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1、1 恒定电流 一、基本知识要点 1.电流 电流的定义式 _,适用于任何电荷的定向移动形成的电流(标量)。 对于金属导体有 I=nqvS 这个公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。 2.电阻定律 导体的电阻 R 跟它的长度 l 成正比,跟它的横截面积S 成反比 _。 金属的电阻率随温度的升高而增大 半导体的电阻率随温度的升高而减小 有些物质当温度接近0 K 时,电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。 3.欧姆定律 _ 4.电功和电热 电功就是电场力做的功,因此是W=UIt 。由焦耳定律得电热 _。 (电能转换为内能) 对纯电阻而言,电功等于电热 对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),由于电能除了
2、转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能 等其它能,所以电功必然大于电热:WQ,这时电功只能用W=UIt 计算,电热只能用 _计算,两 式不能通用。 例. 某一电动机,当电压U1=10V 时带不动负载,因此不转动,这时电流为I1=2A 。当电压为 U2=36V 时能带动负载正常运转,这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大? 二、串、并、混联电路 1.应用欧姆定律须注意对应性。 选定研究对象电阻R 后,I 必须是通过这只电阻R 的电流, U 必须是这只电阻R 两端的电压。该公式 只能直接用于纯电阻电路,不能直接用于非纯电阻的电路。 2.公式选取的灵活性。 无论串联、并联还是混联,总功
3、率都等于各电阻功率之和:P=P1+P2 对纯电阻,电功率的计算有多种方法。 例. 已知如图, R1=6,R2=3,R3=4,则接入电路后这三只电阻的实际功 率之比为 _ 。 例. 已知如图,两只灯泡L1、L2 分别标有“ 110V,60W”和“ 110V,100W” ,另外有一只滑动变阻器 R,将它们连接后接入220V 的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,应 使用下面哪个电路?( B) A. B. C. D. 例. 左图甲为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不 计,变阻器总电阻为r。闭合电键 S 后,负载电阻 R 两端 的电压 U 随变阻器本身a、b 两点间的阻值
4、Rx变 化 的 图 线应最接近于右图中的哪条实线?(C) A.B.C.D. 3.对复杂电路分析,一般情况下用等势点法比较方便简洁。 4.电路中有关电容器的计算。 R1 R2 R3 L1L2L1L2L1L2L1 R R R R r R a b S Rx U 0 r E 2 V2 V1 LL L3 电容器跟与它并联的用电器的电压相等。 在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两板的极性,并 标 在 图 上。 在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,所以要根据 正极板电荷变化情况来判断电流方向。 补充:通电一段时间后,断开开关,判断电极板板间距改变电流方向? (提示:电容相当电源) 例. 已
5、知如图,电源内阻不计。为使电容器的带电量增大, 可采取以下那些方法: () A.增大 R1 B.增大 R2 C.增大 R3 D.减小 R1 三、闭合电路欧姆定律 1. E=U 外+U 内 2. rR E I (I、R 间关系) 3. U=E-Ir (U、I 间关系) 4. E rR R U (U、R 间关系) 从 3.式看出:当外电路断开时(I = 0) ,路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时,读数却应该 略小于电动势(有微弱电流) 。当外电路短路时( R = 0,因而 U = 0)电流最大为 I=E/r (一般不允许出 现这种情况,会把电源烧坏) 。 2.电源的功率和效率。 功率:电源
