高考物理总复习 专题九 恒定电流课件.ppt

专题九恒定电流 高考帮 物理 专题九恒定电流 考情精解读 a 考点帮 知识全通关 目录contents 考纲要求 命题规律 命题分析预测 考点1电路的基本概念和规律 考点2闭合电路欧姆定律 考点3实验 测定金属的电阻率 考点4实验 描绘小电珠的伏安特性曲线 考点5实验 测定电源的电动势和内阻 考点6实验 练习使用多用电表 方法1电路概念的理解和计算方法 方法2电路动态变化问题的分析方法 方法3电路故障问题的分析判断方法 方法4测电阻的几种方法 方法6测量电源电动势和内阻的常见方法 b 方法帮 题型全突破 c 考法帮 考向全扫描 考向1考查电路的基本概念和规律 考向2考查对电路的综合分析和判断能力 考向3对电学实验能力的综合考查 物理专题九 恒定电流 方法5利用伏安法研究小灯泡的伏安特性曲线 方法7多用电表的原理和使用方法 考情精解读 考纲要求命题规律命题分析预测 物理专题九 恒定电流 1 欧姆定律 2 电阻定律 3 电阻的串联 并联 4 电源的电动势和内阻 5 闭合电路的欧姆定律 6 电功率 焦耳定律 7 实验 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 8 实验 描绘小电珠的伏安特性曲线9 实验 测定电源的电动势和内阻10 实验 练习使用多用电表 考纲要求 命题规律 高考对本专题的考查 主要围绕电路展开 涉及电路的计算 故障判断和动态变化分析 特别是电路的测量问题 要求考生能根据实验要求选择器材 设计电路 读取数据 分析误差等 试题考法灵活多变 对实验综合能力要求较高 应予以高度重视 命题分析预测 a 考点帮 知识全通关 考点1电路的基本概念和规律考点2闭合电路欧姆定律考点3实验 测定金属的电阻率考点4实验 描绘小电珠的伏安特性曲线考点5实验 测定电源的电动势和内阻考点6实验 练习使用多用电表 物理专题九 恒定电流 考点1电路的基本概念和规律 3 电源电动势与电势差的区别和联系 物理专题九 恒定电流 4 静电场和恒定电场的区别和联系静电场是静止电荷在其周围空间所激发的电场 在静电场中如果有导体存在 导体内部的自由电子就会定向运动 当电荷在导体内定向移动而形成恒定电流时 在导体内外电荷的分布稳定 不随时间变化 电场的分布也不会随时间变化 这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场 静电场和恒定电场是两种不同的电场 既有区别又有联系 1 静电场和恒定电场的共性 它们都是物质的一种客观存在形式 都储存着电能 它们对处于其中的电荷都有力的作用 在这两种电场中移动电荷 相应的电场力一般要做功 2 静电场和恒定电场的区别 静电场的建立只需要有静止电荷存在 而导体中要建立恒定电场就必须将导体与直流电源连接 形成一闭合的回路 物理专题九 恒定电流 静电平衡状态下的导体内部电场强度为零 恒定电流条件下导体内部可以带电 导体内部的电场强度可以不为零 静电场的电场线在一般情况下并不是电荷运动的轨迹线 但是导体中恒定电场的电场线同时也是电荷运动的轨迹线 5 串 并联电路的特点 物理专题九 恒定电流 6 对导体的伏安特性曲线的理解 物理专题九 恒定电流 7 电功和电热 电功率和热功率的区别 物理专题九 恒定电流 8 滑动变阻器的两种接法及其作用 物理专题九 恒定电流 9 电流表内接法与电流表外接法的比较 物理专题九 恒定电流 10 电表的改装 物理专题九 恒定电流 续表 物理专题九 恒定电流 考点2闭合电路欧姆定律 3 功率形式 ie iu i2r 式中ie称为电源的总功率 iu是电源向外电路提供的电功率 称为电源的输出功率 即p出 iu i2r是电源内部因内阻发热而损耗的电功率 称为电源内耗 或热损 功率 即p内 i2r 这样从能量分配的角度上 有p总 p出 p内 即电源的总功率等于外电路消耗的功率与电源自身热损功率之和 2 电阻的u i图象与电源的u i图象的区别 物理专题九 恒定电流 3 闭合电路欧姆定律的功率问题 物理专题九 恒定电流 4 直流电路中常见的图象问题 物理专题九 恒定电流 续表 物理专题九 恒定电流 考点3实验 测定金属的电阻率 1 游标卡尺 1 游标卡尺的构造如图所示 游标卡尺的左测量爪固定在主尺上并与主尺垂直 右测量爪与左测量爪平行 固定在游标尺上 可以随同游标尺一起沿主尺移动 2 游标卡尺的测量原理主尺上的最小分度与游标尺上的最小分度不一样长 有一个差值 差值不同 尺的精确度就不同 常用游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的 20个的 50个的 主尺上的每一小等分刻度都是1mm 而游标尺上的每一小等分刻度比1mm要小一些 物理专题九 恒定电流 3 游标卡尺的读数方法 物理专题九 恒定电流 2 螺旋测微器 1 构造 如图所示是常用的螺旋测微器 它的测砧a和固定刻度b固定在尺架c上 旋钮d 微调旋钮d 和可动刻度e是与测微螺杆f连在一起的 通过精密螺纹套在b上 2 测量原理 精密螺纹的螺距是0 5mm 即每旋转一周 f前进或后退0 5mm 把这一周分成50等份 每一等份对应固定刻度上的0 01mm 即可动刻度每转过一等份 f前进或后退0 01mm 因此 从可动刻度旋转了多少等份就知道长度变化了多少个0 01mm 用它测量长度 可以精确到0 01mm 还可以估读到0 001mm 即毫米的千分位 因此螺旋测微器又称为千分尺 它是把前后方向的微小变化和圆周上的旋转变化对应起来 放大了这种变化 物理专题九 恒定电流 3 读数方法 先从固定刻度b上读出半毫米整数倍的部分 不足半毫米的部分由可动刻度读出 即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线的轴向线重合 