高三物理总复习恒定电流课件.ppt

恒定电流 考纲要求 知识网络 恒定电流 基本概念 电流 定义 条件 方向 电流强度 电压 定义式uab wab q a b 定义式i q t 微观表示i nqsv 决定式i u r e r r 决定式u ir u外 e ir u内 ir 电阻 定义式r u i 决定式r l s 电动势 定义式e w非静电力 q 量度式e u外 u内 ir ir 电功 定义式w qu iut 纯电阻 非纯电阻电路 计算式w i2rt u2t r 纯电阻电路 电功率 用电器 定义式p w t 计算式p iu i2r u2 r 纯电阻 电源 总功率 p总 ie 输出功率 p出 iu端损失功率p损 i2r 效率 p出 p总 基本规律 电阻定律 内容 公式 r l s 电阻率 超导 半导体 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 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 我们将在以后作专题复习 电流 电阻定律 欧姆定律 一 电流 1 电流的形成 电荷的定向移动形成电流 电子正 负离子 金属导电 电解液导电 电流形成的条件 存在自由电荷 导体两端存在电势差 电流的分类 方向不变 方向 大小都不变 方向改变 直流电 恒定电流 交变电流 电流的方向 规定 正电荷的定向移动方向为电流方向 电路中电源外部从正极到负极 电源内部从负极到正极 2 电流的大小 定义 通过导体横截面的电量q与通过这些电量所需时间t的比值叫电流 定义式 i q t 单位 安培 a 是国际单位制中的基本单位 金属导体中电流的微观表达式 导体单位体积内的自由电荷数 n 自由电荷的带电量 q 导体的横截面积 s 自由电荷定向移动速率 v i nqvs 3 理解与巩固 在电解槽中 1min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1 125 1021和7 5 1020 则通过电解槽的电流为 5a 例题2 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 60 10 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n1 n2 分析与解 由电流的概念可得 所以质子数为 通过l与4l处的电流相同 i1 i2 二 电阻定律 1 内容 在温度不变时 导体的电阻r与它的长度l成正比 与它的横截面积s成反比 表达式 r l s 决定电阻的大小 2 电阻率 物理意义 反映材料的导电性能 由材料本身决定 与温度有关 单位 m 电阻率随温度的变化 金属电阻率随温度升高而增大 金属温度计 铂 有些合金电阻率几乎不受温度变化的影响 标准电阻 温度降低电阻率减小 温度降到某一值 电阻率突然为零 超导 转变温度 3 半导体 定义 电阻率介于导体与绝缘体之间 且随温度升高反而降低的材料 半导体的特性 热敏特性 温度升高电阻率迅速减小 热敏电阻 温控开关 光敏特性 在光照下电阻率迅速减小 光敏电阻 光控开关 掺杂特性 掺入杂质导电性能大大增强 4 理解与巩固 关于电阻率 下列说法中正确的是 a 电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量 电阻率越大 其导电性能越好 b 各种材料的电阻率都与温度有关 金属的电阻率随温度升高而增大 c 所谓超导体 当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时 它的电阻率突然变为零 d 某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 通常都用它们制作标准电阻 bcd 11 家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是pct元件 pct元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器 其电阻率 与温度t的关系如图所示 由于这种特性 pct元件具有发热 控温双重功能 对此 以下判断中正确的是 a 通电后 其电功率先增大后减小b 通电后 其电功率先减小后增大c 当其产生的热量与散发的热量相等时 温度保持在t1或t2不变d 当其产生的热量与散发的热量相等时 温度保持在t1至t2间的某一值不变 如图所示 两段材料相同 长度相等 但横截面积不等的导体接在电路中 总电压为u 则 a 通过两段导体的电流相等b 两段导体内的自由电子定向移动的平均速率不同c 细导体两端的电压u1大于粗导体两端的电压u2d 细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度 ad abcd 三 欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的电压成正比 跟导体的电阻成反比 2 表达式 i u r 3 适用范围 适用于金属和电解液导电 气体导电不适用 或适用于纯电阻电路 不适用于非纯电阻电路 4 伏安特性曲线 u i图线 i u图线 当电阻率随温度变化时 电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线 5 理解与巩固 实验室用的小灯泡灯丝的i u特性曲线可用以下哪个图象来表示 一根粗细均匀的导线 两端加上电压u时 通过导线中的电流强度为i 导线中自由电子定向移动的平均速度为v 若导线均匀拉长 使其半径变为原来的1 2 再给它两端加上电压u 则 a 通过导线的电流为i 4b 通过导线的电流为i 