高二物理第4讲 电路课件

页高二物理第二讲电路Ⅰ、知识梳理认真阅读、理解教材，带着自己预习的疑惑认真听课学习，复习与本次课程相关的重点知识与公式及规律，认真听老师讲解本次课程基本知识要点。请大家做好课堂笔记。一、学习与应用知识点一：电阻定律1.公式R＝eq\f(U,I)与R＝ρeq\f(l,S)的比较R＝eq\f(U,I)R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出电路中的电阻R＝ρeq\f(l,S)是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρ任何导体都适用金属导体或浓度均匀的电解液适用2.螺旋测微器（1）读数公式：d＝固定刻度上的整毫米或半毫米数＋可动刻度上与0刻度线对齐的格数(必须估读)×精确度(0.01mm)．（2）读数示例 左图度数应为： d=1.5mm+38.1×0.01mm=1.881mm知识点二：伏安法测量电阻1．测量原理，如图所示的I－U图线有tanα＝k＝eq\f(I,U)，对欧姆定律有I＝eq\f(U,R)，所以I－U图线的斜率k＝eq\f(1,R)，且有k＝eq\f(I,U)＝eq\f(ΔI,ΔU)，根据欧姆定律只要测出U、I就可求得R＝eq\f(U,I).2．电路选择为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，两种方法的对比电路图对比电流表接法电流表内接法电流表外接法误差分析电压表示数UV＝UR＋UA＞UR电流表示数IA＝IRR测＝eq\f(UV,IA)＞eq\f(UR,UI)＝R真误差来源于电流表的分压作用电压表示数UV＝UR电流表示数IA＝IR＋IV＞IRR测＝eq\f(UV,IA)＜eq\f(UR,IR)＝R真误差来源于电压表的分流作用结论大内偏大，小外偏小3．电学实验中电路器材的选择(1)基本原则安全，精确，方便．(2)实验器材的选取①电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值．②根据被测电压和电流值的大小选择量程，使指针偏转不超过所选量程的eq\f(2,3)，至少超过eq\f(1,3).4.滑动变阻器在电路中的两种接法（1）限流接法（2）分压接法负载Rx两端电压的可调范围为eq\f(ERx,Rx＋R0)～E，负载上电压的变化范围约为0～E.下列三种情况下，必须选择分压连接方式：a．题目所提供的实验仪器最大允许电流、电压不够．b．变阻器电阻远小于被测电阻或远小于电路中串联的其他电阻的阻值．c．要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化，应采用分压接法．知识点三：闭合电路欧姆定律（一）电动势.电动势与电压的区别与联系物理量比较内容电势差U电动势E物理意义电场力做功，电能转化为其他形式能的本领非静电力做功，其他形式能转化为电能的本领定义式U＝eq\f(W,q)，W为电场力做的功E＝eq\f(W,q)，W为非静电力做的功单位伏特(V)伏特(V)决定因素由电源及导体电阻、导体连接方法而决定由电源本身决定，与其他因素无关（二）闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的欧姆定律及表达式（1）I=ER+r；（2）2.闭合电路欧姆定律表达式的适用范围：（1）式适合纯电阻电路；（2）式适用于纯电阻和非纯电阻电路。（三）路端电压和负载的关系1.路端电压U外与外电阻R之间的关系对一固定电源，电流、内电压、路端电压随外电路电阻变化的情况如下表所示外电阻R变化情况R↑R→∞（外电路断路）R↓R=0（外电路短路）电流I=I↓I=0I↑I=内电压UUUUU路端电压UUUUU2.路端电压与电流的关系图像（1）由U外=E-Ir可知，U截距表示电动势；斜率表示内阻。3.闭合电路的动态分析用“串反并同”的规律判断所谓“串反”，即某一电路电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻的电流、电压、电功率都将减小。所谓“并同”，即某一电路电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻的电流、电压、电功率都将增大。（四）测量电源的电动势和内电阻1.实验原理：闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，2.实验电路3.数据处理（1）计算法：根据闭合电路的欧姆定律，得E=U1+I（2）图像法：直线在纵轴上的截距等于电源的电动势，直线的斜率的绝对值等于电源的内阻，即：r=∆U∆I4.误差分析（1）测量电路存在系统误差I真=I测＋IV实验中未考虑伏特表的分流影响．（2）用图像法求E、r时存在偶然误差．（3）本实验结果：如图：E测＜E真，r测＜r真（实线为“测量”，虚线为“真实”）（4）如果采用电流表外接法：如图E测=E，r测＞r.（虽然测量的电动势是真实的，但测量内阻误差太大）5.