从而读出可动刻度示数 注意估读 即测量长度 固定刻度示数 可动刻度示数 精确度 注意单位为mm 如图所示 固定刻度示数为2 0mm 不足半毫米的部分从可动刻度上读的示数为15 5 0 01mm 最后的读数为2 0mm 15 5 0 01mm 2 155mm 3 测定金属的电阻率 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 为了减小实验误差 测量金属丝的电阻时 一般电流i 电压u测量多次 求出对应的电阻后取电阻的平均值 不能对u i取平均 实验中也可以利用u i图线求电阻 闭合开关s之前 一定要使滑动变阻器的滑动触头处在接入电路的电阻最大的位置 3 测定金属电阻率的误差分析 金属丝的横截面积是利用直径计算而得的 直径的测量是产生误差的主要来源之一 采用伏安法测量金属丝的电阻必然带来系统误差 金属丝长度的测量 电流表和电压表的读数等都会带来偶然误差 由于金属丝通电后发热升温 会使金属丝的电阻率变大 造成测量误差 4 电流表 电压表的使用学生实验中用的直流电流表的量程通常为0 0 6a 0 3a 内阻一般在1 以下 毫安表的内阻一般在几欧 几十欧 直流电压表的量程为0 3v 0 15v 两个量程的内阻分别约为3k 和15k 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 2 滑动变阻器的选择 选用滑动变阻器时 先要确保电路中电流不超过变阻器允许通过的最大电流 若用 限流式 一般选总阻值适当大一点的 但不是越大越好 因阻值太大时 在实验中 可能只用到其阻值较小的一部分 滑动触头只能在很短的距离内移动 使用起来很不方便 一般是选总阻值与用电器的阻值比较接近的变阻器 作限流用时 把滑动变阻器串联在被限电流的电路中 可以接同一端的两个接线柱a c或b d 也可以接对角线上的两接线柱a d或b c 开始时 应使变阻器接入电路的电阻最大起保护电路的作用 物理专题九 恒定电流 若用 分压式 应选择总阻值适当小一些的滑动变阻器 这样可使分出的电压大致上随滑动触头移动的距离成正比例改变 调节起来比较方便 作分压用时 滑动变阻器应接三个接线柱a b c或a b d 如图所示 先把电阻丝与开关串联 接到电源两极上 再在电阻丝的一端与滑动触头之间接上用电器 为了保护用电器不致烧坏 应使滑动触头p滑至最左再闭合开关接通电路 3 电压表 电流表的选择电压表量程的选择主要看电源或被测用电器的额定电压 电流表量程的选择通常看被测用电器的额定电流或依据电路中可能的最大电流 另外 为了保证测量精确度 指针偏角应越接近满刻度越好 一般也应不小于满偏的1 3 物理专题九 恒定电流 4 实物连线方法先定原理图 后连实物线 由正连到负 先串后再并 电压表后接 连线不交叠 正负要分清 量程莫接错 对照原理图 检查要细致 考点4实验 描绘小电珠的伏安特性曲线 1 导体的伏安特性曲线及其应用 1 伏安特性曲线反映了导体中的电流与导体两端电压的关系 2 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 3 伏安特性曲线是不是直线 反映了导体的电阻是否变化 4 伏安特性曲线是直线的元件叫线性元件 导电时遵从欧姆定律 伏安特性曲线是曲线的元件叫非线性元件 导电时不遵从欧姆定律 5 金属的电阻随温度升高而增大 对一只灯泡来说 不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可以相差几倍到十几倍 它的伏安特性曲线 i u图线 并不是一条直线 即灯丝的电阻是非线性的 通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内其阻值的变化 从而了解它的导电特性是很有意义的 物理专题九 恒定电流 2 实验原理及注意事项用电流表测出流过小电珠的电流 用电压表测出小电珠两端的电压 测出多组 u i 值 在i u坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将这些点连接起来 就得到小电珠的伏安特性曲线 本实验用伏安法测量在不同电压下灯丝的电流和电压 描绘出伏安特性曲线 由于使用的小电珠是 3 8v0 3a 的 正常发光时灯丝电阻是13 阻值较小 因此应该用电流表外接法 由于要测小电珠在不同电压下的电流 电压 电压的取值范围要尽量大 因此滑动变阻器应该用分压式接法 电路图如图所示 物理专题九 恒定电流 实验时注意以下几点 1 由于被测小电珠灯丝电阻较小 因此 应采用电流表外接法 2 本实验要作i u图线 需要多测几组包括零在内的电压值 电流值 大约12组 因此 变阻器要采用分压接法 3 开关闭合前 滑动变阻器滑片滑到小电珠所分电压为零处 4 开关闭合后 调节滑动变阻器滑片的位置 使小电珠两端的电压逐渐增大 可在电压表读数每增加一个定值 如0 5v 时 读取一次电流值 调节滑片时应注意电压表的示数不要越过小电珠的额定电压 5 在坐标纸上建立一个直角坐标系 以i为纵轴 以u为横轴 两坐标轴选取的标度要合理 画出i u曲线时应使根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸 要用平滑的曲线将各数据点连接起来 误差较大的点应舍去 考点5实验 测定电源的电动势和内阻 1 实验原理如图甲所示 伏安法 改变r的阻值 从电压表和电流表中读出几组i u值 利用闭合电路欧姆定律u e ir求出几组e r值 最后分别算出它们的平均值 用作图法来处理数据 即在坐标纸上i为横轴 u为纵轴 根据测出的几组i u值画出u i图象 如图乙所示 所得直线跟纵轴的交点为电动势e的值 图线斜率的绝对值为内阻r的值 物理专题九 恒定电流 2 注意事项 1 