高中物理恒定电流复习课件202张课件.ppt

恒定电流青岛五十八中 考纲要求 2008年与2007年考纲内容方面对实验部分要求的变化 复习指南 1 本章是高考的重点 主要考查欧姆定律 串并联电路中电流电压和功率的分配 2 本章可与机械能 电场 电磁感应 磁场 交变电流等知识综合出题 3 实验是本章的重中之重 是高考试卷中的常客 我们针对复习 2007山东卷 用相同导线绕制的边长为l或2l的四个闭合导体线框 以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场 如图所示 在每个线框进入磁场的过程中 m n两点间的电压分别为ua ub uc和ud 下列判断正确的是a ua ub uc udb ua ub ud ucc ua ub uc udd ub ua ud uc 天津卷两根光滑的长直金属导轨导轨mn m n 平行置于同一水平面内 导轨间距为l 电阻不计 m m 处接有如图所示的电路 电路中各电阻的阻值均为r 电容器的电容为c 长度也为l 阻值同为r的金属棒ab垂直于导轨放置 导轨处于磁感应强度为b 方向竖直向下的匀强磁场中 ab在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触 在ab运动距离为s的过程中 整个回路中产生的焦耳热为q 求 1 ab运动速度v的大小 2 电容器所带的电荷量q 第1部分电流部分电路欧姆定律电阻定律 第3部分电源闭合电路的欧姆定律 第2部分串 并联电路电功和电功率 第4部分电学实验 恒定电流 一 电流 二 部分电路欧姆定律 实验定律 三 电阻定律 第1部分电流部分电路欧姆定律电阻定律 一 电流 1 形成 电荷的定向移动形成电流 2 导体中存在持续电流的条件 保持导体两端的电势差 3 性质 标量 大小 i q t 表示单位时间内通过导体横截面的电量 4 方向 规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 导体中电流方向 从电势高处流向电势低处 电源 内部从电势低处流向电势高处 外部从电势高处流向电势低处 例1 在10s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2c 向左迁移的负离子所带电量为3c 那么电解槽中电流强度大小为多少 解析 正负电荷向相反方向运动形成电流的方向是一致的 因此在计算电流强度i q t时q应是正负电量绝对值之和 i 2c 3c 10s 0 5a 点拨 正负电荷向相反方向运动计算电流强度时 q应是正负电量绝对值之和 例2 有一横截面为s的铜导线 流经其中的电流为i 设每单位体积的导线有n个自由电子 电子电量为e 此时电子的定向移动速度为v 在 t时间内 通过导体横截面的自由电子数目可表示为 a nvs t b nv t c i t e d i t se 解释 从微观角度考虑 n n v ns v t 从宏观考虑n q e i t e点拨 考电流强度定义时要注意从微观和宏观两个方面考虑 ac 5 分类 直流电 电流方向不随时间变化而改变的电流叫直流电 交流电 大小 方向随时间作周期变化的电流叫交流电 二 部分电路欧姆定律 实验定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端电压成正比 跟导体的电阻成反比 2 表达式 i u r 变形式 r u i 3 适用条件 金属导电或电解质导电 不适用气体导电 4 伏 安特性曲线 例3 图10 1 1所示的图像所对应的两个导体 1 电阻关系r1 r2为 2 若两个导体中的电流相等 不为0 时 电压之比u1 u2为 3 若两个导体的电压相等 不为0 时 电流之比i1 i2为 3 1 3 1 1 3 解析 1 因为在i u图像中r 1 k cos u i 所以r1 10 10 3 5 10 3 r2 10 10 15 10 3 3 故r1 r2 2 2 3 3 1 2 由欧姆定律得u1 i1r u2 i2r2 由于i1 i2 所以u1 u2 r1 r2 3 1 3 由欧姆定律得i1 u1 r1 i2 u2 r2 由于u1 u2所以i1 i2 r2 r1 1 3 点拨 应用图像的斜率对应的物理量 这是图像法讨论问题的方法之一 但要注意坐标轴 若在u i图像中点与原点连线的斜率的物理意义就是电阻了 例4 三个标有 100 4w 12 48w 和 90 10w 的电阻 当它们串联使用时电路两端允许加的最大总电压为 v 并联使用时电路允许通过的最大总电流 a 点拨 首先算出各电阻的额定电流和额定电压 串联按最小电流 并联按最小电压计算 参考答案 40 42 1 例5 如图15 3所示的电路中 r1 r2 r3 r4 4 a b所加电压u 2 4v 若在a b间接一理想电压表时 其示数为 v 在ab间接理想电流表时 其示数为 a 点拨 在ab间接理想电压表时 相当于ab断路 其测量的是r3和r4上的电压之和 在ab间接理想安培表时 相当于ab短路 其测量的是流过r2和r3的电流之和 参考答案 1 920 8 三 电阻定律 1 内容 导体的电阻跟导体的长度成正比 跟它的横截面积成反比 2 表达式 r l s 3 电阻率 与导体的材料和温度有关 一般金属的电阻随温度的升高而增大 某些材料电阻率降低到绝对零度附近时 减小到零 这种现象称为超导 例6 两根完全相同的金属裸导线 若把其中一根均匀拉长到原来的2倍 