测量电源的电动势和内阻其他方法(1)用电流表、电阻箱测定电动势(2)用电压表、电阻箱测定电源的电动势知识点四：多用电表项目关键点测电压多用电表与被测电路并联测电流多用电表与被测电路串联测电阻选挡、调零、读数判断二极管的质量和极性正向电阻很小，反向电阻很大知识点五：电功率（一）电源的有关功率和效率EI＝U外I＋U内I，反映了闭合电路中的能量转化关系，式中EI表示电源提供的电功率，U外I＋U内I分别表示外电路和内电路上消耗的电功率．（二）电源的最大输出功率1．电源输出功率特点P出＝UI＝I2R＝eq\f(E2,r＋R2)R＝eq\f(E2R,R－r2＋4Rr)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)，由此式可看出，当R＝r时，P出有最大值，即Pm＝eq\f(E2,4R)＝eq\f(E2,4r).由图2­5­7可以看出(1)当R＝r时，输出功率最大，P出＝eq\f(E2,4r).(2)当R＜r时，若R增大，P出增大，当R＞r时，若R增大，则P出减小．(3)图象上总有两点输出功率P出相等，如图中R1与R2，则由eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R1＋r)))2·R1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R2＋r)))2·R2整理得：R1R2＝r2.2．电源的效率外电路为纯电阻电路，则η＝eq\f(U,E)＝eq\f(IR,IR＋r)＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))，所以外电路电阻越大，电源效率越高．当电源输出功率最大时，R＝r，η＝50%.（三）非纯电阻用电器——电动机1．输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI.2．输出功率：电动机做有用功的功率．如图2­5­5所示，P出＝mgv(设重物匀速上升)．图2­5­53．热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热、热功率P热＝I2r.4．功率关系P总＝P出＋P热．5．电动机的效率η＝eq\f(P出,P总)×100%.Ⅱ、经典例题-自主学习认真分析、解答下列例题，尝试总结提升各类型题目的规律和技巧，然后完成举一反三。若有其它补充可填在右栏空白处。类型一：串并联电路例1如图所示，R1＝4Ω，R2＝R3＝2Ω，R4＝4Ω，R5＝6Ω，求A、B间的等效电阻．思路点拨：举一反三：【变式1】一根粗细均匀的金属裸导线，若把它均匀拉长为原来的3倍，电阻变为原来的____倍．若将它截成等长的三段再绞合成一根，它的电阻变为原来的_____(设拉长与绞合时温度不变)．【变式2】已知通过三个并联支路的电流之比是I1∶I2∶I3＝1∶2∶3，则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为()A．1∶2∶3 B．3∶2∶1C．2∶3∶6 D．6∶3∶2【变式3】如图K2－2－7所示的电路中，若ab端为输入端，AB端为输出端，并把滑动变阻器的滑动触片置于变阻器的中央，则()A．空载时输出电压UAB＝eq\f(Uab,2)B．当AB间接上负载R时，输出电压UAB<eq\f(Uab,2)C．AB间接的负载电阻R越小，UAB越接近eq\f(Uab,2)D．AB间接的负载电阻R越大，UAB越小【变式4】如图所示为某收音机内一部分电路元件的支流等效电路图，各个等效电阻的阻值都是2Ω，AC间接一只内阻忽略不计的电流表，若B、C两点间加有6V的恒定电压，则电流表的示数是()A．3A B．2AC．1A D．0【变式5】由5个1Ω的电阻，连接成如图所示的电路，导线的电阻不计，则A、B间的等效电阻是()A.5ΩB．2ΩC.1ΩD.0.5Ω类型二：闭合电路欧姆定律例2在如下图所示的电路中R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，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的滑动触点向图中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变小思路点拨：举一反三：【变式1】（双选）下列关于电动势的说法，正确的是()A．电源向外提供的电能越多，表示电动势越大B．电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功C．电源的电动势与外电路有关D．在电源内从负极到正极电势的升高，等于闭合电路中内、外电阻的电势降落之和【变式2】如图所示中，电阻R1=14Ω，R2=9Ω，合上开关S1时，电压表示数为2.8V，当S1、S2都合上时，电压表示数为2.5V。求电源电动势和内阻。【变式3】如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，R为滑动变阻器，A为理想电流表、V为理想电压表。