6c 自由电子定向移动的平均速率为v 4d 自由电子定向移动的平均速率为v 6 甲 乙两地相距6km 两地间架设两条电阻都是6 的导线 当两条导线在甲 乙两地间的某处发生短路时 接在甲地的电压表 如图所示 读数为6v 电流表的读数为1 2a 则发生短路处距甲地多远 c 2 5km 电路的连结 电功 电功率 一 串 并联电路的特点 注 在串 并联电路中 电路消耗的总功率等于各用电器消耗的功率之和 二 电路的简化 1 特殊电路元件处理方法 理想电流表可看成短路 用导线代替 理想电压表可看成电路断开 非理想电表可看成能读出电流 电压的电阻 电容器稳定时可看成电路断开 两极板间电压等于与之并联的电阻两端电压 电路中无电流通过的电阻可用导线代替 同一导线上的节点可以合并 2 画等效电路的方法 如 c a b c a b c r1 r2 r3 r4 r5 入门训练 s未接通 三 电功 电功率 1 电功 实质 电场力对电荷做功 电荷具有的电势能转化为其它形式的能 即电能转化为其它形式的能的过程 计算公式 w qu iut 适用于任何电路 w i2rt u2t r 适用于纯电阻电路 2 电功率 电流所做的功与完成这些功所需时间的比值 p w t iu 适用于任何电路 p i2r u2 r 适用于纯电阻电路 3 焦耳定律 电热 q i2rt 发热功率 p热 i2r 4 纯电阻 非纯电阻电路 纯电阻电路 电能全部转化为内能 p热 ui i2r u2 r 非纯电阻电路 电能转化为内能和其它形式的能 p ui p热 i2r p其它 ui p热 四 理解与巩固 1 串 并联电路的特点 如图所示电路中 各电阻阻值已标出 当输入电压uab 110v时 输出电压ucd v 1v 某实验小组用三只相同的小灯泡 联成如图所示的电路 研究串并联电路特点 实验中观察到的现象是a k2断开 k1与a连接 三只灯泡都熄灭b k2断开 k1与b连接 三只灯泡亮度相同c k2闭合 k1与a连接 三只灯泡都发光 l1 l2亮度相同d k2闭合 k1与b连接 三只灯泡都发光 l3亮度小于l2的亮度 图示电路由8个电阻组成 已知r1 12欧 其余电阻阻值未知 测得a b间的总电阻为4欧 今将r1换成6欧的电阻 则a b间的总电阻变为 欧 2 等效电路 d 3 例1 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 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 bd bc 3 电功 电功率 有四盏灯 接入如图11中 l1和l2都标有 220v 100w 字样 l3和l4都标有 220v 40w 字样 把电路接通后 最暗的灯将是 a l1 b l2 c l3 d l4 4 纯电阻 非纯电阻电路 直流电动机线圈的电阻很小 起动电流很大 这对电动机本身和接在同一电源上的其他电器都产生不良的后果 为了减小电动机起动时的电流 需要给电动机串联一个起动电阻r 如图所示 电动机起动后再将r逐渐减小 如果电源电压u 220v 电动机的线圈电阻r0 2 那么 1 不串联电阻r时的起动电流是多大 2 为了使起动电流减小为20a 起动电阻应为多大 1109 c 如图所示 电阻r1 20 电动机绕线电阻r2 10 当电键s断开时 电流表的示数是i1 0 5a 当电键合上后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 电流表的示数i和电路消耗的电功率p应是 a i 1 5ab i 1 5ac p 15wd p 15w 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e 110v 不计电源电阻及各处摩擦 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是多少 g 10m s2 bd 4 5 与实际生活相联系 演示位移传感器的工作原理如右图示 物体m在导轨上平移时 带动滑动变阻器的金属滑杆p 通过电压表显示的数据 来反映物体位移的大小x 假设电压表是理想的 则下列说法正确的是 a 物体m运动时 电源内的电流会发生变化b 物体m运动时 电压表的示数会发生变化c 物体m不动时 电路中没有电流d 物体m不动时 电压表没有示数 b 闭合电路欧姆定律 一 电动势 1 物理意义 反映电源把其它形式的能转化为电能的本领大小 在数值上等于在电源内移动1c的电荷电源提供的能量 2 电动势的大小在外电路断开时等于电源两极间的电压 外电路闭合时等于内 外电压之和 二 闭合电路欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流与电源的电动势成正比 与整个电路的电阻成反比 2 表达式 外电路为纯电阻 eq qu外 qu内能量形式 ie iu外 iu内功率形式 1 电源的输出电流与外电路电阻 三 电源的工作特性 2 电源的路端电压与外电路电阻 3 电源的路端电压与输出电流 1 斜率 2 u轴截距 4 图线与两轴所围面积表功率 i 3 i轴截距为 4 电源的输出功率与外电路电阻 当断路时 当短路时 当r外 r内时 此时电源效率 5 电源的几种功率与输出电流 6 电源效率与外电阻 当r增加时 增大 三 路端电压 1 u端 e ir u端随i的增大而减小 直线的斜率的绝对值表示电源内阻 图线上每一点坐标的乘积为电源的输出功率 也是外电路的消耗功率 四 电源的功率与效率 电源的功率 电源的总功率 p总 ei 电源内部消耗的功率p内 i2r 电源的输出功率p出 p总 p内 ei i2r iu端 e2r r r 2 当r r时 pmax e2 4r 五 理解与巩固 1 闭合电路欧姆定律 