高二恒定电流---复习资料.doc

高二物理复习-恒定电流 一、目标定位1. 电流 欧姆定律 电阻和电阻定律 （）2.电阻率与温度的关系（）3.半导体及其应用 超导及其应用（）4.电阻的串、并联 串联电路的分压作用 并联电路的分流作用（）5.电功 电功率 串、并联电路的功率分配（）6.电源的电动势和内电阻 闭合电路的欧姆定律 路端电压（）7.电流、电压和电阻的测量 电流表、电压表和多用电表的使用 伏安法测电阻 测定电池的电动势和内阻 （）恒定电流电流：定义式，微观表达式电阻：定值电阻、可变电阻，电阻定律电压：内电压、路端电压概念电源及效率与功率提供电能的装置总功率P= I E P=P输+P内输出功率P输= I U 当Rr时，电源有最大输出功率内损功率P内= I 2r效率：= I U/ I E=R/(R+r)电路的串并联电阻关系电压分配电流分配电功率分配欧姆定律部分电路欧姆定律：I =U/R闭合电路欧姆定律：I =E/(R+r)电功与电热纯电阻电路中 W=Q非纯电阻电路中 WQ电功W=U I t电功率P=U I电热Q= I 2Rt 热功率P=I2R电流：电流表电压：电压表电阻：电学量测 量欧姆表 读数及使用方法伏安法电流表内接或外接法滑动变阻器的分压、限流接法二、网络构建电源的电动势与内阻三、概念梳理QtI=（一）电流、电压、电阻1电流强度定义式：2电流强度微观表达式：I=nqsv 其中导体的横截面积为S，单位体积内有n个电荷量为q的自由电荷，电荷定向移动速度vURI=U II uA B3电流为标量，规定正电荷定向移动的方向为电流方向4部分电路欧姆定律： （适用于纯电阻电路）5伏安特性：R=k=tan (A图 ) R=1/k=1/tan （B图）LSR=图像是一条过原点的直线6电阻定律的公式为： 式中的为电阻率，它仅由材料性质决定，单位是欧姆米各种材料的电阻率均随温度变化而变化，金属的电阻率随温度升高而增大当温度降至0附近时，某些材料的电阻率突然减为零，这种现象叫超导现象7半导体 有些材料，它的导电性能介于导体和绝缘体之间+ -a.热敏电阻（电阻随温度升高而减小），光敏电阻（电阻随光强增大而减小）b.二极管单向导电性 正向电阻小，反向电阻大 （二）电功、电热、电功率8电功的计算公式：W=UIt，电功率的计算公式：P=UI9电流通过导体时，导体上产生的热量为：Q=I2Rt热功率P热=I2R电功和电热、电功率和热功率的计算公式适用于一切电路（若纯电阻电路：Q=W=UIt= I2Rt=U2t/RP=P热= UI= I2R=U2/R）（三）串并联电路特点10. 串联：II1_I2 U=U1_U2 R=R1_R2 P=P1_P2 串联电路电压分配：_并联：I=I1_I2 U=U1_U2 1 /R=1/R1_1/R2 P=P1_P2 并联电路电流分配：_(四)电动势、闭合电路欧姆定律11电源：能把其他形式的能转换为电能的装置UE0 Im I12电源的电动势E：表征电源把其他形式的能转换为电能的本领，在数值上等于电源没有接人电路时两极间的电压；闭合电路中等于内、外电压之和，即EU外+U内13闭合电路欧姆定律：I=E/(R+r)或者EU外+I rU外+U内14路端电压：外电路两端的电压，即电源的输出电压 路端电压与外电阻关系： U=IR （路端电压随外电阻增大而增大） 路端电压与电流关系： U=E-Ir 理解图象意义PE2/4r O R15电路中能量转化： a. 电源就是通过内部非静电力搬运电荷做功而将其他形式的能转化为电能的装置，欧姆定律就是能的转化与守恒定律在直流电路中的具体表现形式b.几种常见的电功率： 电源总功率 P总=IE 电源输出功率 P出=IU=I2R （当外电阻等于内电阻R=r时电源的输出功率最大Pmax=E2/4r（此时电源效率为50%）当Rr时输出功率随R增大而减小，当Rr时输出功率随R增大而增大）电源发热功率 P热=I2r 电源的效率 =P出/P总=（P总-P热）/ P总 （五）电压表和电流表 16电流表：表头(1)构造：主要由水磁体和放人其中的可转动的线圈组成(2)工作原理：当线圈中有电流通过时，线圈在磁场力的作用下带着指针一起偏转，电流越大，指针偏转的角度越大，从表盘上即可读出电压或电流值(3)三个主要参数 内阻Rg：电流表的内电阻 满偏电流Ig：指针偏转到最大刻度时的电流，也叫电流表的量程满偏电压Ug：电流表通过满偏电流时加在电流表两端的电压(4)三个参数间的关系：Ug=IgRg17电压表(V)的改装电流表的电压量程较小Ug=IgRg ，当改装成较大量程为U的电压表时，应串联一个电阻R如图所示，因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻，电压扩大量程倍数nUUg 则 U=IgRg+=IgR 需要串联的电阻为 R=（n-1）Rg改装后的电压表内阻为：Rv=R+Rg18电流表（A）的改装(1)将量程为Ig表头改装成量程为I电流表应并联一个电阻R，如图所示，因为并联电阻有分流作用，因此叫做分流电阻扩大量程倍数nI Ig则需要并联的分流电阻 RRg(n一1)改装后的电流表内阻等于Rg与R并联时的总电阻19伏安法测电阻用伏安法测电阻时，若不知被测电阻的大概值，为了减小测量误差，如何选择正确电路连接? 