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2019-2020年高中物理（SWSJ）人教版選修3-1教學(xué)案：第二章 第11節(jié) 簡(jiǎn)單的邏輯電路 含答案 1.處理數(shù)字信號(hào)的電路稱(chēng)為數(shù)字電路。 2．邏輯電路是指具有邏輯功能的數(shù)字電路，基本的邏輯電路有“與”、“或”、“非”三種門(mén)電路。 3．在邏輯運(yùn)算中，可用真值表表示各種控制條件和控制結(jié)果；在真值表中，用邏輯值“1”表示滿(mǎn)足條件(或有信號(hào)輸入)，用邏輯值“0”表示條件不滿(mǎn)足(或沒(méi)有信號(hào)輸入)，對(duì)于輸出，用“1”表示產(chǎn)生結(jié)果(或有信號(hào)輸出)，用“0”表示沒(méi)有產(chǎn)生結(jié)果(或沒(méi)有信號(hào)輸出)。 一、門(mén)電路 1．?dāng)?shù)字信號(hào)變化的兩個(gè)狀態(tài) “有”或者“沒(méi)有”。 2．?dāng)?shù)字電路 (1)概念：處理數(shù)字信號(hào)的電路。 (2)功能：研究電路的邏輯功能。 3．“門(mén)” 就是一種開(kāi)關(guān)，在一定條件下它允許信號(hào)通過(guò)；如果條件不滿(mǎn)足，信號(hào)就被阻擋在“門(mén)”外。 二、“與”門(mén) 1．“與”邏輯關(guān)系 一個(gè)事件的幾個(gè)條件都滿(mǎn)足后該事件才能發(fā)生。 2．符號(hào) ，其中“&”具有“與”的意思，象征A與B兩個(gè)輸入端都是1時(shí)，輸出端Y才是1。 “1”、“0”是邏輯關(guān)系中的兩種取值，不表示具體數(shù)字。 3．真值表 輸入 輸出 A B Y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 三、“或”門(mén) 1．邏輯關(guān)系 某事件的發(fā)生有幾個(gè)條件，但只要有一個(gè)條件滿(mǎn)足，事件就能發(fā)生。 2．符號(hào) ，“≥1”象征當(dāng)1個(gè)或多于1個(gè)輸入端為1時(shí)，輸出端就是1。 3．真值表 輸入 輸出 A B Y 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 四、“非”門(mén)和集成電路 1．“非”門(mén) (1)邏輯關(guān)系：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反。 (2)符號(hào)：，其中矩形右側(cè)小圓表示數(shù)字“0”，它與數(shù)字“1”象征著輸入端為1時(shí)，輸出端是0。 (3)真值表 輸入 輸出 A Y 0 1 1 0 2．集成電路 (1)構(gòu)成：將組成電路的元件(如電阻、電容、晶體管等)和連線集成在一塊基片上。 (2)優(yōu)點(diǎn)：體積小、方便、可靠，適于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等。 1．自主思考——判一判 (1)“與”門(mén)電路中，只有A、B兩個(gè)輸入端都是“0”時(shí)，輸出端才是“1”。() (2)“與”門(mén)電路中，A、B兩個(gè)輸入端中只要有其中一個(gè)為“1”，輸出端就為“1”。() (3)輸入端為“1”時(shí)輸出端是“0”的門(mén)電路就是“或”門(mén)。() (4)兩個(gè)輸入端都為“1”時(shí)，輸出端為“1”的門(mén)電路就是“與”門(mén)。() 2．合作探究——議一議 圖2111 (1)如圖2111，為了方便及節(jié)約用電，宿舍樓樓道里安裝有聲光控?zé)?，這種燈在有光或沒(méi)有聲音時(shí)，不亮；而在無(wú)光又有聲音時(shí)，燈就會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮。燈的控制里面有什么邏輯關(guān)系呢？ 提示：說(shuō)明燈的控制里面有“與”邏輯關(guān)系。 (2)馬路兩旁的路燈，天黑了，路燈自動(dòng)接通，天亮了，路燈又自動(dòng)熄滅，它體現(xiàn)了什么邏輯關(guān)系？ 提示：“非”邏輯關(guān)系。 三種門(mén)電路的類(lèi)比 類(lèi)型 “與”門(mén) “或”門(mén) “非”門(mén) 類(lèi)比 1．