如图所示的电路中 定值电阻r 3 当开关s断开时 电源内 外电路消耗的功率之比为1 3 当开关s闭合时 内 外电路消耗的功率之比为1 1 求开关s闭合前和闭合后 灯泡l上消耗的功率之比 不计灯泡电阻的变化 在如图所示的电路中 r1 2 r2 r3 4 当电键k接a时 r2上消耗的电功率为4w 当电键k接b时 电压表示数为4 5v 试求 1 电键k接a时 通过电源的电流和电源两端的电压 2 电源的电动势和内电阻 3 当电键k接c时 通过r2的电流 2 电源的伏安特性曲线 如图所示 直线a为电源的u i图线 直线b为电阻r的u i图线 用该电源和电阻组成闭合电路时 电源的输出功率和电路的总功率分别是 a 4w 8wb 2w 4wc 4w 6wd 2w 3w 3 电源的输出功率 已知如图 e 6v r 4 r1 2 r2的变化范围是0 10 求 电源的最大输出功率 r2上消耗的最大功率 r1上消耗的最大功率 c 2 251 56 如图所示 直线oac为某一直流电源的总功率p总随电流i变化的图线 抛物线obc为同一直流电源内部热功率pr随电流i变化的图线 若a b的横坐标为1a 那么ab线段表示的功率等于 a 1wb 3wc 2wd 2 5w c 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的规律 其中u表示棒两端的电势差 k 0 2a v 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 32 5 25 例一 如图所示 电源电动势e 内阻为r 所有电表都为理想电表 1 动态变化问题2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5 故障判断 例一 如图所示 电源电动势e 内阻为r 所有电表都为理想电表 1 动态变化问题2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5 故障判断 1 当滑动变阻器滑头向上滑动时 各电表的示数如何变化 2 若各电表对应的示数分别用iui1i2u1u2表示 对应的电表示数变化量的大小分别用 i u u1 u2表示 1 比较 u1 u2的大小关系 2 当滑动变阻器滑头向上滑动时u iu1 i1u2 i2如何变化 3 u i u1 i1 u2 i2如何变化 小结 处理动态变化问题的一般方法为 1 先总后分 2 电压电流综合分析 小结 若要分析u i u i如何变化 只要分析清楚他们对应的物理意义就可以了 1 动态变化问题2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5 故障判断 例二 如图所示 安培表为理想电表 电源电动势为e 内阻不计 滑动变阻器的总电阻为r 电阻r0的阻值也为r 问当s闭合时 变阻器的滑动触头p从a向b滑动 电流表示数如何变化 小结 处理动态变化问题 除了先总后分 电压电流综合分析的方法外 还可以用特殊值法 函数分析法 x r x 1 动态变化问题2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5 故障判断 例一 如图所示是演示位移传感器的工作原理 电源动势为e 不计内阻 滑动变阻器的总阻值为r 有效长度为l 物体m在导轨上平移时 带动滑动变阻器的金属滑杆p 通过电压表显示的数据 来反映物体位移的大小x 假设电压表是理想的 规定p在电阻中点时 位移为零 1 写出位移x 向右为正 与电压u的关系式 2 将电压表刻度改为位移刻度后 其刻度是均匀的还是不均匀的 为什么 3 对图示装置进行适当改装 改装成加速度传感器 1 动态变化问题2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5 故障判断 例二 图为一种加速度传感器的示意图 质量为m的振子两端连有劲度系数均为k的轻弹簧 电源动势为e 不计内阻 滑动变阻器的总阻值为r 有效长度为l 系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中 这时电压表指针恰好在刻度盘正中 求 1 系统的加速度a 以向右为正 和电压表读数u的函数关系式 2 若电压表指针指在满刻度的3 4位置 此时系统的加速度大小和方向如何 3 若采用零刻度在刻度中心的电压表 使加速度度为正值时 向右为正 时电表正偏 加速度度负值时电表反偏 电路如何改进 改进后的电路 写出a与u的关系式 4 用一个小球与一根金属丝替换弹簧振子 设计加速度传感器 写出写出a与u的关系式 5 用弹簧电压表变阻器电源等元件 设计质量传感器 写出m与u的关系式 1 动态变化问题2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5 故障判断 1 动态变化2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5故障判断 例1 如图所示 u 10vr1 3 r2 2 r3 5 c1 4ufc2 1uf 1 当s闭合时间足够长后 c1和c2所带的电量分别是多少库 2 当s断开后 通过r2的电量是多少库 3 把c2换成r4 5 c1上方加一电阻r s闭合时间足够长后 c1所带的电量是多少库 小结 1 求电容器所带的电量q2 求电容器电量的变化量 q 4 接第3题 r4从5 增大到10 过程中 流过r的电量为多少 1 动态变化2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5故障判断 例2 04江苏 如图10 16所示的电路中 电源电动势e 6 00v 其内阻可忽略不计 