高考物理 热、光、振动、.doc

第 一 章 热学第1单元 分 子 运 动 的 三 条 理 论物 质 的 构 成一、物质是由大量分子构成的水油酸分子油膜 分子是具有各种物质的化学性质的最小微粒，在热学中，原子、离子、分子这些微粒做热运动时，遵从相同的规律，所以，统称为“分子”二、分子的大小：直径的数量级 10 10 m1、 单分子油膜法粗测：（1）单层（2）球形（3）空隙 1+122、离子显微镜 （200万倍）3、扫描隧道显微镜（几亿倍）三、几个常用的等式1 阿佛加德罗常数1摩尔的任何物质所含的微粒数相同N A = 6.0210 23 mol 12、 分子的个数 = 摩尔数 阿伏加德罗常数3、估 算 练 习一、将1摩尔的油酸溶于酒精，制成200毫升的溶液。已知1毫升的溶液有50滴，取1滴滴在水面上，在水面上形成0.2平方米的油膜，估算油酸分子的直径 解：1 cm3的溶液中，酒精溶于水后，油酸体积V0 1/200 cm3 1/200106m3 1滴溶液中，油酸体积vVo/50,得油酸分子直径为d v / s51010米 注：酒精的作用 （1）、提高扩散速度 （2）、油膜面积不致于很大，易于测量rr二、10克的氧气，在标准状况下（0 ，1 atm）（1）、含有多少个氧气分子 （2）、占有多大体积 三、估算标准状况下，气体分子和水分子的间距1、 气体 2、 同理，水的摩尔体积v18103 注：1、比较间距的大小2、边长间距3、水还可以看成球形模型v4 r 3 / 3 四、空气的摩尔质量m2910 3 kg / mol， 当V45 m3时，求：气体的质量M？ 解：分 子 无 规 则 运 动（热运动） 的 实 验 证 明一 、扩散：不同物质相互接触时彼此进入对方的现象意义：分子永不停息的做无规则的运动，而且温度越高，扩散越快。固体、液体也有扩散现象二、布朗运动1827年（英）布朗首先用显微镜观察水中的花粉时发现的，称为布朗运动。 1、运动是无规则的 2、颗粒体积越小越明显，质量越小越明显3、温度越高越明显 4、气体中没有布朗运动原因 颗粒足够小时，来自各方向受到液体分子的撞击作用是不平衡的，颗粒越小，分子数越少，不平衡性越显著三、布朗运动与扩散的异同1、 是颗粒还是分子2、 是直接还是间接反映分子的运动3、 成因是相同的，都是分子的无规则运动引起的练习1、 空气中漂浮的灰尘的运动是不是布朗运动斥力引力合力r0如果取斥力的方向为正 否：（1）、与颗粒大小有关 颗粒直径10 6米 （2）、空气的流动2、 物体运动的速度越大，布朗运动越显著（） 分 子 间 的 相 互 作 用 力1、 哪些现象说明分子间有空隙？扩散、布朗运动、教材彩图（石墨原子）酒精和水相混合1+122、 为什么分子不能紧贴在一起？分子间有斥力3、 为什么有空隙还能形成固体和液体？分子间有引力4、 分子间的引力和斥力如何变化？ 引力和斥力同时存在，半径r增加，引力和斥力同时减小，斥力减小的快，半径r减小，引力和斥力同时增加，斥力增加的快5、 分子力何时表现出引力、斥力？分子间作用力（指引力和斥力的合力）随分子间距离而变的规律是：rr0时表现为引力；r10r0以后，分子力变得十分微弱，可以忽略不计。对比弹簧振子的振动（类似）6、从本质上来说，分子力是电场力的表现。因为分子是由原子组成的，原子内有带正电的原子核和带负电的电子，分子间复杂的作用力就是由这些带电粒子间的相互作用而引起的。（也就是说分子力的本质是四种基本基本相互作用中的电磁相互作用）。练习：1、 为什么物体可以被压缩，但又不能无限的被压缩？2、 为什么气体容易被压缩，而固体和液体不容易被压缩？3、 既然分子间有引力，那么打碎的玻璃为什么不能靠引力粘合在一起？第2单元 物体的内能和热力学定律一、温度的宏观和微观意义是什么？如何理解？ 分子的无规则运动特点是多、快、乱、变，中间多，两头少，在热现象中，关心的是多个分子，而不是单个分子。 （1）、分子的平均动能所有分子的动能的平均值 m10 26 kg v10 5 m / s （2）、温度：宏观表示物体的冷热程度， 微观是物体平均动能的标志 （3）、温度相同，平均动能就相同，不论物体组成、结构、种类和物态 (无论如何)二、什么是分子势能？分子势能与什么有关？ （1）、由于分子间存在着相互作用的引力和斥力而具有的与其相对位置有关的能量，叫做分子势能。 （2）、微观与相对位置有关， 宏观与体积有关 （3）分子势能与距离的变化关系和图象（类似于重力势能和弹性势能）。r010 10mrr0引力斥力表现斥力rr0引力斥力合力0rr0引力斥力表现引力r10 r0r10 r0引力斥力0合力0rr0Ep最小rr0 引力做负功Ep增加rr0 斥力做负功Ep增加斥力引力r0EP三、什么是物体的内能，它与什么有关？1、 所有分子做热运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能，也叫热力学能2、 与温度T、体积V和分子个数N有关3、 一切物体都具有内能四、内能和机械能又什么区别？1、 宏观物体的机械运动对应机械能。机械能可以为零。2、 微观物体对应内能。内能不可以为零。3、 内能和机械能之间可以相互转化。温度计接打气筒胶塞五、做功改变物体的内能1、 物体做功，物体内能增加2、 对外做功，物体内能减小3、 做多少功，改变多少内能六、热传递改变物体的内能1、 外界向物体传递热量（吸热），物体的内能增加2、 物体向外界传递热量（放热），物体的内能减小3、 传递多少热量，内能就改变多少。