高考物理考试难点考点讲解.doc

高三物理一轮复习讲义：电容器、带电粒子在电场中的运动一、知识综述本次我们主要学习平行板电容器还有带电粒子在电场中的运动。理解和应用两种典型电容器的求解方法，掌握带电粒子在电场中的加速和偏转，可以和抛体运动类比记忆。能利用等效重力的方法求解复合场有关的题目。二、重难点知识归纳与讲解1、电容器的电容、平行板电容器的电容 (1)电容器：两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成一个电容器. (2)电容：电容器所带的电荷量Q(一个极板所带电荷量的绝对值)与两个极板间的电势差U的比值，即日电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量. (3)常用电容器：纸质电容器、电解电容器、平行板电容器、可变电容器.其中电解电容器连接时应注意其“”、“”极. (4)平行板电容器：平行板电容器的电容C跟介电常数成比，跟两板正对面积S成正比，跟两板间距离d成反比，即(5)对电容器电容的两个公式的理解.公式是电容的定义式，适用于任何电容器.对于一个确定的电容器，其电容只由本身的因素决定，而与其电荷量Q和电压U无关.公式是平行板电容器的决定式，只适用于平行板电容器.2、平行板电容器的动态分析充电后平行板电容器两极板间形成的电场，可认为是匀强电场，由于某种原因使电容C发生了改变，就会导致电容器的电荷量Q，两板间电压U，匀强电场的场强E发生相应的变化，这类问题常见于两种情况：(1)电容器一直与电源相连接.此时电容器两极板间电势差U保持不变.(2)电容器充电后与电源断开.此时电容器所带的电荷量Q保持不变.分析的基本思路是：3、带电粒子在电场中加速带电粒子进入电场中加速，若不计粒子重力，根据动能定理，有当初速度v0=0时，末速度v的大小只与带电粒子的荷质比和加速电压U有关，而与粒子在电场中的位移无关.4、带电粒子在电场中的偏转带电粒子沿垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动，如图所示，设粒子的电荷量为q，质量为m，初速度为v0，两平行金属板间电压为U，板长为L，板间距离为d，则平行于板方向的分运动是匀速直线运动，L=v0t垂直于板方向的分运动是初速为零的匀加速直线运动所以，侧移距离 偏转角满足5、示波管的原理(1)结构：示波管是由电子枪、偏转电极和荧光屏组成的，管内抽成真空.(2)原理：如果在偏转电极XX上加上扫描电压，同时在偏转电极YY上加上所要研究的信号电压，若其周期与扫描电压的周期相同，在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线.6、带电粒子在匀强电场中的运动带电粒子在匀强电场中的运动有两类问题：一是运动和力的关系问题，常用牛顿第二定律结合运动学公式去分析解决；二是运动过程中的能量转化问题，常用动能定理或能量守恒定律去分析解决.(1)在交变电场中的运动在交变电场中做直线运动.粒子进入电场时的速度方向(或初速为零)跟电场力方向平行，在交变电场力作用下，做加速、减速交替变化的直线运动，通常运用牛顿运动定律和运动学公式分析求解.在交变电场中的偏转，粒子进入电场时的速度方向跟电场力方向垂直，若粒子在电场中运动的时间远小于交变电场的周期，可近似认为粒子在通过电场的过程中电场力不变，而做类平抛运动.(2)在匀强电场与重力场的复合场中运动处理复合场有关问题的方法常有两种：正交分解法：将复杂的运动分解为两个相互正交的简单直线运动，分别去研究这两个分运动的规律，然后运用运动合成的知识去求解复杂运动的有关物理量.等效法：由于带电微粒在匀强电场中所受到的电场力和重力都是恒力，因此，可将电场力F和重力G进行合成如图所示，这样复合场就等效为一个简单场，将其合力F合与重力场的重力类比，然后利用力学规律和方法进行分析和解答.典型例题例1、如图所示，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始运动，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中.在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况下，一定能使电子的偏转角变大的是（）AU1变大，U2变大BU1变小，U2变大CU1变大，U2变小DU1变小，U2变小例2、如图所示，质量为m、电荷量为q的粒子(重力不计)，在匀强电场中的A点时速度为v，方向与电场线垂直，在B点时速度大小为2v，已知A、B两点间距离为d，求(1)A、B两点间的电压；(2)电场强度的大小和方向.例3、带有等量异种电荷的两个平行金属板A和B水平放置，两板间距离为d(d远小于板的长和宽)，一个带正电的油滴M悬浮在两板的正中央，处于平衡，油滴的质量为m，电荷量为q，如图所示.