为了使电源的路端电压变化明显 电源的内阻宜大些 可选用已经使用一段时间的干电池作为待测对象 2 干电池在大电流放电后 电动势e会明显下降 内阻r会明显增大 因此 实验中不要将i调得过大 读电表示数要快 每次读完立即断电 3 干电池内阻较小时路端电压u的变化也较小 在画u i图象时纵轴刻度可以从某一个恰当值开始 横轴刻度必须从零开始 此时 图线与横轴的交点不再是短路电流 但是直线斜率的绝对值仍然是干电池内阻 4 测出不少于6组 i u 数据 且变化范围要大些 3 误差分析 1 偶然误差 主要来源于电压表和电流表的读数以及作u i图象时描点不准确 物理专题九 恒定电流 考点6实验 练习使用多用电表 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 1 外观 多用电表可以用来测量电流 电压 电阻等 并且每一种测量都有几个量程 外形如图甲所示 上半部分为表头 表盘上有电流 电压 电阻等多种量程的刻度 下半部分是选择开关 周围标有测量功能的区域及量程 将选择开关旋转到电流挡 多用电表内的电流表电路就被接通 选择开关旋转到电压挡或电阻挡 表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通 在不使用时 应把选择开关旋到off挡或交流电压最高挡 2 结构 图乙是简化的多用电表电路图 它由表头 直流电流测量电路 直流电压测量电路 电阻测量电路以及转换开关s等部分组成 测量时 黑表笔插入 插孔 红表笔插入 插孔 并通过转换开关接入与待测量相应的测量端 使用时 电路只有一部分起作用 其中1 2为电流测量端 3 4为电阻测量端 5 6为电压测量端 物理专题九 恒定电流 3 多用电表的读数方法 1 测电压和电流的读数测电压和电流时 如果所读表盘的最小刻度为1 0 1 0 001等 读数时应读到最小刻度的下一位 如果所读表盘的最小刻度为0 2 0 02 0 5 0 05等 读数时只读到与最小刻度位数相同即可 2 欧姆表的读数欧姆表刻度盘不同于电压 电流表刻度盘 读数时应注意如下几个方面 左 右0 电阻无限大与电流 电压零刻度重合 电阻零刻度与电流 电压最大刻度重合 刻度不均匀 左密右疏 欧姆挡是倍率挡 即读出的示数再乘以挡上的倍率 电流 电压挡是量程范围挡 在不知道待测电阻的估计值时 应先从中等倍率开始试测 熟记 指针偏角太小 换大倍率挡 指针偏角太大 换小倍率挡 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 6 测电阻时 待测电阻与电路 电源一定要断开 两手一定不要同时接触两表笔金属杆 指针指中值附近较准 否则换挡 每换一挡必须重新欧姆调零 读出示数要乘以倍率 7 测电学黑箱时 一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源 无电源方可用欧姆挡 8 使用完毕 选择开关要置于off挡或交流电压最高挡 长期不用应取出电池 b 方法帮 题型全突破 方法1电路概念的理解和计算方法方法2电路动态变化问题的分析方法方法3电路故障问题的分析判断方法方法4测电阻的几种方法方法5利用伏安法研究小灯泡的伏安特性曲线方法6测量电源电动势和内阻的常见方法方法7多用电表的原理和使用方法 物理专题九 恒定电流 方法1电路概念的理解和计算方法 方法解读 本专题涉及电路的基本概念和基本规律较多 要理解电流 电压 电阻 电源电动势和内阻等重要物理概念 掌握部分电路欧姆定律 闭合电路欧姆定律 电功和电热 电功率和热功率等基本物理规律的应用 涉及电路的计算时 要注意把握如下几点 1 认真分析电路结构首先必须对电路进行认真分析 弄清电路结构 明确各用电器的串 并联关系 明确相关的电流表 电压表所测量是哪部分电路的电流和电压等 2 掌握电路简化技巧 1 凡接在同样两个等势点上的用电器为并联关系 凡通过同一电流的用电器为串联关系 2 凡用导线直接连接的各点的电势必相等 包括用不计电阻的电流表 没有电流通过的电阻连接的点 方法1电路概念的理解和计算方法 方法1电路概念的理解和计算方法 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 考法示例2来自质子源的质子 初速度为零 经一加速电压为800kv的直线加速器加速 形成电流为1ma的细柱形质子流 已知质子电荷量e 1 60 10 19c 这束质子流每秒打到靶上的质子数为个 假定分布在质子源和靶之间的加速电场是均匀的 在质子束中与质子源相距l和4l的两处 各取一段极短的相等长度的质子流 其中的质子数分别为n1和n2 则n1 n2 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 答案 1 0 6w 2 6j 3 5 特别提醒1 在非纯电阻电路中 欧姆定律不再适用 不能用欧姆定律求电流 应用p ui求电流 2 在非纯电阻电路中 电功大于电热 即w q 这时电功只能用w uit计算 电热只能用q i2rt计算 两式不能通用 3 由能量守恒定律得w q e e为其他形式的能 对电动机来说 输入的功率p入 ui 发热的功率p热 i2r 输出的功率即机械功率p机 p入 p热 ui i2r 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 考法示例4如图所示 已知电源电动势e 5v 内阻r 2 定值电阻r1 0 5 滑动变阻器r2的阻值范围为0 10 求 1 当滑动变阻器r2的阻值为多大时 电阻r1消耗的功率最大 最大功率是多少 2 当滑动变阻器的阻值为多大时 滑动变阻器消耗的功率最大 最大功率是多少 3 当滑动变阻器的阻值为多大时 电源的输出功率最大 最大功率是多少 