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文档简介
专题11电路及其应用
目录
第一部分明晰学考要求·精准复习
第二部分基础知识梳理·全面提升
第三部分考点精讲精练·对点突破
考点一:电源和电流
考点二:导体的电阻
考点三:实验—导体电阻率的测量
考点四:串联电路和并联电路
考点五:实验—使用多用电表
第四部分实战能力训练·满分必刷
1、了解电源和电流;
2、了解导体的电阻;
3、知道实验:导体电阻率的测量;
4、了解串联电路和并联电路;
5、能知道使用多用电表。
知识点一、电源和电流
1.电源
(1)定义:电源是不断把负电荷从搬运到从而维持正负极之间一定电势差的装置。
(2)导体中的在电场力作用下发生移动形成电流。
(3)电源的作用
①维持电路的两端有一定的。
②使电路中保持持续电流。
③电路中的电源能把其它形式的能转化为,从而保持电源正负极之间有持续的。
2.电流
(1)概念:电荷的移动形成电流。
(2)物理意义:反映了电流的程度。
(3)符号及单位:用符号I表示,单位是,符号为。常用的电流单位还有mA、μA,换算关
系为:1A=103mA=106μA。
(4)表达式:I=。
(5)电流的方向:规定定向移动的方向为电流的方向,定向移动的方向为电流的反方向。
金属导体中自由移动的电荷是自由电子,故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则,电流不是而是。
(6)电流的微观表达式
如图所示,AB表示粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速
率为v,设导体的长度为L,横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量
QnLSq
为q。则导体AB中电流为I===nqSv。
tL
v
知识点二、导体的电阻
1.电阻
(1)物理意义:电阻反映导体对电流的作用,电阻越,表明导体对电流的阻碍作用越。
(2)定义:加在导体两端的电压跟通过该导体的电流的叫做该导体的电阻。定义式:R=。
(3)单位:在国际单位制中是:欧姆,符号是Ω,常用的电阻单位还有千欧kΩ和兆欧MΩ。1MΩ=103Ω,
1kΩ=103Ω。
2.电阻定律
(1)同种材料的导体,其R与它的长度l成,与它的横截面积S成,还跟导体的有关。
(2)公式:R=。
3.伏安特性曲线
(1)概念:用纵坐标表示电流I,横坐标表示电压U的图象。
(2)形状:①过原点的直线,对应元件叫元件,反之伏安特性曲线为过原点的直线的电子元件为
元件,如定值电阻等;②过原点的曲线,对应元件叫元件。
(3)意义:能形象直观的反映出导体电阻的变化规律。
(4)线性元件与非线性元件
①线性元件:欧姆定律适用的元件。例如,金属、电解质溶液,其伏安特性曲线是直线。
②非线性元件:欧姆定律不适用的元件。如下图所示是二极管的伏安特性曲线,二极管具有单向导电
性。加正向电压时,二极管电阻较小,通过二极管的电流较大;加反向电压时,二极管的电阻较大,通过
二极管的电流很小。日光灯、霓虹灯,其伏安特性曲线也都是曲线。
4.电阻率
(1)计算公式:ρ=。单位:
(2)意义:跟导体的材料有关,是反映材料导电性能的物理量。
(3)特性:电阻率与导体材料的有关,而与导体的和无关。金属材料的电阻率随温
度升高而增大,利用电阻率随温度变化明显的金属制成电阻温度计,利用电阻率几乎不受温度变化影响的
合金制成标准电阻。但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的升高而减小。
当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零成为超导体。
知识点三、实验:导体电阻率的测量
1.实验目的
(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。
(2)掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。
(3)了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法,进一步测定金属的电阻率。
lRS
2.实验原理:由R=ρ得ρ=,因此,只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并