把另一根对折后绞合起来 然后给它们加上相同的电压 则在同一时间内通过它们的电量之比是 解析 r1 l1 s1 r2 l2 s2 r1 r2 l1 l2 s2 s1 4 1 4 1 16 1 由i u ri1 i2 r2 r1 1 16t一定 q1 q2 i1 i2 1 16 点拨 电阻定律已降为 基要求 练习时注意定义 公式即可 应侧重于欧姆定律的练习 第2部分串 并联电路电功和电功率 一 等效电路的画法 电势法 二 串 并联电路的特点和性质 三 电功电功率焦耳定律 实验定律 第2部分串 并联电路电功和电功率 一 等效电路的画法 电势法 二 串 并联电路的特点和性质 三 电功电功率焦耳定律 实验定律 一 等效电路的画法 电势法 1 电势法具体步骤 首先根据电流的流向分析电路中各个节点的电势高低 并将各个节点按电势从高到低的顺序排列 然后将每个电阻画在相应的两节点间 2 在某些复杂的电路中 除电阻外还包含了电表 在一般情况下可将其视为理想电表 故在分析等效电路时可将电压表视为断开 电流表视为短路 二 串 并联电路的特点和性质 例1 假如如图所示的电路 r1 r2为两个阻值很小的电阻 电路总电流恒为i 若电流表a与r2串联时 其读数为0 4i 则电流表a与r1串联时 a 电流表a读数为0 6i b 电流表a读数小于0 6i c r2中电流为0 4i d r2中电流大于0 4i 例2 如图所示电路中已知i 3a i1 2a r1 10 r2 5 r3 30 则通过电流表的电流方向及大小分别为 a 电流方向向左 b 电流方向向右 c 电流大小为0 5a d 电流大小为1 5a 例3 如图所示 ab和a b 是长度均为 km 每千米电阻值为1 的两根输电线 今发现在距a和a 等远的两点c和c 间发生漏电 相当于在两点间连接了一个电阻 现用电动势为90v 内阻不计的电源接在aa 间时 测得bb 间电压为72v 将此电源接在bb 间 测得aa 间的电压为45v 由此可知a与c相距km 三 电功电功率焦耳定律 实验定律 1 电流做功实质上是电场力推动自由电荷定向移动所做的功 2 电流做功的过程伴随着电能和其它形式的能的转化 3 表达式w uit 定义式 2 电功率 1 表示电流做功快慢的物理量 2 表达式p ui 定义式 1 电功 3 焦耳定律 实验定律 1 内容 2 公式q i2rt 定义式 4 两种电路 1 纯电阻电路 w uit i2rt p ui i2r q i2rt uit w 2 非纯电阻电路 含有电动机 电解槽的电路 欧姆定律不再适用 电功w uit i2rt 电功率p ui i2r 电热q i2rt uit 例4 把两个相同的电灯分别接成如图所示的两种电路 调节变阻器 使电灯都正常发光 若两电路消耗的总功率分别为p1 p2 两个变阻器r1 r2消耗的电功率分别为p1 p2 则可以判定 a p1 2p2 b p1 p2 c p1 2p2 d p1 2p2 例5 某一用直流电动机提升重物的装置如图所示 重物的质量m 50kg 电源电动势 110v 不计内阻及各处的摩擦 当电动机以v 0 90m s的恒定速度向上提升重物时 电路中的电流强度i 5a 由此可知电动机线圈的电阻r 例6 如图所示的电路中 电源电动势 6v 内阻r 1 m为一直流玩具电动机 其电枢电阻r1 2 限流电阻r2 3 电压表示数为3 6v 求玩具电动机得到的电功率和转化为机械能的功率 例7 已知r1 r2都标有 4w100 字样 而r3标有 1w100 字样 按图中所示的电路连接 则a b间允许消耗的最大电功率为w 第3部分电源闭合电路的欧姆定律 一 电动势 二 闭合电路欧姆定律 四 路端电压 五 电源的功率与效率 三 闭合电路的u i图线 第3部分电源闭合电路的欧姆定律 一 电动势 二 闭合电路欧姆定律 三 路端电压 五 电源的功率与效率 四 闭合电路的u i图线 一 电动势 1 反映电源把其它形式的能转化为电能的本领大小 数值上等于电路中每通过1c电量电源所提供电能的数值 2 电数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压3 在闭合电路中 外 内单位 伏特 二 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路中的总电流与电源的电动势成正比 与内 外电路的总电阻成反比 2 表达式 e u外 u内 u e ir 三 路端电压 r 讨论 从上式可以看出 r i u外 u内 当r 时 i 0 u外 e u内 0 也称为断路时 r i u外 u内 当r 0时 i e r 短路电流强度 u外 0 u内 e 四 闭合电路的u i图线 右图中a为电源的u i图象 b为外电阻的u i图象 a的斜率的绝对值表示内阻大小 a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势 b的斜率的绝对值表示外电阻的大小 两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压 该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率 当两个斜率相等时 即内 外电阻相等时 图中矩形面积最大 即输出功率最大 可以看出当时路端电压是电动势的一半 电流是最大电流的一半 五 电源的功率和效率 讨论 电源的输出功率 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示 