高中物理 第二章 恒定电流 （含解析）新人教版选修3-1.doc

第二章 恒定电流 重点名称重要指数重点1欧姆定律 电阻定律重点2电阻的串联、并联重点3电功和电功率、焦耳定律重点4闭合电路的欧姆定律重点1：欧姆定律 电阻定律【要点解读】1电流的理解及其三个表达式的应用公式适用范围字母含义公式含义定义式i一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量反映了i的大小，但不能说iq，i微观式inqsv一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量s：导体横截面积v：电荷定向移动速率从微观上看n、q、s、v决定了i的大小决定式i金属、电解液u：导体两端的电压r：导体本身的电阻i由u、r决定，iui2电阻、电阻定律的理解与应用（1）电阻与电阻率的区别电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏。导体的电阻大，电阻率不一定大，它的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即它对电流的阻碍作用不一定小。导体的电阻、电阻率均与温度有关。（2）电阻的决定式和定义式的比较公式决定式定义式rr区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，电阻与u和i无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质（要用微观理论解释）【名师点睛】导体变形后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：（1）导体的电阻率不变。（2）导体的体积不变，由vls可知l与s成反比。（3）在、l、s都确定之后，应用电阻定律r求解。【考向1】对电流表达式的理解【例题】（多选）截面积为s的导线中通有电流i，导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线某一横截面的自由电子的个数是 （ ）a b c d 【答案】ad【名师点睛】此题考查了电流强度的定义式；关键是掌握电流强度的两个公式：i=nesv和，并理解公式中各个物理量的含义；此题是基础题，意在考查学生对基本公式的理解和掌握程度【考向2】电阻、电阻定律的理解与应用【例题】（多选）对于常温下一根阻值为r的均匀金属丝，下列说法中正确的是（）a常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10rb常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为rc给金属丝加上的电压逐渐从零增大到u，则任一状态下的比值不变d把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零的现象称为超导现象【审题指导】（1）某质量一定的导线，形状改变后，体积改变吗？提示：不改变。（2）金属丝的电阻随温度如何变化？提示：温度越高，电阻越大。【答案】bd。重点2：电阻的串联、并联【要点解读】1串、并联电路的特点电路特点串联电路并联电路电流ii1i2inii1i2ini1r1i2r2inrn电压u1u2un总电阻r总r1r2rn功率分配p1r1p2r2pnrn2串、并联电路的几个常用结论（1）当n个等值电阻r0串联或并联时，r串nr0，r并r0。（2）串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻。（3）在电路中，某个电阻增大（或减小），则总电阻增大（或减小）。（4）某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和。【考向1】电阻的串、并联【例题】一个t形电路如图所示，电路中的电阻，另有一测试电源，所提供电压恒为10v，以下说法正确的是a若将cd端短路，ab之间的等效电阻是50b若将ab端短路，cd之间的等效电阻是40c当ab两端接上测试电源时，cd两端的电压为4vd当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为6v【答案】c接通测试电源时，ab两端的电压等于电阻两端的电压，为，故d错误；【名师点睛】对于电路问题，首先要明确电路的结构，并能正确应用串并联电路的规律进行分析，必要时应进行电路的简化重点3：电功和电功率、焦耳定律【要点解读】1纯电阻电路与非纯电阻电路的比较：纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热wuit，qi2rtt，wqwuit，qi2rt，wq电功率与热功率p电ui，p热i2r，p电p热p电ui，p热i2r，p电p热2关于非纯电阻电路的两点提醒（1）在非纯电阻电路中，t既不能表示电功也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立。（2）不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。只有在电动机转动时为非纯电阻电路，uir，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能。3额定功率与实际功率（1）用电器在额定电压下正常工作,用电器的实际功率等于额定功率，即p实p额。