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 特别提醒对闭合电路功率问题的求解要明确以下两点 1 闭合电路是一个能量转化系统 电源将其他形式的能转化为电能 内 外电路将电能转化为其他形式的能 ei p内 p外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现 2 外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时 电源的输出功率变大 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 方法提炼分析求解含容电路问题要点1 电路稳定后 由于电容器所在支路无电流通过 所以在此支路中的电阻上无电压降 因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压 2 当电容器和电阻并联后接入电路时 电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等 3 电路中的电流 电压变化时 将会引起电容器的充 放电 如果电容器两端电压升高 电容器将充电 如果电压降低 电容器将通过与它连接的电路放电 4 计算带电荷量的变化 如果变化前后极板带电的电性相同 那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之差 如果变化前后极板带电的电性改变 那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 考法示例6如图所示 m n是平行板电容器的两个极板 r0为定值电阻 r1 r2为可调电阻 用绝缘细线将质量为m 带正电的小球悬于电容器内部 闭合开关s 小球静止时受到悬线的拉力为f 调节r1 r2 关于f的大小判断正确的是a 保持r1不变 缓慢增大r2时 f将变大b 保持r1不变 缓慢增大r2时 f将变小c 保持r2不变 缓慢增大r1时 f将变大d 保持r2不变 缓慢增大r1时 f将变小 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 方法2电路动态变化问题的分析方法 方法解读 1 引起电路特性发生动态变化的三种主要原因 1 滑动变阻器滑片位置的改变 使电路的电阻发生变化 2 开关的闭合 断开或换向 双掷开关 使电路结构发生变化 3 非理想电表的接入使电路的结构发生变化 2 闭合电路动态分析的基本思路及常用方法 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 即从阻值变化的部分入手 由串 并联规律判知r总的变化情况 再由欧姆定律判知i总和u内的变化情况 最后由部分电路欧姆定律判知各部分电学物理量的变化情况 基本思路流程如下 方法1匀变速直线运动规律的应用方法 方法2电路动态变化问题的分析方法 方法1匀变速直线运动规律的应用方法 方法2电路动态变化问题的分析方法 题型4电路的动态变化问题考法示例7在如图所示的电路中 当滑动变阻器r3的滑动触头p向b端移动时a 电压表示数变大 电流表示数变小b 电压表示数变小 电流表示数变大c 电压表示数变大 电流表示数变大d 电压表示数变小 电流表示数变小 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 解法四 等效电源法 将原电路图画为如图所示的等效电路图 将r1 r2和电源等效为一个新的电源 电压表的示数就是原电源的路端电压 可直接判断r3 r外 u外 故电压表示数变小 当将虚线框中的整个电路视为一个等效电源时 电流表所测的就是等效电源的总电流 由于r3 i总 故电流表示数变大 即选项b正确 答案b特别提醒应用 串反并同 法的前提有两点 一是电路中电源内阻不能忽略 二是滑动变阻器必须采用限流式接法 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 方法3电路故障问题的分析判断方法 方法解读 1 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 灯泡短路 电阻内部断路 接触不良等现象 电路故障的特点如下 2 利用电流表 电压表判断电路故障的方法 1 电流表示数正常而电压表无示数 电流表示数正常 表明电流表所在电路为通路 电压表无示数 表明无电流通过电压表 故障原因可能是 电压表损坏 电压表接触不良 与电压表并联的用电器短路 方法3电路故障问题的分析判断方法 2 电压表有示数而电流表无示数 电压表有示数 表明有电流通过电压表 电流表无示数 说明没有或几乎没有电流流过电流表 故障原因可能是 电流表短路 与电压表并联的用电器断路 3 电流表和电压表均无示数 两表均无示数 表明无电流通过两表 除了两表同时短路外 可能是干路断路导致无电流 3 利用导线判断电路故障 主要判断断路故障 电路中无电流或灯泡不发光 将导线接在两点间 如果电路中有电流 或电路中灯泡发光了 说明此两点间有断路 方法3电路故障问题的分析判断方法 关键点拨 已知电路发生某种故障 寻找故障发生的位置时 可将整个电路划分为若干部分 然后逐一假设某部分电路发生故障 运用欧姆定律进行推理 推理结果若与题述物理现象符合 则故障可能发生在这部分电路 若不符合 则故障不发生在这部分电路 用这种方法逐段找下去 直至找到发生故障的全部可能为止 这里应用了排除法 题型5电路故障问题的分析与判断考法示例8 多选 某同学按如图电路进行实验 电压表内阻看成无限大 电流表内阻看成零 实验中由于电路发生故障 发现两电压表示数相同了 但不为零 若这种情况的发生是由用电器引起的 则可能的故障原因是a r3短路b rp短路c