在油滴的正上方距A板d处有一个质量也为m的带电油滴N，油滴N由静止释放后，可以穿过A板上的小孔，进入两金属板间与油滴M相碰，并立即结合成一个大油滴.整个装置处于真空环境中，若不计油滴M和N间的库仑力和万有引力以及金属板本身的厚度，要使油滴N能与M相碰，且结合成的大油滴(油滴可视为质点)又不与金属板B相碰.求：(1)两个金属板A、B间的电压是多少？哪板电势高？ (2)油滴N带何种电荷，电荷量可能是多少？例4、在水平向右的匀强电场中，有一质量为m，带正电的小球，用长为L的绝缘细线悬挂于O点，当小球静止A点时，细线与竖直方向夹角为，如图所示.现给小球一个垂直于悬线的初速度，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动，求：(1)小球运动过程中的最小速度.(2)小球在A点的初速度.例5、如图所示，A、B为水平放置的平行金属板，板间距离为d(d远小于板的长和宽)，在两板之间有一带负电的质点P.已知若在A、B之间加电压U0，则质点P可以静止平衡.现在A、B间加上如图所示的随时间t变化的电压U，在t=0时，质点P位于A、B间的中点处且初速度为0，已知质点P能在A、B之间以最大的幅度上下运动而又不与两板相碰，求图中U改变的各时刻t1，t2，t3及tn的表达式.(质点开始从中点上升到最高点，及以后每次从最高点到最低点或从最低点到最高点的过程中，电压只改变一次.)例6、如图所示，A、B是一对平行的金属板，在两板间加上一周期为T的交变电压U. A板的电势UA=0，B板的电势UB随时间的变化规律为：在0到的时间内， UB=U0(正的常数)；在到T的时间内， UB=U0；在T到的时间内， UB=U0；在到2T的时间内，UB=U0，现有一电子从A板上的小孔进入两板间的电场区内，设电子初速度和重力的影响均可忽略（）A若电子是在t=0时刻进入的，它将一直向B板运动B若电子是在时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上 C若电子是在时刻进入的，它可能时而向B板运动，时而向A板运动，最后打在B板上D若电子是在时刻进入的，它可能时而向B板，时而向A板运动高考真题为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它有上下底面是面积A=0.04m2的金属板，间距L=0.05m，当连接到U=2500V的高压电源正负两板时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图所示.现把一定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电量为q=1.01017C，质量为m=2.01015kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用力和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力，求合上电键后；(1)经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附？(2)除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功？(3)经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大？例1、解析：设电子经电场U1加速后获得的速度为v0，根据动能定理设极板长为L，两板间距离为d，电子进入偏转电场后做类平抛运动，则平行于极板方向：L=v0t 垂直于极板方向： 偏转角满足：由以上各式可解得： 显然，U1减小，U2增大时，一定增大. 答案：B例2、解析：(1)带电粒子从A到B的过程中，由动能定理可得 将vA=v，vB=2v代入解得(2)带电粒子从A到B做类平抛运动，设在垂直电场线和平行电场线方向上的位移分别为x和y.由于A到B，粒子的动能增加，则电场力做正功，所以，场强方向应水平向左.答案：例3、解析：(1)油滴M带正电，在两金属板之间处于平衡，有mg=qU/d，则B板电势较高，电势差(2)若油滴N带负电，则N与M相碰后，结合成大油滴无论其电性为正，还是为负，或者电荷量为零，都将向B板做加速运动而最终与B板相碰.因此，要不落到B板上，油滴N必带正电.设油滴N带电量为Q，油滴N与M相碰前的速度设为v0，有：油滴N能与M相碰：油滴M和N相碰后，结合成大油滴，速度为v，有： 此后，大油滴向下运动，不碰到B板，须有代入v和U的值，解得 油滴所带电荷量是答案： B板电势较高(2)正电，例4、解析：小球在运动过程中，所受重力和电场力都是恒力，将它们合成等效为一个力F，如图所示，则把合力F与重力类比，其等效重力加速度因此，小球在竖直平面内做匀速圆周运动的等效“最低点”和“最高点”分别为图中的A点和B点. (1)小球在B点处的速度最小，依题意 (2)小球从A点运动到B点的过程中，根据动能定理答案：例5、解析：综合分析带电质点P的受力情况和运动情况，建立清晰的物理图景是解答本题的关键.