電流電功、電功率和焦耳定律

1、五、電功、電功率和焦耳定律1導(dǎo)體中形成電流時(shí)，電場(chǎng)力移動(dòng)自由電荷做功，通常稱電流做功，簡(jiǎn)稱電功電功等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流強(qiáng)度和時(shí)間三者的乘積，電功是標(biāo)量。表達(dá)式：w=qu=iut電流通過用電器做多少功，電路就消耗多少電能公式w=iut是計(jì)算電功的一般表達(dá)式，與用電器性質(zhì)無關(guān)2電功率是表示電流做功快慢的物理量它等于一段電路的兩端電壓和電流的乘積。表達(dá)式p=w/t=ui是計(jì)算電功率的一般表示式，適用于任何用電器，與用電器的性質(zhì)無關(guān) 3焦耳定律：電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，跟電流的平方、導(dǎo)體的電阻和通電時(shí)間成正比，即q=i2rt熱功率： p=i2r只反映用電器“電阻”上消耗的熱功率4純電

2、阻用電器(符合歐姆定律)：電流通過用電器時(shí)的電功即為電熱例如電爐、電熨斗、電飯鍋，電烙鐵、白熾燈泡等非純電阻用電器(不符合歐姆定律)：電流通過用電器時(shí)的一般電功大于電熱（電流做功消耗的電能，一要通過電阻發(fā)熱，二要轉(zhuǎn)化成其它形式的能）例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等5額定電壓是指用電器在正常工作的條件下應(yīng)加的電壓，在這個(gè)條件下它消耗的功率就是額定功率，流經(jīng)它的電流就是它的額定電流6閉合電路中的電功率閉合電路的歐姆定律就是能的轉(zhuǎn)化和守恒在閉合電路的反映，因?yàn)閑i= ui+i2r 或 eit=uit+ i2r t式中pe=ei是電源的總功率（eit是電源提供的電能），p出=ui是電源輸出功

3、率或轉(zhuǎn)化為其他形式能量的功率（uit是輸出的電能），pr=i 2r是消耗于電源內(nèi)阻上的焦耳熱功率。電源的效率：（最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路）o rp出pmr電源的輸出功率，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為。= 50，效率并不高由圖像還可知，對(duì)應(yīng)于電源的非最大輸出功率p可以有兩個(gè)不同的外電阻rl和r2使得電源輸出功率相等，且.由圖像還可知：當(dāng)rr時(shí)，若r增大，則p出減小值得注意的是，上面的結(jié)論都是在電源的電動(dòng)勢(shì)e和內(nèi)阻r不變的情況下適用例：（06江蘇卷）電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器，他們一般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致

4、相同。圖為某種電熱式電器的簡(jiǎn)化電路圖，主要元件有電阻絲r1、r2 和自動(dòng)開關(guān)s。（1）當(dāng)自動(dòng)開關(guān)s閉合和斷開時(shí)，用電器分別處于什么狀態(tài)？ （2）用電器由照明電路供電（u220 v），設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為 400w，保溫時(shí)用電器的電功率為40w，則 r1和 r2 分別為多大？ （3）若將圖中的自動(dòng)開關(guān) s換成理想的晶體二極管d，如圖所示，其它條件不變，求該用電器工作1小時(shí)消耗的電能。 5（1）s閉合，處于加熱狀態(tài) s斷開，處于保溫狀態(tài) （2）由電功率公式得 聯(lián)立得r1=121，r2=1089(3)kwh(或7.92105j)例：兩只額定電壓均為110v的燈泡a和b，額定功率分別為100w和4

5、0w，為了使它們接到220v電源上能正常發(fā)光，同時(shí)電路消耗的電功率最小，如圖所示電路中最合理的是圖( ). cme rsr120如圖所示,電阻r1=8，電動(dòng)機(jī)繞組電阻r0=2，當(dāng)開關(guān)s斷開時(shí)，電阻r1消耗的電功率是2.88 w；當(dāng)開關(guān)s閉合時(shí),電阻r1消耗的電功率是2 w。若電源的電動(dòng)勢(shì)為6v，求開關(guān)s閉合時(shí),電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率。lkm例：如圖，電源電動(dòng)勢(shì)為30v，內(nèi)電阻不計(jì)，一個(gè)“6v，12w”的電燈與一個(gè)繞線電阻為2的電動(dòng)機(jī)m串聯(lián)接入電路.已知電路中電燈正常發(fā)光，則電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為（ ）a.40w b.44w c.48w d.60w am電動(dòng)機(jī)例：（07重慶）汽車電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)車燈會(huì)

