理的實驗原理圖。解析：(1)燈泡額定電流I0.5 A，電流表應選D；燈泡額定電壓6 V，電壓表應選E；為方便實驗操作，滑動變阻器應選G。(2)描繪燈泡伏安特性曲線實驗中滑動變阻器應采用分壓接法；燈泡正常工作時電阻為R12 ，12，1666.7，電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖所示。答案：(1)ABDEG(2)見解析圖10(12分)(xx全國卷)圖8(a)為某同學改裝和校準毫安表的電路圖，其中虛線框內是毫安表的改裝電路。(a)(b)圖8(1)已知毫安表表頭的內阻為100 ，滿偏電流為1 mA；R1和R2為阻值固定的電阻。若使用a和b兩個接線柱，電表量程為3 mA；若使用a和c兩個接線柱，電表量程為10 mA。由題給條件和數據，可以求出R1_，R2_。(2)現用一量程為3 mA、內阻為150 的標準電流表對改裝電表的3 mA擋進行校準，校準時需選取的刻度為0.5 mA、1.0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。電池的電動勢為1.5 V，內阻忽略不計；定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為300 和1 000 ；滑動變阻器R有兩種規(guī)格，最大阻值分別為750 和3 000 。則R0應選用阻值為_ 的電阻，R應選用最大阻值為_ 的滑動變阻器。(3)若電阻R1和R2中有一個因損壞而阻值變?yōu)闊o窮大，利用圖(b)的電路可以判斷出損壞的電阻。圖(b)中的R為保護電阻，虛線框內未畫出的電路即為圖(a)虛線框內的電路。則圖中的d點應和接線柱_(填“b”或“c”)相連。判斷依據是：_。解析：(1)設使用a和b兩接線柱時，電表量程為I1，使用a和c兩接線柱時，電表量程為I2，則使用a和b時：IgI1使用a和c時：IgI2由兩式得R115 ，R235 。(2)校準時電路中的總電阻的最小值為R小 500 ，總電阻的最大值為R大 3 000 ，故R0選300 的，R選用最大阻值為3 000 的滑動變阻器。(3)d接b時，R1和R2串聯，不論是R1還是R2損壞，電表都有示數且示數相同，故應將d接c。根據d接c時的電路連接情況可知：閉合開關，若電表指針偏轉，則損壞的電阻是R1；若電表指針不動，則損壞的電阻是R2。答案：(1)1535(2)3003 000(3)c閉合開關時，若電表指針偏轉，則損壞的電阻是R1；若電表指針不動，則損壞的電阻是R2三、計算題(本題共2小題，共32分)11(14分)圖9如圖9所示電路中，電源電動勢E12 V，內電阻r1.0 ，電阻R19.0 ，R215 ，電流表A示數為0.40 A，求電阻R3的阻值和它消耗的電功率。解析：R2兩端電壓為U2I2R20.415 V6 V內阻r及R1兩端電壓為UEU212 V6 V6 V干路中電流為I A0.6 AR3中電流為I3II20.6 A0.4 A0.2 AR2和R3并聯，電壓相等，即U2U36 VR3阻值為R3 30 R3功率為P3U3I360.2 W1.2 W。答案：30 1.2 W12(18分)如圖10所示，直流電動機和電爐并聯后接在直流電源上，已知電源的內阻r1 。電爐的電阻R119 ，電動機繞組的電阻R22 ，當開關S斷開時，電爐的功率是475 W，當開關S閉合時，電爐的功率是402.04 W。求：圖10(1)直流電路的電動勢E；(2)開關S閉合時，電動機的機械功率。解析：(1)開關S斷開時，電爐的功率P2R1，代入已知數據，解出E100 V。(2)開關S閉合時，有電動機的支路較復雜，且不能用歐姆定律求解，故先分析電爐所在支路。設該支路的電流為I1，電爐的功率為P1。由P1I12R1，代入數值求出I14.6 A，R1兩端電壓也就是端電壓U外I1R187.4 V。設干路電流為I，由閉合電路歐姆定律EU外Ir，故I A12.6 A。通過電動機的電流I2II112.6 A4.6 A8 A。由I2和U外(也是電機兩端電壓)，可求出電機消耗的電功率：P2I2U外887.4 W699.2 W。電動機消耗的熱功率：P2I22R2822 W128 W。由能量守恒定律可知，通過電動機轉化成機械功率的部分為：P2P2P2699.2 W128 W571.2 W。答案：(1)100 V(2)571.2 W