高中物理-选修3-1第二章《恒定电流》导学手册(含答案)

选修 3-1 第二章恒定电流一、启疑导学第 1 节电源和电流1. 什么是电源？电源的作用是什么？2. 产生电流的条件是什么？如何定义电流强度？3. 如何推导出电流强度的微观表达式i=nqvs 。二、典型例题【例 1】如图验电器a 带负电，验电器b 不带电，用导体棒连接a 、b 的瞬间，下列叙述中错误的是（）a 、有瞬时电流形成，方向由a 到 b b、a 、b 两端的电势不相等c、导体棒内的电场强度不等于零d、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动【例 2】 关于电流，下列说法中正确的是（）a 通过导体横截面的电荷量越多，电流越大b 电子运动速率越大，电流越大c单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大d 因为电流有方向，所以电流是矢量【例 3】 某电解池，如果在1s 钟内共有51018 个二价正离子和1 01019 个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（）a 0ab 0.8ac1.6ad 3.2a【例 4】 设金属导体的横截面积为s，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动速度为 v，那么在时间t 内通过某一横截面积的自由电子数为 ；若电子的电量为e，那么在时间t 内，通过某一横截面积的电量为 ；若导体中的电流i，则电子定向移动的速率为 。三、变式拓展【例 5】氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为r的圆轨道上做匀速圆周运动已知电子电量为e，运动速率为v求电子绕核运动的等效电流多大？四、反馈巩固1. 金属导体满足下面哪一个条件，就产生恒定电流：（）a 导体有能自由移动的电荷；b导体两端有电势差； c导体被置于电场中；d导体两端存在着恒定的电压.2. 关于电流，下列说法中哪些是正确的（）a 通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率b 金属导线中电子运动的速率越大，导线中的电流就越大c电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向d 国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培 ”是基本单位3. 有一横截面积为s 的铜导线，通过其中的电流强度为i，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在 t 时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为（）a nvstb nvtc. it/ed i t/se4. 在显像管的电子枪中， 从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 u 的加速电场， 设其初速度为零， 经加速后形成横截面积为 s电流为 i 的电子束。 已知电子的电量为 e质量为 m，则在刚射出加速电场时，一小段长为 l 的电子束内电子个数是 ( )ilma b ilmes2euimces2eued. isle2eum 2eu5. 下列关于电流的说法中，正确的是（）a 、 金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向迁移的速率b、 温度升高时金属导体中自由电子热运动加快，电流也就增大c、 电路接通后，电子由电源出发，只要经过一个极短的时间就能到达用电器d、 通电金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动6. 银导线的横截面积s=4mm 2，通以 i=2a 的电流。若每个银原子可以提供一个自由电子， 则银导线每单位长度上的自由电子数的计算式n=，计算的结果是n= 310kg/m个/m。已知银的密度=10.5 3，摩尔质量m= 108g/mol ，阿伏加德罗常数na=6.02 1023mol-1 ，计算结果取一位有效数字。7. 某电解槽中，如果在4s 内共有 51018 个二价正离子和11019 个一价负离子各自以相反 的方向通过面积为0.1m2 的某横截面，那么4s 内通过这个横截面的电荷量为c； 通过这个横截面的电流为a 8. 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 。