高三物理欧姆定律北师大版知识精讲

用心 爱心 专心 高三物理高三物理欧姆定律欧姆定律北师大版北师大版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 欧姆定律 部分电路欧姆定律 1 电流强度 I 通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比 一个带电体匀速率圆运动形成的电流强度I Q t 大量电荷定向移动形成的电流强度 I nesv 注 电流有方向 但电流强度无方向 是一个标量 欧姆定律适用金属导电和液体导电 对气体导电不适用 纯电阻电路 2 电阻 R 描述导体对电流阻碍作用 注 导体电阻率 单位 m 跟材料和温度有关 不同材料 不同 反映导电性能好坏 越小 导电性能越好 一般而言 对金属导体 T 某些物质在温度很低时 0 R 0 超导 二极管正向导通电阻很小 反向截止电阻很大 I U 图象 伏安特性曲线 RI U R 1 A 导体R 定值 B 导体k R 随 U C 导体k R 3 电功 电流通过某个用电器或某段电路时电流所做的功 电流做功多少 则量度消耗了多少电能 将电能转化为其它形式能 W U q UIt 普遍适用 W UIt t 秒内电流通过电路所做的功 普遍适用 Q I2Rt t 秒内电流通过电路产生热量 J 纯电阻电路 用电器将消耗电能全部转化为热能 如 机械能其它形式能 热能 化非纯电阻电路 电能转 用心 爱心 专心 4 电功率 表示电流做功快慢的物理量 用电器 用电器在额定电压时消耗的电功率 实际功率 额额额 实实实 PUI PUI 5 串联电路的基本特点 电阻的阻值 6 并联电路的基本特点 个电阻的阻值 反比 阻成反比 7 电流表和电压表对电路的影响 由于实际中的电流表内电阻并不等于零 而电压表的内电阻也不是无限大 所以当将 电表接入电路中时 它的地位也相当于一个电阻 通俗地讲 电流表就是一个能反映通过 其电流值的小电阻 电压表就是一个能反映其两端电压的大电阻 8 电阻的测量 伏安法 内 外接 外接 Vx RR 减小误差 选外接 内接 RR xA 选内接 9 电流表 电压表量程扩大及改装 用心 爱心 专心 3 电流表改装电压表 10 滑动变阻器对电路的控制作用 滑动变阻器在电路中用于调控用电器或其它电路的电压 电流 常用的有两种 串联 分压电路 又称限流电路 另一种是并联分压电路 简称分压电路 1 串联分压电路 见下图用电器 R 上的电压调节范围 说明 说明 滑动变阻器接成限流电路时 U I 调节范围较小 当 R R0时 阻器消耗电源功率较小 滑键 P 靠近 b 端时比较容易实现电流的微调 滑键 P 靠近 a 端时 电流调节不易控制 接通电路前 R0应调至最大值 2 并联分压电路 见下图负载电阻 R 上的电压调节范围大 可以从电源路端电压 一直调到 即 0 UR U 滑动变阻器 R0分为两部分 滑键 P 与 a 端之间电阻为 Ra 滑键 P 与 b 端之间电阻为 Rb Rb与用电器负载电阻 R 并联 并联电阻设为 R并 则 的线性较好 说明 说明 大 接通电路前 Rb应调至最小值 闭合电路欧姆定律 1 电路中的电势变化 在外电路 从电源正极到负极 电势降低 在内电路 从电源负极到正极 电势升高 非静电力做功 2 闭合电路欧姆定律 用心 爱心 专心 3 路端电压 外电压 电源输出电压 2 图象 特点 向下倾斜的直线 4 闭合电路中的能量转化 5 含容电路 1 电路稳定时 电容器起断路作用 即含有电容器的支路电流为 0 与电容器串 联的电阻形同虚设 看成导线 2 电容器的电压等于并联电路两端的电压 与谁并借谁电压 有点象理想电压表 测电压 3 电路结构变化时 电容器从一个稳定状态变到另一个稳定状态 电容器电压变化 带电量变化 将伴随短暂的充放电 典型例题典型例题 例 1 如图所示 电源的电动势为 50V 电源内阻为 1 0 定值电阻 R 14 M 为直 流电动机 电枢电阻 R 2 0 电动机正常运转时 伏特表读数为 35V 求在 100s 时间 内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少 解析 解析 由题设条件知 电源内电阻 r 和定值电阻 R 上的电压降之和为 E U 所以电 路中的电流 在 100s 内电源做的功为 在 100s 内电动机消耗的电能为 