恒定电流讲义(教师)

恒定电流第一单元串、并联电路和欧姆定律、电阻定律一、电流1定义：自由电荷的定向移动形成电流2方向：规定为正电荷定向移动的方向3三个公式：（1）定义式； （2）决定式； （3）微观式提示：(1)电流可分为：直流(方向不随时间改变)、交流(方向随时间改变)、恒定电流(方向和强弱都不随时间改变)(2)在电解液导电和气体导电中q应为通过该截面的正负电荷电量的绝对值之和二、电阻、电阻率、电阻定律1电阻 (1)定义式：R. (2)决定式：R (电阻定律)2电阻率(1)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性(2)电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度升高而_ 半导体：电阻率随温度的升高而_超导体：当温度降低到_附近时，某些材料的电阻率突然_成为超导体三、部分电路的欧姆定律1内容：导体中的电流跟导体两端的_成正比，跟导体的_成反比2公式：I .3适用范围 (1)金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)(2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)4导体的伏安特性曲线(1)IU图线 以电流为纵轴、电压为横轴，画出电流随电压的变化曲线如图所示(2)比较电阻的大小图线的斜率k，图中R1_R2(填“”、“”或“”)特别提示：对于有些纯电阻元件在温度发生变化时，电阻值也随之改变，它的UI或IU图象不再是直线四、电功、电热和电功率1电功 (1)实质：电流做功的实质是电场力对电荷做正功电势能转化为其他形式的能的过程 (2)公式：WqUUIt，这是计算电功普遍适用的公式 2电热 (1)定义：电流流过一段导体时产生的热量(2)公式：Q_ (焦耳定律)3电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率(2)公式：PUI，这是计算电功率普遍适用的公式(3)额定功率和实际功率额定电压、额定功率是用电器的重要参数，分别表示用电器正常工作电压和在正常电压下用电器的功率例：“220 V,40 W”的白炽灯用电器在额定电压下工作，用电器的实际功率等于额定功率，即P实P额用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率（4）纯电阻电路和非纯电阻电路电功与电热分析特别提醒：(1)在非纯电阻电路中，t既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转时，该电路为纯电阻电路例1.（2011年合肥质检）有一内阻为4.4的电解槽和一盏标有“110 V,60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )A电解槽消耗的电功率为120 W； B电解槽的发热功率为60 W；C电解槽消耗的电功率为60 W； D电路消耗的总功率为60 W.解析：选C.灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流II灯 A，则电解槽消耗的功率PP灯60 W，C对A错；电解槽的发热功率P热I2R1.3 W，B错；整个电路消耗的功率P总220 W120 W，D错五、串、并联电路的特点电路特点串联电路并联电路电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnU1U2U3Un总电阻R总R1R2Rn功率分配PRP特别提示：(1)串联电路的总电阻大于电路中任一电阻；并联电路的总电阻小于电路中任一支路的电阻(2)不论是串联电路还是并联电路，其中任意一个电阻变大(或变小)时，总电阻变大(或变小)六高考典型题型题型一：电阻定律的应用【例2】. 两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同的电压，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()A14 B18 C116 D161 解析：导线长度和横截面积变化时，导线的体积保持不变因此当把第一根金属线均匀拉长到原来的2倍时，其横截面积减小为原来的一半，根据电阻定律Rl/S，则电阻变为原来的4倍；当把第二根金属线对折后并合时，其长度减半，横截面积加倍，所以电阻变为原来的1/4.显然，两个金属线的电阻之比为161.根据电流的定义得qIt，结合欧姆定律，当给它们分别加上相同的电压时，在相同时间内通过它们的电荷量之比为q1q2I1I2R2R1116. 【答案】C规律总结：某一导体形状改变后，讨论其电阻变化要抓住要点：电阻率不变；总体积不变由VlS可知l和S成反比例变化，在、l、S都确定后，应用电阻定律R判断【变式训练】：(2011年淮北一中模拟)如图所示，厚薄均匀的矩形金属片，边长ab10 cm，bc5 cm，当A与B之间接入的电压为U时，电流为1 A，若C与D间接入的电压为U时，其电流为()A4 A B2 A C0.5 A D0.25 A解析：选A.设金属片的厚度为m，则接A、B时R1；接C、D时，R2；所以，又电压不变，得I24I14 A.