物理选修3-1人教新课标第二章恒定电流同步学案

1、恒定电流 重难点剖析一：故障分析：例1.如图所示，两个灯泡组成串联电路，电源电压是6V.闭合开关S后，两灯均不发光，用一只理想电压表测量，电路中ab间的电压为零，bc间的电压为6V.则电路中的故障可能为：（ ） A.L1短路且L2断路 B. L1 、L2均断路 C. L1断路且L2短路 D.只有L2断路 二等效电路图的画法例2、图1所示电路中，R1=R2=R3=3，R4=R5=R6=6，求M、N两点间的电阻。三电路的动态分析例3.如图20-2-6所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1，和R2是两个定值电阻当滑动变 阻器的触头向a滑动时,流过R1的电流I1和流过R2的电流I2的变化情况为

2、A.I1增大，I2减小 BI1减小，I2增大CI1增大,I2增大 DI1减小，I2减小 四伏安法测电阻电学实验器材和电路选择的总的原则有三（按需遵循的顺序）：一安全、二精确、三方便。器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计安全可靠、测量精确、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材。选择器材和电路时，为了保护仪器和使测量结果精确，应遵循以下原则：电表的选择通过估算确定电路中通过电流表的最大电流和电压表两端的最大电压，所选择的电表的量程应大于最大电流和最大电压，以确保电表的安全；通过估算确定电路中通过电流表的最小电流和电压表两端的最小电压，选择

3、的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度；在满足上述两个条件以后，在不计电表内阻时应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以减小系统误差。变阻器的选择所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，应选用电阻与待测电阻比较接近的变阻器。电源的选择一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。电流表内接法、外接法的选择学生应理解伏安法测电阻的误差原因：内接法是由于电流表的对电压

4、的分压作用，而使电压表测量的电压值偏大（U测=Ux+UA），此时R测=Rx+RA，测量值与真实值比偏大；外接法是由于电压表对电流的分流作用，而使电流表测量的电流值偏大，此时R测=RxRA/（Rx+RA），测量值与真实值比偏小。一般地，为了减小系统误差，当待测电阻x>时，采用电流表内接法；当待测电阻x<时，采用电流表外接法；分压式和限流式电路的选择（1）由于限流式电路结构简单，耗能小，通常情况下应优先考虑限流式接法。（2）在下面三种情况下必须要选择分压接法。要求被测电阻的电压或电流从零连续调节，只有分压电路才能满足；如果采用限流接法时，无论怎样调节，电路中电流（电压）都会超过电表量程

5、或电阻元件充许的最大电流（压），为了保护电表或电阻元件，必须要采用分压接法。伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值，采用限流式接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（压）变化也很小，这不利于多次测量求平均值或用图象法处理数据；为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能较大范围地调节待测电阻上的电流（压），须采用分压式。例4.待测电阻RX：约5，额定功率1W ；电流表A1：量程0.6A，内阻0.2；电流表A2：量程3A，内阻0.05；电压表V1：量程3V，内阻3K电压表V2：量程15V，内阻15K；变阻器R0：050电源：E=6V；开关、导线电流表、电压表分

6、别选： ， 画出实验电路图。待测电阻RX：约50；电流表A1：量程0.6A，内阻0.2电流表A2：量程3A，内阻0.05；电压表V1：量程3V，内阻3K；电压表V2；量程15V，内阻5K；变阻器R0：050；电源：E=6V；开关、导线电流表、电压表分别选： ， 画出实验电路图。待测电阻RX：约50电流表A1：量程0.6A，内阻0.2 电流表A2：量程3A，内阻0.05电压表V1：量程3V，内阻3K 电压表V2：量程15V，内阻15K变阻器R1：05变阻器R2：0200变阻器R3：02000电源：E=6V开关、导线 变阻器选： ， 画出实验电路图。 练习题：1.在如图29所示的电路中，由于某一电

7、阻发生短路或断路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是()图29AR1短路 BR2断路 CR3断路 DR4短路2.如图4所示，R1=R3=4，R2=R5=1，R4=R6=R7=2，求a、d两点间的电阻。3. 如图Z20-1所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端移 动时，则各电表示数的变化情况是 A.V1减小，V2增大，A增大 B.V1增大，V2减小，A增大 C.V1增大，V2增大，A减小 D.V1减小,V2减小，A减小4.如图219所示的电路中，电源电动势E24 V，内阻不计，电容C12 F，R110 ，R360 ，R420 ，R540 ，电流表G的示数为零，此时电容器所带电荷量Q7.2×

8、105 C求电阻R2的阻值图2195.（山东卷）在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：（阻值约，额定电流约）；电压表：（量程，内阻约）；电流表：（量程，内阻约）；（量程，内阻约）；电源：（电动势3V，内阻不计）（电动势12V，内阻不计）滑动变阻器：（最大阻值约）螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 （均填器材代号），在虚线框中（见答题卡）完成电路原理图。6.（北京卷）在“测量金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准、待测金属丝接入电路部分的长度约

9、为50cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数为 mm（该值接近多次测量的平均值）。（2）用伏安法测金属丝的电阻。实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1）、电流表（内阻约0.1）、电压表（内阻约3K）、滑动变阻器（020，额定电流2A），开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520 由以上实验数据可知，他们测量是采用图2中的 图（选填“甲”或“乙”）。 VA甲

