高中物理第二章直流电路本章总结

本章总结第二章直流电路1/30专题整合知能导图高考前线2/30知能导图单元回首·构建体系3/30专题整合归类解析·提炼方法一、两类伏安特征曲线比较在恒流电路中常会包括两类U-I图线,一类是电阻伏安特征曲线(过原点直线),另一类是电源伏安特征曲线(斜率为负值直线).求解这类问题时要注意二者区分.1.电源伏安特征曲线是一条斜率为负值直线,如图(甲)所表示,反应是电源特征.纵轴上截距表示电动势,斜率绝对值表示内阻,图线上每一点纵、横坐标乘积为电源输出功率.4/302.电阻伏安特征曲线是一条过原点直线,如图(乙)所表示,图线上每一点纵、横坐标比值为此时外电路电阻.3.上述两条曲线在同一坐标系中交点表示电阻工作点,即将电阻接在该电源上时,电阻中电流和两端电压.5/30【例1】

(多项选择)如图所表示U-I图象中,直线Ⅰ为某电源路端电压与电流关系,直线Ⅱ为某一电阻RU-I图线,用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图象可知(

)

A.R阻值为1.5ΩB.电源电动势为3V,内阻为0.5ΩC.电源输出功率为3.0WD.电源内部消耗功率为1.5W解析:因为电源路端电压与电流关系图线Ⅰ和电阻RU-I图线Ⅱ都为直线,所以电源路端电压与电流关系图线Ⅰ斜率绝对值等于电源内阻,r=1.5Ω;电阻RU-I图线Ⅱ斜率等于电阻R阻值,R=1.5Ω,选项A正确,B错误;电源路端电压与电流关系图象和电阻RU-I图线交点纵、横坐标乘积表示电源输出功率,电源输出功率为P=UI=1.5×1.0W=1.5W,选项C错误;由EI=P+Pr解得电源内部消耗功率为Pr=EI-P=3.0×1.0W-1.5W=1.5W,选项D正确.

AD6/30二、电路故障问题1.故障特点(1)断路特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零.若外电路中无用电器任意两点间电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连接部分无断点.(2)短路特点:电路中发生短路,表现为有电流经过电路而电压为零.2.故障分析方法(1)仪器检测法①断点故障判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点.②短路故障判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表示数为零,则该电路被短路;若电压表示数不为零,则该电路没有被短路或不完全被短路.7/30(2)假设法已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分,然后假设某部分电路发生故障,利用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路.若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路.用此方法,直到找出发生故障全部可能为止.8/30【例2】

(·广州高二检测)如图所表示电路中,因为某处出现了故障,造成电路中A,B两灯变亮,C,D两灯变暗,故障原因可能是(

)

A.R1短路 B.R2断路 C.R2短路 D.R3短路D解析:A灯在干路上,A灯变亮,说明电路中总电流变大,由闭合电路欧姆定律可知电路外电阻减小,这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路,选项B被排除;因为短路部分电阻变小,分压作用减小,与其并联用电器上电压降低,C,D两灯变暗,A,B两灯变亮,这说明发生短路电阻与C,D两灯是并联,而与A,B两灯是串联.观察电路中电阻连接形式,只有R3短路符合条件.故应选D.

9/30三、测量电阻几个惯用方法1.伏安法:原理是欧姆定律.用电流表与电压表测出电阻电流和电压,依据R=即可求得.2.替换法:将待测电压表或电流表看成是一个电阻,与另一个电流表串联,同时使用一个单刀双掷开关,将开关接到一个电阻箱.使待测电表与电阻箱先后与另一电流表串联.调整电阻箱使两次电流表示数不变,则电阻箱读数应等于电表内阻.此法对电流表、电压表均可.电路如图所表示.10/303.半偏法:电路如图所表示,测电压表内阻时,用图(甲);测电流表内阻用图(乙).主要步骤:(1)将电阻箱调为0,移动滑动变阻器使电表满偏,不再移动其触头.(2)调整电阻箱,使电表示数变为原来二分之一,则电阻箱示数等于电表内阻.4.多用电表法(粗测):选取多用电表欧姆挡直接测量即可.11/30【例3】(·济南模拟)用伏安法测定一个待测电阻Rx阻值(阻值约为200Ω),试验室提供以下器材:

电池组E(电动势3V,内阻不计)电流表A1(量程0～15mA,内阻约为100Ω)电流表A2(量程0～300μA,内阻为2000Ω)滑动变阻器R1(阻值范围0～20Ω,额定电流2A)电阻箱R2(阻值范围0～9999Ω,额定电流1A)开关S、导线若干要求试验中尽可能准确地测量Rx阻值,请回答下面问题:(1)将电流表A2与电阻箱串联,改装成一个量程为3.0V电压表,需将电阻箱阻值调到

Ω;

解析:(1)改装后电压表量程是3V,因为Ig(Rg+R)=U,则电阻箱阻值R=-Rg=8000Ω.