邏輯電路的信號(hào)有兩種狀態(tài)：一是高電位狀態(tài)，用“1”表示；另一種是低電位狀態(tài)，用“0”表示，關(guān)于這里的“1”和“0”，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．“1”表示電壓為1 V，“0”表示電壓為0 V B．“1”表示電壓為大于或等于1 V，“0”表示電壓一定為0 V C．“1”和“0”是邏輯關(guān)系的兩種可能的取值，不表示具體的數(shù)字 D．“1”表示該點(diǎn)與電源正極相連，“0”表示該點(diǎn)與電源負(fù)極相連 解析：選C　門(mén)電路是用來(lái)控制信號(hào)的“通過(guò)”或“截?cái)唷钡囊环N開(kāi)關(guān)電路。根據(jù)指定條件，門(mén)電路對(duì)輸入、輸出的因果關(guān)系作出判斷。門(mén)電路的輸入、輸出信號(hào)都以電位高低來(lái)表示。若把高電位看做有信號(hào)，表示某個(gè)條件存在或信號(hào)能通過(guò)，且用符號(hào)“1”表示；把低電位看做無(wú)信號(hào)，表示某個(gè)條件不存在或信號(hào)不能通過(guò)，用符號(hào)“0”表示，這種邏輯關(guān)系稱(chēng)為正邏輯。反之，則稱(chēng)為負(fù)邏輯。在通常情況下不加說(shuō)明的都指正邏輯。所以“1”和“0”只是兩個(gè)符號(hào)，是兩種變量的兩種可能的取值。C選項(xiàng)正確。 2．在登錄你的微信(或QQ)的過(guò)程中，要有兩個(gè)條件，一個(gè)是用戶(hù)名，一個(gè)是與用戶(hù)名對(duì)應(yīng)的密碼，要完成這個(gè)事件(登錄成功)，它們所體現(xiàn)的邏輯關(guān)系為(　　) A．“與”關(guān)系　　　　　 　B．“或”關(guān)系 C．“非”關(guān)系 D．不存在邏輯關(guān)系 解析：選A　當(dāng)幾個(gè)條件同時(shí)具備才能出現(xiàn)某一結(jié)果時(shí)，這些條件與結(jié)果之間的關(guān)系稱(chēng)為“與”邏輯關(guān)系。在登錄微信時(shí)，只有用戶(hù)名和對(duì)應(yīng)的密碼同時(shí)正確才能成功，反映的邏輯關(guān)系是Y＝AB，所以為“與”邏輯關(guān)系。故選A。 3．如圖2112所示為三個(gè)基本邏輯電路的符號(hào)，A輸入端全為“1”，B輸入端全為“0”。以下判斷正確的是(　　) 圖2112 A．甲為“非”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1” B．乙為“或”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1” C．乙為“與”邏輯電路符號(hào)，輸出為“0” D．丙為“與”邏輯電路符號(hào)，輸出為“1” 解析：選B　根據(jù)門(mén)電路的符號(hào)特點(diǎn)可知，甲為“非”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為1時(shí)，輸出為“0”，A錯(cuò)；乙為“或”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時(shí)，輸出為“1”，B對(duì)，C錯(cuò)；丙為“與”邏輯電路符號(hào)，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時(shí)，輸出為“0”，D錯(cuò)。 簡(jiǎn)單的復(fù)合門(mén)電路 1．“與非”門(mén) 一個(gè)“與”門(mén)電路和一個(gè)“非”門(mén)電路組合在一起，組成一個(gè)復(fù)合門(mén)電路，稱(chēng)為“與非”門(mén)，如圖2113所示。 圖2113 其真值表為 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 2．“或非”門(mén) 一個(gè)“或”門(mén)電路和一個(gè)“非”門(mén)電路組合在一起，組成一個(gè)“或非”門(mén)，如圖2114所示。 圖2114 其真值表為 輸入 輸出 輸入 輸出 A1 B1 Y1 A2 Y2 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 [典例]　如圖2115所示，低電位報(bào)警器由兩個(gè)基本門(mén)電路與蜂鳴器組成， 圖2115 該報(bào)警器只有當(dāng)輸入電壓過(guò)低時(shí)蜂鳴器才會(huì)發(fā)出警報(bào)。