【学案与测评】高中物理 第七章恒定电流课件 鲁科版选修31.ppt

第1节电流 电阻 电功 电功率 一 电流1 形成条件 导体两端有 导体提供大量的自由电荷 在导体中建立了电场 2 电流的方向 规定与 定向运动的方向相同 注意 电流虽有方向 但仍为标量 3 电流的大小 1 定义式 i 单位是七个 之一 国际单位是安培 符号是a 2 微观表达式 i 3 决定式 i 部分电路欧姆定律 只适用于 或 导电 二 电阻和电阻率1 电阻 1 意义 反映了导体对电流的 作用 2 定义式 r 国际单位 欧姆 符号为 3 决定式 电阻定律 r 取决于导体的 和温度 2 电阻率 1 意义 反映了导体的 由 决定 但受温度影响 2 电阻率与温度的关系金属的电阻率随着温度的升高而 半导体的电阻率随温度的升高而 锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化而保持 3 导体的伏安特性曲线i u图线和u i图线 对电阻的理解 1 电阻与电阻率的比较 2 电阻的决定式和定义式的比较 2009 全国卷 某材料的电阻率 随温度变化的规律为 0 1 t 其中 称为电阻温度系数 0是材料在t 0 时的电阻率 在一定的温度范围内 是与温度无关的常数 金属的电阻一般随温度的增加而增加 具有正温度系数 而某些非金属如碳等则相反 具有负温度系数 利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性 可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻 已知 在0 时 铜的电阻率为1 7 10 8 m 碳的电阻率为3 5 10 5 m 在0 附近时 铜的电阻温度系数为3 9 10 3 1 碳的电阻温度系数为 5 0 10 4 1 将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1 0m的导体 要求其电阻在0 附近不随温度变化 求所需碳棒的长度 忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化 点拨 1 应用电阻定律求每个棒的电阻 2 根据两棒是串联关系可求总电阻 3 总电阻的值在0 附近是定值 解析 设所需碳棒的长度为l1 电阻率为 1 电阻温度系数为 1 铜棒的长度为l2 电阻率为 2 电阻温度系数为 2 根据题意有 1 10 1 1t 2 20 1 2t 式中 10 20分别为碳和铜在0 时的电阻率 设碳棒的电阻为r1 铜棒的电阻为r2 有 1 关于导体材料的电阻率 下列说法正确的是 a 把一根长导线截成等长的三段 则每段的电阻率都是原来的1 3b 材料的电阻率随温度的升高而增大c 纯金属的电阻率较合金的电阻率小d 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量 电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大 解析 本题考查的是对电阻率的理解 电阻率的影响因素是导体本身的材料和温度 与导体的长度 横截面积等无关 a错误 b错误 c正确 d项的前半句是正确的 但后半句中导体对电流的阻碍作用是电阻而不是电阻率 d错误 答案 c 对导体的理解 2010 上海七校联考 在如图甲所示的电路中 电源电动势为3 0v 内阻不计 l1 l2 l3为3个相同规格的小灯泡 这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示 当开关s闭合后l1消耗的电功率为 w l2的电阻为 答案 0 757 5 2 如图所示的i u图象对应的两个导体 求 1 电阻之比r1 r2 2 若两导体中的电流相等 不为0 时 电压之比u1 u2 3 若两导体中的电压相等 不为0 时 电流之比i1 i2 答案 1 3 1 2 3 1 3 1 3 电功和电热的关系 通过纯电阻与非纯电阻元件来比较电功和电热 如下表 某一电动机 当电压u1 10v时带不动负载 因此不转动 这时电流为i1 2a 当电压为u2 36v时能带动负载正常运转 这时电流为i2 1a 求这时电动机的机械功率 解析 电动机不转时可视为纯电阻 由欧姆定律可得r u i 5 这个电阻可认为是不变的 电动机正常转动时 输入的电功率为p电 u2i2 36w 内部消耗的热功率p热 i22r 5w 所以机械功率p 36w 5w 31w 答案 31w 3 一个电解槽的额定电压为u 电流为i 电阻为r 当它正常工作时 以下说法正确的是 解析 电解槽为非纯电阻 故计算其电功率只能用w ui 故a错误 计算其热功率只能用q i2r 根据热功率的公式可以得到d错误 b正确 由能量守恒定律可以得到电解槽的输出功率等于总功率减去热功率 c错误 答案 b 