采用试触法：可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S， 然后将S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即Rx是一个高阻值电阻，应选用内接法，S应接b测量若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用外接法，S应接a测量20滑动变阻器连接方式RxRx+R0E(1)限流式接法：电路中变阻器起限流作用，负载Rx上的电压可调范围 为 E，电压变化范围较小；消耗能量少；适应于用电器电阻阻值与变阻器阻值相当的电路。(2)分压式接法：电路中变阻器起分压作用，滑片自A端向B端滑动时，负载上电压的范围为0E，显然比限流时调节范围大，但消耗能量多，对于要求电压变化范围大的，或滑动变阻器总阻值较小的，使用此连接方式21欧姆表测量电阻 (1)欧姆表构造 如图所示，G是内阻为R、满偏电流为Ig的微安表或毫安表R0是调零电阻，电池的电动势为E，内阻为r，黑表笔接电池正极，红表笔接电池负极(2)欧姆表原理 欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的当红、黑表笔 间接入待测电阻Rx时，此时通过G表的电流为I，则： 应当注意，欧姆表刻度是不均匀的(3)注意事项：使用前进行机械调零，使指针指在电流表的零刻度要使被测电阻与其他元件和电源断开，不能用手接触表笔的金属杆合理选择量程，使指针尽量在中间位置附近使用欧姆档的另一量程时，一定要重新进行电阻调零（即换档调零）。读数时，应将表针示数乘以选择开关所指的倍率测量完毕，拔出表笔，开关置于交流电压最高挡或OFF挡，若长期不用，取出电池。22实验：测定电池的电动势和内阻目标：1掌握实验电路、实验原理及实验方法2学会用图象法处理实验数据 原理： 根据闭合电路欧姆定律的不同表达形式，可以采用下面几种不同的方法测E和r (1)由E=U+Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于正、r的方程，从而解出E、r，电路图如图所示 (2)由EIR+Ir知，测出I、R的两组数据，列出方程解出E、r，电路图如图所示 (3)由正U+Ur/R,，测出U 、R两组数据，列出关于E、r的两个方程，电路图如图所示 (1) (2) (3) 数据处理 图象法：以I为横坐标，U为纵坐标建立直角坐标系 据实验数据描点如果发现个别明显错误的数据，应该把它剔除用直尺画一条直线，使尽量多的点落在这条直线上，不在直线上的点能均分两侧，注意事项：(1)为了使电池的路端电压变化明显，电池宜选内阻大些的 (2) 因该实验中电压U的变化较小，为此可使纵坐标不从零开始，把坐标的比例放大，可减小实验误差此时图象与横轴交点不表示短路电流，计算内阻时，要在直线上任取两个相距较大的点，用rU/I计算出电池的内阻r四、规律运用例（伏安特性曲线的应用）如图所示的一U图像所对应的两个导体： (1)电阻之比R1：R2=_； (2)若两导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1：U2_ (3)若两个导体两端的电压相等(不为零)时，电流强度之比Il：I2_； 练一个标有“220V 60W，的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V在此过程中，电压U和电流的关系可用图线表示，在右边四个图线中可能符合实际的是 ( )例2（电功和电热） 解决电功、电热这类问题的基本思路： （1）首先判断电路是纯电阻电路，还是非纯电阻电路 （2）若是非纯电阻电路关键分析清楚电能转化为什么形式的能，然后再确定选什么公式计算电功或电功率 规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为40，求接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率，如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率例3（电路动态分析）如图所示电路中，A、B、C、D是四只相同的电灯，当滑动变阻器的滑片下滑时，各灯的亮度怎样变化? 解决这类问题的常见方法如下： 先搞清电路连接情况；弄清各电表测量哪段电路的哪个物理量；考察电路的变化(如滑动变阻器滑动、开关断开闭合等)而引起的电路电阻如何变化；判断电路总电流I及电路路端电压U如何变化；再根据串并联电路的特点、欧姆定律、电功率等公式判断所求物理量的变化。练3. 如图所示，当滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时，电路中各电表示数如何变化?(电表内阻对电路的影响不计)例4(电路故障判断) (电路故障判断：电路中的用电器不正常工作可能是短路也可能是断路；用电压表检测时只要电压表有示数则由电源及电压表组成的回路是通的)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 练4. 