其中(　　) A．甲是“與門(mén)”，乙是“非門(mén)” B．甲是“或門(mén)”，乙是“非門(mén)” C．甲是“與門(mén)”，乙是“或門(mén)” D．甲是“或門(mén)”，乙是“與門(mén)” [解析]　由“與門(mén)”和“非門(mén)”的真值表可知選項(xiàng)A錯(cuò)。由“或門(mén)”和“非門(mén)”的真值表可判斷，選項(xiàng)B正確。由“與門(mén)”和“或門(mén)”的真值表可以判斷，選項(xiàng)C錯(cuò)。由“或門(mén)”和“與門(mén)”的真值表可判斷，選項(xiàng)D錯(cuò)。 [答案]　B 復(fù)合門(mén)電路真值表的確定方法 1．如果A、B輸入分別經(jīng)過(guò)一個(gè)“非”門(mén)電路，它們各自的輸出Y1、Y2又組成一個(gè)“與”門(mén)電路或“或”門(mén)電路，最后輸出Y，則Y的值直接取決于Y1、Y2。 2．判斷復(fù)合門(mén)電路的最終輸出結(jié)果時(shí)，分析思路一般是“從前向后”，先分析第一個(gè)門(mén)電路的輸出結(jié)果，再判斷第二個(gè)，依此類(lèi)推?！　　　? 1．如圖2116是一個(gè)三輸入端復(fù)合門(mén)電路，當(dāng)C端輸入“1”時(shí)，A、B端 圖2116 輸入為何值時(shí)輸出端Y輸出“1”(　　) A．0　0 B．0　1 C．1　0 D．1　1 解析：選D　此復(fù)合門(mén)電路由兩個(gè)“與門(mén)”組成，故A、B輸入都是“1”時(shí)，Y輸出“1”，故D正確。 2．如圖2117所示為兩個(gè)“非”門(mén)和一個(gè)“或”門(mén)組成的復(fù)合門(mén)電路，請(qǐng)?jiān)诒碇刑顚?xiě)該門(mén)電路的真值表。 圖2117 輸入 輸出 A B Y 解析：由“非”門(mén)電路和“或”門(mén)電路的真值表可以確定此復(fù)合門(mén)電路的真值表如表所示： 輸入 輸出 A B Y 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 答案：見(jiàn)解析 1．(多選)在基本邏輯電路中，何種邏輯門(mén)電路，當(dāng)所有輸入均為“0”時(shí)，輸出不是“1”(　　) A．“與”門(mén)電路　　　　　 　B．“或”門(mén)電路 C．“非”門(mén)電路 D．都不可能 解析：選AB　當(dāng)所有輸入都為“0”時(shí)，“與”門(mén)電路輸出為“0”，“或”門(mén)電路輸出為“0”，“非”門(mén)電路輸出為“1”，A、B對(duì)，C、D錯(cuò)。 M 0 1 N 1 0 2.有一邏輯門(mén)電路的真值表如右表所示，試判斷這是一個(gè)什么類(lèi)型的邏輯門(mén)電路(　　) A．“與”門(mén) B．“非”門(mén) C．“或”門(mén) D．“與非”門(mén) 解析：選B　由該邏輯門(mén)電路的真值表可以看出輸出端與輸入端是相反的關(guān)系，故選B。 3．(多選)“或”門(mén)電路的邏輯關(guān)系可表示為Y＝A＋B，則下列關(guān)于“或”門(mén)的邏輯關(guān)系中結(jié)果正確的是(　　) A．0＋0＝0 B．0＋1＝1 C．1＋0＝1 D．1＋1＝0 解析：選ABC　根據(jù)“或”門(mén)的邏輯關(guān)系可知，選項(xiàng)A、B、C均正確。 4．為了保障行駛安全，一種新型雙門(mén)電動(dòng)公交車(chē)安裝了如下控制裝置：只要有一扇門(mén)沒(méi)有關(guān)緊，汽車(chē)就不能啟動(dòng)。如果規(guī)定：車(chē)門(mén)關(guān)緊時(shí)為“1”，未關(guān)緊時(shí)為“0”；當(dāng)輸出信號(hào)為“1”時(shí)，汽車(chē)可以正常啟動(dòng)行駛，當(dāng)輸出信號(hào)為“0”時(shí)，汽車(chē)不能啟動(dòng)。能正確表示該控制裝置工作原理的邏輯門(mén)是(　　) A．“與”門(mén) B．“或”門(mén) C．“非”門(mén) D．“與非”門(mén) 解析：選A　由題意知只要有一扇門(mén)沒(méi)有關(guān)緊，汽車(chē)就不能啟動(dòng)，也就是說(shuō)只有兩扇門(mén)都關(guān)緊，汽車(chē)才能正常啟動(dòng)，所以該控制裝置工作原理的邏輯門(mén)是“與”門(mén)，故A正確。 5．