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 电容器的带电量变化了多少 小结 1 非理想电表问题2 求电容器 q 1 动态变化2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5故障判断 例3 如图所示 e 10v r 1 r1 r3 5 r2 4 c 100 f 当s断开时 电容器中带电粒子恰好处于静止状态 求 1 s闭合后 带电粒子加速度的大小和方向 2 s闭合后流过r3的总电荷量 小结 1 带电粒子在电场中的运动2 求电容器 q 1 动态变化2 传感器3 含容电路4非纯电阻电路5故障判断 例4 电动势为e 内电阻为r的电源与粗细均匀的电阻丝相联 组成如图所示的电路 电阻丝长度为l 电阻为r c为平行板电容器 在滑动触头向右滑的过程中 电流计中有电流通过 电流计允许通过的最大电流为im 1 要使电流计正偏 在图中画出电流表的正负极 2 求p滑动时 所允许的最大速度是多少 小结 1 求电容器 q q随时间均匀变化 电流恒定 1 动态变化2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量 例一 如图1所示的电路中 r1 10 r2 4 r3 6 r4 3 u 2 4v 1 在ab间接一只理想电压表 它的读数是多少 2 如在ab间接一只理想电流表 它的读数是多少 3 ab间接一电容器c 40uf 它的带电量为是多少 4如图2所示 r1 r2 r3 r4 2 u 4v 回答以上123问题 图1 图2 小结 1 去掉电表和电容2 分析清楚个点电势高低 电流有高电势流向低电势 1 动态变化2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量 要搞清以下概念 1 电源的功率 2 电源的输出功率 3 电源内阻消耗的功率 电源消耗的功率 化学能转变为电能的功率 整个电路消耗的总功率 i iu或i2r外 p机或i 一i2r i2r 例1 如图电路中 3v r 1 ro 2 变阻器的最大阻值r 10 1 在r 时 电源的输出功率最大 2 在r 时 电阻r消耗的功率最大 3 在r 时 电阻r0消耗的功率最大 4 在r 时 电源的效率最高 1 当内外电阻相等时 电源输出的功率最大 但此时效率才50 2 研究变阻器上消耗功率最大时 可把定值电阻看作内阻 1 动态变化2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量 例2 在图电路中 直流发电机 250v r 3 r1 r2 1 电热器组中装有50只完全相同的电热器 每只电热器的额定电压为200v 额定功率为1000w 其它电阻不计 并且不计电热器电阻随温度的变化 问 1 当接通几只电热器时 实际使用的电热器都能正常工作 2 当接通几只电热器时 发电机输出功率最大 3 当接通几只电热器时 电热器组加热物体最快 4 当接通几只电热器时 电阻r1 r2上消耗的功率最大 5 当接通几只电热器时 实际使用的每只电热器中电流最大 1 动态变化2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量 例3 如图所示 电源的电动势为50v 电源内阻r为1 0 定值电阻r为14 m为直流电动机 电枢电阻r 为2 0 电压表为理想电表 电动机正常运转时 伏特表的读数为35v 3 求电源的总功率 热功率和效率 4 求电动机的输入功率 输出功率和效率 例4 如图所示为电解水的实验装置 闭合开关s后观察到电压表的示数为6 0v 电流表的示数为100ma 每mol水被电解消耗280 8kj的能量 1 在实验过程中什么能转化为什么能 2 若通电10min a管中将生成多少摩尔气体 3 在该实验中两极间液体的电阻是多大 小结 电动机电解池等 iu i2r p u ir不能用欧姆定律 2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量6 故障判断 一 用电压表判断 1 电压表两接线柱间含电源部分的电路为通路 2 同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生 1 电压表有示数的原因 2 电压表无示数的原因 1 电压表两接线柱间含电源部分的电路为断路 2 电压表两接线柱间含电源部分虽然为通路 但与电压表并联的部分电路出现了短路现象 二 用欧姆表判断 1 判断之前 电路必须与电源断开 2 若欧姆表偏转 说明表笔两端是通路 反之 说明是断路 三 用电笔测量 四 直接根据故障现象判断 适用与220v380v普通交流电路 2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量6 故障判断 例1 某同学连接电路如图2所示 闭合开关s后 发现灯不亮 为检查电路故障 他用电压表进行测量 结果是uaf 3v uab 0 ubd 0 udf 3v 则此电路的故障可能是 假设只有一处故障 a 开关s接触不良b 电灯l灯丝断了c 电灯l短路d 电阻r断路 思考 1 用电压表继续测量 进一步判断故障到底是c还是d 2 若该同学用欧姆表 如何判断进一步判断故障是c还是d 小结 本题用伏特表与欧姆表判断了电路故障 2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量6 故障判断 例二 如图所示 a b两地相距50km 连接ab两地的通信电缆是两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成 由于某处c发生了故障 