（2）用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率，若u实u额，则p实p额，用电器可能被烧坏。【考向1】电功、电功率及焦耳定律【例题】有一小型直流电动机，把它接入u10.3 v的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流为i10.6 a；若把电动机接入u23.0 v的电路中时，电动机正常工作，工作电流是i21.0 a，求：（1）电动机正常工作时的输出功率是多少？（2）如果电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？【审题指导】（1）电动机不转时，是纯电阻吗？如何计算电动机内阻？提示：电动机不转时，可把电动机视为纯电阻，用欧姆定律求电动机内阻。（2）电动机转动时，是纯电阻吗？怎样求电动机的输出功率？提示：电动机转动时，不能看成纯电阻。依据能量转化关系来求解。【答案】（1）2.5 w（2）18 w（2）当电动机正常工作被卡住时，电动机又为纯电阻，其热功率为p热18 w。【名师点睛】（1）在非纯电阻电路中，t既不表示电功也不表示电热，是没有意义的。（2）区别纯电阻与非纯电阻的关键是看电能转化的去向，若电能全部转化为电热，则为纯电阻，否则为非纯电阻。重点4：闭合电路的欧姆定律【要点解读】1闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。（2）公式i（只适用于纯电阻电路）；eu外ir（适用于所有电路）。2路端电压与外电阻的关系一般情况uirr，当r增大时，u增大特殊情况当外电路断路时，i0，ue。当外电路短路时，i短，u0。3路端电压跟电流的关系（1）关系式：ueir。（2）用图象表示如图所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值为电源的内阻。4闭合电路的功率及效率问题电源总功率任意电路：p总eip出p内纯电阻电路：p总i2（rr）电源内部消耗的功率p内i2rp总p出电源的输出功率任意电路：p出uip总p内纯电阻电路：p出i2rp出与外电阻r的关系电源的效率任意电路：100%100%纯电阻电路：100%由p出与外电阻r的关系图象可知：当rr时，电源的输出功率最大为pm；当rr时，随着r的增大输出功率越来越小；当rr时，随着r的增大输出功率越来越大；当p出pm时，每个输出功率对应两个外电阻r1和r2，且r1r2r2。5电路的动态分析（1）程序法：固定支路（2）“串反并同”结论法：所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。即：r（3）极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。6两种u i图线的比较及应用电源u i图象电阻u i图象图形物理意义路端电压随电流的变化规律电阻两端电压随电流的变化规律截距与纵轴交点表示电源电动势e，与横轴交点表示短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标的乘积ui表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标的u、i比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变斜率的绝对值内电阻r电阻大小【考向1】闭合电路的功率及效率问题【例题】如图所示，已知电源电动势为6 v，内阻为1 ，保护电阻r00.5 ，求：当电阻箱r读数为多少时，保护电阻r0消耗的电功率最大，并求这个最大值。【答案】r0p0max8 w【解析】保护电阻消耗的功率为p0，因r0和r是常量，而r是变量，所以r最小时，p0最大，即r0时，p0max w8 w。【变式训练1】例题中条件不变，求当电阻箱r读数为多少时，电阻箱r消耗的功率pr最大，并求这个最大值。【答案】r1.5 prmax6 w【变式训练2】在例题中，若电阻箱r的最大值为3 ，r05 ，求：当电阻箱r读数为多少时，电阻箱r的功率最大，并求这个最大值。【答案】r3 p w【解析】把r05 当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6 ，而电阻箱r的最大值为3 ，小于6 ，p2r，则不能满足rr等，当电阻箱r的电阻取3 时，r消耗功率最大，最大值为：p2r w。答案：r3 p w【变式训练3】例题中条件不变，求电源的最大输出功率。【答案】9 w【解析】由电功率公式p出2r外，当r外r时，p出最大，即rrr00.5 时，p出max w9 w。【变式训练4】如图所示，电源电动势e2 v，内阻r1 ，电阻r02 ，可变电阻的阻值范围为010 。求可变电阻为多大时，r上消耗的功率最大，最大值为多少？【答案】r p w【解析】方法一：pr，根据闭合电路欧姆定律，路端电压ue，所以pr， 代入数据整理得pr，当r 时，r上消耗的功率最大，prmax w。方法二：采用等效电源法分析，把定值电阻等效到电源的内部，即把电源和定值电阻看作电动势为ee，内阻为r的电源，当rr时，电源对外电路r的输出功率最大pr。把数值代入各式得：e等ee v；r等r 。所以：pr w。