高考物理一轮复习课件 第8单元恒定电流课件 （广东专版）.ppt

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电压表 多用电表和滑动变阻器 特别是掌握设计电路的要领及数据处理的方法 第八单元 使用建议 2 课时安排 本单元建议安排9课时 第33讲 第34讲 第35讲 第36讲 第37讲各1课时 第35讲2课时 单元训练1课时 滚动复习1课时 第33讲 部分电路及其规律 第33讲部分电路及其规律 第33讲 编读互动 1 本讲的重点是对恒定电流的基本概念的理解和电路分析的基本方法 应特别关注等效电路的画法 2 本讲教学可以按下面的思路安排 从电流的定义入手 复习电阻定律 电功率 串并联电路的特点等 总结分析电路的方法并能应用所学的知识进行求解 1 通过例1和变式题复习电阻 电阻率的概念及电阻定律的应用 第33讲 编读互动 2 通过例2和变式题复习部分电路欧姆定律的应用 重点强化对部分电路欧姆定律的适用条件的理解 3 通过例3和变式题复习伏安特性曲线的应用 4 通过例4和变式题复习非纯电阻电路中电功率和电动机的效率以及与力学综合的计算 第33讲 考点自主梳理 定向移动 nqsv 某一横截面 绝对值 第33讲 考点自主梳理 3 方向 电流是 标 或 矢 量 电流方向跟 电荷定向移动的方向相同 4 形成持续电流的条件 导体两端存在 知识点二电阻与电阻定律1 电阻 导体两端的 和通过它的 的比值 定义式为r 单位为 符号 2 电阻定律 导体的电阻跟导体本身的 成正比 跟导体的 成反比 还跟导体的材料有关 电阻定律的公式为 该式是电阻大小的决定式 为材料的 单位为欧姆米 m 标 正 电压 电势差 电压 电流 欧姆 长度 横截面积 电阻率 第33讲 考点自主梳理 知识点三部分电路欧姆定律1 内容 导体中的电流i跟导体两端的电压u成 跟它的电阻r成 2 表达式 3 适用条件 适用于 和电解液导电 气体导电和 不适用 4 导体的伏安特性曲线 通过导体的 随导体两端电压变化的关系图线 横轴表示 纵轴表示 正比 反比 金属导体 半导体元件导电 电流 电压u 电流i 第33讲 考点自主梳理 1 线性元件 伏安特性曲线是 的电学元件 适用欧姆定律 2 非线性元件 伏安特性曲线为 的电学元件 选填 适用 或 不适用 欧姆定律 知识点四电功 电功率 电热1 电功 电路中 移动电荷做的功 公式为w qu 适用于任何电路 2 电功率 单位时间内电流做的功 表示电流做功的 公式为p 适用于任何电路 直线 曲线 不适用 电场力 iut 快慢 iu 第33讲 考点自主梳理 3 电热 电流流过导体产生的热量 由 定律q 计算 热功率指单位时间内电流通过导体产生的热量 表达式为p 焦耳 第33讲 考向互动探究 探究考向一对电阻 电阻定律的理解1 导体的电阻表示导体对电流的阻碍作用 电阻越大其阻碍作用越强 导电能力越弱 导体电阻的大小可用导体两端电压与电流的比值求解 即r 电阻的定义式 但电阻是导体的属性 导体的电阻由导体的长度 横截面积及材料的性质决定 不随导体的两端电压及通过导体的电流的改变而变化 第33讲 考向互动探究 2 电阻率反映组成导体的材料的导电性能 是导体材料本身的属性 电阻率的大小与材料的种类和温度有关 金属的电阻率随温度升高而增大 某些半导体的电阻率随温度的升高而减小 某些合金的电阻率几乎不受温度影响 当温度降低到绝对零度附近时 某些材料的电阻率突然减小到零 成为超导体 3 导体电阻与电阻率无直接关系 即电阻大 电阻率不一定大 电阻率小 电阻不一定小 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 例1对于温度一定的某种金属导线来说 它的电阻率 a 跟导线的电阻成正比b 跟导线的横截面积成正比c 跟导线的长度成反比d 由所用金属材料本身的特性决定 d 解析 导线的电阻率是由材料本身的特性决定的 与导线的长度和横截面积无关 仅与材料的性质有关 故选项d正确 第33讲 考向互动探究 点评 电阻是导体的属性 一段导体的电阻随导体的长度 横截面积 材料性质的改变而变化 电阻率是导体材料的属性 电阻率不随导体的长度 横截面积的改变而变化 本题主要考查电阻和电阻率的概念 第33讲 考向互动探究 bd 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 探究考向二对欧姆定律的理解1 欧姆定律只适用于纯电阻电路 包括金属导体 但不包括金属导体制作的非纯电阻元件 如线圈 电动机等 2 从能量转化的角度来看 欧姆定律适用于将电能全部转化为内能的电路 如电阻丝 灯泡等 第33讲 考向互动探究 c 第33讲 考向互动探究 点评 本题主要考查对部分电路欧姆定律的适用条件的理解 电动机运转时 电能转化为机械能和内能 为非纯电阻电路 不能用部分电路欧姆定律计算通过电动机线圈的电流 通过电动机线圈中的电流小于用部分电路欧姆定律计算所得到的数值 第33讲 考向互动探究 变式题有一直流电风扇 把它接入0 2v的电路时 电风扇不转动 测得流过风扇电动机的电流是0 1a 如果把电风扇接入2 0v的电路中 电风扇正常工作 其工作电流为i1 如果在电风扇正常工作时 电风扇叶片突然被卡住 通过电动机的电流为i2 则 a i1 i2 1ab i1 1a i2 1ac i1 i2d 以上结果均不正确 