r3断路d r2断路 物理专题九 恒定电流 解析r3短路时 由于电流表内阻看成零 两电压表都被短路 示数都为零 与题不符 故a错误 rp短路时 两电压表都测量r2的电压 示数相同 而且都不为零 故b正确 r3断路时 电压表v2测量r2的电压 电压表v1测量rp和r2串联的电压 电压表v1的示数大于电压表v2的示数 故c错误 r2断路时 由于电压表内阻看成无限大 两电压表都测量r3的电压 示数相同 而且都不为零 故d正确 答案bd方法提炼本题中电表都是理想电表 电压表内阻看成无限大 电压表所在支路可看成断路 电流表内阻看成零 与电流表并联的电阻被短路 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 考法示例9如图所示 电灯l标有 4v1w 的字样 滑动变阻器r的总电阻为50 当滑片p滑至某位置时 l恰好正常发光 此时电流表示数为0 45a 由于外电路发生故障 电灯l突然熄灭 此时电流表示数变为0 5a 电压表示数为10v 若导线连接完好 电路中各处接触良好 试问 1 发生的故障是短路还是断路 发生在何处 2 发生故障前 滑动变阻器接入电路的阻值为多大 3 电源的电动势和内阻为多大 物理专题九 恒定电流 数学第四章 三角函数 物理专题九 恒定电流 方法4测电阻的几种方法 方法4测电阻的几种方法 方法4测电阻的几种方法 3 伏伏法 方法4测电阻的几种方法 方法4测电阻的几种方法 4 电表内阻的测量方法 题型6伏安法测电阻问题考法示例10某个兴趣小组为了测量一待测电阻rx的阻值 准备先用多用电表粗略测出它的阻值 然后再用伏安法精确地测量 实验室里准备了以下器材 a 电流表 量程100 a 内阻约为2k b 电流表 量程500 a 内阻约为300 c 电压表 量程6v 内阻约30k d 电压表 量程15v 内阻约100k e 直流电源 15v 允许最大电流1a f 滑动变阻器 最大阻值100 额定功率1w g 多用电表h 导线 开关若干 物理专题九 恒定电流 1 首先用多用电表的欧姆挡 倍率为 1k 粗测其电阻 指针位置如图所示 其读数r k 2 用伏安法尽可能精确地测量其电阻 电流表应选 电压表应选 均填字母代号 3 在虚线框内画出用伏安法测量该电阻阻值时的实验电路图 4 任何实验测量都存在误差 本实验所用测量仪器均已校准 下列关于误差的说法中正确的是 有多个正确选项 a 由电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差b 由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差c 若将电流表和电压表内阻计算在内 可以消除由测量仪表引起的系统误差d 用u i图象处理数据求待测电阻的阻值可以减小偶然误差 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 特别提醒选取电压表 电流表的重要原则是保证电表能大角度偏转而又不会超出其量程 这样能减小读数误差 注意设计实验电路时要服从以下三个原则 1 安全性原则 实验中要保证电流 电压值既不超过仪表的量程 又不超过变阻器 小灯泡 电阻箱等器材所允许的最大值 2 精确性原则 在不违反安全性原则的前提下 尽量使测量结果更精确 3 简便性原则 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 物理专题九 恒定电流 题型7非理想电表的非常规用法考法示例11如图所示是一些准备用来测量待测电阻rx阻值的实验器材 器材及其规格列表如下 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 答案如图乙所示素养提升电压表内阻已知 则可用电压表代替电流表 但所测电流一般较小 若电流表内阻已知 则可用电流表代替电压表 但所测电压一般较小 在实际中应灵活运用 另外对滑动变阻器的两种连接方式的选择原则是 1 要求回路中的某部分电路的电压从零开始连续变化 必须选择分压接法 2 若采用限流接法 题目所提供的实验仪器中 电表的量程或电阻允许通过的最大电流不够 则选择分压接法 3 滑动变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻时 必须选择分压接法 4 若分压 限流接法都可以时 因为限流接法能耗小 优先采用限流接法 即从节能角度分析 两种连接方式 能限流 不分压 物理专题九 恒定电流 题型8利用半偏法测电表的内阻考法示例12在把电流表改装成电压表的实验中 需要利用如图所示的电路测量电流表的内阻 其主要操作步骤如下 闭合s1 调节r1 使电流表指针偏转到满刻度 再闭合s2 调节r2 使电流表指针偏转到满刻度的一半 读出r2的阻值 即可认为电流表的内阻rg r2 现备有如下器材 物理专题九 恒定电流 a 电流表 量程0 100 a 内阻约为100 b 电阻箱 范围0 9 9 c 电阻箱 范围0 999 9 d 电阻箱 范围0 99999 e 电源 电动势3v 内阻不计 f 电源 电动势6v 内阻不计 g 开关和若干导线 1 电路图中r1应选 r2应选 电源应选 填所选器材前的字母 2 实验中读得r2的阻值为100 若将此电流表改装成量程为3v的电压表 应联一个阻值为 的电阻 3 若用此改装表去测量一稳恒电压 则测量值和真实值相比 填 偏大 或 偏小 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 2 用 半偏法 测电压表的内阻图乙 1 测量原理 电路如图乙所示 2 操作方法 先使r1 0让满偏 再调r1 使半偏 则rv r1 3 误差分析 当调节r1不为零时 和r1上分得的电压比r1为零时大一些 