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2019-2020年高中物理（SWSJ）人教版選修3-1教學案：第二章 第11節(jié) 簡單的邏輯電路 含答案 1.處理數(shù)字信號的電路稱為數(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”三種門電路。 3．在邏輯運算中，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”表示滿足條件(或有信號輸入)，用邏輯值“0”表示條件不滿足(或沒有信號輸入)，對于輸出，用“1”表示產(chǎn)生結(jié)果(或有信號輸出)，用“0”表示沒有產(chǎn)生結(jié)果(或沒有信號輸出)。 一、門電路 1．數(shù)字信號變化的兩個狀態(tài) “有”或者“沒有”。 2．數(shù)字電路 (1)概念：處理數(shù)字信號的電路。 (2)功能：研究電路的邏輯功能。 3．“門” 就是一種開關(guān)，在一定條件下它允許信號通過；如果條件不滿足，信號就被阻擋在“門”外。 二、“與”門 1．“與”邏輯關(guān)系 一個事件的幾個條件都滿足后該事件才能發(fā)生。 2．符號 ，其中“&”具有“與”的意思，象征A與B兩個輸入端都是1時，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 1．邏輯關(guān)系 某事件的發(fā)生有幾個條件，但只要有一個條件滿足，事件就能發(fā)生。 2．符號 ，“≥1”象征當1個或多于1個輸入端為1時，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”門和集成電路 1．“非”門 (1)邏輯關(guān)系：輸出狀態(tài)和輸入狀態(tài)相反。 (2)符號：，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，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：體積小、方便、可靠，適于系列化、標準化生產(chǎn)等。 1．自主思考——判一判 (1)“與”門電路中，只有A、B兩個輸入端都是“0”時，輸出端才是“1”。() (2)“與”門電路中，A、B兩個輸入端中只要有其中一個為“1”，輸出端就為“1”。() (3)輸入端為“1”時輸出端是“0”的門電路就是“或”門。() (4)兩個輸入端都為“1”時，輸出端為“1”的門電路就是“與”門。() 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燈，這種燈在有光或沒有聲音時，不亮；而在無光又有聲音時，燈就會自動點亮。燈的控制里面有什么邏輯關(guān)系呢？ 提示：說明燈的控制里面有“與”邏輯關(guān)系。 (2)馬路兩旁的路燈，天黑了，路燈自動接通，天亮了，路燈又自動熄滅，它體現(xiàn)了什么邏輯關(guān)系？ 提示：“非”邏輯關(guān)系。 三種門電路的類比 類型 “與”門 “或”門 “非”門 類比 1．邏輯電路的信號有兩種狀態(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”表示該點與電源正極相連，“0”表示該點與電源負極相連 解析：選C　門電路是用來控制信號的“通過”或“截斷”的一種開關(guān)電路。根據(jù)指定條件，門電路對輸入、輸出的因果關(guān)系作出判斷。門電路的輸入、輸出信號都以電位高低來表示。若把高電位看做有信號，表示某個條件存在或信號能通過，且用符號“1”表示；把低電位看做無信號，表示某個條件不存在或信號不能通過，用符號“0”表示，這種邏輯關(guān)系稱為正邏輯。反之，則稱為負邏輯。在通常情況下不加說明的都指正邏輯。所以“1”和“0”只是兩個符號，是兩種變量的兩種可能的取值。C選項正確。 2．在登錄你的微信(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　當幾個條件同時具備才能出現(xiàn)某一結(jié)果時，這些條件與結(jié)果之間的關(guān)系稱為“與”邏輯關(guān)系。在登錄微信時，只有用戶名和對應的密碼同時正確才能成功，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所示為三個基本邏輯電路的符號，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，輸出為“1” B．乙為“或”邏輯電路符號，輸出為“1” C．乙為“與”邏輯電路符號，輸出為“0” D．丙為“與”邏輯電路符號，輸出為“1” 解析：選B　根據(jù)門電路的符號特點可知，甲為“非”邏輯電路符號，A輸入端為1時，輸出為“0”，A錯；乙為“或”邏輯電路符號，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時，輸出為“1”，B對，C錯；丙為“與”邏輯電路符號，A輸入端為“1”，B輸入端為“0”時，輸出為“0”，D錯。 簡單的復合門電路 1．“與非”門 一個“與”門電路和一個“非”門電路組合在一起，組成一個復合門電路，稱為“與非”門，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 一個“或”門電路和一個“非”門電路組合在一起，組成一個“或非”門，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，低電位報警器由兩個基本門電路與蜂鳴器組成， 圖2115 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(　　) A．