相当于在该处两导线间接入了一个电阻 为查清故障位置 现在aa 间接入一个电动势为12v 内阻不计的电源 用内阻很大的电压表测得处电压为8v 把同样的电源接在bb 处 在aa 处测得电压为9v 由此可知c与a间的距离为km 小结 本题也是用伏特表与欧姆表判断了电路故障 2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量6 故障判断 例3 在伏安法测电阻实验中 假设只有一个元件有了故障 1 若伏特表有示数 安培表没有示数 可能是那个元件出了问题 2 若伏特表没有示数 安培表有示数 可能是那个元件出了问题 3 若伏特表 安培表都没有示数 可能是那个元件出了问题 例4 小明在做实验时把甲 乙两灯泡串联后通过开关接在电源上 闭合开关后 甲灯发光 乙灯不发光 乙灯不发光的原因是 a它的电阻太小 b 它的电阻太大 c 流过乙灯的电流比甲灯小d 乙灯灯丝断了 例5如图37所示的电路中 闭合电键 灯l1 l2正常发光 由于电路出现故障 突然发现灯l1变亮 灯l2变暗 电流表的读数变小 根据分析 发生的故障可能是 a r1断路b r2断路c r3短路d r4短路 小结 直接根据故障现象判断了电路故障所在 2 传感器3 含容电路4电路简化5电路中的能量6 故障判断 例6 某居民家中的电路如图39所示 开始时各部分工作正常 将电饭煲的插头插入三孔插座后 正在烧水的电热壶突然不能工作 但电灯仍正常发光 拔出电饭煲的插头 把试电笔分别插入插座的左 右插孔 氖管均能发光 则 a 仅电热壶所在的c d两点间发生了断路故障b 仅电热壶所在的c d两点间发生了短路故障c 仅导线ab间断路d 因为插座用导线接地 所以发生了上述故障 小结 用电笔测量结合故障现象判断了故障所在 3含容电路4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电阻电路 例1 所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线 可见两者不成线性关系 这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故 参考这根曲线 回答下列问题 不计电流表和电池的内阻 1 若把三个这样的电灯串联后 接到电动势为12v的电源上 求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻 2 如图所示 将一个灯泡与10 的定值电阻串联 接在电动势为8v的电源上 求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值 3 如图所示 将两个这样的电灯并联后再与10 的定值电阻串联 接在电动势为8v的电源上 求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值 3含容电路4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电阻电路 例2 04上海 两个额定电压为220v的白炽灯l1和l2的u i特性曲线如图10 7所示 l2的额定功率约为 w 现将l1和l2串联后接在220v的电源上 电源内阻忽略不计 此时l2的实际功率约为 w 99 17 5 3含容电路4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电阻电路 例3 用一个标有额定电压为12v的灯泡做实验 测得灯丝电阻随灯泡两端的电压变化关系图线如图所示 求 1 在正常发光下 灯泡的电功率为多大 2 设灯丝电阻与绝对温度成正比 室温为300k 求正常发光条件下灯丝的温度 3 将一定值电阻与灯泡串联后接到20v电压上 要使灯泡能正常发光 串联的电阻为多大 4 当合上开关后 需要0 5s灯泡才能达到正常亮度 为什么这时电流比开始时小 计算电流的最大值 4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电路8 联系实际 电熨斗电蚊香彩灯电饭锅电灯 例1 有一支电慰斗 内部电路如图所示 m是旋转的内部接线端子 有高中低关四种方式 则图中a方式为b方式为c方式为d方式为 4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电路8 联系实际 电熨斗电蚊香彩灯电饭锅电灯 例2 家用电热蚊灭器中电热部分的主要的元件是由一种半导体材料制成的电阻器 该电阻器的电阻率与温度的关系如图所示 由于这种特性 该电阻器具有发热和温控的双重作用 以下判断正确的是 a 通电后电功率先增大后减小b 通电后 电功率先减小后增大c 当产生的热量与散发的热量相等时 温度保持在t1不变d 当产生的热量与散发的热量相等时 温度保持在t1到t2之间的某一值不变 4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电路8 联系实际 电熨斗电蚊香彩灯电饭锅电灯 例3市场上的彩灯串由几十个小灯泡串联而成接入照明电路 其中有一个灯泡构造如图 其中 为双金属片 受热后会向图中左侧弯曲 其余灯泡构造均如图 其中 为表面涂有绝缘材料的金属丝绕在灯丝引出线上 此绝缘层的击穿电压大约几十伏特 则此种彩灯串在工作时 m的作用是在电压太高时断开电路 保证安全 除 灯外 其余任何一个灯断路 则除这个灯不亮外 其余灯泡仍能正常工作c a灯灯丝烧断 因 的作用 整串灯仍能亮 整串灯不是一直发亮 而是有间歇发亮的闪烁效果 abd 4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电路8 联系实际 