能量的转移七、做功和热传递的实质1、 做功改变内能，是能量的转化，用功的数值来度量2、 热传递改变内能，是能量的转移，用热量来度量。能量的转化。八、做功和热传递的等效性做功和热传递在改变内能上是等效的。例如：使物体升高温度，可以用热传递的方法，也可以用做功的方法，得到的结果是相同的，如果事先不知道，我们无法知道它是通过哪种途径改变的内能。 1 cal4.2 J 1 J0.24 cal九、区分内能、热量和温度 热量是在热传递的过程中转移的内能，它只有在转移的过程中才有意义，热传递使物体的温度改变。温度不同是热传递的条件（类比：云雨水） 例如：两物体温度不同相接触，热量从高温物体相低温物体传递，高温物体内能减少，温度降低，低温物体内能增加，温度升高。十、理想气体：（1）分子间无相互作用力，分子势能为零；（2）一定质量的理想气体的内能只与温度有关。（3）在温度不太低、压强不太大（常温常压）的条件下，实际气体可以近似为理想气体。练习1、 物体平均速度大的物体的温度高（）2、 20的水和20的铜的平均动能相同（）3、 体积变大，内能变大（）4、 温度升高，所有的分子的平均动能都变大（）5、 同温度的水和氢气相比，氢气的平均速度大（）水箱水轮砂轮抽水机水箱十一、热力学第一定律U Q W1、表示内能的改变、做功、热传递之间的关系2、第一类永动机不消耗能量，持续对外做功（违反能量守恒定律，不能制成）【例】 下列说法中正确的是A.物体吸热后温度一定升高 B.物体温度升高一定是因为吸收了热量C.0的冰化为0的水的过程中内能不变 D.100的水变为100的水汽的过程中内能增大解析：吸热后物体温度不一定升高，例如冰融化为水或水沸腾时都需要吸热，而温度不变，这时吸热后物体内能的增加表现为分子势能的增加，所以A不正确。做功也可以使物体温度升高，例如用力多次来回弯曲铁丝，弯曲点铁丝的温度会明显升高，这是做功增加了物体的内能，使温度上升，所以B不正确。冰化为水时要吸热，内能中的分子动能不变，但分子势能增加，因此内能增加，所以C不正确。水沸腾时要吸热，内能中的分子动能不变但分子势能增加，所以内能增大，D正确。例1、如图示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于X轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F0为斥力，F0为引力，a、b、c、d为X轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（ ）A、乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动B、乙分子从a到c做加速运动，到达c时速度最大C、乙分子从a到b的过程中，两分子的分子势能一直增加D、乙分子从b到d的过程中，两分子的分子势能一直增加分析：乙分子从a到b、c、d的运动过程中，先是分子的引力作用，加速度的方向跟运动方向一致，所以加速运动，到达c位置时，分子力等于零，加速度也就等于零，运动的速度是最大。从c再到d运动时，分子力为斥力，加速度的方向跟运动的方向相反，速度减小。通过分子力做功情况判断两分子的势能如何变化。（略）例2、如图示，容器A、B各有一个可以自由移动的轻活塞，活塞下面是水，上面是大气，大气压恒定。A、B的底部带有阀门K的管道相连，整个装置与外界绝热。原先A中水面比B中水面高，打开阀门K后，A中的水向B中流，最后达到平衡，这个过程中（ ）A、大气压力对水做功，水的内能增加 B、水克服大气压力做功，水的内能减小C、大气压力对水不做功，水的内能不变D、大气压力对水不做功，水的内能增加分析：设大气压为P，A、B活塞的表面积分别为S1和S2，打开阀门后A容器中的水流到B容器中，A容器中的水面下降h1，B容器中的水面上升h2，根据压强与压力的关系及水的流动体积不变的原理，可以推导出，大气压力对A、B两活塞做功的代数和等于零。但是水的重力势能发生了变化，水的重力势能变了，根据能量守恒定律可知，水减小的机械能将转化为水的内能。例3、一颗质量为10g的子弹以400m/s的速度水平射入置于光滑水平桌面上的质量为1kg的木块后又从木块中穿出，木块从桌边滑出后着地点与桌边的水平距离为14m，已知桌面高为8m，取g=10m/s2,设子弹射穿木块过程中系统损失的机械能全部转化为系统的内能，求在这一过程中系统内能的增加量。分析：运用能量守恒观点求解。（略）十二、热 力 学 第 二 定 律1、 第一种表述：如果没有其他变化，不可能使热量由低温物体传到高温物体。(克劳修斯表述) (其他变化是指从单一热源吸热并把它用来做功以外的任何变化。)实质：热传递具有方向性，不可逆2、 第二种表述：如果没有其他变化，不可能从单一热源吸收热量全部用来做功。即第二类永动机不可能制成。（开尔文表述）实质：机械能向内能转化有方向性3、 两种表述是等价的4、 第二类永动机没有冷凝器，只有单一热源。它从单一热源吸收热量，全部做功，而不引起其他变化。这种永动机不可能制成，虽然不违反机械能守恒定律，但违反了机械能和内能转化的方向性。（注：单一热源指温度均匀且恒定的热源 ）5、 一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性，是不可逆的。