题型二：串、并联电路的计算例3(2011年宿州质检)在如图所示的电路中，电阻R1、R2、R3的阻值均为2 ，电流表内阻不计，在B、C两点间加上6 V的电压时，电流表的读数为()A0 B1 A C1.5 A D2 A解析：在B、C两点间加上6 V的电压时，R2与R3并联，然后与R1串联，电流表的示数是流过电阻R2的电流大小计算可得，流过R1的干路电流为 A2 A，各个电阻相等，所以电流表示数为1 A，B正确答案B易误警示：如果不清楚电路结构，那就不能判断电流表的电流来源，本题容易错误地认为电流流过R1、R3而电流表中没有电流，误选A；或者误认为电流表的电流是流过R1、R3的电流，误选C.这都是由于对电路结构分析不够而造成的【变式训练】一个T型电路如图所示，电路中的电阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计则()A当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 B当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 C当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 VD当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V解析：选C.当cd端短路时，ab之间的电路为R2和R3并联，然后与R1串联，因此ab之间的等效电阻为R140 .选项A错误同理，当ab端短路时，R1和R3并联，然后与R2串联，总电阻为128 ，B选项错误当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为R3两端的电压，电路为测试电源给串联的电阻R1和R3供电，因此，cd两端的电压为40 V80 V，选项C正确同理，当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压即R3两端的电压为40 V25 V，选项D错误故选C.题型三：非纯电阻电路中功率的计算【例4】一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后正常工作，消耗功率66 W，求： (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？思路点拨：电风扇是非纯电阻用电器，关键是把握住能量守恒定律及电风扇不转时可视为纯电阻用电器解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！(1)因为P入IU (1分) 所以I A0.3 A (1分)(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为 P内I2R0.3220 W1.8 W (2分)电风扇正常工作时转化为机械能的功率为 P机P入P内66 W1.8 W64.2 W (2分)电风扇正常工作时的效率为 100%97.3%. (2分)(3)电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流 I A11 A (2分)电动机消耗的电功率 PIU11220 W2420 W (2分)电动机发热功率 P内I2R11220 W2420 W (2分)答案：(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3% (3)11 A2420 W2420 W规律总结：解决电功、电热这类问题时，首先判断电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路若是非纯电阻电路，关键是搞清楚电能转化为什么形式的能，然后再确定选用哪个公式计算电功或电功率【变式训练】如图所示，有一个提升重物用的直流电动机，电阻为r0.6 ，电路中的固定电阻R10 ，电路两端的电压U160 V，理想电压表的示数U110 V，则通过电动机的电流是多少，电动机的输入功率和输出功率又各是多少？解析：对电阻R根据欧姆定律得I A5 A电动机的输入功率PIU5110 W550 W电动机的发热功率P1I2r520.6 W15 W所以电动机的输出功率P出PP1535 W.答案：5 A550 W535 W课堂练习1一只标有“220 V,60 W”的白炽灯泡，加在其两端的电压U由零逐渐增大到220 V，在这一过程中，电压U和电流I的关系与选项中所给的四种情况比较符合的是( )2(2012江苏盐城模拟)如图所示，图线1表示的导体电阻为R1，图线2表示的导体电阻为R2，则下列说法正确的是( )AR1R213BR1R231C将R1与R2串联后接于电源上，则电流比I1I213D将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1I2133(2012浙江理综)功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当。根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( )A8108 kWh B81010 kWhC81011 kWh D81013 kWh4如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长PQ10 cm，QN5 cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流强度为1 A，若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为( )A4 A B2 AC A D A5如图所示电路，电流表A1和A2为两个相同的毫安表，当电路两端接某一恒定电压的电源时，A1的示数为3 mA，A2的示数为2 mA。