电熨斗电蚊香彩灯电饭锅电灯 例4 右图是电饭堡的电路图 s1是限温开关 手动闭合后 当温度达到居室点103 时会自动断开 s2是自动温控开关 当温度低于70 时会自动闭合 温度等于80 时会自动断开 红灯是加热指示灯黄灯是保温指示灯 限流电阻r1 r2 500 加热电阻r3 50 两灯电阻不计 1 放上食物时接上电源此时s2 填闭合或断开 手动闭合s1 这时黄灯红灯 填亮或不亮 电饭堡处于加热状态 2 加热到80 时s1s2 加热到103 时表明饭已煮熟 此时s1s2 3 由于散热 当温度低于70 时s2重新加热 4 达到80 时s2再处于保温状态 若不闭合s1能将饭煮熟吗 答 1 简述工作过程 4电路简化5电路中的能量6故障判断7非线性电路8 联系实际 电熨斗电蚊香彩灯电饭锅电灯 例5 有两个灯泡 一个是a110v88w一个是b110v44w 要使它们在220v电压下都正常工作 你最多有几种方法 5电路中的能量6故障判断7非线性电路8联系实际9 电学黑箱问 例1一盒子里装有由导线和几个阻值相同的电阻组成的电路 盒外有接线柱1 2 3 4 已知1 2间的电阻是1 3间电阻的1 5倍 是2 4间电阻的3倍 而3 4间没有明显电阻 欲使盒内电路所含电阻数最少 请画出盒内的电路图 5电路中的能量6故障判断7非线性电路8联系实际9 电学黑箱问 例2 黑盒子 表面有a b c三个接线柱 盒内总共有两个电子元件 并且只可能是干电池 电阻或二极管 每两个接线柱之间最多只能接一个元件 为了探明盒内元件的种类及连接方式 某位同学用多用电表进行了如下探测 第一步 用电压挡 对任意两接线柱正 反向测量 指针不发生偏转 第二步 用电阻 1k挡 对任意两个接线柱正 反向测量 指针偏转情况如图1所示 1 第一步测量结果表明盒内 2 请在图2的接线柱间 用电路图符号画出盒内的元件及连接情况 图1 电阻的测量 第一部分伏安法测电阻 一 伏安法测电阻的原理 rx ux ix 2 结论 电流表内接法 电流为真实值 电压偏大据r u i 测量值大于真实值 1 电流表内接法 1 使用条件 rx ra时 2 电流表外接法 1 使用条件 rx rv时 2 结论 电流表外接法 电压为真实值 电流偏大据r u i 测量值小于真实值 二 伏安法测电阻的电路设计 1 基本原则 减小测量的误差 要应多次测量 选择好内接和外接 2 典型的电路 三 滑动变阻器的使用 串联限流电路 并联分压电路 分压器 滑动变阻器的两种主要连接方式 两种接法均可起到调压 限流作用 但调节范围不同 功率损耗也不同 返回 1 两种电路比较 分压接法的优势是 电压变化范围大 限流接法的优势 在于电路连接简便 附加功率损耗较小 2 选择原则 a 当两种接法均可满足实验要求时 一般选限流接法 b 当负载电阻rx较小 变阻器总阻值r较大是rx的几倍时 限流接法对电流 电压控制作用显著 一般用限流接法c 当负载电阻rx较大是r的几倍时 变阻器总阻值r较小 限流接法对电流 电压的调控作用不明显 一般选分压接法 d 当要求电压从0变起 一定用分压接法 0 u 经验总结 1 关于电流表内外接 大内大 小外小 2 关于分压与限流 考试多数考分压 实验要求电压从零开始取的 3 关于滑动电阻器的选择 分压时选小的 限流时选大的 4 关于滑动变阻器在闭合开关前p的位置 分压打到最小 限流打到最大值 例1 用内阻为3000 的电压表和内阻为10 的电流表测电阻 在图甲 乙两种情况下 电压表的示数都是60v 电流表的示数都是0 2a 则r1的测量值为 真实值是 r2的测量值为 真实值是 300 290 300 333 练习 用伏安法测电阻 采用电流表内接法和外接法 测得某电阻rx的阻值分别为r1和r2 则所测的测量值和真实值rx之间的关系是 a r1 rx r2 b r1 rx r2 c r1 r2 rx d r1 r2 rx a 1996年高考17 在用伏安法测电阻的实验中 所用电压表的内阻约为20千欧 电流表的内阻约为10欧 选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验 读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上 如右图所示 1 根据各点表示的数据描出i u图线 由此求得该电阻的阻值rx 欧 保留两位有效数字 2 画出此实验的电路原理图 2 4 103 大电阻用内接法 变阻器用分压器接法 电路图如图示 2 答 利用伏安法测电阻时 若不知待测电阻 可采用下述方法选择正确电路以减小误差 可将仪器按下图接好 并空出伏特表的一个接头p 将p分别与a b两点接触一下 如果安培表示数变化 则p应接在 处 如果伏特表示数显著变化 则p应接在 处 解 安培表示数变化显著 说明被测电阻较大 可跟伏特表内阻相比 因此采用内接法可以减小误差 p应接在b处 而当伏特表示数变化显著 说明被测电阻较小可跟安培表内阻相比 因此采用外接法可以减小误差 p应接在a处 a b 四 与伏安法有关的几个实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线测定金属的电阻率测定的电源电动势和内阻 一 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 画出实验电路图如图示 2 什么电流表采用外接法 3 滑动变阻器为什么要用分压器接法 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1993年高考描绘出一个 220v60w 灯泡的u i图象 肯定不符合实际的是下图中的 acd 上图中 若将i u对调 则选 abd 4 若测出一个热敏电阻的u i图线 正确的应是上图中的 