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]　由“與門”和“非門”的真值表可知選項A錯。由“或門”和“非門”的真值表可判斷，選項B正確。由“與門”和“或門”的真值表可以判斷，選項C錯。由“或門”和“與門”的真值表可判斷，選項D錯。 [答案]　B 復合門電路真值表的確定方法 1．如果A、B輸入分別經(jīng)過一個“非”門電路，它們各自的輸出Y1、Y2又組成一個“與”門電路或“或”門電路，最后輸出Y，則Y的值直接取決于Y1、Y2。 2．判斷復合門電路的最終輸出結(jié)果時，分析思路一般是“從前向后”，先分析第一個門電路的輸出結(jié)果，再判斷第二個，依此類推?！　　　? 1．如圖2116是一個三輸入端復合門電路，當C端輸入“1”時，A、B端 圖2116 輸入為何值時輸出端Y輸出“1”(　　) A．0　0 B．0　1 C．1　0 D．1　1 解析：選D　此復合門電路由兩個“與門”組成，故A、B輸入都是“1”時，Y輸出“1”，故D正確。 2．如圖2117所示為兩個“非”門和一個“或”門組成的復合門電路，請在表中填寫該門電路的真值表。 圖2117 輸入 輸出 A B Y 解析：由“非”門電路和“或”門電路的真值表可以確定此復合門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：見解析 1．(多選)在基本邏輯電路中，何種邏輯門電路，當所有輸入均為“0”時，輸出不是“1”(　　) A．“與”門電路　　　　　 　B．“或”門電路 C．“非”門電路 D．都不可能 解析：選AB　當所有輸入都為“0”時，“與”門電路輸出為“0”，“或”門電路輸出為“0”，“非”門電路輸出為“1”，A、B對，C、D錯。 M 0 1 N 1 0 2.有一邏輯門電路的真值表如右表所示，試判斷這是一個什么類型的邏輯門電路(　　) A．“與”門 B．“非”門 C．“或”門 D．“與非”門 解析：選B　由該邏輯門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”門電路的邏輯關(guān)系可表示為Y＝A＋B，則下列關(guān)于“或”門的邏輯關(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”門的邏輯關(guān)系可知，選項A、B、C均正確。 4．為了保障行駛安全，一種新型雙門電動公交車安裝了如下控制裝置：只要有一扇門沒有關(guān)緊，汽車就不能啟動。如果規(guī)定：車門關(guān)緊時為“1”，未關(guān)緊時為“0”；當輸出信號為“1”時，汽車可以正常啟動行駛，當輸出信號為“0”時，汽車不能啟動。能正確表示該控制裝置工作原理的邏輯門是(　　) A．“與”門 B．“或”門 C．“非”門 D．“與非”門 解析：選A　由題意知只要有一扇門沒有關(guān)緊，汽車就不能啟動，也就是說只有兩扇門都關(guān)緊，汽車才能正常啟動，所以該控制裝置工作原理的邏輯門是“與”門，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，該門電路是一個“與”門電路和一個“非”門電路的組合，選項D正確。 6.在如圖1所示的邏輯電路中，當A端輸入電信號“1”、B端輸入電信號“0”時，則在C和D端輸出的電信號分別為(　　) 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，當輸入信號為“0”時D端輸出為“1”，故A、D錯誤；D、A共為“與”門的輸入端，由“與”門的真值表可知輸出端C為“1”，故B錯誤，C正確。 7．請根據(jù)下面所列的真值表，從四幅圖中選出與之相對應的一個門電路(　　) 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，一定對應一個復合門電路，從真值表分析可得應為“或非”復合門電路，C選項正確。 8.如圖2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(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”門的輸出應該為“1”，故“非”門的輸入應為“0”；故“或”門的兩個輸入端都應該為“0”。 9．如圖3所示的電路圖是一個應用“非”門構(gòu)成一個簡易火警報警電路，則圖中X框、 圖3 Y框中應是(　　) A．X為熱敏電阻，Y為可變電阻 B．X為熱敏電阻，Y為開關(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“非”門后使L兩端出現(xiàn)高電位，產(chǎn)生報警信號。 10.如圖4所示為包含某邏輯電路的一個簡單電路圖，L為小燈泡。光照射電阻R′時，其阻值將變得遠小于R。該邏輯電路是______(選填“與”“或”或“非”)門電路。當電阻R′受到光照時，小燈泡L將________(選填“發(fā)光”或“不發(fā)光”)。 圖4 解析：由門電路簡化圖可知該邏輯電路是“非”門電路，電阻R′受到光照時，R′遠小于R，“非”門電路輸入電勢降低，輸出電勢升高，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的電勢隨時間的變化關(guān)系。 　　　　　　 圖5　　　　　　　　　　　　　圖6 求：圖6中輸出Y隨時間變化的關(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，因此，首先作出A、B、Y的真值表，然后再確定輸出Y與時間的變化關(guān)系。 A、B、Y的真值表如下： 答案：UY隨時間的變化如圖所示。 12．