电路中的三种速率电路中的三种速率指 电流传导速率 电子定向移动速率和电子热运动速率 要注意它们间的区别与联系 1 电流传导速率等于光速 电路一接通 导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流 对整体而言 2 电子定向移动速率 其大小与电流有关 i nves 一般数量级为10 5m s 对每个电子而言 3 电子热运动速率 任何微观粒子都做无规则运动 其速度与温度有关 通常温度下电子热运动的平均速率的数量级为105m s 关于电路的电流以下说法中正确的是 a 在电路中电荷定向移动形成电流 电荷定向移动的速率等于光速b 在电路中 闭合开关用电器开始工作 是因为电源内的电子定向移动到了用电器 从而电流传播到了用电器引起的c 在电路中 电子无规则热运动的速率很小 而定向移动的平均速率很大d 闭合开关用电器立即工作 是因为电场在电路中传播速度等于光速 有电场的地方电荷就会定向移动形成电流 错解 ab 正解 在电路中 电场的传播速度等于光速 在有限范围内电场的传播是几乎不需要时间的 电场传至某处就会引起该处电荷的定向移动 形成电流 而电荷定向移动的平均速率针对金属导体中的电子来说 其数量级只有10 5m s 电子的无规则热运动平均速率的数量级为105m s 但这不是形成电流的原因 答案 d 第2节电路的基本规律与应用 一 串 并联电路 二 闭合电路的欧姆定律1 电动势 1 意义 电动势表征了电源把其他形式的能转换为 本领的物理量 2 大小 3 决定因素 电源的电动势是由电源的 决定的 与外电路无关 2 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路中的电流跟电源的电动势成 跟内 外电路的电阻之和成 3 路端电压u与外电阻r的关系 1 负载r增大i减小u内减小u外增大 外电路断路时 r等于无穷大 i u外 2 负载r减小i增大u内增大u外减小 外电路短路时 r 0 i u内 4 路端电压跟电流的关系 1 关系式 u 2 用图象表示如图所示 三 电压表 电流表的改装1 电流表g 表头 表头的内阻rg 满偏电流ig 满偏电压ug三者的关系是ug 2 电压表及大量程电流表的改装 闭合电路的功率 如图所示电路 已知e 6v r 4 r1 2 r2的变化范围是0 10 求 1 电源的最大输出功率 2 r1上消耗的最大功率 3 r2上消耗的最大功率 点拨 1 当r1 r2 r时电源的输出功率最大 2 r1是固定电阻 注意不要照搬上述方法 3 r2是可变电阻 可把r1 r看成内阻 当r2 r1 r时 r2功率最大 解析 1 r2 2 时 外电阻等于内电阻 由 可知电源最大输出功率为2 25w 2 r1是定值电阻 电流越大功率越大 所以r2 0时r1上消耗的功率最大由p1 ir1 2w 3 把r1也看成电源的一部分 等效电源的内阻为6 所以当r2 6 时 r2上消耗的功率最大为1 5w 答案 1 2 25w 2 2w 3 1 5w 1 如图所示的u i图象 其中a是路端电压随电流的变化规律 b是某一电阻的伏安特性曲线 用该电源与该电阻组成闭合电路时 电源的输出功率是 电源的效率是 答案 4w66 7 闭合电路的动态分析 1 特点 闭合电路中只要某一电阻的阻值发生变化 就会影响整个电路 使总电路和每一部分的电流和电压都发生变化 2 基本依据 闭合电路的欧姆定律 部分电路的欧姆定律 串联电路的电压关系 并联电路的电流关系等 3 基本方法 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 2 直观法 即直接应用 部分电路中r i u的关系 中的两个结论 任一电阻r阻值增大 必引起该电阻中电流i的减小和该电阻两端电压u的增大 任一电阻r阻值增大 必将引起与之并联的支路中电流i并的增大和与之串联的各电路电压u串的减小 3 极限法 即因变阻器滑动引起电路变化的问题 可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 4 特殊值法 对于某些双臂环路问题 可以采取代入特殊值去判定 从而找出结论 如图所示 当滑动变阻器的滑动片p向上端移动时 判断电路中的电压表 电流表的示数如何变化 解析 先认清电表a测量r3中的电流 电表v2测量r2和r3并联的电压 电表v1测量路端电压 再利用闭合电路的欧姆定律判断干路的一些物理量变化 p向上滑动 r3的有效电阻增大 外电阻r外增大 干路电流i减小 路端电压u增大 由此可以判断出v1示数增大 再进行分支上的分析 由i减小 知内电压u 和r1的端电压ur1减小 由u外增大 可知r2和r3并联的电压u2增大 由此可以判断出v2示数增大 由u2增大和r3有效电阻增大 无法确定a示数如何变化 这就要从另一条途径去分析 由v2示数增大知通过r2的电流i2增大 