当滑动变阻器滑片向右滑动时，下列说法中正确的是()A．电流表和电压表示数都变大B．电流表和电压表示数都变小C．电流表示数减小，电压表示数变大D．电流表示数变大，电压表示数减小【变式4】如图所示，C为两极板水平放置的平行板电容器，闭合开关S，当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时，悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态．现要使尘埃P向上加速运动，下列方法中可行的是()A．把R1的滑片向左移动B．把R2的滑片向左移动C．把R2的滑片向右移动D．把开关S断开类型三：电功率例3额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的电灯两盏，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是图中的哪一个()思路点拨：举一反三：【变式1】下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中不正确的是()A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t只适用于纯电阻的电路C．在不是纯电阻的电路中，UI>I2RD．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路【变式2】规格为“220V36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：(1)接上220V电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热的功率．【变式3】如图所示，电源的电动势为2V，内阻为0.5Ω，R0为2Ω，变阻器的阻值变化范围是0～10Ω.求：(1)变阻器阻值是多大时R0消耗的功率最大？(2)变阻器阻值是多大时变阻器消耗的功率最大，其最大功率为多少？【变式4】把两个相同的电灯分别接在图1中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，可以断定()A．P甲>P乙B．P甲<P乙C．P甲＝P乙D．无法确定…………类型四：伏安法测量电阻例4某同学在做“自来水电阻率的测定”课题时，先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极，用如图甲所示电路进行测量，两电极相距L＝0.700m，其间充满待测的自来水，所需器材如下：电压表：量程15V，内阻约30kΩ电流表：量程300μA，内阻约50Ω滑动变阻器：100Ω，1A电池组：电动势E＝12V，内阻r＝6Ω单刀单掷开关一个、导线若干下表是他测量通过管中自来水柱的电流及两端电压的实验数据。U/V1.03.05.07.09.011.0I/μA2265109155190240实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图乙所示。根据以上材料请回答下面的问题：(1)玻璃管内径d的测量值为________cm；(2)根据表中数据在如图所示的坐标中作出U－I图象，根据图象求出电阻R＝________Ω；(3)用直接测量值计算自来水电阻率的公式是________，测量值为________Ω·m(保留两位有效数字)；(4)请在虚线框内画出测量自来水电阻的电路图。思路点拨：举一反三：【变式1】用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率ρ。某同学所用实验电路如图所示。给定电压表、电流表、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻及导线若干。(1)待测电阻是一均匀材料制成的金属丝(横截面为圆形)，用直尺测量其长度，用螺旋测微器测量其直径，结果分别如图所示。由图可知其长度为________cm，直径为________mm。(2)闭合电键后，发现电流表示数为零、电压表示数与电源电压相同，则发生故障的是________(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”)。(3)对照电路的实物连接请在虚线框内画出正确的电路图。(4)下图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，请在图中作出U－I图线。(5)求出的电阻值R＝________Ω(保留3位有效数字)(6)请根据以上测得的物理量写出电阻率的表达式ρ＝________。【变式2】用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路微安表μA(量程200μA，内阻约200Ω)；电压表V(量程3V，内阻约10kΩ)电阻R0(阻值约20kΩ)；滑动变阻器R(最大阻值50Ω，额定电流1A)；电池组E(电动势3V，内阻不计)；开关S及导线若干．