【考向2】电路的动态分析【例题】 某控制电路如图所示，主要由电源（电动势为e、内阻为r）与定值电阻r1、r2及电位器（滑动变阻器）r连接而成，l1、l2是红、绿两个指示灯，当电位器的触片滑向a端时，则下列关于红、绿两灯亮度变化的情况说法正确的是（）al1、l2两个指示灯都变亮bl1、l2两个指示灯都变暗cl1变亮，l2变暗dl1变暗，l2变亮【审题指导】（1）电位器触片向a端滑动时，电位器的电阻如何变化？提示：变大。（2）电路是怎样连接的？（串、并联关系）提示：电位器与l2串联，再与r2并联，再与l1串联，最后与r1并联。【答案】b。【解析】当向a端滑动时，r的电阻变大，总电阻变大，由ei总r总可知，总电流变小，由u内i总r可知u内变小，由u路eu内，可知u路变大。第一级是r1与右边电阻并联，r1为定值电阻，u路ur1变大，所以ir1也变大，由ili总ir1，il变小；第二级是l1与右端其他电阻串联，l1为定值电阻，由于il变小，所以ul1变小，由ur2u路ul1可知ur2变大；第三级是l1和r串联后，再与r2并联，r2为定值电阻，ur2变大，所以ir2变大，il2il1ir2，所以il2变小，所以l2变暗，l1变暗。答案为b选项。【名师点睛】电路动态分析的一般步骤（1）明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。（2）根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻r外总如何变化。（3）根据闭合电路欧姆定律i总，确定电路的总电流如何变化。（4）由u内i总r确定电源的内电压如何变化。（5）由ueu内确定路端电压如何变化。（6）确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。【考向3】两种u i图线的比较及应用【例题】（多选）如图所示的ui图象中，直线为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线为某一电阻r的ui图线，用该电源直接与电阻r连接成闭合电路，由图象可知（）ar的阻值为1.5 b电源电动势为3 v，内阻为0.5 c电源的输出功率为3.0 wd电源内部消耗功率为1.5 w【审题指导】（1）如何从电阻的ui图线中求阻值r？提示：求斜率。（2）从电源的路端电压与电流的关系图线中如何求e和r？提示：据ueir，与纵轴的截距表示电动势e，斜率的绝对值表示电源的内阻r。【答案】ad。横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为pui1.51.0 w1.5 w，选项c错误；由eippr解得电源内部消耗的功率为preip3.01.0 w1.5 w1.5 w，选项d正确。【名师点睛】1ui图象的一般分析思路（1）明确纵、横坐标的物理意义。（2）明确图象的截距、斜率及交点的意义。（3）找出图线上对应状态的参量或关系式。（4）结合相关概念或规律进行分析、计算。2电源ui图线的纵坐标u不以零开始的话，横轴的截距小于短路电流，但直线的斜率的绝对值仍为电源的内阻。3电源和电阻的ui图线的交点表示该电源与电阻组成回路的该电阻的工作电压和工作电流。难点名称难度指数难点1对欧姆定律与伏安特性曲线的理解与应用难点2电流表、电压表的改装难点3非纯电阻电路问题难点4含电容器电路的分析难点5电学实验难点1 对欧姆定律与伏安特性曲线的理解与应用【要点解读】1图线的意义（1）由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。（2）伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。2图线的区别（1）图甲中图线a、b表示线性元件，图乙中图线c、d表示非线性元件。（2）在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故rargrarg（n为量程扩大倍数）【考向1】电表的改装【例题】如图所示的电路中，小量程电流表的内阻，满偏电流；（1）当和均断开时，改装成的是_表，最大量程是_；（2）当和均闭合时，改装成的是_表，最大量程是_。【答案】（1）电压表 1v（2）电流表 1a（2）由电路图可知，当和均闭合时，g与并联，改装所成的表是电流表，量程为：；【名师点睛】把电流表改装成电压表需要串联一个分压电阻，把电流表改装成大量程的电流表需要并联分流电阻，分析清楚图示电路结构，应用串并联电路特点与欧姆定律分析答题难点3非纯电阻电路问题非纯电阻问题的“四大注意”1、无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为wuit，电热均为qi2rt。2、处理非纯电阻的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解。3、非纯电阻在一定条件下可当作纯电阻处理，如电动机卡住不转时即为纯电阻。4、若电路中，为电动机与纯电阻串联。在求电动机电压和电流时，不能对电动机应用欧姆定律，应对其他纯电阻元件分析，间接得到电动机电压和电流。【考向1】非纯电阻的有关计算问题【例题】如图所示的电路中，灯泡l标有“6v 12w”字样，电动机线圈的电阻=1.0，ab两端的电压u恒为14v，若灯泡恰能正常发光，且电机能运转，试计算：（1）电动机的输出功率是多少？（2）电动机的热功率是多少？（3）整个电路消耗的电功率是多少？