设质点P的质量为m，电荷量为q，当A、B间加电压U0时，根据题意有当两板间所加电压为2U0时，P的加速度向上，设其大小为a，则联立解得，a=g.当两板间的电压为零时，P只受重力，加速度方向向下，大小为g，要P以最大幅度上下运动，而又不与两板相碰，则P达到A板或B板时速度必为零.根据运动的对称性可知，加上电压2U0后，P质点先向上做匀加速度直线运动，运动后，撤去电场，继续向上做匀减速运动直到速度为零.到达A板后，在重力作用下，自由下落直到A、B的中点，然后又加上电压2U0，使质点P向下做匀减速运动，至B板时，速度恰好减为零，然后反向加速，达到A、B中点时撤去电场，在重力作用下做匀减速运动到A板时，速度恰好为零，以后重复上述运动过程.综合以上分析，质点P的运动过程可用vt图象表示，如图所示.由匀变速直线运动规律有 其中a=g，解得设质点P从A板自由下落到AB两板中点所历经的时间为t，则答案：例6、解析：依题意，电子在电场中运动时，其加速度大小不变，方向在时刻发生突变.不同时刻进入的电子，其运动情况有所不同，如图中的a、b、c所示，分别表示t=0时刻，时刻的和时刻进入的电子的vt图象(以从A板指向B板方向为正方向).从图象可以看出， t=0时刻进入的电子速度方向不变，一直向B板运动. 和时刻进入的电子运动一段时间后速度反向，这说明它们都是来回往复运动，但在一个周期内，前者的位移为正，即向B板运动了一段位移，最后一定打在B板上；而后者的位移为负，若在一个周期内未打到B板，电子将返回到A板而从小孔穿出. 时刻进入的电子受到指向A板的电场力，而初速为零，因此，它不可能进入两板间运动. 答案：AB 高考真题1、解析：(1)合上电键后，不同位置的烟尘颗粒在电场力作用下，向下极板加速运动，所以只要上板表面附近的烟尘被吸附到下板时，烟尘可认为被全部吸附，烟尘所受的电场力解得(2)由于板间烟尘颗粒均匀分布，可以认为烟尘的质心位于板间中点位置，因此，除尘过程中电场力对烟尘所做总功(3)解法一、设经过时间t1容器中烟尘颗粒的总动能达最大，此时烟尘颗粒下移的距离为x，对每个烟尘颗粒，由动能定理得而此时没有被吸附的烟尘颗粒数为NA(Lx)所以，在容器的上下板间的烟尘颗粒的总动能解法二、将所有烟尘颗粒等效集中于板中央，当烟尘运动到下板时，总动能最大，则 答案：(1)0.02S(2)2.5104J(3) 0.014S（人教版）2012届高三物理一轮复习讲义：电势差、电势能和等势面一、知识综述本次我们学习电势差与电势、等势面三节内容。上次学习的电场强度是从电场的力的特性出发研究电场的性质，而电势差与电势则是从电场的能的属性出发研究电场的性质。可以说电场强度和电势分别从电场的不同属性出发来研究电场，是一个问题的两个方面，大家要注意比较这两个物理量的异同。等势面则是描述电势的一种辅助方法，这与用电场线辅助地描述电场是类似的。二、重难点知识归纳与讲解1、电势差：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷电量q的比值，叫做AB两点的电势差。表达式为： 说明：（1）定义式中，为q从初位置A移动到末位置B电场力做的功，可为正值，也可为负值，q为电荷所带的电量，正电荷取正值，负电荷取负值。（2）电场中两点的电势差，由这两点本身的初、末位置决定。与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关。在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为与成正比，与q成反比。只是可以利用、q来计算A、B两点电势差。（3）公式适用于任何电场。2、电势：在电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差；也等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功，电势记作，电势是相对的，某点的电势与零电势点的选取有关，沿电场线的方向，电势逐点降低。说 明：（1）电势的相对性。（2）电势是标量。电势是只有大小、没有方向的物理量，电势的正负表示该点的电势高于和低于零电势。（3）电势与电势差的比较电势与电势差都是反映电场本身的性质（能的性质）的物理量，与检验电荷无关；电势与电势差都是标量，数值都有正负，单位相同， UAB=AB。某点的电势与零电势点的选取有关，两点间的电势差与零电势点的选取无关。3、电场力做功与电势能变化的关系。（1）电场力做功的特点在电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的起止位置有关，与电荷经过的路径无关，这一点与重力做功相同。