c 5 画出的u i图象的斜率的物理意义是什么 6 为什么小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大 4 某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组u和i的数据 在右图上画出i u图线 从图线上可以看出 当功率逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 这表明导体的电阻随温度升高而 1996年上海 开始不变 后来逐渐增大 增大 例1 为了研究一个 2 5v 0 1w 的小灯泡的伏安特性 现有蓄电池一组 电键一个 导线若干 其他可供选择的器材如下 a 量程为0 3a 内阻为0 025 的电流表 b 量程为0 0 6a 内阻为0 2 的电流表 c 量程为0 l00ma 内阻为5 的电流表 d 量程为0 3v 内阻为10k 的电压表 e 量程为0 15v 内阻为50k 的电压表 f 0 5 的滑动变阻器 额定电流为1a 1 要正确地完成这个实验 电流表应选 电压表应选 填代号 2 画出电路原理图 c d 为了测定一个 6 3v 1w 的小电珠正常发光时的电阻 实验室提供了下列实验器材 a 电流表0 6a 0 2 b 毫安表200ma 0 5 c 电压表10v 1k d 电压表15v 1 5k e 电源6v 2af 电源9v 1ag 电源15v 0 1ah 可变电阻10 1wi 可变电阻20 0 8wj 可变电阻50 0 5wk 导线若干 电键一个 在右边的线框中画出实验的电路图 要求测量误差尽可能小 求出可变电阻及电灯的额定值i1 0 32ai灯 0 16ai2 0 2ar灯 40i3 0 1a bcfik 不能用分压接法电阻较大内接法 实验时应选用的器材是 二 测定金属的电阻率 伏安法测电阻率的原理说明 1 由电阻定律公式r l s知 电阻率 rs l 因此 要测定金属的电阻率 只须选择这种金属材料制成的导线 用 伏安法 测出金属导线的电阻r 用刻度尺测出金属导线连入电路部分的长度l 用螺旋测微器测出金属导线的直径d 然后由s d2 4算出金属导线的横截面积s 即可求得金属的电阻率 2 在用 伏安法 测量金属导线的电阻r时 由于通常选择待测金属导线的电阻约为数欧姆 实验室常用的安培表 量程取0 6a 的内阻ra为0 125 伏特表 量程取3v 的内阻rv为3kv 比较后 有rv r 因此必须采用安培表外接法 才能使由于电表的接入引起的系统误差较小 3 由电阻率的计算式还可看出 金属导线d的测量值的准确程度对实验误差的影响较大 因此 本实验选用螺旋测微器来测量金属导线的d 伏安法测电阻率的原理说明 实验电路图 3 开始时滑动变阻器的滑动触头应该在接入电路电阻最大的一端 说明 1 被测电阻丝的电阻较小 所以选用电流表外接法 2 本实验不要求电压调节范围 可选用限流电路 除一些特殊情况外或具体情况具体分析 4 本实验通过的电流不宜太大 通电时间不能太长 以免电阻丝发热后电阻率发生明显变化 思考1 本实验中正确选用电路后 所测得的金属的电阻率比真实值 小 思考2 有一合金丝 横截面积为5 1 10 7米2 长l 10米 要测其电阻率 现备有量程3伏 内阻3千欧的电压表 量程0 6安 内阻0 1欧的电流表 两节干电池 0 100欧滑动变阻器 开关 导线等 用伏安法测其电阻时 如电路选取正确 电压表示数为2 4伏 电流表示数为0 12安 所选取的是内接法还是外接法电路 被测合金丝的阻值是多少欧 合金丝的电阻率是多少 参考答案 内接法 19 9欧 1 0 10 6欧 米 千分卡 螺旋测微器 9 694mm 10 190mm 1989年高考 用伏安法测量金属导线的电阻r 试把图中给出的器材连接成测量r的合适的电路 图中安培表的量程为0 6a 内阻接近1 伏特表的量程为3v 内阻为几k 电源的电动势为6v 变阻器的阻值为0 20 在闭合电键前 变阻器滑动触点应处于正确位置 解 金属导线的电阻不大 安培表应外接 变阻器电阻比较大 可用限流接法 画出电路图如下 如图为用伏安法测量一个定值电阻丝阻值的实验所需的器材实物图 器材规格如下 待测电阻丝rx 约100 直流毫安表 量程0 10ma 内阻50 直流电压表 量程0 3a 内阻5k 直流电源 输出电压4v 内阻可不计 滑动变阻器 阻值范围0 15 允许最大电流1a 开关一个 导线若干 根据器材的规格和实验要求 在本题的实物图上连线 解析 本实验要求多测几组数据 并且有较大变化范围 由于rx大于变阻器全部电阻 所以必须采用分压电路在电表接法上因为rx与毫安表内阻 50 较接近 而远小于电压表内阻 50 故应采用电流表外接法 上海 如下图所示 p是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管 其长度l为50厘米左右 直径d为10厘米左右 镀膜材料的电阻率 已知 管的两端有导电箍mn 现给你米尺 电压表v 电流表a 电源 滑动变阻器r 电键k和若干导线 请设计一个测定膜层厚度d的实验方案 实验中应测定的物理量是 在右框内用符号画出测量电路图 计算膜层厚度的公式是 l d u i d i i du 电流表内接 外接均可 三 测定电动势内阻电路 实验电路及其实物连线图 例1 一位同学记录的6组数据见表 试根据这些数据在下图中画出u i图线 并根据图线读出电池的电动势e 电池的内阻r 1 48 0 75 例2 如图示的电路中 r1 r2为标准电阻 测定电源的电动势和内阻时 如果偶然误差可以忽略不计 则电动势的测量值真实值 内阻的测量值真实值 产生误差的原因是 等于 偏大 电流表有内阻 例3 在测定电源的电动势和内阻的实验中 待测电池 