下表是某邏輯電路的真值表，該電路是(　　) 輸入 輸出 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 解析：選D　根據(jù)該邏輯電路的真值表可以判斷，該門(mén)電路是一個(gè)“與”門(mén)電路和一個(gè)“非”門(mén)電路的組合，選項(xiàng)D正確。 6.在如圖1所示的邏輯電路中，當(dāng)A端輸入電信號(hào)“1”、B端輸入電信號(hào)“0”時(shí)，則在C和D端輸出的電信號(hào)分別為(　　) 圖1 A．1和0 B．0和1 C．1和1 D．0和0 解析：選C　B、D間是“非”門(mén)，當(dāng)輸入信號(hào)為“0”時(shí)D端輸出為“1”，故A、D錯(cuò)誤；D、A共為“與”門(mén)的輸入端，由“與”門(mén)的真值表可知輸出端C為“1”，故B錯(cuò)誤，C正確。 7．請(qǐng)根據(jù)下面所列的真值表，從四幅圖中選出與之相對(duì)應(yīng)的一個(gè)門(mén)電路(　　) 輸入 輸出 A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 解析：選C　從真值表可看出不是單一的“與”“或”關(guān)系，更不是單一的“非”關(guān)系，一定對(duì)應(yīng)一個(gè)復(fù)合門(mén)電路，從真值表分析可得應(yīng)為“或非”復(fù)合門(mén)電路，C選項(xiàng)正確。 8.如圖2所示由門(mén)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(xiàn)要使燈L亮，則A、B兩輸入端分別是(　　) 圖2 A．“1”、“1” B．“0”、“0” C．“1”、“0” D．“0”、“1” 解析：選B　要使燈L亮，“非”門(mén)的輸出應(yīng)該為“1”，故“非”門(mén)的輸入應(yīng)為“0”；故“或”門(mén)的兩個(gè)輸入端都應(yīng)該為“0”。 9．如圖3所示的電路圖是一個(gè)應(yīng)用“非”門(mén)構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)易火警報(bào)警電路，則圖中X框、 圖3 Y框中應(yīng)是(　　) A．X為熱敏電阻，Y為可變電阻 B．X為熱敏電阻，Y為開(kāi)關(guān) C．X為可變電阻，Y為熱敏電阻 D．X、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(xiàn)低電位，經(jīng)過(guò)“非”門(mén)后使L兩端出現(xiàn)高電位，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 10.如圖4所示為包含某邏輯電路的一個(gè)簡(jiǎn)單電路圖，L為小燈泡。光照射電阻R′時(shí)，其阻值將變得遠(yuǎn)小于R。該邏輯電路是______(選填“與”“或”或“非”)門(mén)電路。當(dāng)電阻R′受到光照時(shí)，小燈泡L將________(選填“發(fā)光”或“不發(fā)光”)。 圖4 解析：由門(mén)電路簡(jiǎn)化圖可知該邏輯電路是“非”門(mén)電路，電阻R′受到光照時(shí)，R′遠(yuǎn)小于R，“非”門(mén)電路輸入電勢(shì)降低，輸出電勢(shì)升高，燈泡L兩端電壓升高，燈泡L發(fā)光。 答案：非　發(fā)光 11．圖5表示輸入端A、B的電勢(shì)隨時(shí)間的變化關(guān)系。 　　　　　　 圖5　　　　　　　　　　　　　圖6 求：圖6中輸出Y隨時(shí)間變化的關(guān)系。 A(UA) B(UB) Y 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 解析：由題圖可以看出，輸出Y是A、B的“與”邏輯關(guān)系的輸出信號(hào)，因此，首先作出A、B、Y的真值表，然后再確定輸出Y與時(shí)間的變化關(guān)系。 A、B、Y的真值表如下： 答案：UY隨時(shí)間的變化如圖所示。 12．在車(chē)門(mén)報(bào)警電路中，兩個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)分別裝在汽車(chē)的兩扇門(mén)上，只要有開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)，報(bào)警燈就發(fā)光。能實(shí)現(xiàn)此功能的電路是(　　) 解析：選D　B、C選項(xiàng)電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，沒(méi)有電流通過(guò)燈泡，故不正確。