bc 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 探究考向三伏安特性曲线的应用1 电阻的伏安特性曲线反映了通过电阻的电流随电压变化的关系 也提示了电阻随温度变化的关系 若以横轴表示电压 而纵轴表示电流 则斜率的倒数表示电阻的大小 若以横轴表示电流 而纵轴表示电压 则斜率表示电阻的大小 2 不同的电阻伏安曲线特性并不相同 锰铜合金和镍铜合金制成的电阻伏安特性曲线如图33 3甲所示 金属导体电阻的伏安特性曲线如图乙所示 半导体制成电阻的伏安特性曲线如图丙所示 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 例3在如图33 4所示的四个图象中 表示白炽小灯泡伏安特性曲线的是 c 第33讲 考向互动探究 解析 随着温度的升高 灯丝的电阻率随之增大 因此灯丝电阻随电压的升高而增大 在i u图象中各点与坐标原点连线的斜率表示对应的电阻 所以小灯泡的伏安特性曲线应该向下弯曲 故选项c正确 点评 因灯丝电阻随温度变化 小灯泡伏安特性曲线为曲线 但在各状态下小灯泡中的灯丝适用欧姆定律 下面的变式则是根据伏安特性曲线判断电阻大小和功率 第33讲 考向互动探究 abd 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 纯电阻电路与非纯电阻电路中电功与电热的关系如下表 第33讲 考向互动探究 注意 1 电动机正常转动时 电动机电路是非纯电阻电路 欧姆定律不成立 当电动机通电后被卡住不发生转动时 电动机电路相当于纯电阻电路 欧姆定律成立 2 在非纯电阻电路中 t既不能表示电功 也不能表示电热 第33讲 考向互动探究 例4一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表 质量为m 70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶 所受阻力f恒为车和人总重的0 02倍 若取g 10m s2 那么在此人行驶的过程中 求 结果保留两位有效数字 第33讲 考向互动探究 1 此车电动机在额定电压下正常工作的效率有多高 2 在电动机以额定功率提供动力的情况下 此人骑车行驶的最大速度为多大 3 假设电动机正常工作时 损失的功率有80 是由于电机绕线电阻生热而产生的 则电动机的绕线电阻为多大 方法点拨 解决本题的关键是能够从表格中读取有用的知识 如电动机的输出功率 额定电压等 解题中要结合力学中的瞬时功率的计算式和牛顿第二定律求解骑车的最大速度 第33讲 考向互动探究 答案 1 87 2 5 5m s 3 1 0 第33讲 考向互动探究 第33讲 考向互动探究 变式题2011 盐城联考在研究微型电动机的性能时 应用如图33 6所示的实验电路 当调节滑动变阻器r并控制电动机停止转动时 电流表和电压表的示数分别为0 50a和2 0v 重新调节r并使电动机恢复正常运转 此时电流表和电压表的示数分别为2 0a和24 0v 则这台电动机正常运转时输出功率为 a 32wb 44wc 47wd 48w a 第33讲 考向互动探究 第33讲 备用习题 d 第33讲 备用习题 备选理由 考查电阻定律 超导体 部分电路和欧姆定律 第33讲 备用习题 a 第33讲 备用习题 备选理由 考查节能减排背景下超导材料的应用和电功率问题 第34讲 闭合电路的欧姆定律 第34讲闭合电路的欧姆定律 第34讲 编读互动 1 本讲的重点是电动势的概念和闭合电路欧姆定律的应用 闭合电路的动态分析是复习的难点 通过复习要求学生能够对闭合电路进行动态分析 会画电源的u i图象并能应用图象进行有关的计算 会解决电源的输出功率和效率的有关问题 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1和变式题理解电动势的概念 第34讲 编读互动 2 通过例2和变式题复习闭合电路的动态分析 总结某部分的电阻变化引起相关支路电压 电流变化的规律 3 通过例3和变式题复习电源和电阻的i u图象及有关的计算问题 4 通过例4和变式题复习电源输出功率最大值的条件及电源效率的计算 第34讲 考点自主梳理 非静电 电能 电量q 1c 电压 第34讲 考点自主梳理 电压 内电阻 正 反 ui 第34讲 考点自主梳理 ei ui i2r 第34讲 考向互动探究 探究考向一对电动势概念的理解1 电动势与电势差的比较 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 2 电源电动势大小与外电路的组成无关 是由电源本身的性质决定的 3 电源电动势与电势差 电压 虽然单位相同 但却是完全不同的两个物理量 4 电源电动势的大小总等于路端电压与电源内电压之和 即e u u内 第34讲 考向互动探究 例1 双选 下列关于电源电动势的说法中正确的是 a 电源的电动势等于内 外电路电势降落之和b 电源的电动势就是路端电压c 在电源内 非静电力做功越多 电源把其他形式的能转化为电能也越多 电动势也越大d 电源的电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领 ad 第34讲 考向互动探究 解析 根据闭合电路的欧姆定律可知 选项a正确 b错误 电源的电动势是固定的 