6、的功率(电源的总功率)_ 电源的输出功率 _ 电源内部消耗的功率 _ 电源的效率: rR R E U P P E (最后一个等号只适用于纯电阻电路) 重点:电源的输出功率 r E r E rR Rr rR RE P 44 4 22 22 2 ,可见电源输出功率随 外电阻变化的图线如图所示。而当内外电阻相等时,电源的 输 出 功 率 最 大,为 r E Pm 4 2 。 3.变化电路的解题方法。 判断电阻的变化 ,利用串反并同原则来分析 例. 如图,电源的内阻不可忽略已知定值电阻R1=10,R2=8当电键 S 接位置 1 时,电流表的示 数为 0.20A那么当电键 S 接位置 2 时,电流表的示
7、数可能是下列的哪些值?() A.0.28A B.0.25A C.0.22A D.0.19A 例. 如图所示,电源电动势为E,内电阻为 r当滑动变阻器的触片 P 从右端滑到左 端时,发现电压表V1、V2 示数变化的绝对值分别为U1 和U2, 下列说法中正确 的是?() A.小灯泡 L1、L3 变暗, L2 变亮 B.小灯泡 L3 变暗, L1、L2 变亮 R1R3 R2 E C A B B C C C o R P 出 Pm r 2 A R1 R2 1 3 C.U1U2 补充(电压表和电流表改装) 四、伏安法测电阻 伏安法测电阻有a、b 两种接法, a 叫(电流计)外接法, b叫(电流表)内接法。
8、 外接法的系统误差是由电压表的分流引起的,测量值总小于真实值,小电阻应采用外接法;内接法 的系统误差是由电流表的分压引起的,测量值总大于真实值,大电阻应采用内接法。 选择依据:如果被测电阻阻值为Rx,伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA,若 AVR RRx ,则采 用外接法。若 AVRRRx ,则采用内接法。(或者用比较法来选择电表) 五、滑动变阻器的两种接法 滑动变阻器在实验电路中常用的接法有两种,分别用下面a、b 两图表示: a 叫限流接法, b 叫分压 接法。 一般情况下用限流,仅三种情况采用分压法(被测电阻RX大于滑动变阻器。当实验中要求被测电 阻上的电压从零开始逐渐增大,采用限流时,
9、电路的电压或者电流超出安全值,应该用分压接法)。 便于调节,采用分压接法时,应该选用总阻值较小的滑动变阻器;采用限流接法时,应该选用总阻 值和被测电阻接近的滑动变阻器。 综合能力提升测试 一选择题。 (本题共 10 小题,每小题 4 分,共 4 分。每小题中提供的四个选项中至少有一项是满足题 设要求的,请选出符合题设要求的答案。全部选正确的,得4 分,选不全的得 2 分,有选错的不得分。 ) 1、电流通过生命机体或多或少都能传导,其电流的传导主要是靠() A、自由电子导电B、离子导电 C、电解质的水溶液导电D、质子导电 2、沿闭合电路移动的单位电荷绕行一周,其所需能量决定于( ) A、电流B、
10、外电路的电阻C、内外电路的电阻D、电源电动势 3、在家庭用电线路总电压不变的条件下,初入夜时电灯比深夜时要暗,是因为初入夜时() A.线路中总电阻变大,电流变小B.总电流一定,支路增多,分去了电流 C.干路电流过大,线路损失电压增大D.总电阻变小,每支路电流增大 4、一盏电灯直接接在电压恒定的电源上,其功率为100 瓦,若将这盏灯先接于一段很长的导线后再接 在同一电源上,此时导线上损失的电功率是9 瓦,那么此灯的实际功率将: () A、等于 91瓦;B、小于 91 瓦;C、大于 91 瓦;D、无法确定。 5、如图所示, 2 个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路,两端电压为U,则() 4 A通