如图所示 ,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= 。第 2 节 电动势一、启疑导学1. 什么是非静电力？在电源内部非静电力起到什么作用？2. 电动势是如何定义的？它的物理含义是什么？3. 电动势和电势差（电压）有区别吗？试从做功和能量转换的角度来理解它们的区别。二、典型例题【例 1】下列关于电源电动势的说法正确的是（） a 、电源是通过静电力把其它形式的能转化为电能的装置b、在电源内部电子从高电势处向低电势处移动c、电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领d、电动势e 可表示为e=w/q ，由此可知电源内非静电力做功越多，电动势越大【例 2】 关于电动势e 的下列说法中正确的是（）a 电动势e 的单位与电势、电势差的单位相同，都是伏特v b 干电池和铅蓄电池的电动势是不同的c把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势也将变化d 电动势可以用电压表近似测得例 3.手电筒里的两节干电池，已经用过较长时间，灯泡只发出微弱的光，把它们取出来， 用电压表测电压，电压表示数很接近3v ，再把它们作为一个台式电子钟的电源，电子钟能正常工作，下列说法正确的是（）a 这两节干电池的电动势减小了很多b 这两节干电池的内电阻增大较大c这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡的额定电压小d 这台电子钟正常工作时电流一定比手电筒里的小灯泡的正常工作电流小三、变式拓展例 4 某课外活动小组将锌片和铜片插入一个西红柿中，用电压表测量到铜片与锌片间电压为0.30v ，然后又将这样的西红柿电池10 个串联成电池组（n 个相同电池串联时，总电动势为ne，内电阻为 nr ），与一个额定电压为1.5v 、额定功率为1w 的小灯泡相连接，小灯泡不发光，量得小灯泡两端的电压为0.2v ，对此现象的解说各同学不一，其中摘录如下：西红柿电池组的电动势大于小灯泡的额定电压，小灯泡已烧毁西红柿电池组不可能提供电能西红柿电池组所提供的电功率太小西红柿电池组的内阻远大于小灯的电阻其中正确的是（）a b cd 四、反馈巩固1. 关于电动势下列说法正确的是（）a 电 源 电 动 势 等 于 电 源 正 负 极 之 间 的 电 势 差b用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值c电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关d电源电动势总等于电路中通过1c 的正电荷时，电源提供的能量2. 对电动势的理解，正确的是（）a 电动势在数值上等于非静电力把1c 的正电荷从负极移到正极所做的功b 电动势在数值上等于静电力把1c 的负电荷从正极移到负极所做的功c电动势在数值上等于静电力把1c 的正电荷从负极移到正极所做的功d 电源电动势越大，则它把其他形式的能转化成电能的本领就越强3. 关于电动势，下列说法中正确的是（）a 在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向b 在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同c电动势的方向是电源内部电势升高的方向d 电动势是矢量4. 铅蓄电池的电动势为2v ，这表示（）a 电路中每通过1c 电量，电源把2j 的化学能转变为电能b 蓄电池两极间的电压为2vc蓄电池能在1s 内将 2j 的化学能转变成电能d 蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池（电动势为1 5v ）的大5. 下列几种常见电池有关能量转化的说法正确的是（）a 太阳能电池是将热能转化为电能的装置b铅蓄电池是将化学能转化为电能的装置c光电池是将光能转化为电能的装置d 手摇发动机将机械能转化为电能6. 一台发电机用0.5a 的电流向外输电，在 1min 内将 180j 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为（）a 6vb 360vc 120vd 12v7. 如图所示是两个电池外壳上的说明文字.上述进口电池的电动势是v.。上述国产电池最多可放出mah 的电荷量；若该电池平均工作电流为0.03a，则最多可使用h8. 由若干节干电池串联组成的电池组，对一电阻供电，电路中的电流为2a ，在 10s 电源做功为 180j，则电源的电动势为多大？该电池组由几节干电池串联组成？9. 电动势为1.2v 的计算器电池，若在电路中用1.2s 时间移送2c 的电量，则（1） 电源把多少焦耳的其他形式的能转化为电能？