用心 爱心 专心 在 100s 内电动机电枢上产生的热能为 在 100s 内电动机上转化为机械能的部分 例 2 某同学用伏安法测一个未知电阻 他先将电压表接 a 点 读得两表示数分别为 U1 3 0V I1 3 0mA 然后将电压表改接在 b 点 读得两表示数分别为 U2 2 9V I2 4 0mA 如图所示 由此可知电压表应接到 点误差较小 测得 Rx值应为 解析 解析 两种接法中两表示数变化分别为 可见电流表示数的变化较电压表示数变化明显 这说明电压表的分流作用较大 为了 减小误差 应采用电流表内接法 即电压表接在 a 点 当电压表接在 a 点时 例 3 如图所示中第一次接入的伏特表 V1内阻为 200K 并联在 R2的两端其读数为 150V 第二次接入电阻为 600K 的伏特表 V2 仍并联在电阻 R2两端读数为 180V 求 R1 和 R2两端的实际电压 设电源电压 U 300V 解析 解析 本题给出了伏特表内阻 故不能当理想表处理 它与 R2并联 设电压为 U2 例 4 1 AB 间的电压 UAB 2 电源电动势 解析 解析 用心 爱心 专心 由闭合电路欧姆定律知 例 5 2002 年理综 在如图所示的电路中 R1 R2 R3和 R4皆为定值电阻 R5为可变 电阻 电源的电动势为 内阻为 r0 设电流表 A 的读数为 I 电压表 V 的读数为 U 当 R5的滑动点向图中 a 端移动时 A I 变大 U 变小B I 变大 U 变大 C I 变小 U 变大D I 变小 U 变小 解析 解析 本题是由于滑动变阻器滑动触点 P 向图中 a 点移动使电路总电阻减小 从而引 起电路中电压 电流发生变化 当滑片 P 向 a 点移动时 可变电阻 R5阻值减小 使电路总电阻减小 总电流增大 内 电压增大 导致路端电压减小 则伏特表示数减小 电阻 R1 R3均串联于干路中 通过它 们的电流为干路总电流 因此 U1 U3均增大 使 R5与 R2 R4的并联电路电压下降 导致 R2 R4上通过的电流减小 即安培表示数下降 答案 答案 D 电路状态变化多为电阻变化引起 电阻被接入电路或从电路中断开 也可以由滑动变 阻器 电阻箱的电阻调整引起 使电路中电流 电压发生变化 不管什么原因都要分析电 路变化前后的结构 找出 相应的变化 再运用电路规律分析电流 电压的变化 设引起变化的电阻为 R局 用流程图表示分析思路如下 例 6 如图所示的电路中 由于某一电阻发生短路或断路 使 A 变暗 B 灯变亮 则故 障可能是 解析 解析 由于 A 串联于干路中 且故障发生后 A 灯变暗 故知电路中总电流变小 即 电路总电阻变大 由此推知 故障应为某一电阻断路 排除选项 A D 若假设 R2断路 则其断路后 电路必引起与之并联的灯 B 中电流增大 使 B 灯变亮 推理结果与现象相符 故选项 B 对 若假设 R3断路 则也引起总电阻变大 总电流变小 使 A 灯变暗 同时 R3断路后也 必引起与之并联的电路 即 R1所在支路 中电流增大 灯 B 中分得电流也变大 B 灯变亮 故选项 C 也正确 答案 答案 B C 例 7 2003 年物理单科 在如图所示电路中 电源的电动势 3 0V 内阻 r 1 0 电阻 R1 10 R2 10 R3 30 R4 35 电容器的电容 C 100 F 电容器原来不带电 求接通电键 K 后流过 R4的总电量 解析 解析 由电阻的串并联公式 得闭合电路总电阻为 用心 爱心 专心 例 8 2004 年高考物理 江苏卷 15 如图所示的电路中 电源电动势 E 6 00V 其 内阻忽略不计 电阻的阻值分别为 R1 2 4k R2 4 8k 电容器的电容 C 4 7 F 闭 合开关 S 待电流稳定后 用电压表测 R1两端的电压 其稳定值为 1 50V 1 该电压表的内阻为多大 2 由于电压表的接入 电容器的带电荷量变化了多少 解析 解析 1 设电压表的内阻为 RV 测得 R1两端的电压为 U1 R1与 RV并联后的总电 阻为 R 则有 由串联电路的规律 评点与探究 评点与探究 1 本题考查了电路基本规律运用及处理含电容器电路的基本方法 2 电路稳定后 含电容器的支路无电流 其两极间的电压等于与其并联的电路两路 端的电压 不理解这一点 是此类问题陷入困境的主要原因之一 模拟试题模拟试题 1 01 上海高考 15 理综 某实验小组用三只相同的小灯泡 连结如下图所示电路 