【知识点详解】
1. **电流的形成**:电流是由电荷的定向移动形成的。当导体两端存在电压差时,自由电荷会在电场的作用下产生定向移动,从而形成电流。选项C正确表达了这个概念。
2. **电动势的含义**:电动势是电源内部非静电力做功的能力,它反映了电源将其他形式的能量转化为电能的本领。电动势的大小由电源内非静电力的特性决定,与非静电力做的功和通过的电量无关。选项D正确阐述了电动势的定义和决定因素。
3. **欧姆定律的应用**:当电源内阻可以忽略时,根据欧姆定律,电流与电压成正比。题中提到将水银倒入更大直径的管子,但电源不变,因此电动势不变。由于管子的横截面积增大,电阻减小,根据欧姆定律,电流会增大。选项C给出了正确的计算结果。
4. **电流的微观表达**:电流强度I等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量。题目中给出了电流、横截面积、自由电子数量及每个电子的电量,可以计算在时间t内通过的电子数目。选项C给出了正确的公式。
5. **电路故障分析**:题目描述了电压表读数相同的情况,可能是由于并联电路中某个电阻短路导致。在这种情况下,电压表会显示短路电阻两端的电压。选项A和B表示短路,可能符合题意;C和D表示断路,不会导致电压表读数相同。
6. **小灯泡的伏安特性曲线**:小灯泡的电流随电压变化的曲线展示了其电阻的变化。切线斜率表示了在该点的电阻,即R=ΔU/ΔI。选项B正确;而选项A和C的电阻计算错误,因为它们没有考虑电流的变化;选项D描述的功率为电流与电压乘积的微元,即P=d(UI)/dt,对应图中的面积是瞬时功率,而不是平均功率。
7. **电源的U-I图像**:电源的U-I图像是表示电源特性的曲线,可以反映电动势和内阻的信息。选项B和C正确,表明外接相同电阻时,两电源的输出功率和效率可能相等;选项A错误,无法仅凭图像判断电动势和内阻的大小;选项D错误,输出功率的比较需要具体计算,不能直接比较U-I图像。
8. **电路功率分配**:电源的输出功率取决于外接电阻和电源内阻的关系。当外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大。选项B正确,其他选项错误。
9. **平衡条件与带电液滴运动**:在电场中,液滴静止时,电场力和重力平衡。增大R1或减小R2会增加电场力,使得液滴向上加速;减小R3则降低总电压,减弱电场力,不符合要求。因此,选项A和B正确,C错误。减小MN间距会导致电场增强,与题设矛盾,故D错误。
10. **滑动变阻器的影响**:滑动变阻器滑片向左移动,会增大R2的阻值,导致总电阻增大,电流减小。选项A正确,R3消耗的功率与电流平方成正比,故功率减小;选项B错误,电容器C上的电荷量与电流无关,不会变化;选项C正确,灯L的亮度与电流成正比,故变暗;选项D正确,R1两端电压变化量的绝对值小于R2两端电压变化量的绝对值,因总电阻增大,R1两端电压相对减小更多。
11. **实验设计**:
- 实验电路应包括电源、小灯泡、电流表、电压表和滑动变阻器,用于调节电流并测量电压。
- U-I曲线应根据提供的数据绘制,显示出随着电流增大,电压也增大的趋势,同时曲线变得越来越陡峭,表明电阻增大。
- 根据U-I曲线,当电压为1.5V时,对应电流约为0.45A,小灯泡的实际功率P=UI=1.5V*0.45A=0.675W。
12. **测量电阻和电池电动势**:需要选用合适的电流表来测量电池放电时的电流,考虑到电池允许的最大电流,应选择电流表A1。电压表应与电阻串联来测量电压。通过电压表的读数和电流表的读数,可以计算出电阻R0的值和电池的实际电动势。
这些知识点涵盖了电路的基本原理,包括电流的形成、电动势的含义、欧姆定律的应用、电路故障分析、小灯泡的伏安特性、电源的U-I图像分析、电路功率分配、电场力作用下的物体平衡以及电路中的电阻变化对电路的影响。实验部分涉及到了电路设计和测量技巧。