而当内外电阻相等时 电源的输出功率最大为 功率 电源的输出功率p出 ui 电源内部消耗的功率pr i2r 电源的总功率pe ei 电源的效率 最后一个等号只适用于纯电阻电路 例1 在图中 r1 14 r2 9 当开关s切换到位置1时 电流表的示数为i1 0 2a 当开关s扳到位置2时 电流表的示数为i2 0 3a 求电源的电动势e和内阻r 解 根据闭合电路欧姆定律可列出方程 e i1r1 i1r e i2r2 i2r 消去e 解出r 得 代入数值 得r 1 将r值代入e i1r1 i1r中 可得e 3v 例2 在图2所示的电路中 电源的内阻不能忽略 已知定值电阻r1 10 r2 8 当单刀双掷开关s置于位置1时 电压表读数为2v 则当s置于位置2时 电压表读数的可能值为 a 2 2vb 1 9vc 1 6vd 1 3v 解 e u1 i1r 2 2 10r e u2 i2r u2 u2 8r r u2 2 0 2 u2 8 0 1 6v u2 2v 选b 点拨 通过以上两题 不但练习闭合电路欧姆定律 更应让学生学会测电源电动势和内阻的两种方法 例3 如图所示直线a为电源的u i图线 直线b为电阻的u i图线 用该电源和该电阻组成闭合电路 则电源的输出功率和电源的效率分别是 a 4w 33 b 2w 33 3 c 2w 67 d 4w 67 解 由图线可知r 1 e 3vr 0 5 虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率 p出 4w p总 ei 6w p出 p总 4 6 67 例4在图示电路中 电池的电动势e 5v r 10 固定电阻r 90 r0是可变电阻 在r0由0增加到400 的过程中 求 1 可变电阻的消耗热功率最大的条件和最大热功率2 电池的内阻和固定电阻r上消耗的最小热功率之和 解 1 将r看作内电阻的一部分 则 r1 r r 100 可变电阻的消耗热功率最大为p e2 4r1 25 400 1 16w 2 r上消耗的热功率最小 则电流最小 总电阻最大 p e r0 r r 2 r r 0 01w 例5 在图3的电路中 当滑动变阻器的滑动头向下滑动时 a b两灯亮度的变化情况为 a a灯和b灯都变亮b a灯 b灯都变暗c a灯变亮 b灯变暗d a灯变暗 b灯变亮 解 r减小 r总减小 i增大 u减小 pa u2 ra减小 a灯变暗 ia u ra减小 i1 i ia增大 u1 i1r1增大 ub u u1减小 pb ub2 rb减小 b灯变暗 点拨 总结规律如下 总电路上r增大时总电流i减小 路端电压u增大 变化电阻本身的电阻 电流 电压和总电路的电阻 电流 电压变化规律相同 和变化电阻有串联关系的 看电流 即总电流减小时 该电阻的电流 电压都减小 和变化电阻有并联关系的 看电压 即路端电压增大时 该电阻的电流 电压都增大 例6 如图所示 电阻r1 8 电动机绕组电阻r0 2 当电键k断开时 电阻r1消耗的电功率是2 88w 当电键闭合时 电阻r1消耗的电功率是2w 若电源的电动势为6v 求 电键闭合时 电动机输出的机械功率 解 k断开时 电源内阻r e i1 r1 2 k闭合时 路端电压 r1中的电流i1 u r1 0 5a 总电流i总 e u r 1a 通过电动机的电流id 0 5a 电动机消耗的总功率pd 0 5 4 2w 电动机的热功率p热 0 52 2 0 5w 电动机的机械功率p机 1 5w 例7 如图示 e 10v 内阻不计 c1 c2 30 f r1 4 r2 6 先闭合开关s 待电路稳定后 再将开关断开 则断开s后流过r1的电量为多少 解 闭合s后 i 1a ur1 4vur2 6v uc1 6vuc2 0v q1 c1uc1 1 8 10 4c 断开s后 两电容器的电压均升高为10v 带电量q1 q2 3 10 4c 流过r1的电量为 q q1 q1 q1 4 2 10 4c 第4部分电学实验 2 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 3 描绘小电珠的伏安特性曲线 4 测定电源的电动势和内阻 5 练习使用多用电表 6 传感器的简单使用 1 电学实验基础知识 一 电路的选择 1 电学实验基础知识 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 临界电阻法 条件 已给出r的估计阻值 试触法 条件 未给出r的估计阻值 选择方法 将电压表分别接a b两点 内接法 外接法 r测r真 r测r真 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 未给出r的估计阻值 条件 已给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 临界电阻法 选择方法 令r0 rarv 试触法 选择方法 将电压表分别接a b两点 1 内接法与外接法的选择 内接法 外接法 结论 两次接触 那个表示数变化大 r就与那个表近接 r测r真 r测r真 内接法 外接法 条件 已给出r的估计阻值 条件 未给出r的估计阻值 请牢记 给阻值看比值与比值大表近接 无阻值看变化与变化大表近接 内接和外接的确定 小结 练习1 一个未知电阻rx无法估计其电阻值 某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次 