开关和导线配合下列哪组仪器 可以达到测定目的 a 一只电流表和一个滑动变阻器b 一只电流表和一只电压表c 一只电流表和一个电阻箱d 一只电压表和一个电阻箱 cd 例4 如图是测量电源内电阻的电路 下列关于误差的说法 正确的是 a 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值小于真实值 b 由于电流表的分压作用 使内电阻的测量值大于真实值 c 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值小于真实值 d 由于电压表的分流作用 使内电阻的测量值大于真实值 解 e u ir i ia u rv 由于电压表的分流作用 对于每个电压值u1 测得的电流ia小于总电流i1 u越大 ia跟i1相差越大 画出的图线应为虚线所示 所以内电阻的测量值小于真实值 电动势也小于真实值 c 第二部分多用电表测电阻 欧姆表原理 i 0 2 欧姆表 1 原理 闭合电路欧姆定律 改变rx 电流ix随之改变 rx与ix一一对应 2 中值电阻 注意 1 欧姆表的刻度与其他表刻度相反且刻度不均匀 2 欧姆表每次换档测电阻前都要调零 不能带电测量 3 欧姆表中电池用久了 电动势和内阻要改变 测出的电阻值有较大的误差 所以欧姆表常用来粗测电阻 122 表 1 50k 答案写成1 2 103欧或1200 也给分 不写单位不给分 95年高考试题 某人用多用表 100 档按正确步骤测量一电阻阻值 指针指示位置如图4 则这电阻值是 如果要用这个多用表测量一个约200 的电阻 为了使测量比较精确 选择开关应选的欧姆档是 1 20 103 10 例1 如图所示 是一个量程为5ma的电流改装成的欧姆表 电池电势 1 5v 改装后 将原电流表5ma刻度处的刻度确定为0位置 在图中括号内标出欧姆表的 插孔 若在两表笔之间接入一未知电阻rx时 表针恰好指在刻度盘正中位置 则rx 左 右 300 例2 如图所示为一欧姆表原理图 灵敏电流表g的满偏电流为150 a 内阻为100 限流电阻r1为2k 可变电阻r2为10k 最大阻值 电源电动势 为1 5v 内阻可忽略 使用时应使表针偏转在满刻度的1 3至2 3范围内 因此这个欧姆表测量 至 范围内的电阻比较准确 与表内电源负极相接的应是 表笔 填 红 或 黑 5k 20k 红 高考试题 一学生使用多用表测电阻 他在实验中有违反使用规则之处 他的主要实验步骤如下 1 把选择开关扳到 1k 的欧姆档上 2 把表笔插入测试管插孔中 先把两根表笔接触 旋转调零旋扭 使指针指在电阻刻度的零位上 3 把两根表笔分别与某一等测电阻的两端相接 发现这时指针读数较小 4 换用 100 的欧姆档 发现这时指针偏转适中 随即记下欧姆数值 5 这表笔从测试笔插孔中拔出后 就把多用表放回桌上原处 实验完毕 这个学生在测量时已注意到 待测电阻与其他元件和电源断开 不用手碰表笔的金属杆 这个学生在实验中违反了哪一或哪些重要的使用规则 答 换用欧姆档的量程时 要重新调整调零旋扭 多用表使用后不能把选择开关置于欧姆档 使用中值电阻是25欧 1 挡 的万用表测量两个定值电阻 已知它们的阻值约为r1 20欧和r2 30千欧 在下列的一系列操作中 选出尽可能准确地测定各阻值 并符合万用表使用规则的各项操作 将它们的序号按合理的顺序填写在横线上的空白处 a 转动选择开关使其尖端对准 1k 挡b 转动选择开关使其尖端对准 100 挡c 转动选择开关使其尖端对准 10 挡d 转动选择开关使其尖端对准 1 挡e 转动选择开关使其尖端对准 off 挡f 将两表笔分别接触r1的两端 读出阻值后 随即断开 g 将两表笔分别接触r2的两端 读出阻值后 随即断开 h 将两表笔短接 调节调零旋扭 使表针指在刻度线右端的 0 刻度 所选操作的合理顺序是 dhfahge 第三部分半偏法测电阻 半偏法测量电流表的内阻 方法 1 按图接线 图中r1r2为电阻箱 电源为蓄电池 内阻可以不计 2 先合下s1 调节r1使电流表指针满偏 3 再合下s2 保持电阻r1不变 调节r2使电流表指针半偏 记下r2的值 4 若r1 100r2 有rg r2 思考 1 r1能否用阻值很大的滑动变阻器代替 一般情况r测量 r真实 2 要尽量减小实验误差 对实验器材有何要求 电源应选大一些的 使r1 100r2 半偏法测量电压表电阻 方法 1 按图接线 图中r0为电阻箱 2 先合下s1 调节r0 0 再调节r使电压表指针满偏 3 保持变阻器电阻r不变 调节r0使电压表指针半偏 记下r0的值 4 若r0 r 有rv r0一般情况r测量 r真实 上述操作步骤中 必要的操作步骤按合理顺序排列应为 若在步骤 中 读出r0的值为2400 则电压表的内阻rv 用这种方法测出的内阻rv与其真实值相比偏 e 调节滑动变阻器的阻值 使电压表的示数为3 0v 例 为了测量一个量程为3 0v的电压表的内阻 可以采用图示的电路 在测量时 可供选择的步骤如下 a 闭合开关s b 将电阻箱r0的阻值调到最大 f 断开开关s c 将电阻箱r0的阻值调到零 h 将滑动变阻器的滑动触头调到a端 g 将滑动变阻器的滑动触头调到b端 d 调节电阻箱r0的阻值 使电压表示数为1 5v 读出此时电阻箱r0的阻值 2400 大 例1 为了测量电流表a1的内阻 采用图示的电路 其中电流表a1的量程是0 300 a 内阻约为100 待测 a2是标准电流表 量程0 200 a r1为电阻箱 阻值范围0 999 9 为电池 电动势3v 内阻不计 s1为开关s2为单刀双掷开关 按电路图接好电路后 将可变电阻器r2和电阻箱r1适当调节后 将单刀双掷开关s2扳到接点1处 接通开关s1 调节可变电阻r2 使两电表的读数都是150 a 然后将开关s2扳到接点2 调节