11、过两棒的电流相等 B两棒的自由电子定向移动的平均速率相同 C两棒内的电场强度不同,细棒内场强E1 大于粗棒内场强 E2 D细棒的电压 U1 大于粗棒的电压U2 6、如图,当滑动变阻器的滑片P 向上端移动时, 则电表示数的变化情况 是() A V1 减小, V2 增大, A 增大 BV1 增大, V2 减小, A 增大 CV1 增大, V2 增大, A 减小 DV1 减小, V2 减小, A 减小 7、如图所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警报警电路,当热 敏电阻的温度升高时, 其阻值将变小, 则图中 X 框, Y 框中应是() AX 为热敏电阻, Y 为可变电阻BX 为热敏电阻, Y
12、为开关 CX 为可变电阻, Y 为热敏电阻DX、Y 为热敏电阻 8、 某同学用电流表外接法测电阻时, 误将两电表互换位置,则 造 成 的 结 果 为 () A.电阻烧坏B.电流表烧坏 C.电压表示数几乎为零D.电流表示数几乎为零 9、三只阻值相等的电阻连接成图5 所示的电路,由于某种原因,其中有一只 电阻的阻值发生了变化,导致RABRBC 则可能的原因是() AR1 变小BR2 变小CR3 变大DR3 变小 10、如图所示电路,可能进行的实验有() A.测定定值电阻的阻值B.测电池的电动势和内阻 C.测定电阻在某一电压下的电功率D.测定电阻材料的电阻率 二、填空题。 (本大题共 6 小题,共
13、30 分。在每题的空格中填上正确的答 案,不要求写出演算过程。 ) 11、 (4 分)如图用伏安法测电阻时,如果不知道待测电阻的大概值时, 为了选择正确的电路以减少误差, 可将电压表一个接头分别在 a、 b 两点 接触一下,如果安培表读数没有显著变化,则P 应接在处,如果伏特表 读数没有显著变化,则P 应接 在处。 12、 (3 分)某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值, 当选择欧姆挡“ 1”挡测量时,指针指示位置如下图所示, 则其电阻值是 _ _。如果要用这只多用电表测量 一个约 200 欧的电阻,为了使测量比较精确,选择开关应选 的欧姆挡是 _ _。改变挡位调整倍率后,要特别注 意重新
14、_ _。 13、 (4 分)用伏安法测电池的电动势和内电阻,由于电路存 在问题,当电键 S 闭合后,移动变阻器的滑片P 时,出现下 列异常现象 .() A电流表示数可变,电压表示数始终为零B电流表示 数为零,电压表示数不变 C电流表烧坏D电流表示数不变,电压表示数可变 U1U2 I2 I1 U V1 V2 R1 R2 R3 P A 5 以上四种情况对应的电路如图中的(A)_ _ _,(B)_ _,(C)_ _,(D)_ _. 14、 (5 分)图 a 中电源电动势为 E,内阻可忽略不计;电流表具有一定的内阻,电压表的内阻不是无限 大,S 为单刀双掷开关, R 为待测电阻。当S 向电压表一侧闭合
15、时,电压表读数为U1,电流表读数为 I1;当 S向 R 一侧闭合时,电流表读数为I2。 根据已知条件与测量数据,可以得出待测电阻R。 根据图 a 所给出的电路,在图b 的各器件实物图之间画出连接的导线。 15、 (8 分)如图所示,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)的伏安特 征曲线。 (1)(2 分) 为了通过测量得到图甲所示关系的完整曲线,在图乙、丙两个电路中应选择的是图; 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 0 100) 。 (2) (4 分)在图丁所示电路中,电源电压恒为9V,电流表读数为 70mA,定值电阻 R1250。由热
16、敏电阻的伏安特征曲线可知,热敏电阻两端的电压为V;电阻 R2 的阻值为。 (3) (2 分)举出一个可以应用热敏电阻的例子:。 16、 (6 分)将量程 为 100A,内阻为 500的电流表改 装成量程为10mA 的电流表,并用一 个标准电流表与改 装后的电流表串联,对它进行校准。改装和校准所用的器材如图所示。 (1) (2 分)将电流表与电阻箱应并联组成改装表,电阻箱应取 的阻值。 V mA E S R 图 a E R S 图 b 6 (2) (4 分)在实物图上连线,使之成为 改装表校准电路。 (要求通过电流表的电 流从 0 连续调到 10mA,为防止电流过大 损坏电表,串联上一个固定阻值