如图所示 按甲图测得数据是3 0v 3 0ma 按乙图测得数据是2 9v 4 0ma 由此可知按图所示的电路测量的误差较小 rx的真实值更接近于 甲 乙 甲 1000 思考1 rx的真实值大于还是小于1000 小于 思考2 若已知电流表内阻为0 1 那么rx的真实值是 999 9 2 限流与分压 电路特点 分压 电路图 滑动头从a滑向br0上电压变化范围 设r 0 o 接通电键时滑动头初始位置应处于 a端 a端 限流 选择方法 限流接法 分压接法 通常情况 电流 电压能达到要求的调节范围 不超过测量仪表的量程 不超过各元件允许的最大电流 三种特殊条件 a 要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调 b 采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器 电路中的电流 电压 都会超过电表量程或元件允许的最大电流 c 用电器电阻远大于滑动变阻器电阻 不利于测量获得多组数据 二 实验器材的选择 1 电学实验基础知识 二 实验器材的选择1 选择原则 安全原则 不超过各仪表 元件允许的最大电流 准确原则 减少误差 a 各电表示数不少于量程的1 3 b 测多组数据 要求电表示数在大范围内可调 c 选内阻较大的电压表 内阻较小的电流表 能耗少的原则 变阻器通常选限流接法 选其阻值与其他电阻的阻值比较接近的 变阻器分压接法时 选阻值较小而额定电流较大的 2 选择步骤 选出唯一器材 草画电路图 估算电流和电压最大值 确定实验器材 练习2 欲用伏安法测定一段阻值约为5 左右的电阻 要求测量结果尽量准确现备有以下器材 a 电池组 3v 内阻1 b 电流表 0 3a 内阻0 0125 c 电流表 0 0 6a 内阻0 125 d 电压表 0 3v 内阻3k e 电压表 0 15v 内阻15k f 滑动变阻器 0 20 额定电流1a g 滑动变阻器 0 2000 额定电流0 3a h 电键 导线 上述器材中应选用 填各器材字母代号 实验电路应采用电流表接法 为使通过待测金属导线的电流强度能在0 0 5a范围内改变 请按要求画出测量待测金属导线电阻rx的电路图 acdfh 外 甲 限流内接 乙 限流外接 分压内接 分压外接 丙 丁 练习2 欲用伏安法测定一段阻值约为5 左右的电阻 要求测量结果尽量准确现备有以下器材 a 电池组 3v 内阻1 b 电流表 0 3a 内阻0 0125 c 电流表 0 0 6a 内阻0 125 d 电压表 0 3v 内阻3k e 电压表 0 15v 内阻15k f 滑动变阻器 0 20 额定电流1a g 滑动变阻器 0 2000 额定电流0 3a h 电键 导线 上述器材中应选用 填各器材字母代号 实验电路应采用电流表接法 为使通过待测金属导线的电流强度能在0 0 5a范围内改变 请按要求画出测量待测金属导线电阻rx的电路图 acdfh 外 甲 限流内接 乙 限流外接 分压内接 分压外接 丙 丁 甲 限流内接 乙 限流外接 分压内接 分压外接 丙 丁 三 实物连接 1 电学实验基础知识 三 实物连接1 根据题给条件确定滑动变阻器连接方式 2 参照实物在图中的位置画出电路图 并在电路图上标出仪表正负极 3 按先串后并顺序连接电路 4 对照电路图检查 特别注意下述连接是否正确 电键位置 滑动变阻器滑动头位置 接线上柱 连线不交叉 仪表量程及正负极 电流必须从正极流入 负极流出 接线上柱 不能接在腿上 接线上柱 不能接在滑动头上 滑动变阻器阻值是零 不能调节 滑动变阻器阻值最大 不能调节 分压外接 分压外接 接线应上柱 分压外接 分压外接 分压外接 连线不能交叉 分压外接 分压外接 分压内接 分压内接 限流外接 限流内接 限流内接 四关于电流表和电压表的读数方法 目前中学实验室学生用电流表和电压表多数为磁电式电表 标为2 5级 即满刻度的百分比误差为2 5 可按下面的方法读数 1 电学实验基础知识 量程为0 6a的电流表 满刻度绝对误差最大为 0 015a 最小分格为0 02a 指针偏转不够一个分格的部分用半格估读法 读数为两位小数 如图 电流表读数为0 15a 量程为3a的电流表 满刻度绝对误差最大为 0 075a 最小分格为0 1a 指针偏转不够一个分格的部分用1 10格估读法 读数为两位小数 如图 电流表读数为0 74a 量程为3v的电压表 满刻度绝对误差最大为 0 075v 最小分格为0 1v 指针偏转不够一个分格的部分用1 10格估读法 读数为两位小数 如图 电压表读数为2 38v 量程为15v的电压表 满刻度绝对误差最大为 0 375v 最小分格为0 5v 指针偏转不够一个分格的部分用1 5格估读法 读数为一位小数 如图 电压表读数为11 7v 第4部分电学实验 2 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 实验原理 实验目的 用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率 练习使用螺旋测微器 根据电阻定律公式 只要测量出金属导线的长度l和它的直径d 计算出导线的横截面积s 并用伏安法测出金属导线的电阻r 即可计算出金属导线的电阻率 实验器材 被测金属导线 直流电源 4v 电流表 0 0 6a 电压表 0 3v 滑动变阻器 50 电键 导线若干 螺旋测微器 米尺 实验步骤 1 