6、瞬時(shí)變暗，如圖，在打開車燈的情況下，電動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)電流表讀數(shù)為10 a，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流表讀數(shù)為58 a，若電源電動(dòng)勢(shì)為12.5 v，內(nèi)阻為0.05 ，電流表內(nèi)阻不計(jì)，則因電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，車燈的電功率降低了ba35.8 w b43.2 w c48.2 w d76.8 w未啟動(dòng)時(shí)：u內(nèi)i1r=10*0.05=0.5vu燈u-u內(nèi)=12.5-0.5=12vp燈u燈i1=12*10120wr燈u燈/i1=12/101.2歐姆啟動(dòng)時(shí)：u內(nèi)i2r=58*0.05=2.9vu燈u-u內(nèi)=12.5-2.9=9.6vp燈u燈2/r燈=9.6*9.6/1.276.8w車燈的電功率降低了:120-76.8=43.2w

7、例：(10新課標(biāo))電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)圖線如圖所示，圖中u為路端電壓，i為干路電流，a、b為圖線上的兩點(diǎn)，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為、。由圖可知、的值分別為a.、 b.、 c.、 d.、【答案】d【解析】電源效率，e為電源的總電壓（即電動(dòng)勢(shì)），根據(jù)圖象可知ua=、ub=，所以選項(xiàng)d正確。例：一個(gè)電源分別接上8和2的電阻時(shí)，兩電阻消耗的電功率相等，則電源內(nèi)阻為（ ）a1 b2 c4 d8例：如圖所示，拋物線c1、c2分別是純電阻直流電路中，內(nèi)、外電路消耗的電功率隨電流變化的圖線.由該圖可知下列說法中錯(cuò)誤的是( ) a電源

8、的電動(dòng)勢(shì)為4vb電源的內(nèi)電阻為1c電源輸出功率最大值為8wd電源被短路時(shí)，電源消耗的最大功率可達(dá)16wc例：(05江蘇)如圖所示，r為電阻箱，v為理想電壓表當(dāng)電阻箱讀數(shù)為r1=2時(shí)，電壓表讀數(shù)為u1=4v；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為r2=5時(shí)，電壓表讀數(shù)為u2=5v求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)e和內(nèi)阻r(2)當(dāng)電阻箱r讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大?最大值pm為多少?參考答案：（1）由閉合電路歐姆定律聯(lián)立上式并代入數(shù)據(jù)解得（2）由電功率表達(dá)式將上式變形為由上式可知時(shí)有最大值7同種電池的串聯(lián)n個(gè)相同的電池同向串聯(lián)時(shí)，設(shè)每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為i，內(nèi)電阻為ri，則串聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì)=n1，總內(nèi)阻r=nri。例：每個(gè)太

9、陽能電池的電動(dòng)勢(shì)為，短路電流為，則該電池的內(nèi)阻為_現(xiàn)用多個(gè)這種太陽能電池串聯(lián)對(duì)標(biāo)稱值“，”的用電器供電，則需要_個(gè)這樣的太陽能電池才能使用電器正常工作這一串電池組的總功率多大？對(duì)用電器供電的效率是多少？八、多用電表1、多用電表是一種比較常用的電學(xué)儀器，它可以用來測(cè)交流電壓、直流電壓、直流電流和電阻多用電表測(cè)電阻的歐姆擋的設(shè)計(jì)原理是閉合電路歐姆定律，它是一種用電流的大小間接表示電阻阻值的測(cè)量?jī)x表它的結(jié)構(gòu)如圖922所示設(shè)兩表筆接被測(cè)電阻rx，由i=e/(rg+r+r+rx)知，i隨rx而變化如果在表面刻度盤上直接標(biāo)上與i 相對(duì)應(yīng)的rx值，就成為歐姆表由于i和rx是非線性關(guān)系，所以歐姆表刻度不均勻當(dāng)