17、的保护电 阻) 三计算题(本题共3 小题,共 30 分。 解答过程中要写出必要的文字说明或重 要的演步骤与方程,有具体数值计算的 题,要在答案中明确写出数值与单位。 ) 17、 (8 分)如图所示 ,电动机 M 的内阻是 0.6 ,R=10, 直流电压 U=160V,电压表示数 110V,求(1)通 过电动机的电流多大 ? (2)电动机消耗的电功率为多少? (3)电动机工作 1h 所产生的热量为多少 ? 18、 (10 分)如图电路,变阻器R1 最大值为 4,此时它的有效阻值为2, 定值电阻 R2= 6,电源内阻 r= 1,当开关 S闭合时,电源 的 总 功 率 为 16W,输出功率为 12W
18、,这时灯正常发光,求: (1)电灯的电阻 (2)当开关 S 断开时,要使电灯仍正常发光,R1 的滑片应移到什么位置?并 求此时电源的输出功率及电源的效率 7 19、 (12 分)如图所示, R1R3= 10,R2R420,C= 300F,电源两端电压恒为U6V,单 刀双掷开关开始时接通触点2,求: (1)当开关 S刚从触点 2 改接为触点 1 的瞬时,流过电流表的电流; (2)改接为触点 1,并待电路稳定后,电容C 的带电量; (3)若开关 S再从触点 1 改接为触点 2,直至电流为零止,通过电阻R1 上的电量 8 E R S 12 题图 参考答案 1BC 2D 3。C 4B 5ACD 6C
19、7。C 8D 9B 10ABCD 11a b 1212“10”档欧姆表调零 13(A)丁,(B)乙,(C)甲,(D)丙。14 21 EEU R II 15( l )乙,获取更多的数据( 2)5.2,111.8 (3)热敏温度计、电饭煲 16 (1)5 (2)见答图 17本题计算电动机中的电流可以根据电阻R 两端的电压和 R 的阻值计算 :UR=U-UM=160-110=50V 电动机电流 :IM=IR=UR/R=5A 电动机的功率 :PM=IMUM=550W 电动机产生的热量: QM=IM2RMt=5.4 104J 18. (1)4 (2)R1 =37W 87.5% 19(1)0.3A; (2
20、)1.2103C; (3)8104C 9 作业 1 (广东省 2009届高三第一次六校联考试卷物理试卷)测量一块量程已知的电压表的内阻,器材如 下: A待测电压表(量程 3V,内阻约 3K)一块 B 电流表(量程 3A,内阻 0.01 )一只 C 定 值电阻 (R=3K , 额定电流 0.5A) 一个 D 电池组 (电动势略小于3V, 内阻不计)E 开关两只 F 导 线若干 有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作: (1)为了更准确的测出该电压表内阻的大小, 该同 学设计了如图甲、乙两个实验电路。你认为其中相对 比较合理的是(填“甲”或“乙”)电路。其 理由 是:。 (2)用你选择的电路进
21、行实验时,需要直接测量的物理量;用上述所测各物理量 表示电压表内阻,其表达式应为Rv。 2 (上海市闸北区2008 年 4 月模拟)在“描绘小灯 泡的伏安特性曲线”实验中 .用导线 a、 b、c、d、e、f、g 和 h按图所示方式连接电路 ,电路中所有元器件都完 好,且电压表和电流表已调零.闭合开关后; (1)若电压表的示数为2 V,电流表的的示数为零, 小灯泡不亮,则断路的导线为_; (2)若电压表的示数为零, 电流表的示数为 0.3 A, 小灯泡亮,则断路的导线为_; (3)若反复调节滑动变阻器,小灯泡亮度发生变 化,但电压表、电流表的示数不能调为零,则断路的 导线为_. 3 (上海市宝山
22、区2008 年 4 月模拟)一个标有 “12V”字样,功率未知的灯泡,测得灯丝电阻R 随灯泡两端电压变化的关 系图线如图所示,利用这条图线计算: (1)在正常发光情况下,灯泡的电功率P= W。 (2)若一定值电阻与灯泡串联, 接在 20V 的电压上,灯泡能正常发光, 则串 联电阻的阻值为。 (3)假设灯丝电阻与其绝对温度成正比,室温为 300 K,在正常发光情况 下,灯丝的温度为K。 4 (上海市黄浦区2008 年 4 月模拟)某待测电阻 Rx的阻值约 为 20, 现要测量其阻值,实验室提供器材如下: A电流表 A1(量程 150mA,内阻约为 10) B电流表 A2(量程 20mA,内阻 r