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径 求出其平均值d 计算出导线的横截面积s 2 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路 3 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度l 反复测量3次 求出其平均值 4 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置 电路经检查确认无误后 闭合电键s 改变滑动变阻器滑动片的位置 读出几组相应的电流表 电压表的示数i和u的值 断开电键s 求出导线电阻r的平均值 5 将测得的r l d值 代入电阻率计算公式中 计算出金属导线的电阻率 6 拆去实验线路 整理好实验器材 注意事项 1 测量被测金属导线的有效长度 是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度 亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度 测量时应将导线拉直 2 本实验中被测金属导线的电阻值较小 因此实验电路必须采用电流表外接法 3 实验连线时 应先从电源的正极出发 依次将电源 电键 电流表 待测金属导线 滑动变阻器连成主干线路 闭合电路 然后再把电压表并联在待测金属导线的两端 4 闭合电键s之前 一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置 5 在用伏安法测电阻时 通过待测导线的电流强度i的值不宜过大 电流表用0 0 6a量程 通电时间不宜过长 以免金属导线的温度明显升高 造成其电阻率在实验过程中逐渐增大 1 螺旋测微器 千分尺 1 用途和构造螺旋测微器 又叫千分尺 是比游标卡尺更精密的测量长度的工具 用它测长度可以准确到0 01mm 测量范围为几个厘米 螺旋测微器的构造如图所示 螺旋测微器的小砧的固定刻度固定在框架上 旋钮 微调旋钮和可动刻度 测微螺杆连在一起 通过精密螺纹套在固定刻度上 2 原理和使用利用螺旋的转动把微小的直线位移转化为较大角位移显示在圆周上 从而提高了对直线位移测量的精密度 螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的 即螺杆在螺母中旋转一周 螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离 因此 沿轴线方向移动的微小距离 就能用圆周上的读数表示出来 螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0 5mm 可动刻度有50个等分刻度 可动刻度旋转一周 测微螺杆可前进或后退0 5mm 因此旋转每个小分度 相当于测微螺杆前进或后退这0 5 50 0 01mm 可见 可动刻度每一小分度表示0 01mm 所以以螺旋测微器可准确到0 01mm 由于还能再估读一位 可读到毫米的千分位 故又名千分尺 测量时 当小砧和测微螺杆并拢时 可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合 旋出测微螺杆 并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端 那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度 这个距离的整毫米数由固定刻度上读出 小数部分则由可动刻度读出 螺旋测微器的使用方法 课本上的螺旋测微器是外径千分尺 如图所示 a 使用前应先检查零点 方法是缓缓转动保护旋钮k 使测杆 要动小砧p 和测砧 固定小砧a 接触 到棘轮发出声音为止 此时可动尺 活动套筒 上的零刻线应当和固定套筒上的基准线 长横线 对正 否则有零误差 b 左手持曲柄 u型框架 右手转动大旋钮k使测杆p与测砧a间距稍大于被测物 放入被测物 转动保护旋钮k 到夹住被测物 棘轮发出声音为止 c 拨固定旋钮使测杆固定后读数 3 使用螺旋测微器应注意以下几点 转动旋钮不可太快 否则由于惯性会使接触压力过大使被测物变形 造成测量误差 更不可直接转动大旋钮去使测杆夹住被测物 这样往往压力过大使测杆上的精密螺纹变形 损伤螺旋测微器 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 不能随便扔掉 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 将出现零误差 应加以修正 即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值 被测物表面应光洁 不允许把测杆固定而将被测物强行卡入或拉出 那会划伤测杆和测砧的经过精密研磨的端面 轻拿轻放 防止掉落摔坏 用毕放回盒中 存放中测杆p和测砧a不要接触 长期不用 要涂油防锈 读数训练 07年佛山市教学质量检测11 3 11 3 测定金属丝的电阻 阻值3 5 时 给定的实验器材的实物如下图所示 要求通过金属丝的电流可以在0 0 6a之间变化 请在方框中画出实验电路图 并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图 解 实验电路图如图示 连线图如图示 13 12分 