而干路电流i减小 所以r3中的电流减小 即a示数减小 答案 v1示数变大v2示数变大a示数变小 2 2009 广东理科基础 如图所示是一实验电路图 在滑动触头由a端滑向b端的过程中 下列表述正确的是 a 路端电压变小b 电流表的示数变大c 电源内阻消耗的功率变小d 电路的总电阻变大 答案 a 含电容电路的分析和电路故障的判断 1 电容器是一个储存电能的元件 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阻值无限大 只考虑电容器是理想的不漏电的情况 的元件 在电容器处电路看做断路 简化电路时可去掉它 简化后若要求电容器所带电荷量时 可在相应的位置补上 1 解决这类问题的一般方法 通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程 2 只有当电容器充 放电时 电容器支路中才会有电流 当电路稳定时 电容器处电路相当于断路 3 电路稳定时 与电容器串联的电阻为等势体 相当于一段导线 电容器的电压为与之并联的电阻电压 有时要求出电容器两端电势 然后求电势差 4 在计算出电容器的带电量后 必须同时判定两板的极性 并在图上标出 5 在充放电时 电容器两根引线上的电流方向总是相同的 所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向 6 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的差 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 可用公式 q c u计算电容器上电荷的变化量 2 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 灯座短路 变阻器内部断路 接触不良等 检查故障的基本方法有 1 电压表检测方法 如果电压表示数为0 说明电压表上无电流通过 则可能在并联路段之外有断路 或并联路段内有短路 如果电压表有示数 说明电压表上有电流通过 则在并联路段之外无断路 或并联路段内无短路 2 用多用电表的欧姆挡检测 要对检测的电路切断电源 逐一使元件脱离原电路 或对某段电路检测 后测量是通路还是断路便可找到故障所在 3 假设法 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 亦称排除法 如图所示 将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环 接入电路中 电路与圆环的o点固定连接 p为与圆环良好接触的滑动头 闭合开关s 在滑动头p缓慢地由m点经n点移到q点的过程中 电容器c所带的电荷量将 a 由小变大b 由大变小c 先变小后变大d 先变大后变小 点拨 1 闭合圆环的电阻等效为优弧和劣弧的并联电阻 2 明确在图示位置时并联电阻最大 明确滑动过程中电阻r两端的电压的变化 3 确定电容器所带电荷量的变化情况 解析 在图所示位置时并联电阻最大 从m点到图示位置过程中圆环总电阻增大 从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小 则电阻r两端的电势差先减小后增大 即电容器上的电压先减小后增大 由c q u 可知电容器c所带的电荷量先减小后增大 c正确 答案 c 3 2010 安徽卷 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 答案 b 电路出现的故障有两个原因 短路 断路 包括接线断路或者接触不良 电器损坏等情况 一般检测故障用电压表 1 如果电压表示数为零 说明电压表上无电流通过 则可能电压表所在支路有断路 或并联路段内有短路 2 如果电压表有示数 说明电压表上有电流通过 则在并联路段之外无断路 或并联路段内无短路 如图所示电路的三根导线中有一根是断的 电源 电阻器r1 r2及另外两根导线都是好的 为了查出其中的断导线 某学生想先用多用表的红表笔连接在电源的正极a 再将黑表笔分别连接在电阻器r1的b端和r2的c端 并观察多用表指针的示数 在下列选挡中 符合操作规程的是 a 直流10v挡b 直流0 5a挡c 直流2 5v挡d 欧姆挡 用欧姆挡可以直接测量回路中的电阻是否等于15 或者等于10 选b的同学没有考虑r1与r2之间的导线断开的情况 选c的同学没有考虑到导线断开 测得的电压等于6v的情况 大于2 5v 选d的同学没有考虑到如果被测回路中有电源 欧姆表就可能被毁坏或读数不准 正解 设多用表各挡都理想 忽略电源的内阻 选用不同功能挡时 应画出电路图 至少在头脑中应清楚 用电压挡测量时 由于电路断开 无论是从ab间断开 还是从r1与r2之间断开 电路中无电流 黑表笔与电源负极等电势 直流电压挡测量的数值是电源电动势e 