研究串并联电路特点 实验中观察到的现象是 A 断开 与 a 连接 三只灯泡都熄灭 B 断开 与 b 连接 三只灯泡亮度相同 C 闭合 与 a 连接 三只灯泡都发光 亮度相同 D 闭合 与 b 连接 三只灯泡都发光 亮度小于的亮度 2 广州 如图是一火警报警装置的一部分电路示意图 其中是半导体热敏传感器 它 的电阻随温度升高而减小 a b 接报警器 当传感器 R2所在处出现火情时 电流表的电 流 I 和 a b 两端电压 U 与出现火情前相比 A I 变大 U 变大B I 变小 U 变小 C I 变小 U 变大D I 变大 U 变小 用心 爱心 专心 3 朝阳 在如图所示的电路中 电源的电功势和内电阻均为定值 定值电阻 滑动变 阻器的阻值范围是 现将滑动变阻器的滑动片 P 由 A 端向 B 端滑动 在这个过程中电流的 表示数先减小后增大 并且滑动片 P 在滑动变阻器的中点位置时电流表的示数出现最小值 如果改变以上三个电阻的阻值 使 的范围是 仍然使滑动片 P 由 A 端向 B 端滑动 在这 个过程中电流表的示数将 A 先增大后减小B 先减小后增大 C 一直在减小D 一直在增大 4 海淀区 理综 在许多精密的仪器中 如果需要较精确地调节某一电阻两端的电 压 常常采用如图所示的电路 通过两只滑动变阻器和对一阻值为 500 左右的电阻两端 电压进行粗调和微调 已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为 200 和 10 关于滑动变 阻器的连接关系和各自所起的作用 下列说法正确的是 A 取 调节起粗调作用 B 取 调节起微调作用 C 取 调节起粗调作用 D 取 调节起微调作用 5 北京东城 理综 用电流表 内阻约 4 和电压表 内阻约 3k 测量电阻 R 的阻值 分别将图甲和图乙两种测量电路连到电路中 进行多次测量 按照图甲所示电路 某次的测量情况 电流表的示数是 4 60mA 电压表的示数是 2 50V 按照图乙所示电路某 次的测量情况 电流表的示数是 5 00mA 电压表的示数是 2 30V 比较这两次测量结果 正确的是 A 电阻的真实值更接近 543 且大于 543 B 电阻的真实值更接近 543 且小于 543 C 电阻的真实值更接近 460 且大于 460 D 电阻的真实值更接近 460 且小于 460 6 东城 如图所示电路 G 是电流表 是两个可变电阻 调节可变电阻 可以改电流 表 G 的示数 当 MN 间的电压为 6V 时 电流表的指针刚好偏转到最大刻度 将 MN 间的 电压改为 5V 时 若要电流表 G 的指针仍偏转到最大刻度 下列方法中可行的是 A 保持不变 增大 B 增大 减少 C 减少 增大 D 保持不变 减少 7 南京 如图所示的电路中 已知电容 电阻 电源的电动势为 E 内阻不计 当电 键 S 接通时 下列说法中正确的是 A 的电量变多 的电量变少 B 的电量变少 的电量变多 C 和的电量都变多 D 和的电量都变少 8 广东物理 10 竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电 的小球 将平行金属板按如图所示的电路图连接 绝缘线与左极板的夹角为 当滑动变 用心 爱心 专心 阻器 R 的滑片在 a 位置时 电流表的读数为 夹角为 当滑片在 b 位置时 电流表的读数 为 夹角为 则 A B C D 9 福建 在研究微型电动机的性能时 应用如图所示的实验电路 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 10 南京 如图所示 把电阻 电感线圈 电容器并联接到某一交流电源上 三个电 流表的示数相同 若保持电源电压不变 而将频率加大 则三个电流表的示数的大小关系 是 A B C D 11 03 全国高考 16 新课程卷 江苏 在如图所示的电路中 电源的电动势 内 阻 电阻 电容器的电容 电容器原来不带电 求接通电键 K 后流过的总电量 12 04 江苏 14 如图所示的电路中 电源电动势 其内阻可忽略不计 电阻的阻值 分别为 电容器的电容 闭合开关 S 待电流稳定后 用电压表测两端的电压 其稳定值 为 1 5V 1 该电压表的内阻为多大 2 由于电压表的接入 电容器的带电量变化了多少 13 南京市 如图所示 电源的电动势 电阻 电动机绕组的电阻 电键始终闭合