（2） 非静电力做功的功率多大？第 3 节 欧姆定律一、启疑导学1. 欧姆定律的适用条件是什么？2. 线性元件和非线性元件的区别？二、典型例题例 1下列说法正确的是（）a 根据 i=u/r 可知，流过导体的电流与加在它两端的电压成正比，与导体的电阻成反比b 根据 i=u/r 可知，导体的电阻与加在导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比c欧姆定律适用于金属导体导电，电解液导电，电离后的气体导电d 欧姆定律只适用于纯电阻电路例 2如图所示，图中的图线1、2 所对应的两个导体（）a r1=3r2 b r2=2r1c. 两个导体中的电流相等（不为零）时的电压之比u1:u 2=3:1d. 两导体的电压相等时电流之比i 1:i 2=3:1例 3一个标有 “220v， 60w” 的白炽灯泡，加上的电压u 由 0 开始逐渐增大到220v ，在此过程中，电压u 和电流i 的关系可用图线表示，如下给出的四个图线，肯定不符合实际的是（）例 4如图所示， r1=r 2 r3 r，电源内阻不计，电流表、电压表均理想。两表的示数分别为 0 3a 、2v ，则电源电动势为 = v ， r= 。若将两表的位置互换，则电压表示数为 v ，电流表示数为 a 。三、变式拓展例 5实验室中大量实验表明，通过某一金属氧化物制成的棒中的电流i 遵循 i=ku 3 的规律， 其中 u 表示棒两端的电势差，k=0.02a/v 3。现将该棒与一个遵从欧姆定律的电阻器串联在一起后，接在一个两端电压为6.0v 的电源上，则电路中的电流为0.16a 时，所串联的电阻器阻值为多大？四、反馈巩固1. 对于欧姆定律,理解正确的是（）a 从 i=u/r 可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比b从 r=u/i 可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比c从 u =ir 可知，导体两端的电压随电阻的增大而增高d从 r=u/i 可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零2. 如图所示 ,图中电压u、u2 和电阻 r1、r2 均已知，则r1 的电流i 1 为（）a i 1= u/r 1b i1= u 2/r1ci 1= （u-u 2）/r1d i 1= （u-u 2）/r23. 在彩色电视机中，为了克服地磁场对显象管的影响，都设有自动消磁电路，如图甲，要求电视机每次开机(s 接通)瞬间，消磁线圈l 流过较大的电流，随后l 中电流逐渐衰减，等到电视机正常工作之后，l 中的电流几乎为零，这一过程称为自动消磁，实现自动消磁的关键元件是电路中的电阻r，它是一只热敏电阻， 它的热敏特性控制了电路中的电流的变化（线圈对电流的阻碍作用可忽略不计），这只热敏电阻的伏安特性曲线应是（）4. 两电阻 r1、r2 的电流 i 和电压 u 的关系图线如图所示，可知两电阻的大小之比 r1： r2 等于 ()a 1：3b 1：3c3： 1d3 ：15. 已知白炽灯的灯丝随温度的升高导电性能变差，则白炽灯不通电时灯丝电阻rl 与正常发光时灯丝电阻r2 比较,正确的是（）a rl r 2b r1 r 2c r1 = r 2d 无法判断6如图所示4 种导电器件的伏安特性曲线中,满足欧姆定律的是()7. 某仪器内部电路如图所示，其中m 是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a、b、c 三块金属片的间隙很小 （b 固定在金属块上） 。当金属块处于平衡时两根弹簧均处于原长状态。若将该仪器固定在一辆汽车上，则下列说法正确的 是 （ ）a 当汽车加速前进时，甲灯亮b当汽车加速前进时，乙灯亮c当汽车刹车时，乙灯亮d当汽车刹车时，甲、乙灯均不亮8. 如图所示的图象所对应的两个导体：（ 1）电阻之比r1 r2 为 .（ 2）若两个导体中的电流相等（不为零）时，电压之比u 1 u2为 .（ 3 ）若两个导体的电压相等（不为零）时，电流之比i 1 i2 为 .9. 某电流表可以测量的最大电流是10ma ，已知一个电阻两端的电压是8v 时，通过的电流是 2ma ，如果给这个电阻加上50v 的电压， 能否用该电流表测量通过这个电阻的电流？10. 若加在导体两端的电压变为原来的3 时，导体中的电流强度减小0.2a ，如果所加电压4为原来的2 倍，求导体中的电流强度。11. 一个小灯炮，当它两端的电压在3v 以下时，电阻大致等于 14 不变； 当它两端电压增大到4v 时钨丝温度明显升高，它的电阻为16；当电压增大到5v 时，它的电阻为20，它在05v 范围内的伏安特性曲线大概是怎样的？ 