所以a选项可行 c选项不可行 用电流挡测量时 假设ab间导线完好 而r1与r2之间导线断开 黑表笔接在c端测得的电流为i e r2 0 6a 大于电流挡量程 排除b选项 被测回路中有电源 欧姆表不能适用 排除d选项 答案 a 实验七测定金属的电阻率 实验目的1 掌握电流表 电压表的读数方法和滑动变阻器的常用连接方式 2 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法 3 能用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 实验原理 1 把电阻丝连入如图所示的电路 用电压表测其两端电压 用电流表测电流 根据rx u r计算金属丝的电阻rx 然后用米尺测量金属丝的有效长度l 用螺旋测微器测量金属丝的直径d 计算出金属丝的横截面积s 根据电阻定律计算电阻率 2 螺旋测微器的原理与读数 1 螺旋测微器的构造如图甲所示是常用的螺旋测微器 它的小砧a和固定刻度s固定在框架f上 旋钮k 微调旋钮k 可动刻度h和测微螺杆p连在一起 通过精密螺纹套在s上 甲 2 螺旋测微器的原理测微螺杆p与固定刻度s之间的精密螺纹的螺距为0 5mm 即旋钮k每旋转一周 p前进或后退0 5mm 而可动刻度h上的刻度为50等份 每转动一小格 p前进或后退0 01mm 即螺旋测微器的精确度为0 01mm 读数时估读到毫米的千分位上 因此螺旋测微器又叫千分尺 3 读数测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出 小数部分由可动刻度读出 测量值 mm 固定刻度数 mm 注意半毫米刻线是否露出 可动刻度数 估读一位 0 01 mm 如图乙所示 固定刻度示数为2 0mm 不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15 0 最后的读数为2 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 乙 4 使用时的注意事项 测量时 在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮 而改用微调旋钮 避免产生过大的压力 既可使测量结果精确 又能保护螺旋测微器 当听到 咔咔 声止动 在读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出 读数时 千分位有一位估读数字不能随便舍掉 即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐 千分位上也应读取为 0 当小砧和测微螺杆并拢时 可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合 将出现误差 应加以修正 即在最后测长度的读数上去掉该误差的数值 3 游标卡尺的原理与读数 1 构造 主尺 游标尺 主尺和游标尺上各有一个内外测量爪 游标尺上还有一个深度尺 尺身上还有一个紧固螺钉 如图丙所示 2 用途 测量厚度 长度 深度 内径及外径 3 原理 利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成 不管游标尺上有多少个小等分刻度 它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm 常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10 20和50 见下表 4 读数 若用x表示由主尺上读出的整毫米数 k表示从游标尺上读出的与主尺上某一刻线对齐的游标的格数 则记录结果表示为 x k 精确度 mm 4 伏安法测电阻 1 电流表的内接法和外接法的比较 试触法 按图丁接好电路 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 实验器材毫米刻度尺 螺旋测微器 直流电压表和直流电流表 滑动变阻器 电池 开关及连接导线 金属电阻丝 实验步骤1 测直径 用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次 取直径d的平均值 2 测长度 将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直 用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l 即有效长度 反复测量三次 求出l的平均值 注意事项1 金属丝的长度 应该是在连入电路之后再测量 测量的是接入电路部分的长度 并且要在拉直之后再测量 2 用螺旋测微器测直径时应选三个不同的部位测三次 再取平均值 3 接通电源的时间不能过长 