Sl
用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。
3.实验器材:被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0~0。6A),电压表(0~3V),滑动变阻
器(50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。
3.数据处理
(1)在求Rx的平均值时可用两种方法
U
①公式法求电阻:测量多组电流、电压值,用Rx=求出对应的电阻后取平均值,不能对电流、电压
I
取平均值。
②图像法求电阻:作出U-I图像,由图像的斜率求出电阻值,在设定标度时要尽量使各点间的距离拉
大一些,连线时要让各点均匀分布在直线的两侧,个别偏离较远的点可以不予考虑。
Sπd2U
(2)计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx=即可求电阻丝的电阻率。
l4lI
7.误差分析
(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要来源之一。
(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的
测量值偏小。
(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。
(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。
知识点四、串联电路和并联电路
一、串、并联电路
1.串、并联电路特点
串联电路并联电路
电路图
电流电路各处电流总电流等于各支路电流
电压总电压等于各部分电路电压总电压各支路电压
电阻总电阻等于各部分电路电阻总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数
2.电压、电流的分配关系
UU1U2Un
(1)串联电路中各个电阻两端电压跟它们的阻值成。==…==I。
RR1R2Rn
(2)并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成。IR=I1R1=I2R2…=InRn。
二、伏安法测电阻的两种接法
1.两种接法的比较
内接法外接法
电路
电压表示数:UV=UR+UA>UR电压表示数:UV=UR
电流表示数:=电流表示数:=+>
误差分析IAIRIAIRIVIR
UVURUVUR
R测=>=R真R测=<=R真
IAIRIAIR
误差来源电流表的作用电压表的作用
适用情况测大电阻测小电阻
2.电流表内、外接的选择方法
(1)直接比较法:当Rx≫RA时,采用法,当Rx≪RV时,采用法,可记忆为“”。
(2)公式计算法
RVRx
当<即Rx>RARV时,用电流表法;
RxRA
RVRx
当>即Rx<RARV时,用电流表法;
RxRA
当Rx=RARV时,两种接法效果相同。
(3)试触法:
如图,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,
说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作
用对电路影响大,所以应选外接法。
三、电表改装
1.小量程电流表G(表头)的三个主要参数:
(1)内阻Rg:小量程电流表G的电阻。
(2)满偏电流Ig:小量程电流表G指针偏转到最大刻度时的电流。
(3)满偏电压Ug:小量程电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压,由欧姆定律可知:Ug=IgRg。
2.电表的改装
(1)电压表改装:将表头一个较电阻,常被称作电阻,如图所示。
(2)电流表改装:将表头一个较电阻,常被称作电阻,如图所示。
小量程的表头G改装成电压表V小量程的表头G改装成电流表A
内部
电路
R作用分压分流
改装后R+Rg
U=Ig(R+Rg)I=Ig
的量程R
量程扩UI
n=n=
大倍数UgIg
UIgRgRg
U=Ig(R+Rg)R=-Rg=(n-1)Rg,IgRg=(I-Ig)RR==,
扩大量IgI-Ign-1
程计算UI
其中n=其中n=
UgIg
RRgRg
总内阻Rv=Rg+R=nRgRA==
R+Rgn
并联在被测电路两端,“+”接线柱接电串联在被测支路中,电流从“+”接
使用