现将A2改接在R2所在支路上，如图中虚线所示，再接入原来的恒定电压电源，那么，关于A1与A2的示数情况，以下说法正确的是( )AA1示数增大，A2示数增大BA1示数增大，A2示数减小CA1示数增大，A2示数不一定减小DA1示数不一定增大，A2示数也不一定增大6(2012上海单科)当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J。为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )A3 V,1.8 J B3 V,3.6 JC6 V,1.8 J D6 V,3.6 J7在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V。重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0 V。则这台电动机正常运转时输出功率为( )A32 W B44 WC47 W D48 W8(2012安庆模拟)某同学为了研究规格为“2 V，0.36 W”小灯泡的伏安特性曲线，现备有下列器材：电源E(干电池两节，内阻很小)电压表(量程3 V，内阻约5 k)毫安表(量程50 mA，内阻为3 )定值电阻三个：R11 ，R23 ，R36 滑动变阻器R0(最大阻值10 ，额定电流1.5 A)开关S及导线若干根据以上器材试解答下列问题：(1)该同学通过研究发现毫安表量程过小，因此在三个定值电阻中选择电阻_(填“R1”“R2”或“R3”)将毫安表量程扩大，以满足实验要求。(2)请在虚线方框内画出实验的原理图，并在图中标出题中所给的表示各元件的符号。9如图所示，在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 ，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10 V，电流表的示数为40 mA，求发生短路处距A处有多远？10电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同。图甲为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S。(1)当自动开关S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)用电器由照明电路供电(U220 V)，设加热时用电器的电功率为400 W，保温时用电器的电功率为40 W，则R1和R2分别为多大？(3)若将图甲中的自动开关S换成理想的晶体二极管D，如图乙所示，其他条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能。112009年国庆群众游行队伍中的国徽彩车，不仅气势磅礴而且还是一辆电动车，充一次电可以行100千米左右。假设这辆电动彩车总质量为6.75103 kg，当它匀速通过天安门前500 m的检阅区域时用时250 s，驱动电机的输入电流I10 A，电压为300 V，电动彩车行驶时所受阻力为车重的0.02倍。g取10 m/s2，不计摩擦，只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量，求：(1)驱动电机的输入功率；(2)电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率；(3)驱动电机的内阻和机械效率。1B解析：灯泡两端电压逐渐增大的过程，灯丝的温度升高，灯丝的电阻变大，则UI图线的斜率变大，结合所给UI图线可知B对，A图线斜率不变，不对；C图线斜率变小，不对；D图线斜率先变大再变小，不对。2A3.B解析：用2只各为10 W的LED灯代替白炽灯，节省功率2(6010) W0.1 kW，设白炽灯每天点亮5小时，则一天节省0.1 kW5 h0.5 kWh，一年365天，全国近14亿人口，约4亿个家庭，则这4亿个家庭一年节省41083650.5 kWh7.31010 kWh，最接近B选项。4.A5B解析：A1的示数为3 mA，A2的示数为2 mA，则流过R2的电流为1 mA，由此可知R2R1。当A2与R2串联后，电路的总电阻变小，流过A1的电流变大，流过A2的电流I2，A2示数变小，故B正确。6D解析：根据QUItUq，通过0.3 C电荷量时电阻两端电压U13 V；由I及UIR知相同时间内通过0.6 C电荷量时，电阻两端电压U22U16 V，消耗电能Q2U2q23.6 J。7A解析：电动机线圈电阻RM 4 。电动机正常运转时，电动机的输入功率P1UI242 W48 W，电动机线圈的发热功率P2I2RM224 W16 W，所以电动机的输出功率P出P1P2(4816) W32 W，故A正确。8答案：(1)R1(2)电路图如图所示解析：电流表量程扩大通过并联小阻值电阻来完成，并联的电阻越小，量程越大，选R1，因为小灯泡的电阻很小，故采用外接法测量电阻。9答案：12.5 km解析：设发生短路处距离A处为x，据题意知，A、B两地间的距离l40 km，电压表的示数U10 V，电流表的示数I40 mA4.0102 A，R总800 。