通过电阻丝的电流强度不能过大 否则金属丝将因发热而温度升高 这样会导致电阻率变大 从而造成误差 4 要恰当选择电流表 电压表的量程 调节滑动变阻器的阻值时 应注意同时观察两表的读数 尽量使两表的指针偏转较大 以减小读数误差 5 伏安法测电阻是这个实验的中心内容 测量时根据不同情况 根据所给器材对电流表的内接还是外接做出正确选择 误差分析1 金属丝直径 长度的测量带来误差 2 测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响 因为电流表外接 所以r测 r真 由r 可知 测 真 3 通电电流过大 时间过长 致使电阻丝发热 电阻率随之变化带来误差 实验改进在此实验中 由于电压表 电流表内阻的影响 从而使金属丝电阻测量值偏小 可以改进实验电路 消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差 1 等效替换法 连接电路如图所示 r 为电阻箱 rx为待测电阻 通过调节电阻箱r 使单刀双掷开关k分别接a和b时 若电流表中的电流示数相同 就表明rx r 即可测出rx 此方法可以在没有电压表的情况下顺利进行 2 附加电阻法连接电路如图所示 r0为一阻值较大的固定电阻 rx为待测电阻 2010 安徽卷 1 在测定金属的电阻率实验中 用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图甲所示 读数为 mm 2 用游标为20分度的卡尺测量某球的直径 示数如图乙所示 读数为 cm 解析 1 可以从图甲中看出 从螺旋测微器的固定刻度尺上读出的读数为0 5mm 由可动刻度读出小数部分为11 7 0 01mm 0 117mm 因此物体厚度为0 5mm 0 117mm 0 617mm 2 从图乙可以看出 主尺读数为0 6cm 游标尺的第15条刻度线和主尺上的一条刻度线重合 则此时读数为0 6cm 1 20 15mm 0 675cm 答案 1 0 617 2 0 675 2010 福建卷 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 为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差 实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半 而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化 请用实线代表导线 在所给的实验器材图中选择若干合适的器材 连成满足要求的测量rx阻值的电路 解析 由于待测电阻约1000 滑动变阻器阻值100 要使电表读数有较明显的变化 因此滑动变阻器采用分压接法 由于加在待测电阻的最大电流9ma 显然3a的电流表不能用 因此将v1当作电流表使用 由于v1表的电压能够测量 故采用v1表内接法 测量阻值的电路如图所示 答案 见解析 创新实验设计 在 测定金属的电阻率 的实验中 需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l 用螺旋测微器测出金属丝的直径d 用电流表和电压表测出金属丝的电阻rx 用电流表和电压表测金属丝的电阻时 由于电压表 电流表内阻的影响 不管使用电流表内接法还是电流表外接法 都会产生系统误差 按如图所示的电路进行测量 可以消除由于电表内阻造成的系统误差 利用该电路进行实验的主要操作过程如下 第一步 先将r2的滑动触头调到最左端 单刀双掷开关s2向1闭合 闭合开关s1 调节滑动变阻器r1和r2 使电压表和电流表的示数尽量大些 不超过量程 读出此时电压表和电流表的示数u1 i1 第二步 保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变 将单刀双掷开关s2向2闭合 读出此时电压表和电流表的示数u2 i2 请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式rx 实验八描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线 并分析曲线的变化规律 实验原理 1 实验电路 电流表采用外接 小灯泡电阻很小 滑动变阻器采用分压式 使电压能从零开始连续变化 2 实验原理 用电压表和电流表可以分别测出多组小灯泡的电压和电流值 在坐标纸的i u坐标系中描出各个点 用一条平滑的曲线将这些点连接起来 3 滑动变阻器的两种接法 实验器材学生电源 4 6v直流 小灯泡 4v0 7a 或 3 8v0 3a 电流表 内阻较小 电压表 内阻很大 滑动变阻器 开关和导线 实验步骤1 连接电路 确定电流表 电压表的量程 按实验电路图连好电路 注意开关应断开 滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零 2 测量数据 闭合开关s 调节滑动变阻器 使电流表 电压表有较小但明显的示数 记录一组电压u和电流i值 3 重复测量 用同样的方法测量并记录12组u值和i值 4 整理器材 断开开关s 整理好器材 5 描绘曲线 在坐标纸上 以u为横坐标 i为纵坐标建立直角坐标系 并根据表中数据描点 先观察所描点的走向 再用平滑曲线连接各点得到i u图线 注意事项1 本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小 因此测量电路必须采用电流表外接法 2 本实验要作出i u图线 要求测出一组包括零在内的电流 电压值 故控制电路必须采用分压式接法 3 为保护元件不被烧毁 开关闭合前变阻器滑片应位于阻值最大位置4 加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压 5 连图线时曲线要平滑 不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧 绝对不要出现折线 误差分析1 由于电压表不是理想电表 内阻并非无穷大 对电路的影响会带来误差 电流表外接电流表示数偏大 2 测量时读数带来误差 3 在坐标纸上描点 作图时带来误差 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验中 使用的小灯泡为 6v3w 其他可供选择的器材有 电压表v1 量程6v 内阻20k 电压表v2 量程20v 内阻60k 电流表a1 量程3a 内阻0 2 电流表a2 量程0 6a 内阻1 变阻器r1 0 1000 0 5a 变阻器r2 0 20 2a 学生电源 6 8v 开关s及导线若干实验中要求电压表在0 6v范围内读取并记录12组左右不同的电压值u和对应的电流值i 以便作出伏安特性曲线 在所给器材中 电流表应选用 变阻器应选用 在图所示的方框中画出实验的原理图 解析 小灯泡额定电压为6v 额定电流为0 5a 即允许通过小灯泡的电流最大不超过0 5a 最大电压不超过6v 在选择电压表和电流表时 注意安全 精确的原则 安全原则即量程要大于所测电流或电压值 精确原则是量程要尽量小 量程越小测量越精确 故电流表应选a2 电压表应选v1 滑动变阻器选取时要注意安全 够用 调节方便的原则 安全 即流过变阻器最大电流 i u r 应小于允许通过的最大电流 方便 即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻 本实验中的小灯泡在正常工作时电阻为r灯 12 故应选用r2 连接电路时变阻器采用分压式 电流表接成外接法 原理图如图所示 答案 见解析 2010 浙江卷 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 某同学测得电流 电压的数据如下表所示 1 用上表数据描绘电压随电流的变化曲线 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所示 请指出灯丝的特征 并解释形成的原因 解析 1 用表中数据描绘电压随电流的变化曲线如图所示 2 电阻随电流增大存在三个区间 电阻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很快 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 答案 见解析 2010 安徽卷 太阳能是一种清洁 绿色 能源 在我国上海举办的2010年世博会上 大量利用了太阳能电池 太阳能电池在有光照时 可以将光能转化为电能 在没有光照时 可以视为一个电学器件 某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法 探究一个太阳能电池在没有光照时 没有储存电能 的i u特性 所用的器材包括 太阳能电池 电源e 电流表a 电压表v 滑动变阻器r 开关s及导线若干 1 为了达到上述目的 请将图甲连成一个完整的实验电路图 2 该实验小组根据实验得到的数据 描点绘出了如图乙的i u图象 由图可知 当电压小于2 00v时 太阳能电池的电阻 填 很大 或 很小 当电压为2 80v时 太阳能电池的电阻约为 解析 1 注意到图乙的i u图象中的数据特点 电压 电流从零开始变化 所以电路设计用滑动变阻器的分压式 如下图所示 2 由图乙可知 当电压小于2 00v时 通过太阳能电池的电流很小 由欧姆定律可知此时太阳能电池的电阻很大 当电压为2 80v时 通过太阳能电池的电流约为2 8ma 由欧姆定律可知此时太阳能电池的电阻约为 答案 1 见解析 2 很大1 0 103 实验九测定电源的电动势和内阻 实验目的1 