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 与非静电力做功无关 选项c错误 选项d正确 点评 电源的电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能的本领的物理量 数值上等于电源内部非静电力移动单位电荷所做的功 电源的电动势的大小也可以根据电源与内 外电压的关系进行计算 第34讲 考向互动探究 变式题 双选 下列关于电源的说法中正确的是 a 电源是通过静电力把其他形式的能转化为电能的装置b 在电源内部 正电荷从低电势处向高电势处移动c 电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领d 把同一电源接在不同的电路中 电源的电动势将会变化 bc 第34讲 考向互动探究 解析 在电源内部存在由正极指向负极的电场 正电荷受静电力的阻碍不能向正极移动 正是电源内部的化学作用或电磁作用提供非静电力才使正电荷从低电势的负极向高电势的正极移动 通过非静电力做功 实现了其他形式的能向电能的转化 这种把其他形式的能转化为电能的本领的大小用电动势描述 电动势是由电源内的非静电力决定的 与外电路无关 选项a d错误 选项b c正确 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 例2 2011 北京卷 如图34 2所示电路 电源内阻不可忽略 开关s闭合后 在变阻器r0的滑动端向下滑动的过程中 a 电压表与电流表的示数都减小b 电压表与电流表的示数都增大c 电压表的示数增大 电流表的示数减小d 电压表的示数减小 电流表的示数增大 a 第34讲 考向互动探究 方法点拨 对于电路的动态分析 遵循从部分到整体再到部分的原则 首先分析引起电阻变化的部分电路 然后根据闭合电路欧姆定律得出电源的路端电压和电路中的总电流的变化情况 再结合欧姆定律和串并联电路的特点分析部分电路的电压 电流和功率等的变化情况 本题中滑动变阻器的电阻变化引起电路电阻变化 变式题是开关的断开引起外电路变化 开关断开 说明含有开关的支路电阻变大 从而使整个外电阻变大 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 变式题 2011 海南卷 如图34 3所示 e为内阻不能忽略的电池 r1 r2 r3为定值电阻 s0 s为开关 v与a分别为电压表与电流表 初始时s0与s均闭合 现将s断开 则 a v的读数变大 a的读数变小b v的读数变大 a的读数变大c v的读数变小 a的读数变小d v的读数变小 a的读数变大 b 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 探究考向三u i图象的应用定值电阻的u i图象与电源的u i图象的比较 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 例3 2010 课标全国卷 电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比 在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图34 4所示 图中u为路端电压 i为干路电流 a b为图线上的两点 相应状态下电源的效率分别为 a b 由图可知 a b的值分别为 d 第34讲 考向互动探究 点评 从电源的u i图象可以求出电源的电动势和内阻 虽然不知u i的坐标值 可以假设每个的坐标值 然后进行分析求解 第34讲 考向互动探究 变式题 2011 长沙模拟 如图34 5所示 a b分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线 以下说法正确的是 a 电池组的内阻是1 b 电阻的阻值为0 33 c 将该电阻接在该电池组两端 电池组的输出功率将是4wd 改变外电阻的阻值时 该电池组的最大输出功率为4w ad 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 例4如图34 6所示 电路中电池的电动势e 5v 内电阻r 10 定值电阻r 90 r0是可变电阻 在r0从零增加到400 的过程中 求 1 可变电阻r0上消耗的热功率最大时满足的条件和最大热功率 2 电池的内电阻r和固定电阻r上消耗的最小热功率之和 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 点评 电阻r0的阻值可以变化 而电阻r和内阻r的阻值不变 求解电阻r0消耗的功率时 可以把电阻r看作电源的一部分 使电源的等效内阻为r r 电阻r0消耗的功率等于电源的输出功率 电阻r0消耗的功率最大即为等效电源的输出功率最大 要使电阻r和内阻r消耗的功率之和最小 必须使电路中的电流最小 电路中的总电阻应最大 即电阻r0的阻值最大 第34讲 考向互动探究 变式题 双选 三只灯泡l1 l2和l3的额定电压分别为1 5v 1 5v和2 5v 它们的额定电流都为0 3a 若将它们连接成如图34 7所示电路 且灯泡都正常发光 则 a 图甲电路的总电流为0 9ab 图甲电路中电阻r2消耗的电功率为1 8wc 图乙电路比图甲电路节能d 以上选项均错误 