A選項(xiàng)電路中，是“與門(mén)”電路，兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)斷開(kāi)，燈才發(fā)光，不正確。D選項(xiàng)的電路是“或”門(mén)電路，只要有一個(gè)斷開(kāi)，燈泡就亮，D正確。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二章　恒定電流 (時(shí)間：50分鐘　滿(mǎn)分：100分) 一、選擇題(本題共8小題，每小題6分，共48分，第1～5小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，第6～8小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有選錯(cuò)的得0分) 1．如圖1為一邏輯電路。其真值表中輸出端從上到下排列的結(jié)果正確的是(　　) 圖1 輸入 輸出 0 0 0 1 1 0 1 1 A．0　0　1　0　　　　 　B．0　0　1　1 C．1　0　1　0 D．0　0　0　1 解析：選A　只有A輸入為1，同時(shí)B輸入為0，與門(mén)電路的輸入才能均為1，C輸出為1。 2．兩個(gè)用同種材料制成的均勻?qū)wA、B，其質(zhì)量相同，當(dāng)它們接入電壓相同的電路時(shí)，其電流之比IA∶IB＝1∶4，則橫截面積之比SA∶SB為(　　) A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．4∶1 解析：選A　由R＝可知，在U一定時(shí)，I與R成反比，即RA∶RB＝4∶1。 又根據(jù)電阻定律R＝ρ＝ρ＝ρ可知，當(dāng)ρ、V一定時(shí)，R∝，即有＝＝，所以＝＝。 3．某小燈泡的伏安特性曲線如圖2中的AB段(曲線)所示，由圖可知，燈絲的電阻因溫度的影響改變了(　　) 圖2 A．5 Ω B．10 Ω C．1 Ω D．6 Ω 解析：選B　由電阻的定義式R＝知，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)燈泡的電阻RA＝ Ω＝30 Ω，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)燈泡的電阻RB＝ Ω＝40 Ω，所以燈絲的電阻改變了10 Ω，故B正確。 4．一電流表(表頭)并聯(lián)一個(gè)分流電阻后就改裝成一個(gè)大量程的電流表，當(dāng)把它和標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)后去測(cè)某電路中的電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電流表讀數(shù)為1 A時(shí)，改裝電流表的讀數(shù)為1.1 A，稍微偏大一些，為了使它的讀數(shù)準(zhǔn)確，應(yīng)(　　) A．在原分流電阻上再并聯(lián)一個(gè)較大的電阻 B．在原分流電阻上再串聯(lián)一個(gè)較小的電阻 C．在原分流電阻上再串聯(lián)一個(gè)較大的電阻 D．在原分流電阻上再并聯(lián)一個(gè)較小的電阻 解析：選A　改裝電流表的讀數(shù)比標(biāo)準(zhǔn)電流表讀數(shù)稍微偏大一些，說(shuō)明改裝電流表的內(nèi)阻稍微偏大一些，要使內(nèi)阻稍微變小一些，需要在原分流電阻上再并聯(lián)一個(gè)較大的電阻，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 5.用多用電表探測(cè)圖3所示黑箱發(fā)現(xiàn)：用直流電壓擋測(cè)量，E、G兩點(diǎn)間和F、G兩點(diǎn)間均有電壓，E、F兩點(diǎn)間無(wú)電壓；用歐姆擋測(cè)量，黑表筆(與電表內(nèi)部電源的正極相連)接E點(diǎn)，紅表筆(與電表內(nèi)部電源的負(fù)極相連)接F點(diǎn)，阻值很小，但反接阻值很大。那么，該黑箱內(nèi)元件的接法可能是下圖中的(　　) 圖3 解析：選B　黑表筆接E點(diǎn)，紅表筆接F點(diǎn)，電阻很小，此時(shí)二極管導(dǎo)通，電源電流從黑表筆流出，通過(guò)二極管從紅表筆流進(jìn)，電流方向從E到F，故B正確。 6．鋰電池因能量高、環(huán)保無(wú)污染而廣泛使用在手機(jī)等電子產(chǎn)品中?