(1)请将实物图连线成为实验电路．(2)小灯泡的伏安特性曲线如图2­2­15所示(只画出了AB段)，由图可知，当灯泡电压由3V变为6V时，其灯丝电阻改变了________Ω.【变式3】图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U的关系曲线图．(1)为了通过测量得到图甲所示I－U关系的完整曲线，在乙、丙所示两个电路图中应选择的是图________；简要说明理由：_________________________.(电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω)(2)在图丁所示的电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.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________Ω.…………类型五：测量电池电动势和内阻例5为了测定干电池的电动势和内电阻，现有下列器材：A．6.3V蓄电池；B．干电池一节；C．电压表V(0～3V～15V，内阻约为3kΩ、15kΩ)；D．电流表A(0～0.6A～3A，内阻约为10Ω、2Ω)；E．电流表G(满偏电流3mA，内阻Rg＝10Ω)；F．变压器；G．滑动变阻器(0～20Ω)；H．滑动变阻器(0～1000Ω)；(1)用电流表和电压表测量干电池的电动势和内电阻，应选用的变阻器是____________________(用字母代号回答)．(2)根据实验要求，用笔画线代替导线在实物图上连线．(3)某次实验记录如下：实验次数12345电流表示数/A0.240.500.701.101.50电压表示数/V1.301.100.950.600.30根据表中数据在坐标图上画出U—I图线（合理设置坐标刻度）．由图可求得E＝_______V，r＝_______Ω.（4）用你设计的电路做实验，测得的电动势与电池电动势的真实值相比；测得的内阻与电池内思路点拨：举一反三：【变式1】某同学利用图甲所示的电路测定电源的电动势和内阻。断开开关，调整电阻箱阻值R，再闭合开关，读取电压表示数U，多次重复，取得多组数据后，作出1U-1R图线如图乙所示，则该电源电动势E=【变式2】用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用电路如下图(a)所示，一位同学测得的6组数据如下表所示．(1)试根据这些数据在下图(b)中作出U－I图线．(2)根据图线求出电池的电动势E＝________V，电池的内电阻r＝________Ω.(3)若不作出图线，只选用其中两组U和I的数据，用公式E＝U＋Ir列方程求E和r，这样做可能得出误差很大的结果，其中选用第________组和第________组的数据，求得的E和r误差最大．…………类型六：多用电表例6某同学利用多用电表做了以下实验：(1)使用多用电表测电阻，他的主要实验步骤如下①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上；②把表笔插入测试插孔中，先把两根表笔相接触，旋转欧姆调零旋转，使指针指在电阻刻度的零位上；③把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接，发现这时指针偏转较小；④换用“×10”的欧姆挡，随即记下欧姆数值；⑤把表笔从测试笔插孔中拔出后，就把多用电表放回桌上原处，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，那么这个学生在实验中有哪些操作是错误的？(三个错误)错误一：________________；错误二：________________；错误三：________________。(2)如图所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是×100量程，这时表针所示被测电阻的阻值应为________Ω；测直流电流时，用的是100mA的量程，指针所示电流值为________mA；测直流电压时，用的是50V量程，则指针所示的电压值为________V。思路点拨：举一反三：【变式1】下图所示是一个欧姆表的外部构造示意图，其正、负插孔内分别插有红、黑表笔，则虚线内的电路图应是图中的()【变式2】如图是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度的4/5处。现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的1/5处，则该电阻的阻值为()A．4RB．5RC．10RD．16R【变式3】如图所示是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池的电动势E＝1.5V，经改装后，若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置，则2mA刻度处应标多少阻值？