ac 第34讲 考向互动探究 第34讲 考向互动探究 解析 在图甲电路中 电路的总电流i il1 il2 il3 0 9a 路端电压u e ir 2 55v r2两端电压ur2 u ul3 0 05v 电阻r2消耗的功率pr2 iur2 0 045w 图甲电源提供的电功率p ie 2 7w 图乙电源提供的电功率p i e 1 8w 由于灯泡都正常发光 两电路有用功率相等 而p p 所以图乙电路比图甲电路节能 第34讲 备用习题 1 如图所示为小灯泡的u i图线 若将该小灯泡与一节电动势e 1 5v 内阻r 0 75 的干电池组成闭合电路 此时电源的总功率和小灯泡的实际电功率接近以下各数据中的 a 1 5w1 0wb 0 75w0 5wc 0 75w0 75wd 1 5w0 75w d 第34讲 备用习题 解析 d根据闭合电路欧姆定律e u ir 电源的外电压和电流的关系为u 1 5 0 75i 作出外电压随电流变化的关系图象 略 该图象与灯泡的u i图象的交点就是电源和小灯泡构成闭合回路时的路端电压和电流 图象交点坐标是 1 0 0 75 电源的总功率p总 ie 1v 1 5a 1 5w 灯泡的实际功率p灯 ui 0 75w 备选理由 本题考查利用作图法求解功率问题 第34讲 备用习题 2 2011 东城期末 如图所示 电动势为e 内阻为r的电池与定值电阻r0 滑动变阻器r串联 已知r0 r 滑动变阻器的最大阻值是2r 当滑动变阻器的滑片p由a端向b端滑动时 下列说法中正确的是 a 路端电压变大b 电路中的电流变小c 滑动变阻器消耗的功率变小d 定值电阻r0上消耗的功率变小 c 第34讲 备用习题 备选理由 本题综合考查闭合电路欧姆定律 路端电压 电源功率 输出功率等问题 第35讲 闭合电路的综合问题 第35讲闭合电路的综合问题 第35讲 编读互动 1 高考对闭合电路的考查重视基本规律的应用 本讲复习的重点是电路的故障分析 含电容电路分析 电表的改装及电学实验基础等 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1和变式题复习电路发生故障原因的分析方法 2 通过例2和变式题复习含电容器电路的动态分析和计算方法 关键要会求电容器两端的电压 3 通过例3和变式题复习伏安法测电阻的计算方法和误差分析与计算 第35讲 考点自主梳理 知识点一含电容器的电路1 在直流电路中 当电容器充放电时 电路里有充放电电流 一旦电路达到稳定状态 电容器在电路中就相当于一个电阻 只考虑电容器是理想的不漏电的情况 的元件 含电容器的电路部分可视为 路 2 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 因此电容器两极间的电压就等于 两端的电压 无限大 断 该支路 第35讲 考点自主梳理 两端的电压 电阻 最大刻度 满偏电流 igrg 电流 并联 第35讲 考点自主梳理 3 电压表 符号 用来测量电路中两点之间的 电压表是用灵敏电流表 一个分压电阻改装而成的 知识点三伏安法测电阻1 电流表外接法 电路如图35 1所示 1 由于电压表的内阻不是无限大 使得电流表测量的电流比通过电阻rx的电流大 测量的电阻值比真实值 测量值为 r测 电压 串联 小 第35讲 考点自主梳理 2 适用于测量电阻值 的电阻 即电阻值远小于电压表的内阻 2 电流表内接法 电路图如图35 2所示 1 由于电流表的内阻不为零 使得电压表测量的电压比电阻rx两端的电压 测量的电阻值比真实值大 测量值为 r测 2 适用于测量电阻值 的电阻 即电阻值远大于电流表的内阻 较小 大 rx ra 较大 第35讲 考向互动探究 探究考向一电路故障分析1 电路故障的种类和特点 1 断路 电路中发生断路 表现为电源电压不为零而电流为零 若外电路中任意两点间的电压不为零 等于电动势 则这两点间有断点 而这两点与电源间的连接是通路 2 短路 若干路发生短路 表现为有电流通过干路而路端电压为零 若支路发生短路 表现为与支路并联的部分无电流通过而支路两端的电压为零 第35讲 考向互动探究 2 电路故障的分析方法 1 仪器检测法 断路故障的判断 用电压表与电源并联 若有电压 再用电压表逐段与电路并联 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 再用电压表逐段与电路并联 若电压表示数为零 则该电路被短路 若电压表示数不为零 则该电路未被短路或未完全被短路 第35讲 考向互动探究 2 理论假设排除法 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 然后逐一假设某部分电路发生故障 运用电路知识正向推理 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 直到找出发生故障的全部可能为止 注意 分析电路时 电流表无示数 说明与电流表连接的电路无电流通过 电压表无示数 说明与电压表相连的两点间无电势差 当某部分电路有电阻而无电流时 电路两端没有电压降 当某部分电路中电阻为零而有电流通过时 电路两端没有电压降 第35讲 考向互动探究 b 第35讲 考向互动探究 解析 若电阻r1断路 电源的外电阻增大 电路中的总电流减小 路端电压增大 由欧姆定律可得r4两端的电压减小 由串并联电路特点可得灯泡a b两端的电压都增大 