测定电源的电动势和内阻 2 认识电源输出电压随电流变化的图象 实验原理1 实验电路图如图所示 2 图象法 3 其他方法本实验采用的是伏安法测量电动势和内阻 也可采用安阻法或伏阻法 1 安阻法用一只电流表和电阻箱 或双电阻 测量 电路如图甲所示 测量原理为e i1 r1 r e i2 r2 r 由此可求出e和r 即 实验器材电池 待测电源 电压表 电流表 滑动变阻器 开关 导线和坐标纸 实验步骤1 连接电路 确定电流表 电压表的量程 按照电路原理图把器材连接好 2 测量数据 闭合开关 调节变阻器 使电流表有明显示数 记录一组电压表和电流表的读数 用同样方法测量并记录几组i u值 3 整理器材 断开开关 整理好器材 4 数据处理 计算法或在坐标纸上作u i图线 求出e r 注意事项1 为了使电池的路端电压变化明显 电池的内阻宜大些 选用已使用过一段时间的1号干电池 2 干电池在大电流放电时极化现象较严重 电动势e会明显下降 内阻r会明显增大 故长时间放电时电流不宜超过0 3a 短时间放电时电流不宜超过0 5a 因此 实验中不要将r调得过小 读电表示数要快 每次读完应立即断电 3 要测出不少于6组i u数据 且变化范围要大些 用方程组求解时 要将测出的i u数据中 第1和第4为一组 第2和第5为一组 第3和第6为一组 分别解出e r值再取平均值 4 在画u i图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑 这样就可使偶然误差得到部分抵消 从而提高测量的精度 5 干电池内阻较小时路端电压u的变化也较小 即不会比电动势小很多 由此描点绘图 如图甲所示 为作图方便 在画u i图线时 纵轴的刻度可以不从零开始 而是根据测得的数据从某一恰当值开始 横坐标i必须从零开始 但这时图线和横轴的交点不再是短路电流i短 不过图线与纵轴的截距仍为电动势 直线斜率的绝对值仍是电源的内阻 如图乙所示 6 由于电流表内阻与干电池内阻接近 所以电流表应采用内接法 误差分析1 每次读完电表示数没有立即断电 造成e r变化 2 测量电路存在系统误差 实验电路采用电流表内接法时 i真 i测 iv 未考虑电压表的分流 实验电路电流表外接法时 电路中u真 u测 ua 未考虑ua 3 用图象法求e r时 作图不准确造成偶然误差 4 由于实验电路及电压表 电流表内阻的影响 本实验结果e测 e真 r测 r真 定性分析如下 参考电路原理图内接法 由于电压表的分流 电流表的测量值偏小 而且随着u越大 电流表的测量值偏小越多 当u 0时 电流表的测量值等于真实值 这时要求电流表是理想的 据此作出如图所示的真实和测量的u i图线 由图可以看出 e r的测量值均小于真实值 测量电源 其电动势为e 内阻为r e约为4 5v r约为1 5 器材 量程3v的理想电压表 量程0 5a的电流表 具有一定内阻 固定电阻r 4 滑动变阻器r 开关s 导线若干 1 画出实验电路原理图 图中各元件需用题中给出的符号或字母标出 2 实验中 当电流表读数为i1时 电压表读数为u1 当电流表读数为i2时 电压表读数为u2 则可以求出e r 用i1 i2 u1 u2及r表示 解析 1 由于电源的电动势为4 5v 而电压表量程为3v 要串接一个电阻 起分压保护作用 实验原理图如图所示 答案 见解析 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻 已知干电池的电动势约为1 5v 内阻约为1 电压表 0 3v 3k 电流表 0 0 6a 1 0 滑动变阻器有r1 10 2a 和r2 100 0 1a 各一只 1 实验中滑动变阻器应选用 填 r1 或 r2 2 在实验中测得多组电压和电流值 得到如图乙所示的u i图线 由图可较准确地求出该电源电动势e v 内阻r 解析 1 将滑动变阻器全部接入电路 取10 电流约为0 15a 取100 电阻约为0 015a 故滑动变阻器选r1 2 曲线在纵轴上的截距等于电动势 故e 1 46v 曲线的斜率的绝对值等于电源的内阻 故r 1 8 答案 1 r1 2 1 461 8 2010 广东卷 某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻 使用的器材还包括定值电阻 r0 5 一个 开关两个 导线若干 实验原理图如图 a 1 在图 b 的实物图中 已正确连接了部分电路 请完成余下电路的连接 2 请完成下列主要实验步骤a 检查并调节电压表指针指零 调节电阻箱 示数如图 c 所示 读得电阻值是 b 将开关s1闭合 开关s2断开 电压表的示数是1 49v c 将开关s2 电压表的示数是1 16v 断开开关s1 3 使用测得的数据 计算出干电池的内阻是 计算结果保留两位有效数字 4 由于所有电压表不是理想电压表 所以测得的电动势比实际值偏 填 大 或 小 解析 