高温外界帮助低温单一热源对外做功冷凝器十三、热力学第三定律和第零定律 第3单元 气体、固体和液体0 273K273 0K（一）气体一 气体的状态参量(1)温度（T） 1、意义：微观是分子平均动能的标志 宏观物体的冷热程度 2、单位：摄氏温度（t） 摄氏度 开氏温度（热力学温度T） 开尔文 K （补： 摄氏摄尔修斯 华氏温度华伦海特 勒氏勒奥默） T t 273.15 3、 就每一度来说，它们是相同的（2）体积（V） 与液体和固体的体积不同，气体的体积是指气体分子所能达到的空间，也就是气体所充满容器的容积，无论气体的分子个数多少，无论气体的种类。 理解：r大 力小 容易扩展 填充整个容器水h单位：m3 dm3 或L cm3 mm3 (3)、压强（p 单位面积上受到的正压力1、 液体和大气压强的产生原因重力 h是某点距液面的距离压强与深度有关，向各个方向都有压强2、 容器内气体压强的产生原因碰撞大量的气体对器壁的频繁撞击，产生一个均匀的，持续的压力（举例：雨伞），这个压力就产生了压强。压强与深度无关，在各处都相等，向各个方向都有压强3、 单位1 Pa1 N/m2 1 atm101325 Pa10 5 Pa 1 atm760 mmHg 1 mmHg133.322 Pa （4）、状态的改变 对应一定质量的气体，如果三个参量有两个或三个都发生了变化就说气体的状态改变了（只有一个发生变化是不可能的），如果都不改变，就说它处于某一个状态。二、玻意尔定律1、内容： 一定质量气体，在等温变化过程中，压强和体积成反比m T恒定p V反比即 pVT1T2pVp1p2V1 V2MN等温线2、pV图1、 等温线2、 状体M经过等温变化到状态N。 3、矩形的面积相等 4、同质量的某种气体 T1T2 MpT等容线NpTV1V2三、查理定律 1、内容：一定质量的气体，等容变化过程中，压强和热力学温度成正比m V恒定p T正比即 2、图象 读图： 1、等容线2、有M到N经历了等容变化3、V1V2 3、查理定律的另一种表述内容：一定质量的气体，在等容变化过程中，温度升高（或降低）1，增加（或减小）的压强等于0时压强的1 / 273。pt（）273p0零上，t取正，零下，t取负。 读图： 1、ptp0 表示压强增量 2、p0表示0时的压强。3、ktan p0 / 2734、理解虚线的意义例题：A P1B P21、初温相同，升高相同的温度，水银注的位置如何变化？ 解一： 解二：极限法2、 温度相同的热水 t190 V12Lt260 V21L，当A的水温降到30时，A Bt1 V1 t2 V2为保持水银注不动，B的温度应降到多少度？ VT等压线MNp1p2VT三、 盖吕萨克定律 1、内容：一定质量的气体，在等压过程中，气体的体积与热力学温度成正比m p恒定V T正比即 2、图象读图：1、等压线 2、由M到N经历了等压过程 3、p1p2 4、理解虚线的意义3、 盖吕萨克定律的另一种表述内容：一定质量的气体，在等压变化过程中，温度升高（或降低）1，增加（或减小）的体积为0时体积的1 / 273。 零上，t取正，零下，t取负。Vt（）273V0图象：读图：1、VtV0 表示体积增量 2、V0表示0时的体积。3、ktan V0 / 273 五、理想气体状态方程一定质量的某种气体，压强p与体积V成反比，与热力学温度T成正比，即50 30102035ABABx 适用条件：一定质量的理想气体注：p和V的单位要统一，T的单位用热力学单位。练习水银注，空气注，p075 cmHg，初温t27 ，50 cm，10 cm， 30 cm，20 cm，A管加热，B管恒温，要使两管上部水银面相同，求：A管的温度升高到多少？解：B初 B末 A初 A末 方程： 得Ta470 K 六气体定律的微观解释 （二） 固体一晶体和非晶体固体可分为晶体和非晶体两大类例如各种金属、食盐、明矾、云母、硫酸铜、雪花、方解石、石英等都是晶体；玻璃、松香、沥青、蜂蜡、橡胶、塑料等都是非晶体。晶体与非晶体的区别主要表现在：（1）晶体具有天然的规则的几何形状，而非晶体无此特点。例如：食盐粒都是正方体，硫酸铜也是正方体，雪花都是六角形的、明矾外形的八面体，水晶石为六面棱柱。（2）晶体在不同方向上物理性质不同，而非体各方向上物理性质相同。例如，将石蜡均匀涂在云母片上和玻璃板上，用烧红的钢针接触没有涂蜡的另一面。会看到云母上的石蜡熔化后的部分为椭圆形，玻璃板的导热性各方向相同。又如，硫酸铜具有单向导电性，方解石发生双折射现象，也表明它们分别在电学性质、光学性质上各方向不同。又如，晶体溶化有溶点，而非晶体是缓慢变为液体的过程，无熔点。晶体又可分为单晶体和多晶体，上述的两条晶体的特点一般说是原晶体的特点，多晶体中小晶粒的排列无规则、杂乱无章，各向异性的物理性质无从显示出来。二、晶体的空间点阵单晶体和非晶体性质上的不同，可以从它们的微观结构不同做出说明。组成单晶体的微粒（分子、原子或离子）在空间是按照一定的规律排列的。彼此相隔一定的距离排列成整齐的行列。通常把这样的微观结构称为空间点阵。例如食盐的空间点阵如右图所示，这正是盐粒不管大小都是正方体的原因所在。方解石对光产生双折射现象的原因，是因为它在各个方向上的折射率不同所致。云母片各方向上导热性质不同，是由其空间点阵决定的。云母片中微粒排列情况与课本P57上图15-2类似。（三）液体一液体的表面现象液体表面具有收缩趋势的微观解释液体与气体接触的表面形成一薄层，叫表面层。由于表面层上方是气体，所以表面层内的液体分子受到周围分子作用力小于液体内部分子，表面层里的分子要比液体内部分子稀疏一些，这样表面层分子间引力比液体内部更大一些。在液体内部分子间引力和斥力处于平衡状态，而表面层内由于分子引力较大，因此表面层有收缩的趋势。二浸润和不浸润（1）说明浸润和不浸润的定义液体与固体接触时，液体与固体的接触面扩大而相互附着的现象叫做浸润。