灯泡a b都变亮 若电阻r2断路 电源的外电阻增大 电路中的总电流减小 路端电压增大 由欧姆定律可得r4两端的电压减小 电阻r1两端的电压增大 流过r1的电流增大 由并联电路的特点可得通过灯泡b的电流减小 灯泡b变暗 灯泡b两端的电压减小 则灯泡a两端的电压增大 灯泡a变亮 同理可得 若电阻r3断路 灯泡b变亮 灯泡a变暗 若电阻r4断路 电路中没有电流 灯泡a b都不亮 综合得出选项b正确 第35讲 考向互动探究 点评 本题是由于电阻断路使得灯泡的亮度发生变化 灯泡变亮说明灯泡两端的电压增大或通过灯泡的电流变大 灯泡变暗说明灯泡两端的电压变小或通过灯泡的电流变小 可以通过假设某个电阻断路 根据学过的知识进行分析 若符合题意 则假设正确 否则假设错误 第35讲 考向互动探究 变式题如图35 4所示的电路中 1 2 3 4 5 6为连接点的标号 在开关闭合后 发现小灯泡不亮 现用多用电表检查电路故障 需要检测的有 电源 开关 小灯泡 3根导线以及电路中的各连接点 第35讲 考向互动探究 1 为了检测小灯泡以及3根导线 在连接点1 2已接好的情况下 应当选用多用电表的 挡 在连接点1 2同时断开的情况下 应当选用多用电表的 挡 2 在开关闭合情况下 若测得5 6两点间的电压接近电源的电动势 则表明 可能有故障 3 将小灯泡拆离电路 写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤 电压 欧姆 开关或连接点5 6 调到欧姆挡 将红黑表笔相接 检查欧姆挡能否正常工作 测量小灯泡的电阻 如电阻为零或无穷大 表明小灯泡有故障 第35讲 考向互动探究 解析 电路中含有电源一般用电压挡测量 断开电源后对器材可以用欧姆挡测量 检测其他器材电阻前应判断电阻挡是否正常 第35讲 考向互动探究 第35讲 考向互动探究 4 电路结构变化时 电路中的电容器两极板间电势差随之变化 将引起电容器的充 放电 充电或者放电的电荷量 q由电容器的电容c和电压变化的大小 u决定 q c u 充 放电电流通过电阻时 在电阻上产生焦耳热 此时与电容器串联的电阻不能忽略 5 在充 放电时 电容器两极的电流方向总是相同的 可根据正极板电荷量的变化情况来判断电流的方向 在分析含电容电路时 应先分析电路结构变化前后电容器与电路的连接形式 是串联还是并联 再分析电容器两极板间电压等于哪些电阻上的电压 最后通过两个稳定的状态来了解中间的变化过程 第35讲 考向互动探究 例2如图35 5所示 四个电阻阻值均为r 开关s闭合时 有一质量为m 带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点 现断开开关s 这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动 并和此板碰撞 碰撞过程中小球机械能没有损失 只是碰后小球带有和该板同种性质的电荷 并恰能运动到另一极板 设两极板间距离为d 不计电源内阻 求 1 电源电动势e为多大 2 小球与极板碰撞后所带的电荷量q 为多少 第35讲 考向互动探究 方法点拨 解决电容器的问题时 由于电容器不影响直流电路的连接 确定电容器两端的电压与哪部分电路的电压相等是解题的关键 在本题中与电容串联的电阻在电路稳定后没有电流通过 该电阻可以看作导线 电容器两端电压可确定 本题中应注意带电小球在与电容器极板碰撞前后的带电荷量发生了变化 第35讲 考向互动探究 第35讲 考向互动探究 变式题在如图35 6所示的电路中 电源电动势为e 内电阻为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 a 灯泡l将变暗b 灯泡l将变亮c 电容器c的电荷量减小d 电容器c的电荷量增大 ad 第35讲 考向互动探究 解析 当滑动变阻器的滑片向右移动时 变阻器r接入电路部分电阻增大 灯泡l中电流减小 灯泡l将变暗 选项a正确 b错误 电阻r接入电路部分电阻增大 电源路端电压增大 电容器两端电压增大 电容器c的电荷量增大 选项c错误 d正确 第35讲 考向互动探究 探究考向三电学实验基础1 控制电路中滑动变阻器的连接 1 限流接法与分压接法的对比 第35讲 考向互动探究 第35讲 考向互动探究 2 限流接法与分压接法的选择下列几种情况必须选用分压接法 要求被控制电路的电流 或电压 从零开始可连续调节时 如 测定导体的伏安特性曲线等电路 被控制电路的电阻r远大于滑动变阻器的最大值r0时 实验要求的电压变化范围较大 或要求测量多组数据 时 若采用限流接法 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 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r与滑动变阻器的最大值r0接近或r略小于r0 应该采用限流接法 测量电源电动势和内电阻实验必须采用限流接法 第35讲 考向互动探究 2 测量电路中电流表接法对比 第35讲 考向互动探究 确定电流表内外接法的方法 1 当rx 时 选用内接法 当rx 时 选用外接法 2 试触法 当不知道rx ra rv的具体阻值时 可依次采用电流表的内 外接法 如图35 7所示 将单刀双掷开关s分别接触a点和b点 若电流表读数变化较大 说明通过电压表的电流不能忽略 则选用内接法 