当用它测量某电阻时，指针恰好指在中间位置，被测电阻为多少？【变式4】在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图所示，闭合电键后，发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E)：(1)若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是_____(填“待测金属丝”、“滑动变阻器”或“电键”)。(2)若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障。先将选择开关旋至________挡(填“欧姆×100”、“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”)，再将________(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱。若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是________、________、________。Ⅲ、综合练习-融会贯通将各种类型的题目融合在一起，请大家认真分析、解答下列练习，尝试总结提升各类型题目的规律和技巧，然后完成举一反三。若有其它补充可填在右栏空白处。1.关于电压与电动势的说法中正确的是()A．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B．电动势就是电池两极的电压C．电动势公式E＝eq\f(W,q)中的W与电压U＝eq\f(W,q)中的W是一样的，都是电场力做的功D．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量2.关于欧姆定律，下列说法正确的是()A．根据I＝eq\f(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R＝eq\f(U,I)可知，导体的电阻大小与加在导体两端的电压成正比，与通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，电离后气体导电，或者是晶体二级管，晶体三极管导电D．欧姆定律只适用于纯电阻电路3.一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图象如图所示，此图象的斜率可表示为（）A．U B．RC.eq\f(U,R) D.eq\f(1,R)4.白炽灯接在220V电源上能正常发光，将其接在一可调电压的电源上，使电压从0逐渐增大到220V，则下列说法正确的是()A．电流将逐渐变大B．电流将逐渐变小C．每增加1V电压而引起的电流变化量是相同的D．每增加1V电压而引起的电流变化量是减小的5.如图所示是某导体的I－U图线，图中α＝45°，下列说法正确的是()A．通过导体的电流与其两端的电压成正比B．此导体的电阻R＝2ΩC．此I－U图线的斜率表示电阻的倒数，所以电阻R＝cot45°＝1.0ΩD．在导体两端加6.0V电压时，每秒通过导体横截面的电荷量是6.0C6.如图所示的是伏安法测电阻的部分电路，开关先后接通a和b时，观察电压表和电流表示数的变化，那么()A．若电压表示数有显著变化，测量R的值时，S应接aB．若电压表示数有显著变化，测量R的值时，S应接bC．若电流表示数有显著变化，测量R的值时，S应接aD．若电流表示数有显著变化，测量R的值时，S应接b7.如图所示，灯泡A、B都能正常发光，后来由于电路中某个电阻发生断路，致使灯泡A比原来亮一些，B比原来暗一些，则断路的电阻是()A．R1B．R2C．R3D．R48.如图左所示为两电阻R1和R2的伏安特性曲线。将电阻R1和R2接入如图右所示电路中，闭合开关S后，当滑动变阻器触片P向下移动时，则()A．电流表示数增大B．电压表示数增大C．电源的总功率增大D．电阻R1上消耗的电功率大于电阻R2上消耗的电功率9、两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定于12V的直流电源上．把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端(如图所示)，电压表的示数为8V，如果把此电压表改接在R2两端，则电压表的示数将()A．小于4VB．等于4VC．大于4V小于8VD．等于或大于8V………二、总结与测评二、总结与测评Ⅳ、总结规律和方法-自我提升认真回顾总结本部分内容的规律和方法，熟练掌握技能技巧。要想学习成绩好，总结测评少不了！课后复习是学习不可或缺的环节，它可以帮助我们巩固学习效果，弥补知识缺漏，提高学习能力． 总结升华：……Ⅴ、自我反馈及课后作业测评学完本节知识，你有哪些新收获？总结本节的有关习题，将其中的好题及错题分类整理。请同学们使用明士教育错题本进行记录。及时检测学习效果是提高学习效果的重要保障，请同学们课后认真完成课后测评