10、紅黑表筆短接時(shí)，i=e/(rg+r+r)，可調(diào)r使i=ig所以表頭滿偏時(shí)，表示被測(cè)電阻為零當(dāng)兩表筆斷開時(shí)，表頭無電流通過，表示被測(cè)電阻rx為無窮大2、歐姆表本身帶有電源，當(dāng)其正常工作時(shí)，電流必須從表頭正接線柱流入，因而必須使電源負(fù)極和表頭正接線柱相接也就是說，紅、黑表筆的正、負(fù)插孔，實(shí)際上表示表頭的正、負(fù)接線柱，而與電源的正、負(fù)極正好相反所以，當(dāng)使用其內(nèi)部電源時(shí)，電流從黑表筆流出！3、歐姆表刻度為“反刻度、不均勻”在測(cè)量電阻時(shí)，為了減小誤差，應(yīng)使指針指在中間左右的位置(1/32/3)，測(cè)量不同阻值的電阻時(shí)可通過調(diào)整相應(yīng)倍率擋達(dá)到要求4、歐姆表內(nèi)的電池用久了，它的電動(dòng)勢(shì)會(huì)降低，此時(shí)的歐姆表雖然也

11、能通過調(diào)零電阻進(jìn)行歐姆調(diào)零，但此時(shí)的歐姆表測(cè)出的電阻值誤差較大，從原理可推出，此時(shí)的測(cè)量值比真實(shí)值偏大5、使用歐姆表測(cè)電阻時(shí)要注意：(1)多用電表內(nèi)部電池的正極接的是黑表筆，負(fù)極接的是紅表筆；(2)要區(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”的位置；(3)每變換一次量程，都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零；(4)測(cè)量時(shí)待測(cè)電阻必須跟其它元件和電源斷開；(5)讀數(shù)時(shí)要乘以相應(yīng)的倍率；(6)使用完畢后應(yīng)將選擇開關(guān)旋到off或交流電壓最高擋；(7)電池用久了，應(yīng)更換新電池.例：某同學(xué)用多用電表測(cè)電阻rx，所用多用電表的歐姆擋有1，10，100，1 k四擋，他粗測(cè)時(shí)用100擋，調(diào)零后測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度太小，為了獲得較為準(zhǔn)確

12、的測(cè)量值，他應(yīng)用哪擋擋位( )(a) 1. (b) 10. (c) 1 k. (d)無法判斷.思路點(diǎn)撥：用100擋測(cè)量時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角太小，說明未知電阻的阻值太大，因此正確做法是把選擇開關(guān)扳到1 k擋位，再把兩根表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使指針指在電阻刻度的零位上，然后把兩根表筆分別與rx的兩端相接，方可讀出較準(zhǔn)確的示數(shù).答案：c.例：圖是把量程為3ma的電流表改裝成歐姆表的結(jié)構(gòu)示意圖，其中電源電動(dòng)勢(shì)e=1.5 v經(jīng)改裝后，若將原電流表3ma刻度處的刻度值定為零位置則2 ma刻度處應(yīng)標(biāo) ，1 ma刻度處應(yīng)標(biāo) .思路點(diǎn)撥：根據(jù)歐姆表原理，對(duì)應(yīng)于不同被測(cè)電阻rx，通過電流表電流為ix=e/(rg+r+r

13、+rx) =e/(r內(nèi) +rx)，當(dāng)ix=3ma時(shí)，rx=0，可求得r內(nèi)=500. 答案：250，1000.例：用歐姆表測(cè)電阻的優(yōu)點(diǎn)是快捷、方便，缺點(diǎn)是讀數(shù)不夠精確，尤其是當(dāng)表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)下降后，測(cè)出的電阻值與真實(shí)值之間有較大的差異.如圖甲是一個(gè)歐姆表的電路結(jié)構(gòu)圖，圖乙是其表盤的刻度（該刻度值是按照表內(nèi)電池電動(dòng)勢(shì)為1.5v的正常值而刻制的）.已知在電流滿偏刻度的1/2處所標(biāo)的電阻值為15.問：該歐姆表的內(nèi)阻（即rg、r和r0之和）多大？在滿偏刻度1/3的b點(diǎn)所標(biāo)的電阻值為多大？當(dāng)表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)下降為1.4v時(shí)（歐姆表仍可準(zhǔn)確調(diào)零），在測(cè)某一電阻rx時(shí)，歐姆表的指針恰好指在b點(diǎn)，此時(shí)rx的真

14、實(shí)值為多大？gerrgr0甲15ab乙答案：15，30，28.例：（2009年全國卷）某同學(xué)得用多用電表測(cè)量二極管的反向電阻。完成下列測(cè)量步驟：（1）檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。（2）將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開關(guān)拔至電阻測(cè)量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫?。?）將紅、黑表筆_，進(jìn)行歐姆調(diào)零。（4）測(cè)反向電阻時(shí)，將_表筆接二極管正極，將_表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。（5）為了得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤_（填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“中央”）；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)步驟（3）（4）。（6）測(cè)量完成后，將選擇開關(guān)拔向_位置。答案（3）短接（4）紅 黑（5）中央（