请画出草图。一、启疑导学第 4 节 串联电路和并联电路（第1 课时）1. 请用一张表格，列出串联和并联电路的电阻、电流、电压和能量规律。2. 尝试从理论上推导出串并联电路电流、电压的规律。二、典型例题【例 1】 电阻 r1、r2、r3 串联在电路中。已知r1=10 、r3=5， r1 两端的电压为6v ， r2两端的电压为12v ，则（）a 电路中的电流为0.6a b电阻 r2 的阻值为20c三只电阻两端的总电压为21v d电阻 r3 消耗的电功率为3.6w【例 2】如图所示， 三个阻值相同的电阻连成三角形电路，原来 a 、b 间电阻 ra b 等于 b 、c 间电阻 rbc，由于某种原因，其中一个电阻发生了变化， 结果 rab rbc，其原因可能是（）a 、r1 变小b 、r2 变小c、r3 变大d 、r3 变小【例 3】如图， ab 间的电压为30v ，改变滑动变阻器触头的位置，可以改变 cd 间的电压，则输出电压u cd 的变化范围是（）a 0 10vb 0 20vc 10v 20vd 20v 30v【例 4】 经过精确校准的电流表a1 和 a2 在电路中的连接如图所示。a1 和 a2 的示数分别为la和 2a 。若两表的内阻相等，且不是远小于r1、r2 的阻值，则可断定r1:r2 之值（）a 不大于1/2b大于1/2 而小于2c. 等于2d 大于2【例 5】 在如图所示的电路中，电源电压u 15v ，电阻 r1、r2、r3的阻值均为10，s 为单刀三掷电键，求下列各种情况下理想电压表的读数：（1） 电键 s 接 b（2） 电键 s 接 a（3） 电键 s 接 c三、变式拓展【例 6】 如图是一个电路的一部分，其中r1=5， r2=1，r3=3，i 1=0.2a ， i2=0.1a ，那么理想电流表测得的电流为（）a 0.2 a，方向向右b0.15a ，方向向左c0.2 a ，方向向左d. 0.3a ，方向间右四、反馈巩固1. 在下图四个电路中，能利用滑动变阻器较好地完成对灯泡分压作用，使灯泡两端的电压变化范围最大的是()a 如图甲电路b如图乙电路c如图丙电路d如图丁电路2. 电阻r1 和 r2 并联在电路中时,通过 r1 的电流强度是通过r2 的电流强度的n 倍,则当 rl和 r2 串联在电路中时,r1 两端的电压u 1 与 r2 两端的电压u2 之 比 u1/u2 为（）a nb n2c1/nd 1/n23. 实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，须用两个阻值不同的滑动变阻器， 一个作粗调 （被调节的电流变化大），一个作微调 （被调节的电流变化小）。使用时连接方式可以是串联，也可以是并联，如图所示，则（）a 串联时，阻值大的变阻器作粗调b 串联时，阻值大的变阻器作微调c并联时，阻值大的变阻器作微调d 并联时，阻值大的变阻器作粗调4. 如图所示，电源电压u 不变。要使理想电流表的示数在s 拨到 1 和 2 时不变，则电阻r1 和 r2 的关系应是（）a r1=r 2b r1r 2d无法确定5. 如图所示的电路，当ab 两端接入100v 电压时，用理想电压表测得 cd 两端为20v ；当 cd 两端接入100v 电压时， 用理想电压表测得ab 两端电压为50v ，则 r1r2r3 之比是（）a 4 2 1b 2 11c 32 1d以上都不对6. 一个 t 型电路如图所示，电路中的电阻r1=10， r2=120 ，r3= 40。另有一测试电源，电动势为100v ，内阻忽略不计。则（）a. 当 cd 端短路时， ab 之间的等效电阻是40c. 当 ab 两端接通测试电源时，cd 两端的电压为80 vd. 当 cd 两端接通测试电源时，ab 两端的电压为80 v第 4 节 串联电路和并联电路（第2 课时）一、启疑导学 1电流表（表头）的参数有哪些？能否用表头测量常见的电流和电压？如何把电流表（表头）改装为电流表或电压表？2 电流表内接（外接）测量电阻时会引起怎样的误差？什么样的电阻适用于内接（外接） 法？二、典型例题【例 1】有一内阻为10k、满刻度电流值为100 a 的灵敏电流计，它所允许测量的电压最多是 mv 。如果把它串联一个r1=490k 的大电阻后，它的电压量程扩大到 v ，原来 “10a”的刻度线， 对应 v， 如果把它并联一个r210=k 的定值电阻， 那么它99的电流量程扩大到原来的 倍，可允许测量的电流最大值是 a 。【例 2】一电压表由电流计g 与电阻 r 串联而成， 如图所示， 若在使用过程中发现此伏特表的读数总比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可能加以改进？