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件 现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线 要求特性曲线尽可能完整 已知常温下待测热敏电阻的阻值约40 50 热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中 杯内有一定量的冷水 其他备用的仪表和器具有 盛有热水的热水瓶 图中未画出 电源 3v 内阻可忽略 直流电流表 内阻约1 直流电压表 内阻约5k 滑动变阻器 0 10 开关 导线若干 1 图 1 中a b c三条图线能反映出热敏电阻伏安特性曲线的是 2 在图 2 的方框中画出实验电路图 要求测量误差尽可能小 3 根据电路图 在图 3 的实物图上连线 07届12月江苏省丹阳中学试卷13 c 解 常温下待测热敏电阻的阻值约40 50 放入热水中 电阻减小 所以电流表采用外接法 滑动变阻器最大阻值10 且电压要从0测起 变阻器采用分压器接法 电路图如下左图示 实物连线图如下右图示 06年12月广州市x科统考卷12 12 10分 图12中 甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒 现测量该材料的电阻率 1 首先用多用电表的欧姆档 倍率为 10 粗测其电阻 指针位置如图乙所示 其读数r 2 然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻 a 电流表 量程为0 6a 内阻约为0 1 b 电压表 量程为3v 内阻约为3k c 滑动变阻器 最大阻值为20 额定电流1ad 低压直流电源 电压6v 内阻忽略f 电键k 导线若干在方框中画出实验电路图 200 3 如果实验中电流表示数为i 电压表示数为u 并测出该棒的长度为l 直径为d 则该材料的电阻率 用测出的物理量的符号表示 解 2 电阻较大 所以电流表采用内接法 滑动变阻器最大阻值20 为了多测几组数据 变阻器采用分压器接法 电路图如下图示 3 该材料的电阻率 07届12月江苏省丹阳中学试卷12 12 6分 某学生欲测一未知电阻的阻值 可供选择的器材有 电流表al量程0 10ma 电流表a2量程0 0 6a 电压表vl量程0 3v 电压表v2量程0 15v 滑动变阻器一只 电源4 5v 电键2个 如下图所示 当电键s2连a时 两电表的指针偏转角度都在满偏的4 5处 若将s2接b时 其中一个电表的指针偏角几乎不变 另一电表的指针偏转到满偏的3 4处 该学生所选用的电压表的量程为 所用电流表的量程为 该电阻的阻值为 解 当rx较大时 电键s2从a转向b时 电流表读数减小 电压表读数几乎不变 当rx较小时 电键s2从a转向b时 电压表读数增大 电流表读数几乎不变 由题意可知 rx较大 电流表应采用内接法 s2接b 由于rx较大 所用电流表的量程为0 10ma 电源电压4 5v 所选用的电压表的量程为0 3v 将s2接b时 电压表读数为u 4 5 3 2 4v 电压表读数为i 3 4 10 7 5ma rx u i 2 4 7 5 10 3 320 06 07学年度南京市金陵中学一模12 12 14分 有一根细长而均匀的金属材料样品 截面为外方内圆 如图所示 此金属材料重约1 2n 长约为30cm 电阻约为10 已知这种金属的电阻率为 密度为 0 因管线内径太小 无法直接测量 请设计一个实验方案测量其内径d 现有如下器材可选 a 毫米刻度尺b 螺旋测微器c 电流表 600ma1 0 d 电流表 3a0 1 e 电压表 3v6k f 滑动变阻器 2k 0 5a g 滑动变阻器 10 2a h 蓄电池 6v0 05 i 开关一个 带夹子的导线若干 1 除待测金属材料外 应选用的实验器材有 只填代号字母 a b c e g h i 2 画出你所设计方案的实验电路图 并把所选仪器连成实际测量电路 3 用已知的物理常数和测得的物理量 推导计算金属管线内径d的表达式 2 解 解 设长度为l 截面外边长为a 电压为u 电流强度为i 电阻 截面积 故有 解得 南京市07届二模试卷13 13 某同学要用 伏安法 测定一个待测电阻rx 阻值约为200 的阻值 实验室提供了如下器材 电池组e 电动势为3v 内阻不计 电流表a1 量程为0 10ma 内阻约为40 60 电流表a2 量程为0 500 a 内阻为1000 滑动变阻器r1 阻值范围为0 20 额定电流为2a 电阻箱r2 阻值范围为0 9999 额定电流为1a 开关s 导线若干 请你帮助该同学完成实验中的下述问题 实验中应尽可能的考虑更加准确地测量rx的阻值 1 上述器材中缺少电压表 需选一只电流表将它改装成电压表 请在图甲所示方框中画出将电流表改装成电压表的电路原理图 并在图中标明所用器材的代号 2 请在图乙的方框中画出测量rx阻值的电路图 并在图中标明各器材的代号 1 如图所示 2 如图所示 3 实验中 将电阻箱r2的阻值调为4000 再调节滑动变阻器r1 使两表的示数如下图所示 可读出电流表a1的示数是 电流表a2的示数是 测得rx的阻值是 6 4ma 6 40ma也同样给分 240 2 a 解 电流表a2内阻为1k 改装成电压表后总内阻5k ux i2rv 240 10 6 5 103 1 2v rx ux i1 1 2 6 4 10 6 1 9 102 1 9 102 题目 