15、6）off【解析】首先要機(jī)械調(diào)零，在選擇量程后還要進(jìn)行歐姆調(diào)零而且每一次換量程都要重復(fù)這樣的過程。(3)將紅黑表筆短接,即為歐姆調(diào)零。測(cè)量二極管的反向電阻時(shí)應(yīng)將紅筆接二極管的正極，黑接負(fù)極。歐姆表盤的刻度線分布不均勻，在中央的刻度線比較均勻，所以盡量讓指針指向表盤的中央。測(cè)量完成后應(yīng)將開關(guān)打到off檔。例：（2009年上海）（1）用多用表的歐姆檔測(cè)量阻值約為幾十kw的電阻rx，以下給出的是可能的操作步驟，其中s為選擇開關(guān)，p為歐姆檔調(diào)零旋鈕，把你認(rèn)為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫在下面的橫線上_。a將兩表筆短接，調(diào)節(jié)p使指針對(duì)準(zhǔn)刻度盤上歐姆檔的零刻度，斷開兩表筆b將兩表筆分別連接到被測(cè)電阻

16、的兩端，讀出rx的阻值后，斷開兩表筆c旋轉(zhuǎn)s使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆檔1kd旋轉(zhuǎn)s使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆檔100e旋轉(zhuǎn)s使其尖端對(duì)準(zhǔn)交流500v檔，并拔出兩表筆根據(jù)右圖所示指針位置，此被測(cè)電阻的阻值約為_w。（2）（多選題）下述關(guān)于用多用表歐姆檔測(cè)電阻的說法中正確的是（）（a）測(cè)量電阻時(shí)如果指針偏轉(zhuǎn)過大，應(yīng)將選擇開關(guān)s撥至倍率較小的檔位，重新調(diào)零后測(cè)量（b）測(cè)量電阻時(shí)，如果紅、黑表筆分別插在負(fù)、正插孔，則會(huì)影響測(cè)量結(jié)果（c）測(cè)量電路中的某個(gè)電阻，應(yīng)該把該電阻與電路斷開（d）測(cè)量阻值不同的電阻時(shí)都必須重新調(diào)零【答案】（1）c、a、b、e，30k，（2）a、c，【解析】（1）測(cè)量幾十kw的電阻rx我們一般選擇較

17、大的檔位先粗測(cè)，使用前應(yīng)先進(jìn)行調(diào)零，然后依據(jù)歐姆表的示數(shù)，在更換檔位，重新調(diào)零，在進(jìn)行測(cè)量；使用完畢應(yīng)將選擇開關(guān)置于off位置或者交流電壓最大檔，拔出表筆。歐姆表的示數(shù)乘以相應(yīng)檔位的倍率即為待測(cè)電阻的阻值30kw。（2）歐姆檔更換規(guī)律“大小，小大”，即當(dāng)指針偏角較大時(shí)，表明待測(cè)電阻較小，應(yīng)換較小的檔位；反之應(yīng)還較大的檔位。電流總是從紅表筆流入從黑表筆流出多用電表，每次換擋一定要進(jìn)行歐姆調(diào)零，測(cè)量電阻一定要斷電作業(yè)。 例：（05遼寧卷）圖中b為電源，r1、r2為電阻.k為電鍵?，F(xiàn)用多用電表測(cè)量流過電阻r2的電流。 將多用電表的選擇開關(guān)調(diào)至直流電流擋（內(nèi)阻很?。┮院?，正確的接法是（ c ）a保持k

18、閉合，將紅表筆接在a處，黑表筆接在b處b保持k閉合，將紅表筆接在b處，黑表筆接在a處c將k斷開，紅表筆接在a處，黑表筆接在b處d將k斷開，紅表筆接在b處，黑表筆接在a處例：(10四川)（1）用多用電表探測(cè)圖甲所示黑箱發(fā)現(xiàn)：用直流電壓擋測(cè)量，e、g兩點(diǎn)間和f、g兩點(diǎn)間均有電壓，e、f兩點(diǎn)間無電壓；用歐姆測(cè)量，黑表筆（與電表內(nèi)部電源的正極相連）接e點(diǎn)，紅表筆（表電表內(nèi)部電源的負(fù)極相連）接f點(diǎn)，阻值很小，但反接阻值很大。那么，該黑箱內(nèi)元件的接法可能是圖乙中 。例：（2009年安徽卷）用多用電表進(jìn)行了幾次測(cè)量，指針分別處于a、b的位置，如圖所示。若多用電表的選擇開關(guān)處于下面表格中所指的檔位，a和b的相