【答案】（1）12w（2）4w（3）28w【名师点睛】灯泡额定电是6v，额定功率是12w，由电功率的变形公式可以求出灯泡正常发光时的电流；由串联电路特点可以求出电动机的电压，由电功率公式可以求出电机总功率与热功率，进一步求出电动机的输出功率；由电功率公式可以求出电路总功率难点4含电容器电路的分析1、电容器的简化处理：简化电路时可以把电容器所处电路作为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时在相应位置再补上。2、电阻的简化处理：电路稳定后，与电容器同支路的电阻相当于导线。3、电荷变化量的计算：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。可由qcu计算电容器上电荷量的变化。4、直流电路中的电容和电阻：在直流电路中，如果串联或并联了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流，所以电阻不起降压作用，但电容器两端可能出现电势差；如果电容器与电源并联，电路中有电流通过。电容器两端的充电电压不是电源电动势e，而是路端电压u。5、电容器的极性判断：在含电容器电路中，当电路发生变化时，除了要判断和计算电容器两端的电压外，还必须要判断电容器极板上极性的变化，防止出现电容器先放电后反向充电的现象。【考向1】含电容器电路的分析【例题】如图所示，c16 f，c23 f，r13 ，r26 ，电源电动势e18 v，内阻不计。下列说法正确的是（）a开关s断开时，a、b两点电势相等b开关s闭合后，a、b两点间的电流是2 ac开关s断开时c1带的电荷量比开关s闭合后c1带的电荷量大d不论开关s断开还是闭合，c1带的电荷量总比c2带的电荷量大【审题指导】（1）请画出s断开时的简化电路，并说明电容器c1、c2两端的电压是怎样的？提示：电容器c1、c2两端的电压均为电源电动势。（2）请画出s闭合时的简化电路，并说明电容器c1、c2两端的电压是怎样的？提示：电容器c1、c2两端电压分别为r1、r2两端的电压。【答案】bc【名师点睛】含容电路问题的解题思路第一步理清电路的串并联关系第二步确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压u。第三步分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，由电容器两端的电压u求电容器所带的电荷量qcu，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电。难点5电学实验【要点解读】1电学测量仪器的使用与读数仪器极性量程选择读数电流表有正、负极的电表，电流由电表的正极流入，负极流出使指针指示比满偏刻度的多的位置3 v和3 a量程估读到最小分度的；15 v 量程估读到最小分度的；06 a量程应估读到最小分度的电压表欧姆表使指针尽量指在表盘中间位置取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率2多用电表使用“四注意”:极性:从电表外部看,电流应从红表笔（“+”极）流入电表,从黑表笔（“-”极）流出电表。功能:利用多用电表测电压和电流时,选择开关对应的是电表的量程;而测电阻时,选择开关对应的是倍率。调零:测量电阻时,要进行两次调零:机械调零和欧姆调零。“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝;“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。保护:测电阻时,应把被测电阻从电路中拆下测量;多用电表长期不用时,必须取出表内的电池。【特别提醒】多用电表测电阻使用“五步”法选档：选倍率,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率,如估计值为200就应该选10的倍率;调零：进行欧姆调零;测量：将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量;读数：将指针示数乘以倍率,得测量值;整理：测量结束后,将选择开关扳到off或交流电压最高挡。特别注意:用欧姆挡测电阻时,如果指针偏转角度太小（即指针所指的欧姆刻度值太大）,应该适当增大倍率重新调零后再测量;如果指针偏转角度太大（即指针所指的欧姆刻度值太小）,应该适当减小倍率重新调零后再测量。3控制电路的比较比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围ee0e电能损耗节能耗能电路连接简便复杂控制电路的选择：优先选用限流式以下情况考虑分压式：（1）要求待测电路的u、i从0变化；（2）r滑rx；（3）选用限流式时，ux、ix过大（超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等）或ux、ix过小（最大值不超过电表满量程的，读数误差大）4伏安测电阻实验中电流表的内、外接法比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差原因 由于电流表内阻的分压作用,电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用,电流表测量值偏大 比较项目电流表内接法电流表外接法测量结果电阻的测量值大于真实值电阻的测量值小于真实值适用条件rxra,大电阻rxrv,小电阻特别提醒:在rv、ra均不知的情况下,可采用试触法如下图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用 