根据欧姆定律I可得：A端到短路处的两根输电线的电阻Rx 250 根据电阻定律可知：RxA、B两地间输电线的电阻为R总由/得解得xl40 km12.5 km10答案：(1)加热保温(2)121 1 089 (3)7.92105 J解析：(1)S闭合时，R2被短路，此时P1，用电器处于加热状态；S断开时，R1与R2串联，此时P2，用电器处于保温状态。(2)400 W40 W解得：R1121 R21 089 。(3)理想二极管具有单向导电性，则该用电器工作1小时消耗的电能E电 J7.92105 J。11答案：(1)3 000 W(2)2 700 W(3)3 90%解析：(1)驱动电机的输入功率P入UI30010 W3 000 W。(2)电动彩车通过天安门前的速度v2 m/s电动彩车行驶时所受阻力为Ff0.02mg0.026.7510310 N1.35103 N电动彩车匀速行驶时牵引力FFf，故电动彩车通过天安门前时牵引汽车前进的机械功率P机Fv2 700 W。(3)设驱动电机的内阻为R，由能量守恒定律得P入tP机tI2Rt解得驱动电机的内阻R3 驱动电机的机械效率100%90%。第二单元：电动势、闭合电路的欧姆定律一、电动势 1. 定义式： EW/q 2. 方向：在电源内部由_指向_3. 大小：(1)等于外电路_时电源两端的电压(2)等于非静电力把1 C的正电荷从电源内部的_移到_所做的功.二、闭合电路的欧姆定律1内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成_，跟内、外电路的电阻之和成_2公式：I或E. (只适用于纯电阻电路)；常用表达式EU外U内(适用于任何电路)三、路端电压与外电阻、电流的关系1路端电压与外电阻的关系(1)根据UIRR可知，当R增大时U_，R减小时U_(2)外电路断开时，R为无限大，I_，路端电压U_.(3)外电路短路时，R0，U_，I(短路电流)2路端电压跟电流的关系路端电压跟电流的关系是UEIr，用图象表示如图所示此图象的物理意义是：(1)图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的_(2)图线斜率大小代表电源的_，路端电压U随电流I变化的本质原因是由于电源内阻的存在(3)图中Im代表短路电流，Im_.四、电源的相关功率和电源的效率问题1正确区分相关电功率的含义电功率意义公式电源功率指电源提供的全部电功率P总EI电源输出功率指电源提供给外电路的功率P出UI电源内部消耗功率指电源内电阻消耗的功率P内I2r用电器的额定功率指用电器在正常工作条件(即额定电压)下的功率P额U额I额用电器的实际功率指用电器在实际电压下消耗的功率P实U实I实应用指导：元件的总功率元件的输出功率；元件的实际功率元件的额定功率2电源的输出功率P出I2RR(输出功率随外电阻变化的图线如图所示)(1)当Rr时，P出最大.(2)当P出P出最大时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r.(3)Rr时，P出随R的增大而减小3电源的效率，随着R的增大而增大，R变化规律如图所示：可见，当Rr时，电源有最大输出功率时，效率仅为50%. 特别提醒：(1)当电源的输出功率最大时，其效率50%，当R时100%，但此时P出0无实际意义(2)对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率应根据PI2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同例1.(2011年江苏盐城联合调研)在如图甲所示的电路中，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器闭合开关S，将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端，两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图乙所示则() A图线乙是电压表V2示数随电流变化的图线B电源内电阻的阻值为10 C电源的最大输出功率为3.6 WD滑动变阻器R2的最大功率为0.9 W解析：选D.V1是定值电阻R1两端电压，随电流的增大而增大，应是乙图线所反映的UI关系，图线甲是电压表V2示数随电流变化的图线，A错误；图线甲的斜率表示的是R1和电源内阻之和，电源内阻为r 5 ，所以B错误；内外电阻相等时，输出功率最大，Pm W1.8 W；可将R1和电源内阻之和等效为电源的“内阻”，当滑动变阻器的电阻等于该“内阻”时，滑动变阻器的功率最大，Pm W0.9 W.五、闭合电路的动态分析1程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化(或开关的通断)，引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析此类问题的基本步骤是：(1)由局部电阻变化判断总电阻的变化； (2)由I判断总电流的变化；(3)据UEIr判断路端电压的变化；(4)由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化2极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论3特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论特别提醒：(1)电路的动态分析问题是指由于电路中某一电阻的变化造成电路中其他物理量变化，只要熟练掌握串并联电路的特点及欧姆定律即可顺利解决问题(2)该类问题在近几年高考题中经常出现，且常以选择题考查为主 例2.