故示数为原来的一半时 而r1上的电压比上电压大一些 由此可知r1 rv 所以测量结果偏大 要减小误差 应使r rv 物理专题九 恒定电流 题型9图象在电阻测量中的应用考法示例13 2015重庆高考 6 2 13分 同学们测量某电阻丝的电阻rx 所用电流表的内阻与rx相当 电压表可视为理想电压表 1 若使用如图甲所示电路图进行实验 要使得rx的测量值更接近真实值 电压表的a端应连接到电路的 选填 b 或 c 点 图甲图乙 2 测得电阻丝的u i图象如图乙所示 则rx为 保留两位有效数字 物理专题九 恒定电流 3 实验中 随电压进一步增加电阻丝逐渐进入炽热状态 某同学发现对炽热电阻丝吹气 其阻值会变化 他们对此现象进行探究 在控制电阻丝两端的电压为10v的条件下 得到电阻丝的电阻rx随风速v 用风速计测 的变化关系如图丙所示 由图可知当风速增加时 rx会 选填 增大 或 减小 在风速增加过程中 为保持电阻丝两端电压为10v 需要将滑动变阻器rw的滑片向 选填 m 或 n 端调节 图丙 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 特别提醒本题具有一定的综合性 体现高考重视对学生科学素养考查的命题方向 特别是第 3 4 问中 必须明确实验原理 理解实验电路和实验方法 还需要结合图象进行分析 并从图象中获取解题信息 这种题型在高考中时常出现 要求我们在学习中重视实验问题的分析和研究 真正提高实验探究能力 物理专题九 恒定电流 方法5利用伏安法研究小灯泡的伏安特性曲线 方法解读 实验研究小灯泡的伏安特性曲线实际上是伏安法测电阻的应用 分别测出小灯泡两端电压及通过的电流便可绘出i u图线 根据欧姆定律可知定值电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系 即i u图线是一条过原点的直线 但是小灯泡的钨丝由于受温度的影响 其i u图线是一条曲线 问题主要涉及实验仪器的选择 实验电路的设计以及对i u图象的认识和利用 分析处理问题时注意把握如下几点 1 用电流表测出通过小灯泡的电流 用电压表测出小灯泡两端的电压 测出多组 u i 值 在i u坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将这些点连接起来 2 电流表外接 因为小灯泡电阻很小 如果内接电流表 分压明显 滑动变阻器采用分压式接法 使电压能从零开始连续变化 方法5利用伏安法研究小灯泡的伏安特性曲线 题型10实验器材的选择与实验数据的处理考法示例14要描绘某电学元件 最大电流不超过6ma 最大电压不超过7v 的伏安特性曲线 设计电路如图1所示 图中定值电阻r为1k 用于限流 电流表a量程为10ma 内阻约为5 电压表 未画出 量程为10v 内阻约为10k 电源电动势e为12v 内阻不计 图1 物理专题九 恒定电流 1 实验时有两个滑动变阻器可供选择 阻值0 200 额定电流0 3a 阻值0 20 额定电流0 5a本实验应选用的滑动变阻器是 填 或 2 正确接线后 测得数据如下表 根据以上数据 电压表是并联在m与之间的 填 o 或 p 根据以上数据 在图2中画出该元件的伏安特性曲线 图2图3 3 在图3中画出待测元件两端电压umo随mn间电压umn变化的示意图 无需数值 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 答案 1 2 p 如图甲所示 3 如图乙所示特别提醒本题没有直接说明待测元件是小灯泡 但本质上是描绘小灯泡伏安特性曲线实验的迁移 注意选实验器材时要根据实验要求进行必要的估算 如本题中滑动变阻器的选择 特别是运用图象处理实验数据时 要明确图线的变化规律及物理意义 决不能盲目答题 物理专题九 恒定电流 题型11实验电路的设计与实验过程的分析考法示例15某学习小组的同学拟探究小灯泡l的伏安特性曲线 可供选用的器材如下 小灯泡l 规格 4 0v0 7a 电流表a1 量程3a 内阻约为0 1 电流表a2 量程0 6a 内阻r2 0 2 电压表v 量程3v 内阻rv 9k 标准电阻r1 阻值1 标准电阻r2 阻值3k 滑动变阻器r 阻值范围0 10 学生电源e 电动势6v 内阻不计 开关s及导线若干 物理专题九 恒定电流 1 甲同学设计了如图甲所示的电路来进行测量 当通过l的电流为0 46a时 电压表的示数如图乙所示 此时l的电阻为 2 乙同学又设计了如图丙所示的电路来进行测量 电压表指针指在最大刻度时 加在l上的电压是v 3 学习小组认为要想更准确地描绘出l完整的伏安特性曲线 需要重新设计电路 请你在乙同学的基础上利用所提供的器材 在图丁所示的虚线框内补画出实验电路图 并在图上标明所选器材代号 图丙图丁 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 方法6测量电源电动势和内阻的常见方法 方法解读 测量电源电动势和内阻的三种常用测量方法归纳类比表 题型12实验原理及应用图象法处理数据考法示例16 2016四川高考 8 11分 用如图所示电路测量电源的电动势和内阻 实验器材 待测电源 电动势约3v 内阻约2 保护电阻r1 阻值10 和r2 阻值5 滑动变阻器r 电流表a 电压表v 开关s 导线若干 实验主要步骤 将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大 闭合开关 逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值 记下电压表的示数u和相应电流表的示数i 以u为纵轴 i为横轴 作u i图线 u i都用国际单位 求出u i图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a 