（2）电势能:电荷在电场中具有的势能叫做电势能，电势能属于电荷和电场系统所有。（3）电场力做功与电势能变化的关系 电场力的功与电势能的数量关系 WAB=AB=。电场力做正功时，电荷的电势能减小；电场力做负功时，电荷的电势能增加，电场力做了多少功，电荷的电势能就变化多少，即=WAB=qUAB。4、等势面的概念及特点（1）等势面:电场中电势相同的各点构成的曲面叫做等势面。（2）等势面的特点:电场线与等势面处处垂直，且总是由电势高的等势面指向电势低的等势面；在同一等势面上移动电荷时电场力不做功；处于静电平衡的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面；导体表面的电场线与导体表面处处垂直。（3）熟悉匀强电场、点电荷的电场、等量异种电荷的电场、等量同种点电荷的电场的等势面的分布情况。点电荷电场中的等势面，是以电荷为球心的一簇球面；等量同种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面等量异种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面；匀强电场中的等势面，是垂直于电场线的一簇平面.三、重难点知识剖析5、电势与等势面（1）电势是描述电场中单个点的电场性质，而等势面是描述电场中各点的电势分布。（2）电场线是为了描述电场而人为引入的一组假想线，但等势面却是实际存在的一些面，它从另一角度描述了电场。（3）等势面的性质:同一等势面上任意两点间的电势差为零； 不同的等势面一定不会相交或相切； 电场强度方向垂直等势面且指向电势降低的方向。6、比较电荷在电场中某两点电势能大小的方法 (1)场源电荷判断法离场源正电荷越近，试验正电荷的电势能越大，试验负电荷的电势能越小离场源负电荷越近，试验正电荷的电势能越小，试验负电荷的电势能越大 (2)电场线法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小 (3)做功判断法无论正、负电荷，电场力做正功，电荷从电势能较大的地方移向电势能较小的地方反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方7、电场中电势高低的判断和计算方法 (1)根据电场线方向判断因沿电场线方向各点电势总是越来越低，而逆着电场线方向电势总是逐渐升高 (2)根据等势面的分布和数值，都画在同一图上，直接从图上判定电势高低 (3)根据电场力做功公式判定当已知q和WAB时，由公式WAB=qUAB，则UAB=WAB/q判定8、电势能与电势的关系 (1)电势是反映电场电势能的性质的物理量还可以从能的角度定义电势：电场中某点的电荷具有的电势能跟它的电荷量的比值，叫做该点的电势，即或者=q，某点的电势与该点是否有电荷无关 (2)正电荷在电势为正值的地方电势能为正值，在电势为负值的地方电势能为负值；负电荷在电势为正的地方电势能为负值，在电势为负的地方电势能为正值 (3)电势是由电场决定，电势能是由电场和电荷共同决定的它们都是标量、相对量当零势点确定以后，各点电势有确定的值由于存在两种电荷，则在某一点不同种电荷的电势能有的为正值，也有的为负值 (4)在实际问题中，我们主要关心的是电场中两点间的电势差UAB和在这两点间移动电荷时，电荷电势能的改变量AB。UAB和AB都与零电势点的选择无关有关系式：AB=qUAB9、电势与场强的比较 (1)场强是反映电场力的性质，电势是反映电场能的性质，它们都是由比值定义的物理量，因而它们都是由电场本身确定的，与该点放不放电荷无关 (2)电场强度是矢量，电场确定后，各点的场强大小和方向都惟一地确定了(即各点场强大小有确定的值)电势是标量，是相对量电场确定后，各点电势的数值还可随零电势点的不同而改变 (3)电场线都能描述它们，但又有所不同：电场线的密度表示场强的大小，电场线上各点的切线方向表示场强的方向沿电场线的方向，电势越来越低，但不能表示电势的数值典型例题：1、下图是一匀强电场，已知场强E=2102N/C现让一个电量q=4108C的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离s=30cm试求：(1)电荷从M点移到N点电势能的变化(2)M，N两点间的电势差2、下列一些说法，正确的是（）A电场中电势越高的地方，电荷在那一点具有的电势能越大B电场强度越大的地方，电场线一定越密，电势也一定越高C电场强度为零的地方，电势一定为零D某电荷在电场中沿电场线的方向移动一定距离，电场线越密的地方，它的电势能改变越大3、将一个电量为2108C的点电荷，从零电势点S移到M点要反抗电场力做功4108J，则M点电势M=_，若将该电荷从M点移到N点，电场力做功14108J，则N点电势N=_，MN两点间的电势差UMN=_4、如图所示，虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等实线为一带正电粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M、N是这条轨迹上的两点，则下面说法中正确的是（）A三个等势面中，a的电势最高 