10、Rx图2（3）图3 是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器滑片P置于变阻器的一端。请根据（2）所选的电路图，补充完图3中实物间的连线，并使开关闭合瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值= （保留两位有效数字）。（5）根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 （填选项前的符号）。A、m B、m C、m D 、m（6）任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是

11、（ ）（有多个正确选项）。A、用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B、由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C、若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D、用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差7. （天津卷）要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约为2k。实验室提供的器材有：电流表A，量程0.6A，内阻约0.1；电压表V2，量程5V，内阻5k；定值电阻R1，阻值30；定值电阻R2，阻值3k；滑动变阻器R3，最大阻值100，额定电流1.5A；电源E，电动势6V，内阻约0.5；开关S一个，导线若干。有人拟将待测电压表V1和

12、电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是 ；请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连好），并标出所选元件的相应字母代号；由上问写出V1内阻RV的表达式，说明式中各测量量的物理意义。8. 如图所示，电源电动势E=30V，内阻r=1，R1=6，R2=8，电容器电容C=30F。（1） 闭合开关S，求电路稳定后电容器两极电势差，哪板电势高？（2） 然后断开开关S，求流过R1的电量。R1R2S

13、CE,r例1分析与解答：两个灯泡均不亮，表明电路断开，电路中无电流，此时两端与电压表两接线柱联接的电路中若有电源，则电压表的示数即等于电源电压，而两端与电压表相接的电路中无电源，则电压表的示数为零.由此可知，b、c间电压等于电源电压，则以b、c为两个端点的电路中包含有电源，既b、c间是断开的，a、b是连同的.a、b间不管是短路还是不短路，电压皆为零，因为a、b间无电源.答案应选A、D.例2解：该题是一种典型的混联电路，虽然看上去对称、简单，但直接看是很难认识各个电阻间的联接关系的，因此必须画出等效电路图。下面用快速三步法来解。1. 在原电路图上标了等势点a、b、c。 2. 捏合等势点画草图。从

14、高电势点M点开始，先把两个a点捏合到一起，理顺电阻，标出电流在a点“兵分三路”，分别经R1、R2、R3流向b点；再捏合三个b点，理顺电阻，标出电流在b点“兵分三路”，分别经R4、R5、R6流向c点；最后捏合c点，电流流至N点。（见图2） 3. 整理电路图如图3所示。 从等效电路图图3可以清楚地看出原电路各电阻的联接方式，很容易计算出M、N两点间的电阻R=3。例3.答案: B 指导：以R，E不变为基础，按照局部一整体一局部的思路分析动态电路 RR外I1U内U外I1I2ESRxR0A1V2例4.内接、分压练习题答案：1.解析：选BC.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

15、，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，电路总电阻变大，总电流变小，A灯变暗，同时R2断路必引起与之并联的灯B中电流的变化，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正确3. 答案:C 指导：首先弄清V2表测量的是R2和R3并联支路上的电压，V1，表测量的是路端电压，再利用闭合电路欧姆定律判断主干电路上的物理量变化；P向上滑，置3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小

16、，路端电压增大，从而判定V1表示数增大，再进行支路上的物理量的变化情况分析：由于减小，引起内电压U内及电阻R外上电压URI减小，而U并=E(U内+URI)，由此可知，并联电阻R2和R3上的电压 U2增加，判定V2表示数增大；由于U2增大，R2所在支路的电流I2增大，通过R3的电流I3=I-I2，因I减小，I2增大，故 I3减小，判定电流表A示数减小，所以本题应选C4. 解析：电容器两端电压UC6 V，所以U48 V，若U16 V8 V14 V，则，所以R27.14 .若U18 V6 V2 V，则，所以R2110 .答案：110 或7.14 5. 答案：1.773【1.7711.775均正确】

17、A1；E1；电路图如右。螺旋测微器的读数步骤如下.首先，确定从主尺读出毫米数为1.500mm，可动刻度与主尺对齐个数为27.3（格），读数为0.273mm，则螺旋测微器读数为1.500mm+0.273mm=1.773mm，（1.7711.775均正确）金属丝额定电流为0.5A，且干路采取限流解法故电流表选取00.6A即可，电阻丝额定电压电源选择3V够用，且可以让变阻器有较大幅度的活动范围便于多采集数据；故电源选择E1;待测电阻阻值较小电路设计采用外接法、限流法。6.（1）0.397 解析：固定刻度读数为0，可动刻度读数为39.7，所测长度为0+39.7×0.01=0.397mm.(0

18、.3950.399)。（2）解析：由记录数据根据欧姆定律可知金属丝的电阻Rx约5。则有，比较Rx为小电阻应该采用外接法测量误差小。由（3）知是用伏安特性曲线来测量电阻的，就要求电压电流从接近0开始调节，所以应该采用分压接法（甲）。（3）解析：注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉，结合（2）可知应该连接成外接分压接法（甲）那么在连线时断开开关且使Rx两端的电压为0。先连外接法（线1）再连分压法（线2和3），此时滑片P必须置于变阻器的左端。7. 【答案】（1） （2）B D B D(3) 电流表A不能准确测量出流过电压表V1的电流。 测量电压表V1内阻RV的实验电路如图所示： = U1表示V1的电压 U2表示V1 和R2串联的总电压4.5（4）解析：描绘出第2