物理专题九 恒定电流 回答下列问题 1 电压表最好选用 电流表最好选用 a 电压表 0 3v 内阻约15k b 电压表 0 3v 内阻约3k c 电流表 0 200ma 内阻约2 d 电流表 0 30ma 内阻约2 2 滑动变阻器的滑片从左向右滑动 发现电压表示数增大 两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是 a 两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱b 两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱c 一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱 另一条导线接在电阻丝左端接线柱d 一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱 另一条导线接在电阻丝右端接线柱 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 题型13实验方法的迁移与创新考法示例17现有一种特殊的电池 它的电动势e约为9v 内阻r约为50 已知该电池允许输出的最大电流为50ma 为了测定这个电池的电动势和内阻 某同学利用如图 a 所示的电路进行实验 图中电压表的内阻很大 对电路的影响可不考虑 r为电阻箱 取值范围0 9999 r0是定值电阻 起保护电路的作用 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 方法7多用电表的原理和使用方法 方法解读 多用电表是一个常用电学仪器 它由电流计 表头 电源 滑动变阻器等组成 其原理是闭合电路欧姆定律 利用多用电表可以测量电流 电压和电阻 还可以利用它检测电路的故障及探究黑箱内元件的组成等 分析求解问题时 要注意掌握如下要点 1 明确多用电表的构造原理多用电表的电路如图所示 其转换测量功能如下 1 2为电流挡 1的量程比较大 5 6为电压挡 6的量程比较大 3 4为欧姆挡 4的倍率比较大 方法7多用电表的原理和使用方法 方法7多用电表的原理和使用方法 方法7多用电表的原理和使用方法 4 掌握探测黑盒内元件的操作程序作出初步判断后 再根据各接点间的测量数据进行逻辑推理 判断黑箱内有哪些电学元件 电阻 电池 二极管等 最终确定元件的位置和连接方式 题型14多用电表的读数问题考法示例18用多用电表进行了几次测量 指针分别处于a和b的位置 如图所示 若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位 a和b的相应读数是多少 请填在表格中 物理专题九 恒定电流 解析 读取直流电压 电流时看表盘中间的那条刻度均匀的刻度线 对于直流100ma电流挡 每一小格表示2ma 所以读数是23 0ma 对于2 5v电压挡 每小格表示0 05v 所以读数是0 57v 测量电阻读最上面的一条刻度线 所以读数是320 答案23 00 57320特别提醒1 多用电表读数时 一定要找到与所测量项目相对应的刻度 分清各自的量程及最小刻度值 用欧姆挡测量电阻阻值的示数为 读数 倍率 2 直流电流和电压的刻度线是均匀的 读数时可以共用 但需按比例计算 如读取5ma量程的电流时可利用 50 的刻度线 只是 50 相当于 5ma 物理专题九 恒定电流 题型15欧姆表内部电路原理的理解考法示例19 2015上海高考 27 4分 如图是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图 电流表满偏电流0 5ma 内阻10 电池电动势1 5v 内阻1 变阻器r0阻值为0 5000 1 该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1 5v刻度的 当电池的电动势下降到1 45v 内阻增大到4 时仍可调零 调零后r0阻值将变 填 大 或 小 若测得某电阻阻值为300 则这个电阻的真实值是 2 若该欧姆表换了一个电动势为1 5v 内阻为10 的电池 调零后测量某电阻的阻值 其测量结果 填 偏大 偏小 或 准确 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 题型16利用多用电表测电阻的方法考法示例20用如图所示的多用电表测量电阻 要用到选择开关k和两个部件s t 请根据下列步骤完成电阻测量 1 旋动部件 使指针对准电流的 0 刻线 2 将k旋转到电阻挡 100 的位置 3 将插入 插孔的表笔短接 旋动部件 使指针对准电阻的 填 0刻线 或 刻线 4 将两表笔分别与待测电阻相接 发现指针偏转角度过小 为了得到比较准确的测量结果 请从下列选项中挑出合理的步骤 并按的顺序进行操作 再完成读数测量 a 将k旋转到电阻挡 1k 的位置b 将k旋转到电阻挡 10 的位置c 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接d 将两表笔短接 旋动合适部件 对电表进行校准 物理专题九 恒定电流 解析 用多用电表测量电阻时 在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上 若指针不在零刻度线上 用螺丝刀小心转动调零螺丝s 使指针对准电流的 0刻线 然后转动选择开关k 选择量程 再将两表笔短接 调整调零电阻的旋钮t 使指针对准满偏刻度 即电阻的 0刻度 接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 测量被测电阻的阻值 若在测量过程中 