(2009年高考广东理科基础卷)如图所示是一实验电路图在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是() A路端电压变小 B电流表的示数变大C电源内阻消耗的功率变小 D电路的总电阻变大解析：选A.由a到b，R1值减小，因此总电阻变小，D错，总电流增大，内电压增大，路端电压减小，所以A正确，再结合欧姆定律知电流表的示数变小，B错，由P内I2r知电源内阻消耗的功率变大，C错六、含容电路的分析和计算 电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，具体做法是：1确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压2当电容器和某一电阻串联后，接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压3电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电电量的多少可根据QCU计算特别提醒：求解含有电容器的电路问题，首先要弄清楚电路结构，分析出电容器两极板间的电压如何变化，然后根据串并联电路的特点结合欧姆定律，确定其他量例3.如图中电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求： (1)S闭合后，稳定时通过R1的电流(2)S原来闭合，然后断开，求这个过程中流过R1的总电荷量 解析：(1)电路稳定时，R1、R2串联，易求I1 A，即为流过R1的电流(2)S闭合时，电容器两端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量QCUC. S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UCE，储存的电荷量QCUC.很显然电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104 C电容器上的电荷量的增加是在S断开以后才产生的，这只有通过R1这条途径实现，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量答案：(1)1 A(2)1.2104C七、电路故障问题的分析方法1故障特点(1)断路的特点：电路中某一部分发生断路表现为电源电压不为零，而电流强度为零(2)短路的特点：电路中某一部分发生短路，表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零2故障的分析方法(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断路(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联；若电压表示数为零 ，则该电路被短路例4. (2011年陕西宝鸡二检)在如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定，闭合开关S后灯泡能够发光，经过一段时间后灯泡突然变亮，则出现这种现象的原因可能是() A电阻R1断路 B电阻R2断路C电阻R2短路 D电容器C断路解析：选B.若R1断路，则无电流流过灯泡，灯泡不亮，A错误；若R2断路，R总变大，I总变小，U内I总r变小，U外变大，U1I总R1变小，因ULU外U1，所以UL变大，灯泡变亮，故B正确；若R2短路，电流不经过灯泡，灯泡不亮，C错误；若电容器断路，总电阻不影响，故灯泡亮度不变，D错误八高考典型题型题型一：电路的动态分析【例1】(2011年滁州模拟)如图所示的电路，闭合开关S，滑动变阻器滑片P向左移动，下列结论正确的是()A电流表读数变小，电压表读数变大 B小灯泡L变亮C电容器C上的电荷量减小 D电源的总功率变大解析：滑动变阻器R的滑片P向左移，电路总电阻变大，则由I，可知干路电流变小，即电流表读数变小，由路端电压UEIr，可知电压表读数变大，A正确；由于干路电流变小，所以灯变暗，B错误；变阻器两端电压变大，电容器两端电压变大，电荷量增加，C错误；而电源总功率PIE，I减小，所以P减小，即D错误答案：A方法技巧：电路的动态分析应该先局部后整体，整体后再局部先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻的变化，然后看整体的干路电流和路端电压的变化情况，结合它们的变化情况再分析需要求解的物理量的变化【变式训练】(2009年高考广东卷)如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作如果再合上S2，则下列表述正确的是() A电源输出功率减小BL1上消耗的功率增大C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大解析：电源不计内阻，故电源两端的电压不变，再合上S2，实际上就是将电阻R2并联入电路中，引起总电阻减小，干路总电流必然增大，由PUI知，电源的输出功率应增大，A错；R1处于干路中，C对；由于R1两端的电压U1IR1，I增大，故U1增大，则L1两端的电压减小，由P知L1的功率减小，B错；L3和R3两端的电压减小，通过R3的电流必减小，D错 选C.