如图所示，当闭合电键S后，发现两只标有3V1W”字样的相同的小灯泡均不亮，用电压表测得Uac=Ubd6V，如果各段导线及接线均无问题，下列说法正确的是 A L1灯丝断了 BL2灯丝断了 C可变电阻器R的电阻丝断了 D电键S接触不良例5（含容电路）（分析含电容器的电路的基本思路： 1首先分析情楚电路的连接方式，必要时画等效电路，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它 2分析电容器两端电压与哪部分电路(或电阻)的电压相同 3弄清楚电容是充电，还是放电过程，再由Q=CU进行求解）如图所示，电容器C16F，C23F，电阻R1=6，R23当电健S断开时，A、B两点间的电压UAB=? 当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少?（已知电压U=l8V) 练5 如图的电路中，电键Kl、K2、K3、K4均闭合，C是水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P，断开哪一个电键，P会向下运动A Kl B K2 C K3 D K4例6.（闭合电路有关计算）( 闭合电路问题的分析方法：1分析电路的结构，对于复杂电路，画出电路简图 2利用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、电源的有关功率的公式结合求解3电路中出现极值问题时，可采用数学法、图像法、等效法求解)如图甲所示电路中，R1R2R3100，S断开时，伏特表示数为16V，S闭合时，伏特表示数为10V，若伏特表可视为理想的，求： (1)电源电动势和内阻各为多大? (2)闭合S前后R1消耗的功率分别多大?(3)若将原电路改为图乙所示电路，其他条件不变，则S断开和闭合 时电压表的示数分别为多大? 练6 如图1所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内电阻，以下说法中正确的是A .当R2=R1+r时，R2上获得最大功率 B. 当R1=R2+r时，R1上获得最大功率C.当R2=0时，R1上获得最大功率 D. 当R2=0时，电源的输出功率最大例7.（电流表、电压表的改装） ( 解决电表改装问题的关键是： 1掌握好电阻的串并联特点 2抓住不变量 把电流表改装成电压表，通过表头的最大电流不变。 把电流表改装成量程较大的电流表，表头两端的最大电压不变)电流表，内阻Rg=100，满偏电流Ig3mA，把它改装成量程为3V的电压表，需串联一个多大的电阻? 该电压表的内阻多大? 练7. 一个电压表由电流表G和电阻R串联而成，如图所示若使用中发现电压表的示数总比准确值稍小一些，采取下列哪种措施可以改进A在R上串联一个比R小得多的电阻 B在R上串联一个比R大得多的电阻C在R上并联一个比R小得多的电阻 D在R上并联一个比R大得多的电阻RARvRARv例8.（用伏安法测电阻）为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，其方法是： 1阻值比较法：先将待测电阻的粗约值与电压表、电流表内阻进行比较，若RRv，宜采用电流表外接法；若RRA，宜采用电流表内接法 2临界值计算法：当内、外接法相对误差相等时，有：RA/Rx=Rx/RV 所以，当Rx (即R为大电阻)用内接法 当R (即R为小电阻)用外接法用伏安法测金属电阻Rx(约为5)的值，已知电流表内阻为1，量程为0.6A，电压表内阻为几千欧，量程为3V，电源电动势为9V，滑动变阻器的阻值为06，额定电流为5A，试画出测量Rx原理图 练8. 有一未知电阻R，为了较准确地测出电阻值，先后用如图所示的甲、乙两种电路进行测试，利用甲电路测得的数据为2.8V，5.0mA，利用乙电路测得数据为2.8V，4.0mA，那么该电阻测量值较准确的数值等于_，测量值与真实值的偏差情况是 _例9.（滑动变阻器两种接法的选择）1通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路能耗较小，因此，优先考虑以限流接法为主 2在下面三种情况下必须要选择分压接法：(1)题目所提供的实验仪器，电表量程或待测电阻的最大允许电流小于限流电路中最小电流(2)变阻器总电阻小于被测电阻(3)要求待测电阻的电压从零开始连续变化为测一个阻值约为25k的电阻，备有下列实验器材： A电流表(量程100A，内阻2k) B电流表(量程500A，内阻3000)C电压表(量程10V，内阻100k D电压表(量程50V，内阻500kE稳压电源(电动势15V，允许最大电流lA) F滑动变阻器(最大电阻置R0=10k)G导线若干(1)电流表应选_，电压表应选_(2)画出测量电路练9.如图所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：(1)待测电阻Rx(约100) (2)直流毫安表(量程010mA，内阻50)；(3)直流电压表(量程03V，内阻5k)， (4)直流电源(输出电压4V，内阻不计)； (5)滑动变阻器(阻值范围015，允许最大电流lA)(6)电健1个，导线若干条根据器材的，规格和实验要求，画出实验线路图并将实物图连线例10（欧姆表的使用）某人用多用电表按正确的步骤测量一电阻值，指示针的位置如图所示，