如果接触面趋于缩小而不附着，则叫做不浸润。（2）浸润和不浸润的微观解释液体与固体接触处形成一个液体薄层，叫做附着层。附着层里的分子既受固体分子的吸引，又受到液体内部分子的吸引。如果受到固体分子的吸引力较弱，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层里分子间吸引力较大，造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润。反之，如果附着层分子受固体分子吸引力相当强，附着层分子比液体内部更密集，附着层就出现液体相互推斥的力，造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势，形成浸润。三毛细现象（1）毛细现象的定义：浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象。（2）毛细现象的解释：解释浸润液体在毛细管里上升的现象。浸润液体与毛细管内壁接触的附着层有扩展的趋势，造成液体与空气接触面弯曲，呈凹形弯曲，液面与管壁接触的附近的表面张力是沿液面切线方向向上的。表面张力有使液面收缩趋势，造成管内液柱上升。直到表面张力向上的拉引作用与管内升高的液柱重力平衡，管内液体停止上升，液柱稳定在一定的高度，如图所示。细管越细，即管截面积小，那么液柱上升高度就越大。可用相似的分析方法，解释不浸润液体在毛细管里下降的现象。（4）举例说明毛细现象的应用：纸张、棉花脱脂后能够吸水的原因在于其内部有许多细小的孔道，起到毛细管作用。田间农作物的重要管理措施是锄地松土，防止土地板结，其目的是破坏土壤里的毛细管，使地下水分不会快速引上而蒸发掉。 恒定电流知识网络：C22SO42第1单元 基本概念和定律一、.电流条件：1、导体两端有持续的电压 2、有可以自由移动的电荷金属导体自由电子 电解液正负离子 气体正负离子、自由电子方向：正电荷的定向移动的方向 导体中电流由高电势流向低电势， 电流在电源外部由正极流向负极二、电流强度（I 标量）表示电流的强弱。通过导体某一截面的电量q跟通过这些电量所用时间的比值，叫电流强度，简称电流。1、定义式：适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 vA B v t单位：1 C / s = 1 A 1 A 10 3 mA 1 mA 10 3 A注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式Iqt计算电流强度时应引起注意。2、电流的微观表达式已知：粒子电量q 导体截面积s 粒子定向移动的速率v 粒子体密度（单位体积的粒子的个数）n 推导： 对于金属导体有I=nqvS（n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10 -5m/s，远小于电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。三、欧姆定律 1、内容：导体中的电流强度跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比2、公式：3、R电阻，1V / A 1 1 K 1000 1 M 1000K由本身性质决定IO U O IU1 2 1 2R1R24、适用范围：对金属导体和电解液适用，对气体的导电不适用5、电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别。还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。四.电阻定律导体电阻R跟它的长度l成正比，跟横截面积S成反比。（1）是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是m。（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。材料的电阻率与温度有关系：金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。）铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。有些物质当温度接近0 K时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。我国科学家在1989年把TC提高到130K。现在科学家正努力做到室温超导。注意：公式R是电阻的定义式，而R=是电阻的决定式R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压U0，它的电阻仍然照旧存在。五 .电功和电热电功就是电场力做的功，因此是W=UIt；由焦耳定律，电热Q=I2Rt。其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。