势较高的一端线柱流入
【注意】(1)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题,只要把表头看成一个
电阻Rg即可。
(2)无论表头改装成电压表还是电流表,它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的最大电流
并不改变。
UU
(3)由改装后电压表的内阻RV=R串+Rg=nRg(其中n==)可知,电压表量程越大,其分压
UgIgRg
电阻R串越大,电压表内阻RV越大。
R并RgRgI
(4)由改装后电流表的内阻RA==(其中n=)可知,电流表的量程越大,其分流电阻R
R并+RgnIg
并越小,电流表的内阻RA越小。
知识点五、实验:练习使用多用电表
1.使用多用电表
(1)使用前应先调整,使指针指到零刻度。
(2)使用时应先将旋转到与被测物理量对应的位置上并选择合适的。
(3)不使用的时候应把选择开关旋转到位置。
(4)使用多用电表测量电压、电流和电阻。
2.测电压
(1)选择直流电压挡合适的,并将选择开关旋至相应位置。
(2)将多用电表在待测电路两端,注意红表笔接触点的电势应比表笔接触点的电势高。
(3)根据表盘上相应量程的直流电压刻度读出电压值,读数时注意刻度所表示的电压值。
3.测电流
(1)选择直流电流挡合适的量程,并将选择开关旋至相应位置。
(2)将被测电路导线拆开一端,把多用电表在电路中,注意电流应从表笔流入多用电表。
(3)读数时,根据表盘上相应量程的直流电流刻度进行读数,要认清刻度盘上的最小刻度。
4.测电阻
(1)选挡:估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。
(2)欧姆调零:将红、黑表笔,调整,使指针指向“”。
(3)测量、读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,指针示数乘即为待测电阻阻值。
(4)实验完毕,将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
(5)测电阻时注意:
①测电阻必须把待测电阻隔离。
②牢记两个调零过程,切记换挡需进行欧姆调零。
③合理选择量程,使指针尽可能指在中值附近。
④读数时应乘相应的倍率。
⑤欧姆表的表盘刻度不均匀,一般不估读。
4.多用电表的读数
(1)读数时要注意读表盘上的哪条刻度线:欧姆挡刻度不均匀,读最上一排刻度线;直流电流、直流
电压刻度均匀,读中间刻度线。
(2)电压挡、电流挡的读数要看清选择开关所选择的量程,搞清楚每一小格表示多少及应读到的有效
数字位数。
练
考点一、电源和电流
【典型例题1】如图所示,在水平放置的金属导体中,5s内有10C的负电荷向右通过导体某一横截面。
关于导体内电流的大小和方向,下列选项正确的是()
A.0.5A向右B.0.5A向左
C.2.0A向右D.2.0A向左
【典型例题2】关于电流,下列说法正确的是()
A.导体中有电荷运动就会形成电流
B.电流是矢量,其方向就是电子定向移动的方向
C.电流是一个基本物理量,在国际单位制中,其单位安培是基本单位
D.对于导体,电流就是流过某横截面的电荷量
【对点训练1】电路中有一电阻,通过电阻的电流为5A,在通电5分钟的时间内,通过电阻横截面的
电子数为(e=1.6×10-19C)()
A.1500个B.9.375×1019个
C.9.375×1021个D.9.375×1020个
【对点训练2】在2s内有0.1C电荷通过横截面积为2mm2的金属导体,则电流大小为()
A.0.025AB.0.05A
C.0.1AD.0.02A
考点二、导体的电阻
【典型例题1】根据欧姆定律,下列说法中正确的是()
A.由关系式U=IR可知,导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定
U
B.由关系式I=可知,导体中电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
R
U
C.由关系式R=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
I
U
D.由R=可知,导体两端电压为0时,导体的电阻也为0
I
【典型例题2】如图所示为一块长方体铜块,使电流沿I1、I2两个方向通过该铜块,则两次铜块的电阻
之比为()
a2a2b2
A.1B.C.D.