题型二：闭合电路欧姆定律的应用【例2】 (17分)(2011年宁波模拟)在如图所示的电路中，R12 ，R2R34 ，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关S接b时，电压表示数为4.5 V，试求：(1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关S接b时，电源的电动势和内电阻； (3)当开关S接c时，通过R2的电流【思路点拨】当开关接不同触点a、b、c时，电阻R1、R2、R3的连接方式发生了变化，搞清它们之间的连接方式是解题的前提和关键解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！(1)当S接a时，R1被短路，外电阻为R2，可得： 通过电源的电流I1 1 A(2分)电源两端的电压U14 V(2分)(2)当S接a时，有EU1I1r4r(2分) 当S接b时，R1和R2串联，R外R1R26 (1分) 通过电源的电流I20.75 A(1分) 这时有：EU2I2r4.50.75 r(2分) 解式得：E6 Vr2 .(2分) (3)当S接c时，R总R1rR236 (1分) 总电流I3E/R总1 A(2分) 通过R2的电流II30.5 A(2分)【答案】(1)1 A4 V(2)6 V2 (3)0.5 A易误警示：(1)不能正确判断本题电路中因开关S的触点位置变化导致电阻连接方式的变化是失误的主要原因 (2)不能灵活应用一些基本公式，如PI2R、P、EUIr等造成计算繁琐课堂练习1、蓄电池的电动势是2V，说明电池内非静电力每移动1C的电荷做功 ，其电势能（填“增加”或“减小”），是 能转化为 能的过程。 2、电池的内电阻是0.2，外电路上的电压是1.8V，电路里的电流是0.2A，则电池的电动势是_V，外电路的电阻是_。 3、电源的电动势为3.0V，内电阻为0.20，外电路的电阻为4.80，则电路中的电流I=_A，内电压_V，路端电压_V。 4、如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，外电路总电阻为R，当S闭合后，电源总功率为_，电源的输出功率为_，外电路消耗的功率为_，内电路消耗的功率为_，电源的供电效率为_。 5、如图所示电路中，当K接a点时，通过负载R1的电流强度为2A，电源的输出功率是10W，当K接b点时，通过负载R2的电流强度是1A，电源的输出功率是5.5W，则该电源的电动势等于 ，内阻等于 。6、某同学用电流表和电压表等仪器测量干电池的电动势和内电阻，实验中分别测量了新旧电池各一节，根据测量结果分别作出新、旧电池的UI图象如图甲和图乙所示则图 (填“甲”或“乙”)表示新电池的UI图象，由图象可求出新电池的内阻r1= ，旧电池的内阻r2= 7、下列有关电源电动势的说法，错误的是（ ）A电源的电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压B电源的电动势反映了电源将其它形式能转化为电能的本领大小C电源的电动势就是电压D电源的电动势等于电路中内、外电压之和 8、下面是对电源电动势概念的认识，你认为正确的是：A同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化B1号1.5V干电池比7号1.5V干电池大，但电动势相同C电动势表征了电源把其他形式能转化为电能的本领，电源把其他形式能转化为电能越多，电动势越大D电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同 9、许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板的开路电压是600mV，短路电流是30mA，这块电池板的内电阻是( ).(A)60 (B)40 (C)20 (D)1010、电源的电动势为4.5V，内电阻为0.50，外电路接一个4.0的电阻，这时电源两端的电压为( ).(A)5.0V (B)4.5V (C)4.0V (D)3.5V11、在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确的Ut图象，如图4所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是A短路电流B电源内阻C电源电动势D全电路电阻12、电源电动势为，内阻为r，向可变电阻R供电.关于路端电压，下列说法中正确的是( ).(A)因为电源电动势不变，所以路端电压也不变(B)因为U=IR，所以当R增大时，路端电压也增大(C)因为U=IR，所以当I增大时，路端电压也增大(D)因为U=-Ir，所以当I增大时，路端电压下降13、若用E表示总电动势，U表示外电压，U表示内电压，R表示外电路总电阻，r表示内电阻，I表示总电流强度，考察下列各关系式：U = IR U = EU E = U+Ir I =E / (R+r) U = ER / (R+r) U = E+Ir，上述关系式中成立的是：（ ）A、B、C、D、 14、在闭合电路中，外电路电阻变大时 A路端电压减小 B电路中的电流增大 C电源内部的电压升高 D电源的内、外电压之和保持不变15、照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时A总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失电压大D干路电流一定，支路比深夜多，输电线上损失电压大16、 用电动势=6V、内电阻r=4的直流电源依次分别对下列四个电珠供电，最亮的电珠是( ).