1、电功和电功率电功：电场力对运动电荷所做的功，也叫做电流所做的功 适用于任何电路能量转化：把电能转化成其他形式的能2、电热和热功率（焦耳定律）电流通过导体时，释放的热量 适用于任何电路能量转化：电能转化为内能3、纯电阻电路（一来一去，电能全部转化成内能（电阻、灯泡、电炉、电烙铁）引：真空中和电阻中电流作功把电能转变为其它形式的能的不同（动能、内能、机械能、化学能等）4、非纯电阻电路（一来多去电能的一部分转化成热能（电动机、电解槽，电感，电容）WI2 R t其他形式的能量，即I2R机械pUI5、对于电动机 UI I2 R 机械P 输入功率 内耗功率 输出功率 总功率 热功率 机械功率 消耗功率 损失功率 有用功率例：电动机，U220V，I50A，R0.4求：电功率pUI220511KW 热功率pI2 R5020.41 KW【例1】下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象PU2oPU2oPU2oP U2o A. B. C. D.6、关于用电器的额定值问题额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。【例2】 某电动机，电压U1=10V时带不动负载，不转动，电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？【例3】某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.【例4】 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，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.6010-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到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n1n2=_。L4L质子源v1 v2解：按定义，由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，由。而 第2单元 串并联电路 电表的改装一、串并联 1、串联 I1 I2 R R1 + R2 U U1 + U2 2、并联I1 + I2 I U1 U2 （1）C DA B(2) 总电阻小于任何一个电阻（3）某一个电阻变大，总电阻变大（4）某一支路断路，总电阻变大（5）某一支路短路，总电阻为零3、分压器（1） 分清负载和空载时的输出电压UCD（2） CD间接入电阻的大小和多少对输出电压的影响（3） p在中点时的输出电压UCD4、电源的串联和并联L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1R R R L2R【例1】 已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？A. B. C. D. 【例2】 实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I =kU 3的规律，其中U表示棒两端的电势差，k=0.02A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0V的电源上。求：（1）当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16A？（2）当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5？rRa bSRxUorE6VU1 U2【例3】 图为分压器接法电路图，电源电动势为E，内阻不计，变阻器总电阻为r。闭合电键S后，负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线 A. B. C. D.解：当Rx增大时，左半部分总电阻增大，右半部分电阻减小，所以R两端的电压U应增大，排除；如果没有并联R，电压均匀增大，图线将是；实际上并联了R，对应于同一个Rx值，左半部分分得的电压将比原来小了，所以正确，选C。二、电 路 的 简 化原则：1、 无电流得支路可以除去2、 等势点可以合并3、 理想导线可以任意长短4、 理想电压表断路，理想电流表短路5、 电容充电完毕时断路，看成并联，电压相等方法：两种方法经常一起使用1、 电流分支法2、 找交叉点法注意：不漏掉任何一个元件，不重复用同一个元件AB BCR2R4R1R3cR2R3R1R4CAB1、B P AMNDCM D NC A B2R2 R4R3R1R1R2 D R3 R43R1 R3R2R4 电键断开 电键闭合R1R2R3R1 R2 R34 三、电路中有关电容器的计算。（1）电容器跟与它并联的用电器的电压相等。（2）在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上。R1 R3R2ECA B BC C C（3）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。（4） 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。【例4】 已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：CA U BR1 R2R3 R4+ PA.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1【例5】已知如图，R1=30，R2=15，R3=20，AB间电压U=6V，A端为正C=2F，为使电容器带电量达到Q =210- 6C，应将R4的阻值调节到多大？