23、2=30) C定值电阻 R0=100 D滑动变阻器 R,最大阻值约为 10 E电源 E,电动势 E=4V(内阻不计) F电键 S及导线若干 (1)根据上述器材完成此实验, 测量时要求电表读数不得小于 h b a c d e f g 10 其量程的 1 3 ,请你在虚线框内画出测量Rx的一种实验原理图(图中元件使用题干中相应英文字母符号 标注) 。 (2)实验时电流表 A1的读数为 I1,电流表 A2的读数为 I2,用已知的和测得的物理量表示 Rx=_。 (用字母表示) 5 ( 2008 年南宁市高中毕业第二次适应性测试)用下列器材,测定小灯泡的额定功率: A.待测小灯泡:额定电压6V,额定功率
24、约为5W ; B.电流表:量程 l.0A ,内阻约为 0.5 ; C.电压表:量程 3V,内阻 5k; D.滑动变阻器 R:最大阻值功 20,额定电流 1A; E.电源:电动势 10V,内阻很小; P.定值电阻 R0(阻值为 10k); G.开关一个,导线若干。 要求:实验中,电流表应采用_(选填“内”或“外”)接法;滑动变阻器应采用_ (选填“分压”或“限流”) 接法。 在方框中画出实验电路图。 实验中,电压表的示数应调为_V,即可测定小灯泡的额定功率。 6. 多用电表 【例】 (2008年宁夏理综) 图 1 为一正在测量中的多用电表表盘. (1)如果是用 10档测量电阻,则读数为。 (2)
25、如果是用直流10 mA档测量电流,则读数为 mA。 (3)如果是用直流5 V 档测量电压,则读数为 V。 7. 、某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值,当选择欧姆挡“1”挡测量时,指针指示位 置如图 2 所示,则其电阻值是 _。如果要 用这只多用电表测量一个约200 欧的电阻,为了使 测 量 比 较 精 确 , 选 择 开 关 应 选 的 欧 姆 挡 是 _。改变挡位调整倍率后,要特别注意重 新_ 。 8、用多用表测量电流、电压或电阻时,表盘 指针的位置如图21-3 所示。如果选择开关指在 “ 2.5 ”位置时,测量结果为;如 11 果选择开关指在 “ 10”位置时,测量结果为;如果选择开
26、关指在 “100”位置时, 测量结果为。 9、 (08 上海长宁区一模)如图所示是学生实验用的多用表刻度盘,当选用量程为25V 的电压档测 量电压时,表针指于图示位置,则所测电压为_V;若选用倍率为“ 100”的电阻档测电阻时,表 针 也 指 于 同 一 位 置 , 则 所 测 电 阻 的 阻 值 为 _ ; 用 多 用 表 测 电 阻 所 运 用 的 原 理 是 _ 10、 ( (08 上海浦东新区一模)如图是多用表的刻度盘,当选用量程为50mA的电流档测量电流时,表针 指于图示位置,则所测电流为_m;若选 用倍率为“100”的电阻档测电阻时,表针也指 示在图示同一位置, 则所测电阻的阻值为
27、 _。如果要用此多用表测量一个约2.0 10 4 的电阻,为了使测量比较精确, 应选的欧 姆档是 _(选填“ 10” 、 “100 ” 或 “1K” ) 。换档结束后, 实验操作上首先要进行 的步骤是 _。 12 1. 答案: (1)乙 ; 因为甲图中电压表的内阻大,流过电流表的电流太小,读数误差 比较大 12 1 UU RU (2)K2闭合前后电压表的读数U 1、U2 ; 2. 答案: (1)d导线(2) h 导线(3) g导线 3. 答案: (1)24 (2)4 (3)1800 4. 答案: (1)如右图所示 (2) 202 12 () x IRr R II 5. 答案:外限流 电路如右图(电路图有任何错误均不给分) 2 6. 答案: (1)60 (2)7.18 (3)3.59 1、12, “10 挡” ,调整欧姆零点 2、0.860V(或 0.855V ,或 0.865V) ;3.44mA (或 3.42mA ,或 3.46mA ) ;2.8k 。 3、15.5 1400 闭合电路欧姆定律 4、30.7-30.9 m ;1.5 10 3 。1K ,调零 R0 A2 A1 Rx E S V A S E R R0 P
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