c2b2c2
【对点训练1】两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示,由图可知()
A.R1为线性元件,R2为非线性元件
B.R1的电阻R1=tan45°Ω=1Ω
C.R2的电阻随电压的增大而减小
D.当U=1V时,R2的电阻小于R1的电阻
【对点训练2】R1和R2是材料相同、厚度相同的正方形导体片,R1的边长是R2边长的2倍。在两导
体片两端加上相同的电压,通过两导体片的电流方向如图所示,则通过两者的电流的大小之比I1∶I2为()
A.1∶1B.2∶1C.1∶2D.4∶1
考点三、实验:导体电阻率的测量
【典型例题1】在“金属丝电阻率的测量”的实验中,以下操作中错误的是()
A.用刻度尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中
B.采用伏安法测电阻时,用电流表测电阻丝中的电流,用电压表测电阻丝两端的电压
C.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值
D.实验中应保持金属丝的温度大致保持不变
【典型例题2】任何实验测量都存在误差,在“测量金属丝的电阻率”实验中所用测量仪器均已校准,
下列关于误差的说法中正确的是________。
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由读数引起的误差属于系统误差
B.由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偶然误差
D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
【对点训练1】在“测量金属丝的电阻率”时,测得的电阻率比真实值偏大可能原因有________。
A.金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏小
B.开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大
C.电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大
D.滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小
考点四、串联电路和并联电路
【典型例题1】已知R1=10Ω,R2=20Ω,R1允许通过的最大电流为1.5A,R2两端允许加的最大电压
为10V。若将它们串联,加在电路两端的最大电压是()
A.45VB.5VC.25VD.15V
【典型例题2】如图所示为一个电流表改装成有两个量程电压表的电路图,已知电流表满偏电流为Ig
=1mA,电阻R1=4.5kΩ,R2=10kΩ,当使用a、b两个端点时,量程为0~5V,则使用a、c两个端点时
的量程是()
A.0~10VB.0~15V
C.0~20VD.0~25V
【典型例题3】有一个小量程的电流表的表头,它的内阻是18Ω,满偏电流是10mA,现要将它改成
量程为0.1A的电流表,需要()
A.串联一个2Ω的电阻
B.并联一个2Ω的电阻
C.串联一个882Ω的电阻
D.并联一个882Ω的电阻
【对点训练1】电阻R1阻值为6Ω,与电阻R2并联后接入电路中,通过它们的电流之比I1∶I2=2∶3,
则电阻R2的阻值和总电阻的阻值分别为()
A.4Ω,2.4ΩB.4Ω,3.6Ω
C.9Ω,3.6ΩD.9Ω,4.5Ω
【对点训练2】用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值。如图所示,分别将图(a)和(b)两种测量电
路连接到电路中,按照(a)图时,电流表示数为4.60mA,电压表示数为2.50V;按照(b)图时,电流表
示数为5.00mA,电压表示数为2.40V,比较这两次结果,正确的是()
A.电阻的真实值更接近543Ω,且大于543Ω
B.电阻的真实值更接近543Ω,且小于543Ω
C.电阻的真实值更接近480Ω,且大于480Ω
D.电阻的真实值更接近480Ω,且小于480Ω
【对点训练3】如图所示,甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图,下列说法错误的是()
A.甲图的接法叫电流表外接法,乙图的接法叫电流表内接法
B.甲图中R测>R真,乙图中R测<R真
C.甲图中误差由电压表分流引起,为了减小误差,应使R≪RV,故此法适合测较小电阻
D.乙图中误差由电流表分压引起,为了减小误差,应使R≫RA,故此法适合测较大电阻
考点五、实验:练习使用多用电表
【典型例题1】使用欧姆挡测电阻时,下列说法中正确的是________。
A.如果指针偏转角度过小,应将S拨至倍率较小的挡位,重新进行欧姆调零后测量
B.测量电路中的某个电阻时,应该把该电阻与电路断开
C.测量阻值不同的电阻时都需要重新进行欧姆调零
D.在外电路中,电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔
【典型例题2】用多用电表测电流或电阻的过程中,下列说法正确的是()
A.在测量电阻时,更换倍率后必须重新进行欧姆调零,使指针指在电流的零刻度线
B.在测量电流时,更换量程后必须重新进行调零
C.在测量未知电阻时,必须先选择倍率最大挡进行试测