，F(xiàn)用充電器為一手機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖4所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI－I2r B．充電器輸出的電功率為UI＋I(xiàn)2r C．電池產(chǎn)生的熱功率為I2r D．充電器的充電效率為100% 解析：選AC　電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UI－I2r，充電器輸出的電功率為UI，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電池產(chǎn)生的熱功率為I2r，選項(xiàng)C正確；充電器的充電效率為100%，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7．如圖5所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點(diǎn)P原處于靜止?fàn)顟B(tài)，不考慮電流表和電壓表對(duì)電路的影響，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，則(　　) 圖5 A．電壓表讀數(shù)減小 B．電流表讀數(shù)減小 C．質(zhì)點(diǎn)P將向上運(yùn)動(dòng) D．R3上消耗的功率減小 解析：選AD　根據(jù)電路圖，電阻R2與滑動(dòng)變阻器R4接入電路的部分串聯(lián)后，再與R3組成并聯(lián)電路，最后并聯(lián)部分再與電阻R1串聯(lián)接入電源兩端，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器R4接入電路部分的電壓，電流表測(cè)量流過(guò)電阻R2的電流，電容器兩極板間的電壓等于并聯(lián)部分的電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R4的滑片向b端移動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路的電阻變小，并聯(lián)部分的電阻R并減小，干路電流I增大，并聯(lián)部分電壓U并＝E－I(r＋R1)減小，所以電容器兩極板間的電壓減小，極板間場(chǎng)強(qiáng)減小，電場(chǎng)力小于重力，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電阻R3兩端電壓減小，流過(guò)R3的電流I3減小，R3上消耗的功率P3＝IR3減小，選項(xiàng)D正確；流過(guò)R3的電流I3減小，流過(guò)R2的電流I2＝I－I3增大，所以電流表讀數(shù)增大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；流過(guò)R2的電流I2增大，R2兩端的電壓U2＝I2R2增大，而并聯(lián)部分的電阻R并減小，所以，滑動(dòng)變阻器R4接入電路部分的電壓U4＝U并－U2減小，選項(xiàng)A正確。 8.如圖6所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑動(dòng)片向右移動(dòng)時(shí)，兩電壓表示數(shù)變化的絕對(duì)值分別是ΔU1和ΔU2，則下列結(jié)論正確的是(　　) 圖6 A．ΔU1＞ΔU2 B．電阻R1的功率先增大后減小 C．電阻R2的功率一定增大 D．電源的輸出功率先增大后減小 解析：選AC　因?yàn)榛乙疲琑3變小，總電阻變小，干路電流增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓變小，即V1的示數(shù)變小，V2的示數(shù)變大，所以V1變小的部分應(yīng)該等于V2增大的部分加上內(nèi)阻的電壓增大的值，即ΔU1＞ΔU2，故A正確。由A分析知，干路電流增大，所以通過(guò)R2的電流變大，即功率增大；V1的示數(shù)變小，即通過(guò)R1的電流減小，所以R1的功率變小，故B錯(cuò)誤。由B分析知，干路電流增大，所以通過(guò)R2的電流變大，電阻R2的功率一定增大，C正確。利用結(jié)論當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大；當(dāng)滑片右移動(dòng)時(shí)，總電阻減小，但無(wú)法判斷外電阻與內(nèi)阻的關(guān)系，所以電源的輸出功率無(wú)法判斷，故D錯(cuò)誤。 