(A)“6V，12W” (B)“6V，9W” (C)“6V，4W” (D)“6V，3W”17、图线表示某电池组的输出电压电流关系，图线表示其输出功率电流关系 当该电池组的输出功率为120W时，电池组的内阻和输出电压分别为 （ ） A5，15 V B12，6 VC30，5 V D5，30 V18、在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（）AI1增大，I2 不变，U增大BI1减小，I2 增大，U减小CI1增大，I2 减小，U增大DI1减小，I2 不变，U减小19、如图所示的电路中，电压表和电流表都是理想电表，若将滑动变阻器的滑动触点向b端移动时（ ）A电压表V的读数增大，电流表A的读数减小B电压表V的读数减小，电流表A的读数增大C电压表V和电流表A的读数都减小D电压表V和电流表A的读数都增大20、如图所示，L1、L2、L3为三个相同的灯泡。在变阻器R的滑片P向上移动过程中，下列判断中正确的是AL1变亮，L3变暗BL2变暗，L3变亮CL1中电流变化量大于L3中电流变化量DL1中电流变化量小于L2中电流变化量21、用如图B-3所示的电路测电池组的电动势和内阻.其中V为电压表（其阻值足够大），定值电阻R=7.0.在开关未接通时，V的读数为6.0V；接通开关后，V的读数变为5.6V.那么，电池组的电动势和内阻分别等于（）A.6.0V 0.5 B.6.0V 1.25C.5.6V 1.25 D.5.6V 0.522、如图，电源内阻不能忽略，电流表和电压表为理想电表,下列说法不正确的是 A若R1断路，表的读数均减小B若R2断路，表的读数均减小C若R3断路，电流表读数为0，电压表读数变大D若R4断路，表的读数均变大23、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4均为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A1读数为I1，电流表A2的读数为I2，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时（ ）AI1变大，I2变大，U变大BI1变大，I2变小，U变大CI1变大，I2变小，U变小DI1变小，I2变小，U变小24、人造卫星常用太阳能电池供电太阳能电池由许多片电池板组成某电池板的电动势是5V，如果直接用这个电池板向电阻为40的外电路供电，供电电流是0.1A求：(1)外电路的路端电压，(2)电池板的内阻。 25、如下左图所示，R114，R29，当S扳到位置1时，电压表示数为2.8V，当开关S扳到位置2时，电压表示数为2.7V，求电源的电动势和内阻？（电压表为理想电表）26、如图所示，R1=14,R2=9。当开关处于位置1时，电流表读数I1=0.1A；当开关处于位置2时，电流表读数I2=0.15A。求电源的电动势E和内电阻r。27、如图所示，R为电阻箱，电压表为理想电压表当电阻箱读数为R1=2时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为U2=5V求：（1）电源的电动势E和内阻r（2）当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?28、如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻r=1，当接入固定电阻R=4时，电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻RL=0.5的小型直流电动机D恰能正常工作，求： （1）电路中的电流强度？ （2）电动机的额定工作电压？ （3）电源的总功率？参考答案1、增加，化学、电 2、1.84 9 3、0.6 0.12 2.88 4、 5、6V，0.5 6、乙； 0.5； 37、C 8、B 9、答案:C10、答案:C11、B12、答案:D13、B 14、D15、C16、答案:B17、 D 18、B 19、A 20、BC 21、A22、AB 23、C 24、（1）4 V （2） 解析：（1）根据部分电路的欧姆定律 得， U = IR =0.140V = 4 V （2）根据闭合电路的欧姆定律得 25、打到1时： I1U1/R10.2A 2.8E0.2r打到2时: I2U2/R20.3A 2.7E0.3r解得： E=3V r=1 26、解：设电源的电动势为E、内阻为r，则由闭合电路的欧姆定律可得：开关处于1时：E=I1（R1+r) 3分开关处于2时：E=I2（R2+r) 3分代入数据得：（3）E=0.1(14+r) 2分 E=0.15(9+r)（4） 2分解之得：E=1.5V ， （5）2分 说明：用其它方法得出正确答案的同样给分 27、（1）由闭合电路欧姆定律 联立上式并代入数据解得（2）由电功率表达式将上式变形为由上式可知时有最大值28、（1）1.5A；（2）9.5V；（3）30W。