1 如图所示 答案 1 见解析中 2 20 闭合 3 0 69 4 小 实验十练习使用多用电表 实验目的1 了解多用电表的构造和原理 掌握多用电表的使用方法 2 会使用多用电表测电压 电流及电阻 3 会用多用电表探索黑箱中的电学元件 实验原理1 表盘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 表盘如图所示 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 下半部分为选择开关 它的四周刻有各种测量项目的标识和量程 另外 还有欧姆表的调零旋钮 机械调零旋钮和试电笔的插孔 由于多用电表的测量项目和量程比较多 而表盘的空间有限 所以并不是每个项目的量程都有专门的标度 有些标度就属于共用标度 如图中的第二行就是交 直流电流和直流电压共用的标度 3 内部结构多用电表是由一个小量程的电流表和若干元件组成的 每进行一种测量时 只使用其中一部分电路 其他部分不起作用 将多用电表的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 实验器材多用电表 电学黑箱 直流电源 开关 导线若干 小灯泡 二极管和定值电阻 大 中 小 三个 实验步骤1 观察多用电表的外形 认识选择开关的测量项目及量程 2 检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置 若不指零 则可用小螺丝刀进行机械调零 3 将红 黑表笔分别插入 插孔 4 如图甲所示连好电路 将多用电表选择开关置于直流电压挡测小灯泡两端的电压 5 如图乙所示连好电路 将选择开关置于直流电流挡 测量通过小灯泡的电流 6 利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值 将选择开关扳到合适的倍率挡 先进行电阻调零 然后测量 读出指针示数 再乘以倍率 若换挡 要重新进行电阻调零 7 研究二极管的单向导电性 利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻 确定正负极 8 探索黑箱内的电学元件 9 实验完毕拔出红黑表笔 选择开关扳到 off 挡或交流电压最大挡 若长期不用应取出电池 误差分析1 测电阻时 刻度线不均匀造成读数误差 2 电池旧了电动势下降 会使电阻测量值偏大 3 欧姆表挡位选择不当 导致表头指针偏转过大或过小 都有较大误差 通常视表盘中间一段刻度范围r 4 4r中为测量的有效范围 注意事项1 表内电源正极接黑表笔 负极接红表笔 但是红表笔插 孔 黑表笔插 孔 注意电流的实际方向 2 区分 机械零点 和 欧姆零点 机械零点 是表盘刻度左侧的 0 位置 调整的是表盘下边中间的定位螺丝 欧姆零点 指表盘刻度右侧的 0 位置 调整的是欧姆调零旋钮 3 测电压时 多用电表应与被测元件并联 测电流时 多用电表应与被测元件串联 4 测量电阻时 每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零 5 由于欧姆表盘难于估读 测量结果只需取两位有效数字 读数时应注意乘以相应量程的倍率 6 使用多用电表时 手不能接触测试笔的金属杆 特别是在测电阻时 应注意不要用手接触测试笔的金属杆 7 测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开 否则不但影响测量结果 甚至可能会损坏电表 8 多用电表使用完毕 应将选择开并置于off挡或交流电压最高挡 如果长期不使用欧姆表时把表内电池取出 9 用多用电表测黑箱时 一定要先用电压挡判断其内部有无电源 确定无电源后才能使用欧姆挡测量 2009 上海卷 1 用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻rx 以下给出的是可能的操作步骤 其中s为选择开关 p为欧姆挡调零旋钮 把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上 a 将两表笔短接 调节p使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度 断开两表笔b 将两表笔分别连接到被测电阻的两端 读出rx的阻值后 断开两表笔c 旋转s使其尖端对准欧姆挡 1kd 旋转s使其尖端对准欧姆挡 100e 旋转s使其尖端对准交流500v挡 并拔出两表笔 根据图中所示指针位置 此被测电阻的阻值约为 2 下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 a 测量电阻时如果指针偏转过大 应将选择开关s拨至倍率较小的挡位 重新调零后测量b 测量电阻时 如果红 黑表笔分别插在负 正插孔 则会影响测量