B对于M、N两点，带电粒子通过M点时电势能较大C对于M、N两点，带电粒子通过M点时动能较大D带电粒子由M运动到N时，加速度增大5、如图所示，P、Q两金属板间的电势差为50V，板间存在匀强电场，方向水平向左，板间的距离d=10cm，其中Q板接地，两板间的A点距P板4cm求：(1)P板及A点的电势(2)保持两板间的电势差不变，而将Q板向左平移5cm，则A点的电势将变为多少?高考真题例1、有三根长度皆为l=1.00 m的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板上的O点，另一端分别拴有质量皆为m=1.00102kg的带电小球A和B，它们的电荷量分别为q和q，q=1.00107C. A、B之间用第三根线连接起来，空间中存在大小为E=1.00106N/C的匀强电场，场强方向沿水平向右，平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断，由于有空气阻力，A、B球最后会达到新的平衡位置求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少（不计两带电小球问相互作用的静电力）.例1、解析：(1)由图可知，负电荷在该电场中所受电场力F方向向左因此从M点移到N点，电荷克服电场力做功，电势能增加，增加的电势能E等于电荷克服电场力做的功W电荷克服电场力做功为W=qEs=410821020.3J=2.4106J即电荷从M点移到N点电势能增加了2.4106J(2)从M点到N点电场力对电荷做负功为WMN=2.4106J则M，N两点间的电势差为 即M，N两点间的电势差为60V例2、解析：解本题的关键是区分场强、电势、电势能概念以及与电场线的关系最易错的是，总是用正电荷去考虑问题而忽略有两种电荷的存在由于存在两种电荷，故A项错误电场线的疏密表示场强大小，而电场线的方向才能反映电势的高低，故B项错电场线越密，电场力越大，同一距离上电场力做的功越多，电荷电势能的改变越犬D项正确电势是相对量，其零电势位置可随研究问题的需要而任意确定故“一定为零”是错误的 答案：D例3、解析：本题可以根据电势差和电势的定义式解决，一般有下列三种解法：解法一：严格按各量的数值正负代入公式求解由WSM=qUSM得：而USM=SM， M=SUSM=(02)V=2V由WMN=qUMN得： 而UMN=MN， N=MUMN=2(7)V=5V解法二：不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公式求解，然后再用其他方法判断出要求量的正负 由WSM=qUSM得电场力做负功，负电荷q受的电场力方向与移动方向大致相反，则场强方向与移动方向大致相同，故SM，而S=0，故M=2V 同理可知：UMN=7V，N=5V解法三：整体法：求N点电势时把电荷从S点移到M点再移动N点，看成一个全过程，在这个过程中，由S到N电场力做的总功等于各段分过程中电场力做功的代数和即WSN=WSMWMN=(410814108)J=10108J 由WSN=qUSN得： 而S=0，N=5V例4、解析：由于带电粒子做曲线运动，所受电场力的方向必定指向轨道的凹侧，且和等势面垂直，所以电场线方向是由c指向b再指向a根据电场线的方向是指电势降低的方向，故UcUbUa，A错带正电粒子若从N点运动到M点，场强方向与运动方向成锐角，电场力做正功，即电势能减少；若从M点运动到N点，场强方向与运动方向成钝角，电场力做负功，电势能增加故选项B错根据能量守恒定律，电荷的动能和电势能之和不变，故粒子在M点的动能较大，选项C正确由于相邻等势面之间电势差相等，因N点等势面较密，则ENEM，即qENqEM由牛顿第二定律知，带电粒子从M点运动到N点时，加速度增大，选项D正确所以正确答案为C、D项 答案：C、D例5、解析：板间场强方向水平向左，可见Q板是电势最高处Q板接地，则电势Q=0，板间各点电势均为负值利用公式可求出板间匀强电场的场强，再由U=Ed可求出各点与Q板间的电势差，即各点的电势值(1)场强QA间电势差UQA=Ed=5102(104)102V=30V A点电势A=30V，P点电势P=UPQ=50V(2)当Q板向左平移5cm时，两板间距离d1=10cm5cm=5cm Q板与A点间距离变为d=(104)cm5cm=lcm电场强度Q、A间电势差UQA=Ed=1.01031.0102V=10V 所以A点电势A=10V高考真题例1、解析：设重新平衡时细线OA、AB与竖直方向间的夹角为、，在下图甲中，虚线表示A、B球原来的平衡位置，实线表示烧断O、B线后A、B球的平衡位置.