在車門報警電路中，兩個按鈕開關(guān)分別裝在汽車的兩扇門上，只要有開關(guān)處于斷開狀態(tài)，報警燈就發(fā)光。能實現(xiàn)此功能的電路是(　　) 解析：選D　B、C選項電路中，當開關(guān)斷開后，沒有電流通過燈泡，故不正確。A選項電路中，是“與門”電路，兩個開關(guān)同時斷開，燈才發(fā)光，不正確。D選項的電路是“或”門電路，只要有一個斷開，燈泡就亮，D正確。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第二章　恒定電流 (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1～5小題只有一個選項符合題意，第6～8小題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．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B輸入為0，與門電路的輸入才能均為1，C輸出為1。 2．兩個用同種材料制成的均勻?qū)wA、B，其質(zhì)量相同，當它們接入電壓相同的電路時，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，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ρ、V一定時，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點對應燈泡的電阻RA＝ Ω＝30 Ω，B點對應燈泡的電阻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)一個分流電阻后就改裝成一個大量程的電流表，當把它和標準電流表串聯(lián)后去測某電路中的電流時，發(fā)現(xiàn)標準電流表讀數(shù)為1 A時，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)準確，應(　　) A．在原分流電阻上再并聯(lián)一個較大的電阻 B．在原分流電阻上再串聯(lián)一個較小的電阻 C．在原分流電阻上再串聯(lián)一個較大的電阻 D．在原分流電阻上再并聯(lián)一個較小的電阻 解析：選A　改裝電流表的讀數(shù)比標準電流表讀數(shù)稍微偏大一些，說明改裝電流表的內(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)一個較大的電阻，故A正確，B、C、D錯誤。 5.用多用電表探測圖3所示黑箱發(fā)現(xiàn)：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(nèi)部電源的正極相連)接E點，紅表筆(與電表內(nèi)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(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，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．鋰電池因能量高、環(huán)保無污染而廣泛使用在手機等電子產(chǎn)品中?，F(xiàn)用充電器為一手機鋰電池充電，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，手機電池的內(nèi)阻為r，下列說法正確的是(　　) 圖4 A．電能轉(zhuǎn)化為化學能的功率為UI－I2r B．充電器輸出的電功率為UI＋I2r 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)化為化學能的功率為UI－I2r，充電器輸出的電功率為UI，選項A正確，選項B錯誤；電池產(chǎn)生的熱功率為I2r，選項C正確；充電器的充電效率為100%，選項D錯誤。 7．如圖5所示，平行金屬板中帶電質(zhì)點P原處于靜止狀態(tài)，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，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P將向上運動 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，電壓表測量滑動變阻器R4接入電路部分的電壓，電流表測量流過電阻R2的電流，電容器兩極板間的電壓等于并聯(lián)部分的電壓，當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，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，極板間場強減小，電場力小于重力，質(zhì)點向下運動，選項C錯誤；電阻R3兩端電壓減小，流過R3的電流I3減小，R3上消耗的功率P3＝IR3減小，選項D正確；流過R3的電流I3減小，流過R2的電流I2＝I－I3增大，所以電流表讀數(shù)增大，選項B錯誤；流過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，滑動變阻器R4接入電路部分的電壓U4＝U并－U2減小，選項A正確。 8.如圖6所示，當滑動變阻器R3的滑動片向右移動時，兩電壓表示數(shù)變化的絕對值分別是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　因為滑片右移，R3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R2的電流變大，即功率增大；V1的示數(shù)變小，即通過R1的電流減小，所以R1的功率變小，故B錯誤。