第三单元电学实验实验七：测定金属的电阻率一实验目的：1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；2掌握螺旋测微器的使用和读数方法；3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率二实验原理：1螺旋测微器(1)构造：如图，又叫千分尺(2)读数：测量值(毫米)固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01(毫米)如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.特别提示：使用螺旋测微器读数时，以毫米为单位，有三位小数2游标卡尺(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm.3伏安法测电阻(1)原理：R，用电压表测定电阻两端的电压U，用电流表测定流过电阻的电流I.(2)电流表的内接法和外接法的比较(3)两种电路的选择阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法简单概括为“大内偏大，小外偏小”实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法特别提示：电表示数变化大小是指相对变化的大小，即比较与的大小4.测电阻率的原理把金属丝接入图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx计算金属丝的电阻Rx，然后用米尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rxl/S，得出计算金属丝电阻率的公式三实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干四实验步骤1用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值2按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.4把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开电键S，求出导线电阻Rx的平均值 5整理仪器五、数据处理1在求Rx的平均值时可用两种方法(1)第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值(2)第二种是用UI图线的斜率求出2计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式Rx.六、误差分析1金属丝直径、长度的测量带来误差2测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测R真，由R，知测真3通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差七、注意事项1为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行2本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法 3电键S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大 4电流不宜太大(电流表用0 0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大 八、仪器选择的三个原则1安全性原则：通过电源、电阻、电流表、电压表等的电流不能超过其允许的额定电流2误差性原则：选用电表应考虑尽可能达到电表量程3便于操作原则：选择滑动变阻器时应使对外供电电压的变化范围既要满足实验要求，又要便于调节，滑动变阻器调节时应使其滑动范围较大九典型题分析题型一：游标卡尺、千分尺的读数【例1】 (2009年高考海南卷)某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图中的示数，该金属圆片的直径的测量值为_ cm，厚度的测量值为_ mm.【解析】游标卡尺是20分度的，可精确到0.05 mm，其主尺读数为1.2 cm，游标尺读数为80.005 cm0.040 cm.所以金属圆片直径为1.240 cm.螺旋测微器固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为0.183 mm，厚度测量值为1.683 mm. 【答案】1.2401.683【易误警示】千分尺必须估读，不要求游标对卡尺估读 题型二：实验数据的处理【例2】 (2009年高考广东卷)某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率所用的器材包括：输出为3 V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲 (2)实验的主要步骤如下：正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关； 读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关，_，合上开关，重复的操作(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙所示的关系图线，其斜率为_ A1m1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了_的电阻之和 (4)他