2007年高考广东卷13 13 12分 实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管 已知螺线管使用的金属丝电阻率 1 7 10 8 m 课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度 他们选择了多用电表 电流表 电压表 开关 滑动变阻器 螺旋测微器 千分尺 导线和学生电源等 1 他们使用多用电表粗测金属丝的电阻 操作过程分以下三个步骤 请填写第 步操作 将红 黑表笔分别插入多用电表的 插孔 选择电阻档 1 把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接 多用表的示数如图9 a 所示 将红 黑表笔短接 调整调零旋钮调零 图9 a 2 根据多用电表示数 为了减少实验误差 并在实验中获得较大的电压调节范围 应从图9 b 的a b c d四个电路中选择 电路来测量金属丝电阻 d 3 他们使用千分尺测量金属丝的直径 示数如图10所示 金属丝的直径为mm 4 根据多用电表测得的金属丝电阻值 可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为 m 结果保留两位有效数字 解 3 金属丝的直径为 d 0 260mm 4 多用电表测得的金属丝电阻值 r 4 0 260 12m或13m 5 他们正确连接电路 接通电源后 调节滑动变阻器 发现电流始终无示数 请设计一种方案 利用多用电表检查电路故障并写出判断依据 只需写出简要步骤 5 解 使用多用电表的电压档位 接通电源 逐个测量各元件 导线上的电压 若电压等于电源电压 说明该元件或导线断路故障 使用多用电表的电阻档位 断开电路或拆下元件 导线 逐个测量各元件 导线上的电阻 若电阻为无穷大 说明该元件或导线断路故障 2007年理综山东卷23 23 检测一个标称值为5 的滑动变阻器 可供使用的器材如下 a 待测滑动变阻器rx 全电阻约5 电阻丝绕制紧密 匝数清晰可数 b 电流表a1 量程0 6a 内阻约0 6 c 电流表a2 量程3a 内阻约0 12 d 电压表v1 量程15v 内阻约15k e 电压表v2 量程3v 内阻约3k f 滑动变阻器r 全电阻约20 g 直流电源e 电动势3v 内阻不计h 游标卡尺i 毫米刻度尺j 电键s导线若干 1 用伏安法测定rx的全电阻值 所选电流表 填 a1 或 a2 所选电压表为 填 v1 或 v2 2 画出测量电路的原理图 并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路 电路原理图和对应的实物连接如图 a1 v2 2 解 方案一 分压接法 方案二 限流接法 3 为了进一步测量待测量滑动变阻器电阻丝的电阻率 需要测量电阻丝的直径和总长度 在不破坏变阻器的前提下 请设计一个实验方案 写出所需器材及操作步骤 并给出直径和总长度的表达式 3 解 方案一 需要的器材 游标卡尺 毫米刻度尺 主要操作步骤 数出变阻器线圈缠绕匝数n 用毫米刻度尺 也可以用游标卡尺 测量所有线圈的排列长度l 可得电阻丝的直径为d l n 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径d1 可得电阻丝总长度 也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径d2 得电阻丝总长度 重复测量三次 求出电阻丝直径和总长度的平均值 方案二 需要的器材 游标卡尺 主要的操作步骤 数出变阻器线圈缠绕匝数n 用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径d1和瓷管部分的外径d2 可得电阻丝的直径为 电阻丝总长度 重复测量三次 求出电阻丝直径和总长度的平均值 第4部分电学实验 3 描绘小电珠的伏安特性曲线 一 实验目的及教学目标1 描绘小灯泡的伏安特性曲线 2 分析曲线的变化规律并得出结论 3 能根据题目给出的实验数据 正确描出实验曲线 并由此计算相关物理量 能正确选择适的仪表和器材 选择适的量程和进行正确的实物连路 4 能处理相关的拓展性的实验课题 能够根据伏安特性曲线求出功率或导体电阻大小 二 实验原理在纯电阻电路中 电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系 但在实际电路中 由于各种因素的影响 u i图像不再是一条直线 读出若干组小灯泡的电压u和电流i 然后在坐标纸上以u为纵轴 以i为横轴画出u i曲线 三 实验器材小灯泡 4v 6v学生电源 滑动变阻器 电压表 电流表 开关和导线若干 四 实验步骤1 适当选择电流表 电压表的量程 采用电流表的外接法 按图中所示的原理电路图连接好实验电路图 2 滑动变阻器采用分压接法 把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的a端 电路经检查无误后 闭合电键s 3 改变滑动变阻器滑动片的位置 读出几组相应的电流表 电压表的示数i和u 记入记录表格内 断开电键s 4 在坐标纸上建立一个直角坐标系 纵轴表示电流i 横轴表示电压u 用平滑曲线将各点连接起来 便得到伏安特性曲线 5 拆去实验线路 整理好实验器材 五 注意事项1 因本实验要作出i u图线 要求测出一组包括零在内的电压 电流值 因此 变阻器要采用分压接法 