发现指针偏转角度过小 表明被测的电阻阻值很大 这时要换用更高倍率的挡位 本题就要从 100 挡更换到 1k 挡 答案 1 s 3 t0刻线 4 adc特别提醒用多用电表测电阻时 要特别注意指针偏角小 所指的数值大 表明要选更高倍率的挡位 每次换挡后必须重新进行欧姆调零 读数时注意乘以倍率 物理专题九 恒定电流 题型17用多用电表检测电路故障考法示例21电磁式多用电表是实验室中常用的测量仪器 通过转换开关挡位的调节可实现不同的测量功能 图1 1 测量时多用电表指在如图1所示位置 若选择开关处于 10ma 挡 其读数为ma 若选择开关处于 10 挡 指针指在 5 和 10 的正中间 指针附近的其他刻度模糊 则被测电阻的阻值75 选填 大于 等于 或 小于 2 多用电表处于欧姆挡时 其电路原理如图2所示 表内电源电动势为e 测量电路中电流i与待测电阻的阻值rx关系图象如图3所示 则 物理专题九 恒定电流 图2中 为 填 红表笔 或 黑表笔 图3中图线的函数表达式为i 用题及图中符号表示 图2图3图4 3 某同学连接了如图4所示的电路 闭合开关s后 发现两灯都不亮 他用多用电表的电压挡对电路进行检测 其结果如下表 由此可以断定故障是 假定只有一处故障 a 灯b短路b 灯a断路c de段断路d cd段断路 物理专题九 恒定电流 物理专题九 恒定电流 1 电压表检测法 1 电路断路检测 电压表与电源并联 其中一端不动 另一端与电路各部分依次接触 有示数说明电压表所测两点间有断路 无示数说明是通路 从有示数到无示数的部分为电路断路发生点 2 电路短路检测 先将电压表与电源并联 若电压表有示数 后将电压表依次与电路各部分并联 有示数说明该部分没有短路 无示数处为短路发生点 2 欧姆表检测法利用多用电表的欧姆挡也可以对电路故障进行检测 通常选择小倍率欧姆挡位 将表笔与被测各部分依次并联 通过测量被测部分的电阻来判定电路故障 若欧姆表示数较大 说明被测两点间有断路 若欧姆表示数非常小 说明被测两点间是通路 欧姆表检测法使用中需要注意三点 1 为了提高测试灵敏度 应选择小倍率欧姆挡位 2 被检测电路必须与电路中的电源断开 3 欧姆表检测法主要用于断路检测 物理专题九 恒定电流 3 电流表检测法当电路中发生断路时 也可以在原电路中引入一个电流表 通过电流表示数的变化来判定断路发生点 为了保护电流表不被烧毁 通常把电流表与一个定值电阻串联后 一端与电源相连 另一端与电路各部分测试点依次试触 若有示数说明触点外侧是通路 若无示数说明触点外侧有断路 从有示数到无示数的部分为电路断路发生点 此种方法主要用于断路故障的检测 物理专题九 恒定电流 题型18利用多用电表探索黑箱中的电学元件考法示例22如图甲所示的黑箱中有三个完全相同的电学元件 小明使用多用电表对其进行探测 物理专题九 恒定电流 1 在使用多用电表前 发现指针不在左边 0 刻度线处 应先调整图乙中多用电表的 填 a b 或 c 2 在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a b接点间是否存在电源时 一表笔接a 另一表笔应 填 短暂 或 持续 接b 同时观察指针偏转情况 3 在判定黑箱中无电源后 将选择开关旋至 1 档 调节好多用电表 测量各接点间的阻值 测量中发现 每对接点间正反向阻值均相等 测量记录如表所示 两表笔分别接a b时 多用电表的示数如图乙所示 请将记录表补充完整 并画出黑箱图中一种可能的电路 物理专题九 恒定电流 解析 1 根据多用电表使用前的调整顺序可知 先要机械调零 再欧姆调零 故选a 2 要使电笔跟黑箱短暂接触 否则 若a b两点间电压过大容易损坏电表 3 多用电表选择开关旋至 1 挡时 读数为5 0 黑箱中有三个完全相同的电学元件 接b c时rbc 15 最大 接a b时 rab 5 最小 可能每个元件电阻均为5 即b c间三个元件串联 a b间只有一个元件 a c间有两个电学元件串联 如图甲所示 若每个电学元件电阻均为10 则rbc 15 最大 说明b c间有两个元件并联后与第三个元件串联 rab 5 最小 说明a b间有两个元件并联 rac 10 说明a c间只有一个元件 如图乙所示 答案 1 a 2 短暂 3 5 0如图甲或乙所示 物理专题九 恒定电流 方法提炼判断黑箱问题的基本方法1 纯电阻黑箱 先将电阻为0的两接线柱短接 再根据已知计算各接线柱间电阻的分配 先画接线柱间数目最多的电阻 再画全部电路 2 闭合电路黑箱 将电压为0的两接线柱短接 在电压最大的接线柱间画电池 再由已知计算电阻分配 并将电阻接在各接线柱间 物理专题九 恒定电流 c 考法帮 考向全扫描 考向1考查电路的基本概念和规律考向2考查对电路的综合分析和判断能力考向3对电学实验能力的综合考查 物理专题九 恒定电流 本专题是历年高考的必考内容 命题以 电路 为主线 涉及对电路概念的理解和计算 电路的故障分析与判断 电路的测量与电表的使用 特别是电学实验原理的理解与方法的创新 既是高考命题的热点内容 更是高考对物理学科能力考查的重要依托 从考查形式上来看 试题既有对本专题知识的单独考查 又有与其他电学知识相结合的综合考查 考查内容主要有部分电路欧姆定律 闭合电路欧姆定律 电功和电功率 电学仪器的选择与使用 分组实验与迁移创新实验等 题型以选择题和填空题为主 考情揭秘 命题透视 本专题涉及电路的物理概念和物理规律较多 特别是串 并联电路的特点 部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律以及电功 电热和电功率等内容 要求在理解的基础上灵活地应用 试题考法灵活 在突出基础的同时 更加注重能力 一般多为选择题 难度适中或偏易 考向1考查电路的基本概念和规律 示例23 考查电路基本规律的应用 2016江苏高考 8 4分 多选 如