（）a 在 r 上串联一比r 小得多的电阻b在 r 上串联一比r 大得多的电阻c在 r 上并联一比r 小得多的电阻d在 r 上并联一比r 大得多的电阻【例 3】如图所示，四个相同的表头分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表a 1 的量程大于 a 2 的量程，伏特表v 1 的量程大 v 2 的量程，把它们按图接入电路，则（）安培表a 1 的读数大于安培表a 2 的读数；安培表a 1 的偏转角小于安培表a 2 的偏转角；伏特表v 1 的读数小于伏特表v 2 的读数；伏特表v 1 的偏转角等于伏特表v 2 的偏转角；a 、；b、；c、；d 、【例 4】某同学用伏安法测电阻，分别采用电流表内接法和外接法，测量某rx 的阻值分别为 r1 和 r2，则测量值r1， r2 和真实值rx 之间的关系是（）a r1rxr2 b r1 rx r2cr1r2 rx d r1 r2rx三、变式拓展【例 5】如图所示， 用伏安法测电阻rx 时， mn 接在恒定电压上当k 接 a 点时电压表示数10 伏，电流表示数0.2 安；当 k 接 b 点时，伏特表示数12 伏，电流表示数0.15 安，为了较准确地测定rx， k 应在点，rx 的真实值为四、反馈巩固1. 一只电流表ig=2ma ， rg=500 ，下列结论中正确的是（）a 它只能用来测量2ma的电流b它只能用来测量lv的电压c用它来测电流时，量程是2mad用它来测电压时，量程是lv2. 在一块微安表g 上并联一个电阻r，就改装成一块电流表。今将该表与标准电流表串联后去测电流，发现该表的示数总比标准表的示数稍小，修正的方法为（）a 在r 上并联一个小电阻b在r 上并联一个大电阻c将r 的阻值变大些d将r 的阻值变小些3. 如图是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是（）a 用甲图所示电路测量的阻值总是小于真实阻值，用乙图所示电路测得的阻值总是大于真实阻值b 无论选用哪种电路，选用的电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量的误差越小c当待测电阻阻值比电流表内阻大得多时，用甲图电路测量的误差较小d 当待测电阻阻值比电压表内阻小得多时，用乙图电路测量的误差较小4. 某同学用伏安法测电阻，分别采用电流表内接法和外接法，测得某电阻rx 的值分别是r1 和 r2，则测量值r1、r2 跟该电阻的真实值之间的关系是（a）a r1 r x r 2b r1 r x r 2 r xd r1 r 2 r x5. 要测定小电珠l“25v03a” 的伏安特性曲线， 测量电路选用图中的哪种电路（a）6. 为测某电阻r 的阻值，分别接成如图所示的甲、乙两电路，在甲电路中电压表和电流表的示数分别为3v 、3ma ，乙电路中两表示数分别为2 9v 和 4ma ，则待测电阻的值应为（b）a 比 1000 略大一些b比 1000 略小一些c比 725 略大一些d比 725 略小一些7. 如图所示是一个双量程电压表，表头是一个内阻 rg=500 ，满刻度电流为 ig=1ma 的毫安表，现接成量程分别为 10v 和 100v 的两个量程，则所串联的电阻 r1= ， r2= 。8. 一个毫安表电阻rg，当通过电流i 0=0.lma 时指针偏转一格用它做电流表时， 要使指针偏转一格表示0.1a ，应联一个的电阻用它做电压表时， 要使指针偏转一格表示0.5v ，应联一个的电阻*9 常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表 g（表头）改装而成的 若已知某电流表 g 的内电阻 rg=100 ，满偏电流i g=50 a 现要 求 将该 表头 按如 图所 示的 电 路改装 一 个量程 i=100ma 、量程 u =10v 的多用电表。当多用电表作为电流表使用时，应接接线柱（填“a”“b”或“c”）当多用电表作为电压表使用时，应接接线柱（填“a”“b”或 “c”）请你在图中表盘上标出改装后多用电表6 个长刻度线分别代表的值，并写出每一个小格所代表的值为电阻 r1= ， r2= 10用伏安法测电阻时采用如图甲或乙两种电路当用图甲的电路测量时，电压表和电流 表的示数分别为u1=5v ，i 1=0.6a ；当用图乙的电路测量时，电压表和电流表的示数分别为u2=4.6v ， i 2=0.8a 设电源的内阻不计，则被测电阻r 的准确值为多少？第 5 节 焦耳定律一、启疑导学1. 通过电流做功，能量是如何转化的？2. 纯电阻电路和非纯电阻电路有何不同？二、典型例题【例 1】 一台电动机，额定电压是100 v ，电阻是1.正常工作时，通过的电流为5 a，则电动机因发热损失的功率为()a.500 wb.25