若试触结果为电压表示数变化大 则选用外接法 第35讲 考向互动探究 例3 2011 湖北联考 现要测量某小量程电流表的内阻 其内阻在5 8 之间 可选用的器材如下 a 待测电流表a 量程10ma b 电压表v1 量程0 3v 内阻约500 c 电压表v2 量程3v 内阻约3k d 滑动变阻器r1 最大电阻10 e 滑动变阻器r2 最大电阻500 f 定值电阻r3 阻值10 g 电源e 电动势3v h 开关s及导线若干 第35讲 考向互动探究 要求测量结果尽可能精确且电流表 电压表的示数能从零开始调节 1 器材应选用 填器材序号字母 2 在虚线框内画出实验电路图并标明符号 3 电流表a内阻的表达式为ra 式中各符号的物理意义为 abdefgh u为电压表读数 i为电流表读数 第35讲 考向互动探究 第35讲 考向互动探究 点评 本题通过给电流表串联一个定值电阻r3解决了电流表和电压表量程不匹配的问题 这是电学实验设计中一种常用的手法 另外 常见的解决量程不匹配问题的方法就是进行电表改装 下面的变式题主要控制电路的选用方式 第35讲 考向互动探究 变式题 2011 天津卷 某同学测量阻值约为25k 的电阻rx 现备有下列器材 a 电流表 量程100 a 内阻约2k b 电流表 量程500 a 内阻约300 c 电压表 量程15v 内阻约100k d 电压表 量程50v 内阻约500k e 直流电源 20v 允许最大电流1a f 滑动变阻器 最大阻值1k 额定功率1w g 开关和导线若干 第35讲 考向互动探究 电流表应选 电压表应选 填字母代号 该同学正确选择仪器后连接了如图35 8所示的电路 为保证实验顺利进行 并使测量误差尽量减小 实验前请你检查该电路 指出电路在接线上存在的问题 b c 电流表应采用内接法 滑动变阻器应采用分压式接法 第35讲 考向互动探究 第35讲 考向互动探究 第35讲 备用习题 1 用电压表检查如图所示电路中的故障 电路中只有一处故障 闭合开关s后测得uad 5 0v ucd 0v ubc 0v uab 5 0v 则此故障可能是 a l断路b r断路c r 断路d s断路 b 第35讲 备用习题 解析 b在只有一处断路的情况下 uad 5 0v s不可能断 ucd 0v ubc 0v 说明l r 不可能断 再考虑uab 5 0v 断路的只能是r 备选理由 本题考查使用电压表判断电路故障的方法 第35讲 备用习题 2 先后按图中甲 乙所示电路测同一未知电阻的阻值rx 已知两电路的路端电压恒定不变 若按图甲所示电路测得电压表示数为6v 电流表示数为2ma 那么按图乙所示电路测得的结果应为 a 电压表示数为6v 电流表示数为2mab 电压表示数为6v 电流表示数小于2mac 电压表示数小于6v 电流表示数小于2mad 电压表示数小于6v 电流表示数大于2ma d 第35讲 备用习题 解析 d按图甲所示电路测得电压表示数为6v 则有u 6v 电流表示数为2ma 由欧姆定律得 u i1 rx ra 按图乙所示电路测量 电压表示数小于电压u 即小于6v 由于rx与电压表并联的电阻r并小于rx 故电流表的示数大于i1 2ma 选项d正确 备选理由 本题考查非理想电流表 电压表对电路中电流 电压的影响 第36讲 电学实验 一 第36讲电学实验 一 第36讲 编读互动 1 测量金属的电阻率实验中伏安法测电阻的方法 仪表的读数 电路的选择 仪器的选择 实验数据的处理与电阻有关量测量的创新性设计 描绘小灯泡的伏安特性曲线实验的电路选择和实验数据的图象描绘方法 非线性曲线图象 都是高考实验命题的热点问题 第36讲 编读互动 2 本讲教学可以按下面的思路安排 1 通过例1及变式题强化对实验仪器和实验方法的熟练使用和掌握 加深对实验原理的理解 2 通过例2及变式题熟练掌握数据处理的方法 了解误差的各种形成因素和减小误差的一般方法 3 通过例3及变式题了解与基础实验相关的实验拓展和创新 第36讲 考点自主梳理 知识点一描绘小灯泡的伏安特性曲线1 实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线 分析曲线的变化规律 2 实验原理 用 测出流过小灯泡的电流 用 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 就得到小灯泡的伏安特性曲线 电流表 电压表 第36讲 考点自主梳理 3 实验器材 学生电源 4 6v直流 或电池组 小灯泡 3 8v 0 3a 电压表 开关 坐标纸 导线若干 4 实验方法 1 确定电流表 电压表的量程 采用电流表 法 滑动变阻器采用 接法 按如图36 1所示的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最 端 闭合开关s 改变滑动变阻器滑动片的位置 读出几组相应的电流表的示数i和电压表的示数u 电流表 滑动变阻器 外接 分压 左 第36讲 考点自主梳理 3 以 为纵轴 以 为横轴 建立坐标系 用描点法在坐标纸上标出描点 用平滑曲线将各点依次连接起来 便得到小灯泡的伏安特性曲线 分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律 知识点二测定金属的电阻率1 实验目的 1 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法 