二、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，需要用伏安法測(cè)定小燈泡兩端的電壓和通過(guò)小燈泡的電流，除開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線外，還有如下器材： A．小燈泡“6 V　3 W” B．直流電源6～8 V C．電流表(量程3 A，內(nèi)阻0.2 Ω) D．電流表(量程0.6 A，內(nèi)阻1 Ω) E．電壓表(量程6 V，內(nèi)阻20 kΩ) F．電壓表(量程20 V，內(nèi)阻60 kΩ) G．滑動(dòng)變阻器(0～20 Ω、2 A) H．滑動(dòng)變阻器(0～1 kΩ、0.5 A) (1)把實(shí)驗(yàn)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(nèi)畫(huà)出最合理的實(shí)驗(yàn)原理圖。 解析：(1)燈泡額定電流I＝＝＝0.5 A，電流表應(yīng)選D； 燈泡額定電壓6 V，電壓表應(yīng)選E； 為方便實(shí)驗(yàn)操作，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選G。 (2)描繪燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法； 燈泡正常工作時(shí)電阻為R＝＝＝12 Ω，＝＝12，＝≈1666.7，＞，電流表應(yīng)采用外接法，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 答案：(1)ABDEG　(2)見(jiàn)解析圖 10．(12分)某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)電阻箱(最大阻值為999.9 Ω，可當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用)、一個(gè)電流表(量程Ig＝0.6 A，內(nèi)阻rg＝0.1 Ω)和若干導(dǎo)線。 (1)請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的要求，設(shè)計(jì)圖7中器件的連接方式，畫(huà)線把它們連接起來(lái)。 圖7 (2)接通開(kāi)關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I，并作記錄。當(dāng)電阻箱的阻值R＝2.6 Ω 時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖8所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，首先計(jì)算出每個(gè)電流值I的倒數(shù)，再制作R坐標(biāo)圖，如圖9所示。圖中已標(biāo)注出了(，R)的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖8所示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖上。 圖8 圖9 (3)在圖上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)連成圖線。 (4)根據(jù)圖中描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。 解析：(1)先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，然后根據(jù)電路圖連線。由閉合電路歐姆定律得E＝I(R＋r＋rg)，故只要知道兩組外電阻和電流值，就可以求出電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。因此，直接將電阻箱和電流表串聯(lián)在電路中即可。 (2)由電流表示數(shù)可讀出此時(shí)電流為0.50 A，則坐標(biāo)為(2,2.6)，在坐標(biāo)紙上描出該點(diǎn)。 (3)剔除明顯有誤差的點(diǎn)，將其他點(diǎn)用直線連接起來(lái)，使較多的點(diǎn)落在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)。 (4)由E＝I(R＋r＋rg)得R＝－(r＋rg)，由此式可知，外電阻和電流的倒數(shù)呈線性關(guān)系。