由B分析知，干路電流增大，所以通過R2的電流變大，電阻R2的功率一定增大，C正確。利用結(jié)論當外電阻等于內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大；當滑片右移動時，總電阻減小，但無法判斷外電阻與內(nèi)阻的關(guān)系，所以電源的輸出功率無法判斷，故D錯誤。 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(guān)、導線外，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．滑動變阻器(0～20 Ω、2 A) H．滑動變阻器(0～1 kΩ、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(nèi)畫出最合理的實驗原理圖。 解析：(1)燈泡額定電流I＝＝＝0.5 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R＝＝＝12 Ω，＝＝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)某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池。該同學想測量一下這個電池的電動勢E和內(nèi)阻r，但是從實驗室只借到一個開關(guān)、一個電阻箱(最大阻值為999.9 Ω，可當標準電阻用)、一個電流表(量程Ig＝0.6 A，內(nèi)阻rg＝0.1 Ω)和若干導線。 (1)請根據(jù)測定電動勢E和內(nèi)阻r的要求，設(shè)計圖7中器件的連接方式，畫線把它們連接起來。 圖7 (2)接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值R，讀出與R對應的電流表的示數(shù)I，并作記錄。當電阻箱的阻值R＝2.6 Ω 時，其對應的電流表的示數(shù)如圖8所示。處理實驗數(shù)據(jù)時，首先計算出每個電流值I的倒數(shù)，再制作R坐標圖，如圖9所示。圖中已標注出了(，R)的幾個與測量對應的坐標點，請你將與圖8所示實驗數(shù)據(jù)對應的坐標點也標注在圖上。 圖8 圖9 (3)在圖上把描繪出的坐標點連成圖線。 (4)根據(jù)圖中描繪出的圖線可得出這個電池的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。 解析：(1)先設(shè)計實驗電路圖，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勢和內(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)可讀出此時電流為0.50 A，則坐標為(2,2.6)，在坐標紙上描出該點。 (3)剔除明顯有誤差的點，將其他點用直線連接起來，使較多的點落在直線上，不在直線上的點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，與縱坐標軸的交點的縱坐標值為－(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、計算題(本題共2小題，共32分) 11．(14分)一個允許通過最大電流為2 A的電源和一個滑動變阻器，接成如圖10甲所示的電路?；瑒幼冏杵髯畲笞柚禐镽0＝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)電源電動勢E和內(nèi)阻r； (2)A、B空載時輸出電壓的范圍； (3)若要保證滑動變阻器的滑片任意滑動時，干路電流不能超過2 A，A、B兩端所接負載電阻至少多大。 解析：(1)由乙圖可知，當R→∞時，E＝12 V，而當U＝6 V時，應有r＝R＝2 Ω。 (2)當滑片滑至上端時，UAB最大Umax＝E＝11 V當滑片滑至下端時，UAB為零，因此，A、B空載時輸出電壓范圍為0～11 V。 (3)A、B兩端接某一負載電阻后，滑動變阻器滑片移至上端時，干路電流最大。 此時I＝，為了電源不過載，應保證I≤2 A，代入數(shù)據(jù)得Rx≥4.9 Ω，即所接負載電阻最小值為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。平行板和三個電阻構(gòu)成如圖所示電路，平行板板長為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，小球剛好沿平行板中心軸線做直線運動，求電源電動勢E。 (2)若S1斷開，S2閉合，小球離開平行板右邊緣時，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)小球下滑過程機械能守恒， 由機械能守恒定律得：mgh＝mv， 解得：v0＝＝3 m/s， 對S1、S2均斷開時，極板電勢差即為電源電動勢E， 由平衡條件得：mg＝q， 解得：E＝＝＝18 V。 (2)當S1斷開，S2閉合時，帶電小球做類平拋運動， 水平方向：l＝v0t， 豎直方向分速度：vy＝at，vy＝v0tan θ， 對帶電小球，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S1斷開，S2閉合時，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S1、S2均閉合時，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 對帶電小球類平拋運動分析，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