【例6】如图所示的电路中，4个电阻的阻值均为R，E为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m，电量为q的带电小球.当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.四、电表的改装（1）电流表原理和主要参数电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角与电流强度I成正比，即kI，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻Rg：即电流表线圈的电阻；满偏电流Ig：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故UgIgRg（2）电流表改装成电压表方法：串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即n，则根据分压原理，需串联的电阻值，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。（3）电流表改装成电流表方法：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即n，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值，故量程扩大的倍数越高，并联电阻值越小。需要说明的是，改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了，但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig和满偏电压Ug，只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。【例7】、一灵敏电流计，允许通过的最大电流（满刻度电流）为Ig=50A，表头电阻Rg=1k，若改装成量程为Im=1mA的电流表，应并联的电阻阻值为 。若将改装后的电流表再改装成量程为Um=10V的电压表，应再串联一个阻值为 的电阻。【例8】如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则安培表A1的读数 安培表A2的读数；安培表A1的偏转角 安培表A2的偏转角；伏特表V1的读数 伏特表V2的读数；伏特表V1的偏转角 伏特表V2的偏转角；五、伏安法电阻的测量电阻的测量有多种方法，主要有伏安法、欧姆表法，除此以外，还有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等.下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择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（1）若，一般选电流表的内接法。（2）若，一般选电流表外接法。六、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如图两种电路中，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. 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9】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.【例10】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）如测得电压表读数V，电流表读数I，则电流表A1内阻表达式为：RA = _。R1R2R3abc七、针对训练1在如图所示的电路中，R1=R2=R3，在a、c间和b、c间均接有用电器，且用电器均正常工作，设R1、R2、R3上消耗的功率分别为P1、P2、P3，则（ ）AP1P2P3 BP1P3P2 CP1P2=P3 D因用电器的阻值未知，无法比较三个功率的大小2、如图所示的电路中，L1、L2为“220V、100W”灯泡，L3、L4为“220V，40W”灯泡，现将两端接入电路，其实际功率的大小顺序是（ ） AP4P1P3P2 BP4P1P2P3CP1P4P2P3 DP1P4P3P2 3、如图所示，把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路，甲电路所加的电压为8V，乙电路所加的电压为14V。调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的电功率分别为P甲和P乙，下列关系中正确的是（ ）AP甲 P乙 BP甲 P乙 CP甲 = P乙 D无法确定 5、如图，D为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而离用户电灯L很近，输电线有电阻。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（ ） A使用电炉a时对电灯的影响最大 B使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉a时大 C使用电炉c时对电灯几乎没有影响 D使用电炉b或c时对电灯影响几乎一样6、一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是