2 本实验中 因被测小灯泡电阻较小 因此实验电路必须采用电流表外接法 3 电键闭合后 调节变阻器滑片的位置 使小灯泡的电压逐渐增大 可在电压表读数每增加一个定值 如0 5v 时 读取一次电流值 调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压 4 电键闭合前变阻器滑片移到图中的a端 5 坐标纸上建立坐标系 横坐标所取的分度例应该适当 尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸 连线一定用平滑的曲线 不能画成折线 六 误差分析1 测量电路存在系统误差 未考虑电压表的分流 造成测得的i值比真实值偏大 2 描绘i u线时作图不准确造成的偶然误差 七 实验电路图 例1 03上海 如图所示中的图1为某一热敏电阻 电阻值随温度的改变而改变 且对温度很敏感 的i u关系曲线图 1 为了通过测量得到图1所示i u关系的完整曲线 在图2 图3两个电路中应选择的是图 简要说明理由 电源电动势为9v 内阻不计 滑线变阻器的阻值为0 100 2 在图4电路中 电源电压恒为9v 电流表读数为70ma 定值电阻r1 250 由热敏电阻的i u关系曲线可知 热敏电阻两端的电压为v 电阻r2的阻值为 举出一个可以应用热敏电阻的例子 解 2 理由 从i u图象看 电流与电压均从零值开始 图2中的电压可以从0调到所需的电压 调节范围较大 或图3中不能测量0值附近的数据 5 2 111 8 111 6 112 0均可为正确 分析与计算 r1支路电流为i1 u r1 36ma r2支路电流为34ma 在i u曲线上 34ma对应的电压大约为5 2v 热敏电阻rt 5 2 0 034 152 9 rt r2 9 0 034 264 7 所以r2 111 8 热敏温度计 提出其它实例 只要合理就给分 例2 为了测定和描绘 220 40 白炽电灯灯丝的伏安特性曲线 可以利用调压变压器供电 调压变压器是一种自耦变压器 它只有一组线圈 绕在闭合的环形铁心上 输入端接在 交流电源的火线与零线间 输出端有一个滑动触头 移动它的位置 就可以使输出电压在 250 之间连续变化 左图画出的是调压变压器的电路图符号 实验室内备有交流电压表 交流电流表 滑动变阻器 开关 导线等实验器材 1 在左图中完成实验电路图 2 说明按你的实验电路图进行测量 如果电表内阻的影响不能忽略 在电压较高段与电压较低段相比较 哪段的误差更大 为什么 3 如果根据测量结果作出的伏安特性曲线如右图所示 试根据图线确定 把两个完全相同的 220 40 白炽电灯串联在220 交流电源的火线与零线间 这两只电灯消耗的总电功率是多大 解 如图所示 开关应安在火线一边 否则应适当扣分 火线与公共端相连的可不扣分 电流表外接与内接都可以 本题电源输出电压可调 因此用不着滑动变阻器 如果采用电流表外接的 电压较高段误差更大 因为电压越高 灯丝电阻越大 由于电压表分流而造成的误差越大 如果采用电流表内接的 电压较低段误差更大 因为电压越小 灯丝电阻越小 由于电流表分压造成的误差越大 3 两个相同电灯串联在电路中 每个灯两端的电压都是110v 在图像上找到电压为110v时的电流值是0 22a 每一个灯消耗的功率约为24w 两灯消耗的总功率为48w 因此答案为48w 1w 例3 04上海 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大 某同学为研究这一现象 用实验得到如下数据 i和u分别表示小灯泡上的电流和电压 1 在左下框中画出实验电路图 可用的器材有 电压表 电流表 滑线变阻器 变化范围0 10 电源 小灯泡 电键 导线若干 2 在右图中画出小煤泡的u i曲线 3 如果某一电池的电动势是1 5v 内阻是2 0 问 将本题中的灯泡接在该电池两端 小灯泡的实际功率是多少 简要写出求解过程 若需作图 可直接画在第 2 小题的方格图中 解 1 见下图 2 见下图 3 作出u e ir图线 可得小灯泡工作电流为0 35安 工作电压为0 80伏 因此小灯泡实际功率为0 28瓦 例3的u i图线及u e ir图线 例4 使用如图1所示的器材测定小灯泡在不同电压下的电功率 并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方的关系曲线 已知小灯泡上标有 6v 3w 字样 电源是3个铅蓄电池串联组成的电池组 滑动变阻器的规格是 5 2a 要求 把图1中实物连成实验电路 图2的4个图象中哪个可能是正确的 简单说明理由 解 变阻器通常用来控制电路中的电流或电压 可以有限流与分压两种接法 根据题意 灯泡电阻约为r 62 3 12 若采用限流 即使变阻器阻值用到最大 灯泡电压最小值可达4v左右 其电压调节 范围约在4v 6v间 显然不宜选取合理数据范围作电功率与两端电压平方关系图线 而采用分压接法则灯泡两端电压变化范围为0v 6v间 便于选取数据作相应图线 至于电压表与电流表采用内接 外接 题目未给表的内阻 但实验学生用表在电阻为10 左右时 内 外接表误差差别不大 本题不作要求 连线时应注意量程选择与表 一 接线柱接法 接线如图3 图2中所绘图线 由横 纵坐标可知为p u2图线 小灯泡在点亮时灯丝温度可高达上千摄氏度 随电压升高 灯丝温度升高 相应电阻率增大 电阻增大 与相应电阻不变时的功率相比要减少 或者说由p u2 r可知 该 图线斜率为1 r 随p增