將圖中的直線延長(zhǎng)，與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值為－(r＋rg)＝－0.4 Ω，則內(nèi)阻r＝0.4 Ω－rg＝0.3 Ω，直線的斜率k＝E＝ V＝1.5 V。 答案：(1) (2) (3)如圖所示 (4)1.5(1.46～1.54)　0.3(0.25～0.35) 三、計(jì)算題(本題共2小題，共32分) 11．(14分)一個(gè)允許通過(guò)最大電流為2 A的電源和一個(gè)滑動(dòng)變阻器，接成如圖10甲所示的電路?；瑒?dòng)變阻器最大阻值為R0＝22 Ω，電源路端電壓U隨外電阻R變化的規(guī)律如圖乙所示，圖中U＝12 V的直線為圖線的漸近線，試求： 圖10 (1)電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r； (2)A、B空載時(shí)輸出電壓的范圍； (3)若要保證滑動(dòng)變阻器的滑片任意滑動(dòng)時(shí)，干路電流不能超過(guò)2 A，A、B兩端所接負(fù)載電阻至少多大。 解析：(1)由乙圖可知，當(dāng)R→∞時(shí)，E＝12 V，而當(dāng)U＝6 V時(shí)，應(yīng)有r＝R＝2 Ω。 (2)當(dāng)滑片滑至上端時(shí)，UAB最大Umax＝E＝11 V當(dāng)滑片滑至下端時(shí)，UAB為零，因此，A、B空載時(shí)輸出電壓范圍為0～11 V。 (3)A、B兩端接某一負(fù)載電阻后，滑動(dòng)變阻器滑片移至上端時(shí)，干路電流最大。 此時(shí)I＝，為了電源不過(guò)載，應(yīng)保證I≤2 A，代入數(shù)據(jù)得Rx≥4.9 Ω，即所接負(fù)載電阻最小值為4.9 Ω。 答案：(1)12 V　2 Ω　(2)0～11 V　(3)4.9 12．(18分)如圖11所示，光滑絕緣斜面高度h＝0.45 m，斜面底端與光滑絕緣水平軌道圓弧連接，水平軌道邊緣緊靠平行板中心軸線。平行板和三個(gè)電阻構(gòu)成如圖所示電路，平行板板長(zhǎng)為l＝0.9 m，板間距離d＝0.6 m，R1＝3 Ω，R2＝3 Ω， R3＝6 Ω?？梢钥礊橘|(zhì)點(diǎn)的帶電小球， 電量q＝－0.01 C，質(zhì)量m＝0.03 kg，從斜面頂端靜止下滑。 圖11 (1)若S1、S2均斷開(kāi)，小球剛好沿平行板中心軸線做直線運(yùn)動(dòng)，求電源電動(dòng)勢(shì)E。 (2)若S1斷開(kāi)，S2閉合，小球離開(kāi)平行板右邊緣時(shí)，速度偏向角tan θ＝，求電源內(nèi)阻r。 (3)若S1、S2均閉合，判斷小球能否飛出平行板？ 解答：(1)小球下滑過(guò)程機(jī)械能守恒， 由機(jī)械能守恒定律得：mgh＝mv， 解得：v0＝＝3 m/s， 對(duì)S1、S2均斷開(kāi)時(shí)，極板電勢(shì)差即為電源電動(dòng)勢(shì)E， 由平衡條件得：mg＝q， 解得：E＝＝＝18 V。 (2)當(dāng)S1斷開(kāi)，S2閉合時(shí)，帶電小球做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)， 水平方向：l＝v0t， 豎直方向分速度：vy＝at，vy＝v0tan θ， 對(duì)帶電小球，由牛頓第二定律得： mg－qE1＝ma1，其中：UC＝E1d， 代入數(shù)據(jù)解得：a1＝4 m/s2，E1＝18 N/C，UC＝10.8 V， 當(dāng)S1斷開(kāi)，S2閉合時(shí)，R1與R3串聯(lián)，電容器與R3并聯(lián)， 電容器兩端電壓：UC＝UR3 由部分電路歐姆定律：UR3＝I1R3 由閉合電路歐姆定律：E＝I1(R1＋R3＋r) 代入數(shù)據(jù)解得：r＝1 Ω。 (3)當(dāng)S1、S2均閉合時(shí)，R2與R3并聯(lián)，并聯(lián)電阻： R23＝＝ Ω＝2 Ω， 電路電流：I2＝＝ A＝3 A， 電壓：U2＝I2R23＝6 V， 對(duì)小球，由牛頓第二定律得：mg－qE2＝ma2， 其中電壓：U2＝E2d， 聯(lián)立求解：a2＝ m/s2 對(duì)帶電小球類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)分析，有： l＝v0t，y＝at2 聯(lián)立求解：y＝0.3 m，y＝＝0.3 m， 帶電小球恰好從右側(cè)極板邊緣飛出。 答案：(1)18 V　(2)1 Ω　(3)能飛出