大,应采用外接法【特别提醒】（1）控制电路的设计技巧 滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法： （a）要求被控制电路的电流（或电压）从零开始可连续调节时（如：测绘导体的伏安特性曲线等实验）； （b）被控制电路的电阻rl远大于滑动变阻器的最大值r0时； （c）实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时； （d）若采用限流式接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过电表或电器的额定值时 若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻rl与滑动变阻器的最大值r0接近或rl略小于r0，则应该采用限流式接法测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法5选择实验仪器的方法（1）选择实验仪器的三大原则安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程,电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。精确性原则:根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但对某个实验来讲,精确程度达到要求即可,并不是精度越高越好。方便性原则:在不违反前两个原则的前提下,尽量使测量电路简单好接,测量中的调节控制操作方便。（a）用分压式接法时,滑动变阻器应该选用阻值较小的,而额定电流较大的。（b）用限流式接法时,滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的,额定电流应大于被测电阻的额定电流（1）电学仪器的选择:电源的选择:一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。电表的选择:一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表;根据待测电流的最大电流选择电流表;选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大,一般应使指针能达到半偏以上,以减小读数的偶然误差,提高精确度（2）实物图连接注意一般先从电源正极开始，须看电流的方向，将干路元件依次连线；最后并接电压表；连线时要注意电表的正、负接线柱，要使电流从正接线柱流入，负接线柱流出（3）器材选择的一般步骤是：找出唯一性的器材；草画电路图（暂不把电表接入）；估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上，且不超过电表的量程【考向1】测量仪器、仪表的读数【例题】（1）如图所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分，它们的读数依次为_ mm，_ mm。（2）使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径，示数如图实所示，则图（a）、（b）金属丝的直径分别为_ mm，_ mm。（3）图甲用0.6 a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_ a，表针的示数是_ a；当使用3 a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_ a，图中表针示数为_ a。图乙使用较小量程时，每小格表示_ v，图中指针的示数为_ v，若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_ v，图中表针指示的是_ v。【审题指导】（1）考查游标卡尺的读数,10分度的游标尺的读数：主尺上读出整毫米数游标尺,上与主尺上某一刻线对齐的游标的格数1/10。20分度的游标尺的读数：主尺上读出整毫米数游标尺上,与主尺上某一刻线对齐的游标的格数1/20（2）考查螺旋测微器的读数方法：固定刻度数mm可动刻度数（估读一位）0.01 mm。（3）3考查电流表和电压表的读数（1）若刻度盘上每一小格为：1,0.1,0.001时，需估读到最小刻度值的下一位。（2）若刻度盘上每一小格为：0.2,0.02,0.5, 0.05时，只需估读到最小刻度值的位数。【答案】（1）17.723.85（2）2.1500.048（3）0.020.440.12.200.11.700.58.5【考向2】实验原理与数据处理【例题】 某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻rx的阻值。（1）现有电源（4 v，内阻可不计）、滑动变阻器（050 ，额定电流2 a）、开关和导线若干，以及下列电表：a电流表（03 a，内阻约0.025 ）b电流表（00.6 a，内阻约0.125 ）c电压表（03 v，内阻约3 k）d电压表（015 v，内阻约15 k）为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_（选填器材前的字母）；实验电路应采用下图中的_（选填“甲”或“乙”）。