线烧断后A球的受力如图乙所示.由平衡条件，得T1sinT2sin=Eq T1cos=mgT2cos B球受力如下图甲所示.由平衡条件有T2sin=qE T2cos=mg上述四式联立并代入题中数据，可解出=0，=45.所以新的平衡位置如下图乙所示.由A、B球的新的平衡位置可知，和原来的平衡位置相比，有A球的重力势能减小了，减小量为EA=mgl(1sin60).B球的重力势能减小了，减小量为EB=mgl(1sin60cos45).A球的电势能增加了，增加量为WA=qElcos60. B球的电势能减少了，减小量为WB=qEl(sin45sin30).两种势能总和减少了，减少量为W= WBWA+EAEB=6.8102J.（人教版）2012届高三物理一轮复习讲义：电学实验一、内容概述 1、掌握电流表、电压表的改装原理，掌握伏安法测电阻的两种解法，并能够分析测量误差。2、掌握滑动变阻器的两种用法。 3、理解多用电表的原理和读数方法。二、重点知识讲解（一）电表的改装1、电流表：把表头G改装成电流表，即把表头的量程Ig扩大到电流表的量程I，这时应并联一个电阻R，起分流作用。若电流表的扩大倍数为，由并联电路的特点得：电流表的内阻：2、电压表：把表头G改装成电压表，即把表头的量程Ug扩大到量程U，应串联一个电阻起分压作用。若电压表的扩大倍数为，由串联电路的特点得：电压表的内阻为：RV=RRg=nRg 量程：U=nUg=IgRV例1、有一块满偏电流Ig=1mA、线圈电阻Rg=1k的小量程电流表；（1）把它改装成满偏电压U=10V的电压表；（2）把它改装成满偏电流I=10mA的电流表。要求画出电路图，算出有关数据。（二）电阻的测量1、伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）2、实验电路（电流表内外接法）的选择测量未知电阻的原理是R，由于测量所需的电表实际上是非理想的，所以在测量未知电阻两端电压U和通过的电流I时，必然存在误差，即系统误差，要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差，必须依照以下原则：（1）若，一般选电流表的内接法。如图（a）所示。由于该电路中，电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的总电压，电流表的读数I表示通过本身和Rx的电流，所以使用该电路所测电阻R测RxRA，比真实值Rx大了RA，相对误差a（2）若，一般选电流表外接法。如图（b）所示。由于该电路中电压表的读数U表示Rx两端电压，电流表的读数I表示通过Rx与RV并联电路的总电流，所以使用该电流所测电阻R测也比真实值Rx略小些，相对误差a.例2、某电流表的内阻在0.10.2之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A待测电流表A1（量程0.6A）；B电压表V1（量程3V，内阻约2k）C电压表V2（量程15V，内阻约10k）；D滑动变阻器R1（最大电阻10）E定值电阻R2（阻值5）F电源E（电动势4V）G电键S及导线若干（1）电压表应选用_；（2）画出实验电路图；（3）如测得电压表的读数为V，电流表的读数为I，则电流表A1内阻的表达式为：RA=_。（三）滑动变阻器的使用1、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点如图所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法EULEILEIL分压接法0ULE0ILE（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小其中，在限流电路中，通RL的电流IL=，当R0RL时IL主要取决于R0的变化，当R0RL时，IL主要取决于RL，特别是当R0R0Rap，所以RL与Rap的并联值R并Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL=IR并=Rap，显然ULRap，且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.（2）下列情况可选用限流式接法测量时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RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.例3、用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 ，额定功率为1 W）；电流表A1（量程00.6 A，内阻0.2 ）；电流表A2（量程03 A，内阻0.05 ）；电压表V1（量程03 V，内阻3 k）；电压表V2（量程015 V，内阻15 k）；滑动变阻器R0（050 ），蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选_，并画出实验电路图.