2 掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法 3 会用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 电流i 电压u 第36讲 考点自主梳理 1 用螺旋测微器测金属导线的 计算出导线的横截面积s 毫米刻度尺 螺旋测微器 电压表 滑动变阻器 直径 第36讲 考点自主梳理 2 按如图36 2所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路 金属丝电阻很小 用外接法 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最 的位置 3 将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直 用毫米刻度尺测量接入 的金属导线的有效长度l 4 闭合开关s 改变 的位置 测出多组电流表 电压表的读数 5 采用计算法或采用 法求电阻r 6 把测量数据代入电阻率公式 计算出金属的电阻率 大 电路中 滑动变阻器滑片 图象 第36讲 考向互动探究 探究考向一实验原理与实验操作1 螺旋测微器 1 构造 如图36 3所示是常用的螺旋测微器 它的小砧a和固定刻度b固定在框架c上 旋钮d 微调旋钮d 和可动刻度e 测微螺杆f连在一起 通过精密螺纹套在b上 第36讲 考向互动探究 2 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 测量长度可以精确到0 01mm 读数时需估读到0 001mm 螺旋测微器又称千分尺 3 读数方法 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 看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的轴向线重合 从而读出可动刻度示数 注意估读一位 即测量长度 固定刻度示数 可动刻度示数 精确度 单位为mm 如图36 4所示 固定刻度示数为2 0mm 可动刻度上读出示数为15 5格 则最终读数为2 0mm 15 5 0 01mm 2 155mm 注意 读数时除注意观察毫米整数刻度线外 还要特别注意半毫米刻度线是否露出 螺旋测微器要估读 以毫米为单位时要保留到小数点后第三位 第36讲 考向互动探究 2 测定金属的电阻率应注意 1 金属丝的电阻一般很小 可采用电流表外接法 如果金属丝电阻较大 应改用电流表内接法 滑动变阻器一般采用分压接法 如果金属丝电阻接近变阻器的总电阻 也可改用限流接法 串联 2 测量金属丝的直径时 用螺旋测微器在金属丝的三个不同地方各测量一次 取平均值 3 测量过程中电流不宜过大 通电时间不宜过长 电流表和电压表尽量同时读数 3 测绘小灯泡的伏安特性曲线应注意 第36讲 考向互动探究 1 因被测小灯泡的电阻较小 实验电路必须采用电流表外接法 2 在实验过程中 由于小灯泡两端的电压要从0开始增大 一直增大到小灯泡的额定电压 所以滑动变阻器应采用分压接法 3 闭合开关前 滑动变阻器的滑动触头应移到一端 开关闭合后 调节滑动变阻器滑片的位置 使小灯泡两端的电压从零开始逐渐增大 调节滑片时电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压 4 画i u图象时 要用平滑的曲线连接各点 不要画成折线 个别偏离较远的点应该舍弃 第36讲 考向互动探究 例1 2011 广东卷 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验中 所用器材有 小电珠 2 5v 0 6w 滑动变阻器 多用电表 电流表 学生电源 开关 导线若干 1 粗测小电珠的电阻 应选择多用电表 选填 1 10 或 100 倍率的电阻挡 调零后 将表笔分别与小电珠的两极连接 示数如图36 5所示 结果为 2 实验中使用多用电表测量电压 请根据如图36 6所示的实验原理图完成如图36 7所示的实物图中的连线 3 开关闭合前 应将滑动变阻器的滑片p置于 端 为使小电珠亮度增加 p应由中点向 端滑动 第36讲 考向互动探究 1 7 5 a b 第36讲 考向互动探究 第36讲 考向互动探究 ab 第36讲 考向互动探究 第36讲 考向互动探究 点评 小电珠伏安特性曲线为曲线 所以电流变化较大的a b数据点间应多测几组数据 实物图连接应注意 每条连线都要接在元件的接线柱上 两条线不能相交 同时注意电流表和电压表的正负接线柱不能接反 导线不能接在滑动变阻器滑片上 下面的变式题是对测定电阻率实验的考查 变式题在测定镍铜合金丝电阻率的实验中 待测镍铜合金丝长l约0 8m 直径d小于1mm 电阻在5 左右 1 用螺旋测微器测量镍铜合金丝的直径 读数如图36 8甲所示 其直径为 mm 2 某同学采用如图乙所示的电路测量镍铜合金丝的电阻 在图丙的实物中已经连接了一部分导线 请你依据图乙将图丙中剩余部分的导线连上 3 用伏安法测量镍铜合金丝的电阻 电压表的读数为u 电流表读数为i 根据测量值 得到镍铜合金丝电阻率的表达式为 用题中的符号表达 第36讲 考向互动探究 0 885 0 888 4 由于所用电压表不是理想电压表 所以测得的电阻率比实际值偏 选填 