D.在测量未知电流时,必须先选择电流最大量程进行试测
【对点训练1】关于多用电表的使用,下列操作正确的是()
A.甲图,用直流电压挡测小灯两端电压
B.乙图,用直流电流挡测小灯电流
C.丙图,用欧姆挡测某未知电阻
D.丁图,用欧姆挡测二极管的反向电阻
【对点训练2】某同学用欧姆表测电阻,选择开关置于“×10Ω”挡时,表针停在图中的位置上。为了
读数更精确些,以下说法正确的是()
A.读出读数乘10倍即可
B.换“×1Ω”挡
C.换“×100Ω”挡
D.选择任意挡都行
1.下列说法正确的是()
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.只有自由电子的定向移动才能形成电流
C.导体中的自由电荷越多,电流越大
D.电源的作用是使电源的正、负极两端保持一定的电势差
2.电路中每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为1mm2的导线,那么电路中的电流大小是(e=
1.60×10-19C)()
A.0.016mAB.1.6mA
C.0.16μAD.1.6μA
3.关于电流,下列说法中正确的是()
A.导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动
B.同一个金属导体接在不同的电路中,通过的电流往往不同,电流大说明导体内自由电荷定向运动速
率大
C.由于电荷做无规则运动的速率比电荷定向移动速率大得多,故电荷做无规则运动形成的电流也就大
得多
D.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
4.如图所示,两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b,单位体积内的自由电子数相等,
18
横截面积之比为Sa∶Sb=1∶2,已知5s内有5×10个自由电子通过导线a的横截面,电子电荷量e=1.6×10
-19C,则()
A.流经导线a的电流为0.16A
B.流经导线b的电流为0.32A
C.5s内有10×1018个自由电子通过导线b的横截面
D.自由电子在导线a和b中移动的速率之比va∶vb=1∶1
UU
5.由欧姆定律I=导出U=IR和R=,下列叙述中不正确的是()
RI
U
A.由R=知,导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定
I
B.导体的电阻由导体本身的性质决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关
C.对于确定的导体,其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值
D.电流相同时,电阻越大,则电阻两端电压越大
6.两个阻值分别为R1和R2的定值电阻,现将两电阻分别接在不同的电压U1、U2两端,已知R1=2R2、
U2=2U1,则关于流过两电阻的电流I1、I2的关系正确的是()
I2
A.I1=2I2B.I1=
2
I2
C.I1=I2D.I1=
4
6.用比值法定义物理量是物理学中一种常用方法,以下物理量表达式中不属于比值法定义的是()
QU
A.电容C=B.电场强度E=
Ud
Uq
C.电阻R=D.电流I=
It
7.关于金属的电阻率,下列说法正确的是()
A.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关
B.电阻率反映材料导电能力的强弱,由导体的材料决定,且与温度有关
C.纯金属的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度的升高而增大
D.有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制成热敏电阻
8.有一根粗细均匀的金属导线,其电阻率为ρ,电阻为R,现将其对折使其长度变为原来的一半,则对
折后该金属导线的()
1
A.电阻率为2ρB.电阻率为ρ
2
1
C.电阻为4RD.电阻为R
4
9.用不同材料制成两个形状和大小完全相同的电阻A、B,它们的U-I图像如图所示。若A、B的电
阻率分别为ρA、ρB,下列说法正确的是()
A.ρA>ρB
B.ρA<ρB
C.A、B并联后整体的U-I图像可能是C
D.A、B串联后整体的U-I图像可能是C
10.将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路,测得相应的电流、电压值如图所示。其中阻值最接近
的两个电阻是()
A.a和bB.b和d
C.a和cD.c和d
11.如图为两个电阻R1和R2的U-I图像,由图可知()
A.R1的电阻值为3Ω
B.R2的电阻值为20Ω
C.R1的电阻率一定大于R2的电阻率
D.R1和R2的电阻值都随着电压的增大而增大
12.关于并联电路,下列说法中错误的是()
A.总电阻阻值必小于每一支路的电阻
B.其中一只电阻阻值增大时,总电阻阻值必减小
C.再并联一只电阻时,总电阻阻值必减小
D.拿掉一支路时,总电阻阻值必增大
13.如图所示电路,电压保持不变,当开关S断开时,电流表的示数为0.6A,当S闭合时,电流表的
示数为0
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