答案:(1)800012/30(2)在虚线框中完整画出测量Rx阻值电路图,并在图中标明器材代号;解析:(2)滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值,滑动变阻器应采取分压接法.待测电阻阻值约为200Ω,电流表A1内阻约为100Ω,电压表内阻RV=2000Ω+8000Ω=10000Ω,因为<RARV,电流表应采取外接法,电路图如图所表示.

答案:(2)图看法析13/30(3)调整滑动变阻器R1,两表示数如图所表示,可读出电流表A1示数是

mA,电流表A2示数是

μA,测得待测电阻Rx阻值是

Ω.

答案:(3)8.0

150

187.5(或191)14/30高考前线真题体验·小试身手1.(·全国Ⅱ卷,17)阻值相等四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所表示电路.开关S断开且电流稳定时,C所带电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳定后,C所带电荷量为Q2.Q1与Q2比值为(

)

C15/3016/302.(·全国Ⅱ卷,22)在伏安法测电阻试验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表内阻约为2kΩ,电流表内阻约为10Ω,测量电路中电流表连接方式如图(a)或图(b)所表示,结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表示数.

若将图(a)和图(b)中电路测得电阻值分别记为Rx1和Rx2,则

(填“Rx1”或“Rx2”)更靠近待测电阻真实值,且测量值Rx1

(填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2

(填“大于”“等于”或“小于”)真实值.

17/30解析:因=10<=20,由此可知电流表用内接法较为准确,所以Rx2更靠近待测电阻真实值;由电流表内外接法特点可知,应用电流表内接法得到阻值比真实值偏大,而应用电流表外接法得到阻值比真实值偏小.答案:Rx1大于小于18/303.(·全国Ⅱ卷,23)电压表满偏时经过该表电流是半偏时经过该表电流两倍.某同学利用这一事实测量电压表内阻(半偏法),试验室提供器材以下:待测电压表(量程3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,内阻不计),开关2个,导线若干.(1)虚线框内为该同学设计测量电压表内阻电路图一部分,将电路图补充完整.

19/30解析:(1)因为R1总阻值远小于测量电路总电阻,故控制电路采取分压式接法,电路图如图所表示.

答案:看法析20/30(2)依据设计电路,写出试验步骤:

.

.(3)将这种方法测出电压表内阻记为RV′,与电压表内阻真实值RV相比,RV′

RV(填“>”“=”或“<”),主要理由是

.

解析:(2)移动滑动变阻器滑片,以确保通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调整R1,使电压表指针满偏;保持滑动变阻器滑片位置不变,断开S2,调整电阻箱R0使电压表指针半偏;读取电阻箱所表示电阻值,此即为测得电压表内阻.(3)断开S2,调整电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得电压也增大;此时R0两端电压大于电压表半偏电压,故RV′>RV.答案:看法析21/304.(·全国Ⅱ卷,23)某同学利用图(甲)所表示电路测量量程为2.5V电压表内阻(内阻为数千欧姆),可供选择器材有:电阻箱R(最大阻值99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干.试验步骤以下:①按电路原理图(甲)连接线路;②将电阻箱阻值调整为0,将滑动变阻器滑片移到与图(甲)中最左端所对应位置,闭合开关S;③调整滑动变阻器,使电压表满偏.④保持滑动变阻器滑片位置不变,调整电阻箱阻值,使电压表示数为2.00V,记下电阻箱阻值.回答以下问题:(1)试验中应选择滑动变阻器

(填“R1”或“R2”).

解析:(1)滑动变阻器R1阻值较小,在分压电路中便于调整,故试验中应选择R1.答案:(1)R1

22/30(2)依据图(甲)所表示电路将图(乙)中实物图连线.解析:(2)如图所表示

答案:(2)看法析23/30(3)试验步骤④中统计电阻箱阻值为630.0Ω,若认为调整电阻箱时滑动变阻器上分压不变,计算可得电压表内阻为

Ω(结果保留到个位).

(4)假如此电压表是由一个表头和电阻串联组成,可推断该表头满刻度电流为

(填正确答案标号).

A.100μA B.250μA C.500μA D.1mA答案:(3)2520

(4)D24/305.(·纲领卷,23)现要测量某电源电动势和内阻.可利用器材有:电流表,内阻为1.00Ω;电压表;阻值未知定值电阻R1,R2,R3,R4,R5;开关S;一端连有鳄鱼夹P导线1,其它导线若干.某同学设计测量电路如图(a)所表示.(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P端.

25/30解析:依据闭合电路欧姆定律及