（四）万用电表的使用1、使用步骤及注意事项：（1）使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。（2）根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。（如测量20mA左右的直流电流，应将选择开关对准左边100mA量程处，在刻度盘上，应该看最下方的刻度，即满偏刻度为10的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘10，得测量结果。）（3）使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200就应该选10的倍率。进行欧姆调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。（4）使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。2、欧姆表测电阻（1）原理是闭合电路欧姆定律.（2）当红、黑表笔之间接入某一电阻Rx时，通过欧姆表的电流为.若I=0，则Rx=；I=Ig时，Rx=0。欧姆表刻度具有反向性和非线性特点，表盘刻度不均匀.当，表盘中值电阻，中值电阻一定，表盘刻度就唯一确定.欧姆表中的电池用久了，电动势和内阻都要发生变化，只能用来粗略测量电阻.例4、如图，电流表满偏电流Ig=500A，线圈电阻Rg=200，电动势E=1.5V，电流表盘刻有欧姆表刻度线，指针指在满刻度时共转过90.（1）指针半偏时所对应的阻值是多少？（2）指针转过30时所对应的阻值是多少？（3）若电池使用久了，电动势变为1.4V，这种情况下测电阻时若指针指在中间阻值处，求被测电阻真实值。（五）测定电池的电动势和内阻1、实验原理如图(1)所示电路，改变电阻R，从电压表和电流表可测出几组U、I值，利用闭合电路欧姆定律可以求出E、r2、数据处理测出两组U、I值，列方程组可解出E、r图象法处理数据，测出多组(不少于6组)、I值，在I直角坐标系中标出各点，画出I图象，如图(2)所示，图象的纵截距为E，横截距为短路电流，图象法比较好地利用各组测量数据，并能排除奇异点，能够减小偶然误差3、误差分析：由于电流表和电压表不是理想电表，就会带来一定的系统误差，下面分别分析电流表内接和外接两种情况下的系统误差(1)如图(3)所示，电流表接在了外边，电压表所测为电源的外电压，而电流表读数比流过电源的电流值要小，测量存在系统误差电压表的读数越大，越大，电流表的测量误差也越大，如图(4)所示，短路时，0，测量值与真实值相同由图象可知，定量分析：此函数式的纵截距为：斜率的绝对值为：当r时，(2)如图(5)所示，电流表接在了里边，电流表所测的电流为流过电源的电流，电压表所测电压比路端电压小当电路中电流增加时，电压表读数的误差随着增加，UI图象如图(6)所示，测量值图线比较陡，E，r由等效电路可知，一般安培表的内阻与r接近，所以这种方法测出的内阻误差较大（六）简单的逻辑电路逻辑关系真值表符号与门：仅当输入信号A和B均为1时，输出信号Z才为1。输入输出ABZ 00010100111或门：输入信号A和B只要有一个为1或者均为1时，输出信号Z为1。输入输出ABZ000011101111非门：输入信号A为1，则输出信号为0；输入信号A为0，输出信号为1。输入输出AZ0110例5、如图为包含某逻辑电路的一个简单电路图，L为小灯泡光照射电阻R时，其阻值将变得远小于R该逻辑电路是_门电路（填“与”、“或”或“非”）当电阻R受到光照时，小灯泡L将_（填“发光”或“不发光”）高考真题某同学设计了一个如图7所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1）、电阻箱（099.99）、滑动变阻器（010）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略（1）该同学按图7连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20试分析该测量产生误差的原因是_（2）简要写出利用图7所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：_；_；（3）图8是由实验数据绘出的图象，由此求出待测干电池组的电动势E_V、内阻r_（计算结果保留三位有效数字）例1、解析：因电流表的满偏电流IgI，所以并联一个适当的分流电阻，即可改装成量程为10mA的电流表，原来电流的满偏电压Ug=IgRg=1VU，故应串联一个适当的分压电阻，即可改装成量程为10V的电压表，其电路图如（a）、（b）所示。