（2）下图是测量rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在（1）问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线。（3）接通开关，改变滑动变阻器滑片p的位置，并记录对应的电流表示数i、电压表示数u。某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值rx_ 。（保留2位有效数字）（4）若在（1）问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在（1）问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_。（选填选项前的字母）a电流表测量值小于流经rx的电流值b电流表测量值大于流经rx的电流值c电压表测量值小于rx两端的电压值d电压表测量值大于rx两端的电压值【审题指导】1考查电表的选择对应第（1）题前两空（1）电流表的选择根据电路中的最大电流来选择（如本题）。根据用电器的额定电流来选择。（2）电压表的选择根据被测电阻上的最大电压来选择（如本题）。根据电源电动势选择。2考查电流表内、外接法的选择对应第（1）题第三空（1）阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若rx较小，宜采用电流表外接法；若rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。（2）临界值计算法：rx时，用电流表内接法。（3）实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱p先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。3考查实物图连线对应第（2）题（1）总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负。（2）对限流电路，只需用笔画线当做导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。（3）对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处4考查电表读数及数据处理对应第（3）题电流表示数为0.50 a，电压表示数为2.60 v，代入公式即可计算待测电阻的阻值，注意有效数字的要求。5考查伏安法测电阻的误差分析对应第（4）题内接法外接法电路图误差原因电流表分压u测uxua电压表分流i测ixiv电阻测量值r测rxrarx，测量值大于真实值r测”“”或“”）。【审题指导】1考查滑动变阻器的分压式与限流式接法的判断对应第（1）题（1）两种接法的适用情形限流式接法适合测量阻值小的电阻。分压式接法适合测量阻值较大的电阻。（2）两种接法的选择若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流（或电压）仍超过电流表（或电压表）的量程，或超过待测电阻的额定电流（或电压），则必须选用分压式接法。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路。若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低。2考查滑动变阻器的选择对应第（2）题在分压式接法中，为便于调节，滑动变阻器应选用阻值小，额定电流较大的3考查数据处理和作图能力对应第(3)题（1）观察和分析表格中的数据。（2）利用表格中的数据在坐标图纸上描点。（3）用平滑的曲线连结描出的点。4误差分析（1）系统误差：电压表分流带来的误差。（2）偶然误差：电表读数、作图带来的误差。【答案】（1）如图甲所示（2）a（3）如图乙所示电压表第二章 恒定电流过关测试满分：110分 时间：90分钟一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1有一条长l横截面s的银导线，银的密度为，银的摩尔质量为m，阿伏加德罗常数为n，若导线中每个银原子贡献一个自由电子，电子电量为e，自由电子定向移动的速率为v，通过导线的电流为ai= bi= ci= di= 2如图电路中，r1r2r34，若在a、c两点之间加上u6v的电压，则电流表的读数为： （ ）a0 b0.5a c1a d1.5a3把电流表改装成电压表时，下列说法正确的是： （ ）a改装的原理是并联电阻有分流作用b改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了c改装后原电流表自身的电阻也增大了d改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不变4额定电压都是110v，额定功率pa100w，pb40w的电灯两盏，若接在电压是220v的电路上，两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一个： （ ）5如图所示的电路中，灯泡a、灯泡b原来都是正常发光的现在突然灯泡a比原来变暗了些，灯泡b比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是： （ ）ar1短路 br2断路 cr3断路 dr1、r2同时短路6在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片p向下移动时，则： （ ）aa灯变亮、b灯变亮、c灯变亮 ba灯变亮、b灯变亮、c灯变暗ca灯变亮、b灯变暗、c灯变暗 da灯变亮、b灯变暗、c灯变亮7如图所示，平行金属板中带电质点p原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器r4的滑片向a端移动时，则： （ ）a电压表读数减小b电流表读数减小c质点p将向下运动dr3上消耗的功率逐渐减小8如图所示，电流表（03a）和（00.6a）由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接入电路中，闭合开关s，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是a的读数之比为1:1b的读数之比为5：1c的指针偏转角度之比为1：1d的指针偏转角度之比为1：59如图所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面s的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，则以下解释中正确的是： （ ）a正离子定向移动形成的电流方向是从ab，负离子定向移动形成的电流方向是bab溶液内正、负离子向相反方向移动，电流方向相同c溶液内电流方向从a到b，电流id溶液中电流方向从a到b，电流i10如图所示的u-i图像中，是电源的路端电压随电流变化的图像，是某电阻两端的电压随电流变化的图像，该电源向该电阻供电时，电阻消耗的功率和电源的效率分别为（）a4w和33.3% b2w和66.7% c2w和33.3% d4w和66.7%11如图所示的电路中，电源电动势e=6v，内阻r1，电阻r1=6，r2=5，r3=3，电容器的电容c=2105f若将开关s闭合，电路稳定时通过r2的电流为i；断开开关s后，通过r1的电荷量为q.则：（ ）ai0.75abi0.5a cq=2105cdq1105c12锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为u，输出电流为i，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是：a电能转化为化学能的功率为uii2r b充电器输出的电功率为uii2rc电池产生的热功率为i2r d充电器的充电效率为100%二、实验题（本大题共2小题，第13题4分、14题6分；共10分）13（4分）某同学利用电压表和电阻箱测定一种特殊电池的电动势（电动势e大约在9 v左右，内阻r约为50 。）已知该电池允许输出的最大电流为150 ma，该同学利用如图所示的电路进行实验，图中电压表的内阻约为2 k，r为电阻箱，阻值范围09999 ，r0是定值电阻，起保护电路的作用。改变电阻箱阻值，取得多组数据，作出了如图所示的图线，则根据该同学所作的图线可求得该电池的电动势e为_ v，内阻r为_ 。（结果保留两位有效数字）14（6分）某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下：（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度为 mm；（2）用螺旋测微器测量其直径如右上图，由图可知其直径为 mm；（3）用多用电表的电阻“10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为 。（4）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的r测量值几乎相等，由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为 。（保留1位有效数字）三、计算题（本大题共4小题，第15、16题每题9分；第17、18题每题11分；共40分）15（9分）如右下图所示电路中电阻r1、r2和r3的阻值都是1，r4和r5的阻值都是0.5，a、b端输入电压为5v。当c、d端接电流表时，其示数为_a；当c、d端接电压表时，其示数为_v。16（9分）如图所示的电路中，r1=9，r2=30，s闭合时，电压表v的示数为11.4v，电流表a的示数为0.2a，s断开时，电流表a的示数为0.3a，（各表均为理想表）求：（1）电阻r3的值；（2）电源电动势e和内阻r的值。17（11分）如图所示，两个小灯泡l1和l2串联接在p、q两点间，l1和l2的铭牌上分别标有“3 v，6 w”、“6 v，3 w”字样（假定小灯泡电阻不变）。求：（1）灯泡l1和l2的电阻r1和r2。（2）流过灯泡l1和l2的额定电流i1和i2。（3）p、q两点间允许加的最大电压。18（11分）如图所示，电源的电动势e=110v，电阻r1=21，电动机绕组的电阻r0=0.5，电键s1始终闭合当电键s2断开时，电阻r1的电功率是525w，当电键s2闭合时，电阻r1的电功率是336w，求：（1）电源的内电阻；（2）当电键s2闭合时流过电源的电流和电动机的输出的功率第二章 恒定电流过关测试【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中，18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1【答案】c考点：电流强度【名师点睛】本题关键是建立物理模型，根据电流的定义式推导电流的微观表达式，它是