恒定电流 章末总结 学案

1 / 14 恒定电流 章末总结 学案 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址莲山课 件 m 第二章恒定电流章末总结学案（人教版选修 3-1） 一、电路的分析和计算 1认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时需画出等效电路图帮助分析要特别注意电流表和电压表所对应的电路 2闭合电路的动态分析问题 闭合电路中由于局部电阻变化 (或开关的通断 )引起各部分电压、电流 (或灯泡明暗 )发生变化的问题分析的基本步骤是： (1)认清电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； (2)由局部电阻变化判断总电阻的变化； (3)由 I ER r 判断总电流的变化； (4)据 U E Ir 判断路端电压的变化； (5)由欧姆定律及串并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化 3闭合电路中的功率 (1)各部分功率关系分析 2 / 14 由 EIt I2Rt I2rt 知， EI I2R I2r 其中 EI 为电源的总功率， I2r 为电源内电路消耗功率， I2R为外电路消耗功率，也是电源的输出功率 (2)判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看做内阻 例 1 电动势为 E、内阻为 r 的电源与 定值电阻 R1、 R2 及滑动变阻器 R 连接成如图 1 所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向 b 端时，下列说法正确的是 ( ) 图 1 A电压表和电流表读数都增大 B电压表和电流表读数都减小 c电压表读数增大，电流表读数减小 D电压表读数减小，电流表读数增大 听课记录： 变式训练 1 如图 2 所示电路中，电源电动势为 E，内阻为r，在平行板电容器 c 中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态，当变阻器 R0 的滑动端向左移动时，带电粒子将 ( ) 图 2 A向上运动 3 / 14 B向下运动 c静 止不动 D不能确定运动状态的变化 例 2 电路图如图 3 甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 ，定值电阻 R0 3. 图 3 (1)当 R 为何值时， R0 消耗的功率最大，最大值为多少？ (2)当 R 为何值时，电源的输出功率最大，最大值为多少？ 变式训练 2 如图 4 所示，直流电动机和电炉并联后接在直流电路中，电源的内阻 r 1 ，电炉的电阻 R1 19 ，电动机绕线的电阻 R2 2 ，当开关 S 断开时，电源内电路消耗的热功率 P 25W；当 S 闭合时，干 路中的电流 I求： 图 4 (1)电源的电动势 E； 二、电路故障的分析方法 电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查4 / 14 故障的基本方法有两种 1仪器检测法 (1)断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点 (2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路，若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被 短路 2假设法 已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路用此方法，直到找出全部可能发生的故障为止 例 3 某同学按图 5 所示电路连接实物，闭合开关后，发现灯泡不亮他将高内阻的电压表并联在 A、 c 之间时，电压表的读数为 U，当并联在 A、 B 之间时，电压表的读数也为 U，当并联在 B、 c之间时，电压表的读数为 0， 则故障可能是 ( ) 图 5 A AB 段断路 B Bc 段断路 c AB 段短路 D无法判定 5 / 14 听课记录： 变式训练 3 用电压表检查图 6 电路中的故障，测得 Uad，Ucd 0V， Uab，则此故障可能是 ( ) 图 6 A L 断路 B R 断路 c R 断路 D S 断路 三、实验 1掌握实验问题的基本方法，如电流表的内、外接法，滑动变阻器的限流、分压接法等 2电路设计 (1)设计原则： 安全性； 准确性； 方便性； 经济性 (2)设计思路 题干的条件和要求及器材 确 定实验原理 确定需测量的物理量 制定实验方案 例 4 在 “ 测定金属导体的电阻率 ” 的实验中，待测金属导线的电阻 Rx 约为 5. 