改装成电压表时，由串联分压 即需串联一个阻值为9k的分压电阻.改装成电流表时，由并联分流： 即需并联一个阻值为0.11k的分流电阻.例2、解：本题利用电压表指电压，电流表指电流的功能，根据欧姆定律R=计算电流表的内阻。由于电源电动势为4V，在量程为15V的电压表中有的刻度没有利用，测量误差较大，因而不能选；量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势，但可在电路中接入滑动变阻器进行保护，故选用电压表V1。由于电流表的内阻在0.10.2之间，量程为0.6A ，电流表上允许通过的最大电压为0.12V，因而伏特表不能并联在电流表的两端，必须将一个阻值为5的定值电阻R2与电流表串联再接到伏特表上，才满足要求。滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式节能些，因而滑动变阻器采用限流的连接方式。故本题电压表选用V1；设计电路图如图1所示；电流表A1内阻的表达式为：RA =-R2。例3、错解分析：没能据安全性、准确性原则选择A1和V1，忽视了节能、方便的原则，采用了变阻器的分压接法.解题方法与技巧：由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U=2.2 V，I=0.45 A.则电流表应选A1，电压表应选V1.又因=24.5 Rx，则电流表必须外接.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin=0.11 AI额，故可用限流电路.电路如图所示. 例4、解析：（1）设电源内阻为r，指针满偏时，指针指在表盘正中央时， （2）指针转过30时对应阻值为Rx，则：（3）电动势E=1.4V时对应的中值电阻指针半偏处仍刻着3000，而实际电阻只有2800，可见用欧姆表测电阻时，由于电动势变小，电阻的测量值偏大，电阻的测量将产生系统误差。 例5、解析：逻辑电路分为或门电路、与门电路和非门电路，由图示符号可知，该逻辑电路是非门电路；当光照射电阻R时，其阻值将变得远小于R，则R两端电压很小，由非门电路的特点可知，其输出电压较大，小灯泡L将发光。 答案：非，发光 高考真题答案：（1）并联电阻箱后电路总阻值减小，从而使总电流增大。 （2）见解题详析 （3）2.86，2.37解析：（1）测量电流表内阻的实验方法是半偏法，其实验步骤是：断开开关S，闭合开关K，调节滑动变阻器的滑动头P，使电流表指针满偏；将开关S接C，保持滑动变阻器的滑动头P的位置不变，调节电阻箱R，使电流表指针半偏，此时电阻箱的读数等于电流表的内阻。由于电阻箱的并入，使电路中的总电流增大，电流表内阻的测量值偏小。（2）断开开关K，将电阻箱R的阻值调到最大，再将开关S掷向D；调节电阻箱R直到电流表有一合适的示数，改变R的阻值，进行多次测量，记录每次电阻箱的阻值和电流表示数。（3）此实验测定电源电动势和内阻的原理式是：，即显然，图线的斜率的倒数表示电源电动势E，图线的截距表示，由图线可得，则。（人教版）2012届高三物理一轮复习讲义：恒定电流一、知识概述本次主要学习恒定电流的1，2，3，6节内容，是初中部分电路知识的充实和提高，主要讲述了两个重要的定律：部分电路欧姆定律和电阻定律；三个重要的概念：电流、电阻和电压；以及了解半导体和超导体的性能在技术中的应用及发展前景，本部分是电学的基础。二、重点知识归纳及讲解（一）电流1、电流的一层含义（1）大量自由电荷定向移动形成电流的现象；（2）物体中有大量的自由电荷是形成电流的内因，电压是形成电流的外因。2、电流的另一层含义（1）意义：表示电流强弱的物理量（2）定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间的比值叫电流。（3）公式：（定义式）（4）单位：安培（A）毫安（mA）微安（A）（5）是标量，方向规定：正电荷定向移动的方向为电流的方向（6）方向不随时间而改变的电流叫直流电：方向和强弱都不随时间而改变的电流叫恒定电流。3、电流的微观表达式：I=nqSv n单位体积内电荷数 q自由电荷量 S导体的横截面 v电荷定向移动的速率4、导线中的电场：导线中的电场是两部分电荷共同作用的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可以将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使只有电子沿导线做定向移动，形成电流；垂直导线方向的分量使自由电子向导线的某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。这些电荷分布产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场