高中物理 第二章 直流电路本章总结课件 教科版选修31.ppt

本章总结 第二章直流电路 专题整合 知能导图 高考前线 知能导图单元回眸 构建体系 专题整合归类解析 提炼方法 一 两类伏安特性曲线的比较在恒流电路中常会涉及两类u i图线 一类是电阻的伏安特性曲线 过原点的直线 另一类是电源的伏安特性曲线 斜率为负值的直线 求解这类问题时要注意两者的区别 1 电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线 如图 甲 所示 反映的是电源的特征 纵轴上的截距表示电动势 斜率的绝对值表示内阻 图线上每一点纵 横坐标的乘积为电源的输出功率 2 电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线 如图 乙 所示 图线上每一点纵 横坐标的比值为此时外电路的电阻 3 上述两条曲线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点 即将电阻接在该电源上时 电阻中的电流和两端的电压 例1 多选 如图所示的u i图象中 直线 为某电源的路端电压与电流的关系 直线 为某一电阻r的u i图线 用该电源直接与电阻r连接成闭合电路 由图象可知 a r的阻值为1 5 b 电源电动势为3v 内阻为0 5 c 电源的输出功率为3 0wd 电源内部消耗功率为1 5w 解析 由于电源的路端电压与电流的关系图线 和电阻r的u i图线 都为直线 所以电源的路端电压与电流的关系图线 的斜率的绝对值等于电源内阻 r 1 5 电阻r的u i图线 的斜率等于电阻r的阻值 r 1 5 选项a正确 b错误 电源的路端电压与电流的关系图象和电阻r的u i图线交点纵 横坐标的乘积表示电源的输出功率 电源的输出功率为p ui 1 5 1 0w 1 5w 选项c错误 由ei p pr解得电源内部消耗的功率为pr ei p 3 0 1 0w 1 5w 1 5w 选项d正确 ad 二 电路故障问题1 故障特点 1 断路特点 电路中发生断路 表现为电源电压不为零而电流为零 若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零 则这两点间有断点 而这两点与电源连接部分无断点 2 短路特点 电路中发生短路 表现为有电流通过电路而电压为零 2 故障的分析方法 1 仪器检测法 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 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 直到找出发生故障的全部可能为止 例2 2017 广州高二检测 如图所示电路中 由于某处出现了故障 导致电路中的a b两灯变亮 c d两灯变暗 故障的原因可能是 a r1短路b r2断路c r2短路d r3短路 d 解析 a灯在干路上 a灯变亮 说明电路中总电流变大 由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小 这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路 选项b被排除 因为短路部分的电阻变小 分压作用减小 与其并联的用电器上的电压降低 c d两灯变暗 a b两灯变亮 这说明发生短路的电阻与c d两灯是并联的 而与a b两灯是串联的 观察电路中电阻的连接形式 只有r3短路符合条件 故应选d 三 测量电阻的几种常用方法1 伏安法 原理是欧姆定律 用电流表与电压表测出电阻的电流和电压 根据r 即可求得 2 替代法 将待测电压表或电流表看成是一个电阻 与另一个电流表串联 同时使用一个单刀双掷开关 将开关接到一个电阻箱 使待测电表与电阻箱先后与另一电流表串联 调节电阻箱使两次电流表示数不变 则电阻箱的读数应等于电表的内阻 此法对电流表 电压表均可 电路如图所示 3 半偏法 电路如图所示 测电压表内阻时 用图 甲 测电流表内阻用图 乙 主要步骤 1 将电阻箱调为0 移动滑动变阻器使电表满偏 不再移动其触头 2 调节电阻箱 使电表示数变为原来的一半 则电阻箱示数等于电表的内阻 4 多用电表法 粗测 选用多用电表的欧姆挡直接测量即可 例3 2017 济南模拟 用伏安法测定一个待测电阻rx的阻值 阻值约为200 实验室提供如下器材 电池组e 电动势3v 内阻不计 电流表a1 量程0 15ma 内阻约为100 电流表a2 量程0 300 a 内阻为2000 滑动变阻器r1 阻值范围0 20 额定电流2a 电阻箱r2 阻值范围0 9999 额定电流1a 开关s 导线若干要求实验中尽可能准确地测量rx的阻值 请回答下面问题 1 将电流表a2与电阻箱串联 改装成一个量程为3 0v的电压表 需将电阻箱阻值调到 解析 1 改装后电压表量程是3v 因为ig rg r u 则电阻箱阻值r rg 8000 答案 1 8000 2 在虚线框中完整画出测量rx阻值的电路图 并在图中标明器材代号 解析 2 滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值 滑动变阻器应采用分压接法 待测电阻阻值约为200 电流表a1内阻约为100 电压表内阻rv 2000 8000 10000 由于 rarv 电流表应采用外接法 电路图如图所示 答案 2 图见解析 3 调节滑动变阻器r1 两表的示数如图所示 可读出电流表a1的示数是ma 电流表a2的示数是 a 测得待测电阻rx的阻值是 答案 3 8 0150187 5 或191 高考前线真题体验 小试身手 1 2016 全国 卷 17 阻值相等的四个电阻 电容器c及电池e 内阻可忽略 连接成如图所示电路 开关s断开且电流稳定时 c所带的电荷量为q1 闭合开关s 电流再次稳定后 c所带的电荷量为q2 q1与q2的比值为 c 2 2014 全国 卷 22 在伏安法测电阻的实验中 待测电阻rx约为200 电压表的内阻约为2k 电流表的内阻约为10 测量电路中电流表的连接方式如图 a 或图 b 所示 结果由公式rx 计算得出 式中u与i分别为电压表和电流表的示数 若将图 a 和图 b 中电路测得的电阻值分别记为rx1和rx2 则 填 rx1 或 rx2 更接近待测电阻的真实值 且测量值rx1 填 大于 等于 或 小于 真实值 测量值rx2 填 大于 等于 或 小于 真实值 解析 因 10 20 由此可知电流表用内接法较为准确 因此rx2更接近待测电阻的真实值 由电流表内外接法特点可知 应用电流表内接法得到阻值比真实值偏大 而应用电流表外接法得到阻值比真实值偏小 答案 rx1大于小于 3 2015 全国 卷 23 电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍 某同学利用这一事实测量电压表的内阻 半偏法 实验室提供的器材如下 待测电压表 量程3v 内阻约为3000 电阻箱r0 最大阻值为99999 9 滑动变阻器r1 最大阻值100 额定电流2a 电源e 电动势6v 内阻不计 开关2个 导线若干 1 虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分 将电路图补充完整 解析 1 由于r1的总阻值远小于测量电路总电阻 故控制电路采用分压式接法 电路图如图所示 答案 见解析 2 根据设计的电路 写出实验步骤 3 将这种方法测出的电压表内阻记为rv 与电压表内阻的真实值rv相比 rv rv 填 或 主要理由是 解析 2 移动滑动变阻器的滑片 以保证通电后电压表所在支路分压最小 闭合开关s1 s2 调节r1 使电压表的指针满偏 保持滑动变阻器滑片的位置不变 断开s2 调节电阻箱r0使电压表的指针半偏 读取电阻箱所示的电阻值 此即为测得的电压表内阻 3 断开s2 调节电阻箱使电压表成半偏状态 电压表所在支路总电阻增大 分得的电压也增大 此时r0两端的电压大于电压表的半偏电压 故rv rv 答案 见解析 4 2016 全国 卷 23 某同学利用图 甲 所示电路测量量程为2 5v的电压表的内阻 内阻为数千欧姆 可供选择的器材有 电阻箱r 最大阻值99999 9 滑动变阻器r1 最大阻值50 滑动变阻器r2 最大阻值5k 直流电源e 电动势3v 开关1个 导线若干 实验步骤如下 按电路原理图 甲 连接线路 将电阻箱阻值调节为0 将滑动变阻器的滑片移到与图 甲 中最左端所对应的位置 闭合开关s 调节滑动变阻器 使电压表满偏 保持滑动变阻器滑片的位置不变 调节电阻箱阻值 使电压表的示数为2 00v 记下电阻箱的阻值 回答下列问题 1 实验中应选择滑动变阻器 填 r1 或 r2 解析 1 滑动变阻器r1的阻值较小 在分压电路中便于调节 故实验中应选择r1 答案 1 r1 2 根据图 甲 所示电路将图 乙 中实物图连线 解析 2 如图所示 答案 2 见解析 3 实验步骤 中记录的电阻箱阻值为630 0 若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变 计算可得电压表的内阻为 结果保留到个位 4 如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的 可推断该表头的满刻度电流为 填正确答案标号 a 100 ab 250 ac 500 ad 1ma 答案 3 2520 4 d 5 2014 大纲卷 23 现要测量某电源的电动势和内阻 可利用的器材有 电流表 内阻为1 00 电压表 阻值未知的定值电阻r1 r2 r3 r4 r5 开关s 一端连有鳄鱼夹p的导线1 其他导线若干 某同学设计的测量电路如图 a 所示 1 按图 a 在实物图 b 中画出连线 并标出导线1和其p端 解析 根据闭合电路欧姆定律及电源的伏安特性曲线解决问题 1 根据原理图 实物连线如图 甲 所示 答案 1 见解析图 2 测量时 改变鳄鱼夹p所夹的位置 使r1 r2 r3 r4 r5依次串入电路 记录对应的电压表的示数u和电流表的示数i 数据如下表所示 根据表中数据 在图 c 中将所缺数据点补充完整 并画出u i图线 解析 2 在u i图上找点 选尽可能多的点连