实验室备有下列实验器材： A电压表 (量程 3V，内阻约为 15k) B电压表 (量程 15V，内阻约为 75k) 6 / 14 c电流表 (量程 3A，内阻约为 ) D电流表 (量程 600mA，内阻约为 1) E滑动变阻器 R1(0 10 ， ) F滑动变阻器 R2(0 2000 ， ) G电池 E(电动势为 3V，内阻约为 ) H开关 S，导线若干 (1)为了提高实验精确度，减小实验误差， 应选用的实验器材有 _ (填题干中相应英文字母符号 ) (2)为了减小实验误差，应选用图 7 中 _(填 “(a)” 、“(b)” 或 “(c)”) 为该实验的电路图，并按所选择的电路图把实物图 8 用导线连接起来 图 7 图 8 变式训练 4 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大某同学为研究这一现象，通过实验得到如下数据 (I 和 U 分别表示小灯泡上的电流和电压 )： I(A) U(V) (1)画出实验电路图，可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器 (阻值范围 0 10) 、电源、小灯 泡、电键、导线7 / 14 若干 (2)在图 9 中画出小灯泡的 U I 图象 图 9 (3)若一电池的电动势是，内阻是 . 问：将本题中的灯泡接在该电池两端，小灯泡的实际功率是多少？ (简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第 (2)问的图中 ) 【即学即练】 1电源电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下列说法正确的是 ( ) A电源的路端电压一定逐渐减小 B电源的路端电压一定逐渐增大 c电路中的电流一定逐渐减小 D电路中的电流可能逐渐减小 2.如图 10 所示电路中，电压保持不变，当电键 S 断开时，电流表 A 的示数为，当电键 S 闭合时，电流表的示数为，则两电阻阻值之比 R1R2 为 ( ) 图 10 A 12B 21c 23D 32 8 / 14 3如图 11 所示是实物连接图和电路图当酒精灯点燃后你将看到的现象是 ( ) 图 11 A电流表读数增大 B电流表读数减小 c灯泡变暗 D灯泡变亮 4一根粗细均匀的导线，当其两端电压为 U 时，通过的电流是 I，若将此导线均匀拉长到原来的 2 倍时，电流仍为 I，导线两端所加的电压变为 ( ) Uc 2UD 4U 5.如图 12 所示的电路中，电源电动势为 E、内阻为 r， c 为电容器， R0 为定值电阻， R 为滑动变阻器，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 12 A灯泡 L 将变暗 B灯泡 L 将变亮 c电容器 c 的电荷量将减小 D电容器 c 的电荷量将增大 6如图 13 所示， R1 为定值电阻， R2 为可变电阻， E9 / 14 为电源电动势， r 为电源内阻，以下说法中正确的是 ( ) 图 13 A当 R2 R1 r 时， R2 获得最大功率 B当 R1 R2 r 时， R1 获得最大功率 c当 R2 0 时， R1 上获得最大功率 D当 R2 0 时，电源的输出功率最大 7有一只电熨斗，内部电路如图 14 甲所示，其中 m 为旋钮的内部接线端子，旋钮有 “ 高 ” 、 “ 中 ” 、 “ 低 ” 、 “ 关 ”四个挡，每个挡内部接线有如图乙中所示的四种方式，下列判断正确的是 ( ) 图 14 A a 方式为 “ 高 ” 挡 B b 方式为 “ 低 ” 挡 c c 方式为 “ 关 ” 挡 D d 方式为 “ 中 ” 挡 题号 1234567 答案 8.在 “ 测定金属的电阻率 ” 的实验中，需要用刻度尺测出被测金属丝的长度 l.