大 或 小 第36讲 考向互动探究 小 第36讲 考向互动探究 答案 2 连线如图所示 第36讲 考向互动探究 探究考向二数据处理与误差分析1 测定金属的电阻率的数据处理 1 测量多组电流 电压值 求出对应的电阻后取平均值 不能对电流 电压取平均 2 用图象法求电阻 即作出u i图象 由图象的斜率求出电阻值 在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些 连线时要让各点均匀分布在直线的两侧 个别明显偏离较远的点可以不予考虑 2 测定金属的电阻率的误差分析 1 金属丝的直径测量是产生误差的主要来源之一 2 采用伏安法测电阻时 电表的内阻会带来系统误差 第36讲 考向互动探究 3 在测量长度 电流 电压过程中 测量工具读数时会带来偶然误差 3 测绘小灯泡的伏安特性曲线的数据处理测量多组电流 电压值 画出小灯泡的u i图象 分析小灯泡的电阻变化情况 4 测绘小灯泡的伏安特性曲线的误差分析 1 电流表 电压表读数时会带来误差 2 描点 作图时会带来误差 3 对图象处理时会带来误差 第36讲 考向互动探究 例2 2011 福建卷 某同学在探究规格为 6v 3w 的小电珠伏安特性曲线实验中 1 在小电珠接入电路前 使用多用电表直接测量小电珠的电阻 则应将选择开关旋至 挡进行测量 填选项前的字母 a 直流电压10vb 直流电流5mac 欧姆 100d 欧姆 1 第36讲 考向互动探究 d 2 该同学采用图36 9甲所示的电路进行测量 图中r为滑动变阻器 阻值范围0 20 额定电流1 0a l为待测小电珠 v为电压表 量程6v 内阻20k a为电流表 量程0 6a 内阻1 e为电源 电动势8v 内阻不计 s为开关 在实验过程中 开关s闭合前 滑动变阻器的滑片p应置于最 选填 左 或 右 端 在实验过程中 已知各元器件均无故障 但闭合开关s后 无论如何调节滑片p 电压表和电流表的示数总是调不到零 其原因是 点至 点的导线没有连接好 图甲中的黑色小圆点表示接线点 并用数字标记 空格中请填写图甲中的数字 如 2 点至 3 点 的导线 第36讲 考向互动探究 左 1 5 或51 第36讲 考向互动探究 增大 第36讲 考向互动探究 解析 1 测电阻必须选欧姆挡 小电珠电阻约为12 显然d正确 2 实验前必须确保电表读数最小 滑片位于最左端时 导线1 5将待测电路短路 电压表和电流表示数均为0 电表示数不为0 说明一定不是分压式接法 必然滑动变阻器的下端的接线柱断开 此时滑动变阻器采用限流式接法 由乙图可知 增加相同电流时 电压的增加量越来越大 说明电阻随工作电压增大而增大 点评 本题同时考查多用电表测电阻和测绘小灯泡的伏安特性曲线实验 下面的变式题则考查了测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的数据处理和曲线分析问题 第36讲 考向互动探究 1 用上表数据在图36 10中描绘电压随电流的变化曲线 第36讲 考向互动探究 2 为了探究灯丝电阻与温度的关系 已作出电阻随电流的变化曲线如图36 11所示 请指出图线的特征 并解释形成的原因 第36讲 考向互动探究 2 电阻随电流增大存在三个区间 电阻随电流的变化快慢不同 第一区间电流很小时 电阻变化不大 第二区间灯丝温度升高快 电阻增大快 第三区间部分电能转化为光能 灯丝温度升高变慢 电阻增大也变慢 第36讲 考向互动探究 解析 1 在描点作图时要注意用平滑的线把所描的点连接 2 从给出的r i图线可看出大致有三段 第一段电流很小时 电阻变化不大 第二段电流增大后 温度升高快 电阻增大得快 第三段部分电能转化为光能 灯丝温度升高变慢 电阻增大的速度也变慢 第36讲 考向互动探究 第36讲 考向互动探究 第36讲 考向互动探究 第36讲 考向互动探究 例3 2010 全国 卷 如图36 16所示 一热敏电阻rt放在控温容器m内 a为毫安表 量程为6ma 内阻为数十欧姆 e为直流电源 电动势约为3v 内阻很小 r为电阻箱 最大阻值为999 9 s为开关 已知rt在95 时的阻值为150 在20 时的阻值约为550 现要求在降温过程中测量在95 20 的多个温度下rt的阻值 1 在图36 18中画出连线 完成实验原理电路图 第36讲 考向互动探究 2 完成下列实验步骤中的填空 依照实验原理电路图连线 调节控温容器m内的温度 使得rt的温度为95 将电阻箱调到适当的初值 以保证仪器安全 闭合开关 调节电阻箱 记录电流表的示数i0 并记录 将rt的温度降为t1 20 t1 95 调节电阻箱 使得电流表的读数 记录 温度为t1时热敏电阻的电阻值rt1 逐步降低t1的数值 直至20 为止 在每一温度下重复步骤 第36讲 考向互动探究 仍为i0 电阻箱的读数r0 电阻箱的读数r1 r0 r1 150 主编剖析 本题在原卷中占13分 解答本题需根据提供的电源 电流表和电阻箱等仪器 以 电源的内阻很小可以忽略不计 说明电源的路端电压保持不变为切入点解题 规范解答中第 2 问关于步骤 仍为i0 最容易错误 规范解答 1 实验原理电路如图36 17所示 2 电阻箱的读数r0 仍为i0电阻箱的读数r1 r0 r1 150 第36讲 考向互动探究 第36讲 考向互动探究 答案 1 实验原理电路如图所示 第36讲 考向互动探究 高考命题者说 本题结合实际问题考查电学的基本实验及