用 螺旋测微器测出金属丝的直径 d，用电流表和电压表测出金属丝的电阻 Rx. (1)请写出测金属丝电阻率的表达式： _(用上述测量量的字母表示 ) 10 / 14 (2)若实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图 15 所示，则金属丝长度的测量值为 l _cm，金属丝直径的测量值为 d _mm. 图 15 (3)如图 16 甲、乙所示，要用伏安法测量 Rx 的电阻，已知电压表内阻约几 k ，电流表内阻约 1 ，若用图甲电路，Rx 的测量值比真实值 _(填 “ 偏大 ” 或 “ 偏 小 ”) ，若Rx 的阻值约为 10 ，应采用 _(填 “ 甲 ” 或 “ 乙 ”)图的电路，误差会较小 参考答案 知识体系构建 qt UI Wq lS I UR ER r UIt I2Rt 与 或 非 解题方法探究 例 1A 由电路图可知，滑动变阻器的触头向 b 端滑动时，其连入电路的阻值变大，导致整个电路的外电阻 R 外增大，由 U ER 外 rR 外 E1 rR 外知路端电压即电压表的读数变大，而 R1 的分压 UR1 ER 外 rR1 减小，故 R2 两端的电压 UR2 U UR1 增大，再据 I UR2R2 可得通过 R2 的电流即电流表的读数增大，所以 A 项正确 11 / 14 变式训练 1 B 例 2(1)电源的电动势和内阻为： E 20V， r 由题图甲分析知道，当 R 0 时， R0 消耗的功率最大，最大为 P (ER0 r)2R0 (203 )23W (2)当 r R R0 时，即 R 时，电源的输出功率最大，最大值为 P (ER0 R r)2(R0 R) (203 )2(3 )W 变式训练 2 (1)100V (2) 解析 (1)S 断开时，由 P I20r 得： I0 Pr 251A 5A. 由闭合电路欧姆 定律得： E I0(R1 r) 5(19 1)V 100V. (2)S 闭合后，内电压 U1 Ir 1V 故电路的路端电压： U2 E U1 (100 )V 通过电炉的电流： I1 U2R1 通过电动机的电流： I2 I I1 ( )A 电动机消耗的热功率： P1 I22R2 2W 128W. 输送给电动机的电功率： P2 U2I2 故电动机输出的机械功率： P3 P2 P1 ( 128)W 例 3A 可采用 “ 验证法 ” 分析若 A 对，即 AB 段断路，符合题目所述的故障现象；若 B 对，即 Bc 段断路，电路中无电流，不可能有 UAB U；若 c 对，即 AB 段短路，则 UAB 0，不合题意 12 / 14 变式训练 3 B 用 “ 验证法 ” 分析，若 A 对，即 L 断路，则 Uad 0，不合题意；若 c 对，即 R 断路，则 Uad 0，不合题意；若 D 对，即 S 断路，则 Uad 0，也不合题意 例 4(1)ADEGH (2)(b) 实物连接如下图所示 解析 (1)E 3V，电压表选 A； Im ERx，电流表选 D；因Im，而 IR2，所以滑动变阻器选 E.故应选用的实验器材为 ADEGH. (2)R1 2Rx，故为限流式接法； Rx RARV，故采用电流表外接法 变式训练 4 (1)、 (2)见解析中甲、乙图 (3)作出 U EIr 图线，可得小灯泡工作电流为，工作电压为，因此小灯泡实际功率为 解析 (1)采用分压式电路有利于增大数据范围 (2)根据数据用描点法作图 (3)两个 U I 图线 (伏安特性曲线与 U E Ir 图线 )的交点即为小灯泡的实际工作点 即学即练 1 A 由闭合电路欧姆定律知，电流增大，路端电压减小 2 A S 断开时， U，当 S 闭合时， R1 与 R2 并联，并 U，故 A 对 3 AD 热敏电阻随温度的升高 阻值减小，由闭合电路欧姆13 / 14 定律可知电流变大，灯泡变亮 4 D 由电阻定律知，导线的电阻变为原来的 4 倍，又因为电流不变，故导线两端所加的电压变为原来的 4 倍 5 AD 当滑片向右移动时，滑动变阻器的阻值增大，总电流减小，外电压增大 6 Ac R2 为可变电阻，若把 R1 看成是电源内阻的一部分，则当 R2 R1 r 时， R2 获得最大功率， A 对； R1 为定值电阻，当 R2 0 时， R1 的电流最大，功率也最大， c 对， B 错；当r R1 R2 时，电源的输出功率最大， D 错 7 B a 中回路未闭合，故 a 方式为 “ 关 ” 挡， b 中总电阻Rb R1 R2， c 中总电阻为 Rc R1， d 中总电阻为 Rd R1R2R1 R2，由公式 P U2R 知，