19、應(yīng)讀數(shù)是多少？請(qǐng)?zhí)钤诒砀裰?。指針位置選擇開關(guān)所處擋位讀 數(shù)a直流電流100mama直流電壓2.5vvb電阻100 ab答案：指針位置選擇開關(guān)所處的檔位讀 數(shù)a直流電流100ma23.0ma直流電壓2.5v0.57vb電阻100320【解析】直流電流100ma檔讀第二行“010”一排，最小度值為2ma估讀到1ma就可以了；直流電壓2.5v檔讀第二行“0250”一排，最小分度值為0.05v估讀到0.01v就可以了；電阻100檔讀第一行，測(cè)量值等于表盤上讀數(shù)“3.2”乘以倍率“100”。九、用伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻1、實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，改變r(jià)的阻值，從伏特表和安培表中讀出幾組i、u值。avs甲r

20、avs乙ra表外接法a表內(nèi)接法公式法：根據(jù)全電路毆姆定律：； oi/au/v.e.解得： ； ；圖解法：根據(jù)全電路毆姆定律：，對(duì)于一定的電源來說，電動(dòng)勢(shì)及電阻均是恒定不變的，所以輸出電壓與電流i的關(guān)系成線性一次函數(shù)，作出圖線，當(dāng)時(shí)，圖線的斜率為電池的內(nèi)阻。 此方法的優(yōu)點(diǎn)：直觀。減小誤差。2、誤差分析電流表外接法： 由于電壓表的內(nèi)阻不是無窮大，所以電流表的讀數(shù)與流過電池中的電流不相等。嚴(yán)格來說應(yīng)該是：，所以當(dāng)時(shí)，；所以u(píng)軸上的截距為：，即：；所以測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)為外電路斷開時(shí)電壓表測(cè)得的的電池兩端的電壓值，測(cè)得的內(nèi)阻為電壓表與電源內(nèi)阻的并聯(lián)值。結(jié)論：測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻都偏小。適用條件：rvr內(nèi)。電流

21、表內(nèi)接法：全電路歐姆定律為：當(dāng)時(shí)，。所以測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)是正實(shí)值，內(nèi)阻為電流表內(nèi)阻與電池內(nèi)阻的串聯(lián)值。結(jié)論：，適用條件：ra。3、其他方法r1ar2k1k2arkk2r1vr2k1vrk例：用伏安法測(cè)一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻r，所給的器材有:(a)電壓表:0315v；(b)電流表:00.63a；(c)變阻器r1(總電阻20)；(d)變阻器r2(總電阻100)；以及電鍵s和導(dǎo)線若干.(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖(標(biāo)明變阻器規(guī)格).(2)如圖所示的u-i圖上是由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的7組數(shù)據(jù)標(biāo)出的點(diǎn)，請(qǐng)你完成圖線，并由圖線求出=_ _v，r=_ _.(3)若只選用兩組數(shù)據(jù)，用歐姆定律算出、r，有可能誤差較大.若選用第_

22、和第_組數(shù)據(jù)誤差最大.例：測(cè)量電源b的電動(dòng)勢(shì)e及內(nèi)阻（e約為4.5v，約為1.5）。可選用的器材如下：量程為3v的理想電壓表v；量程為的電流表a（有一定內(nèi)阻）；固定電阻4；滑動(dòng)變阻器；電鍵k，導(dǎo)線若干。（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖，要求實(shí)驗(yàn)盡可能精確，且圖中各元件需用題目給出的符號(hào)或字母標(biāo)出。（2）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)電流表的讀數(shù)為i1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為u1；當(dāng)電流表的讀數(shù)為i2時(shí)，電壓表的讀數(shù)為u2，則可求出e= ， 。（用i1、 u1 、i2 、u2及r表示）。例：（2009年重慶卷）硅光電池是一種可將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。某同學(xué)用題22圖2所示電路探究硅光電池的路端電壓u與總電流i的關(guān)系。圖中r0為已

23、知定值電阻，電壓表視為理想電壓表。 請(qǐng)根據(jù)題22圖2，用筆畫線代替導(dǎo)線將題22圖3中的實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路。若電壓表的讀數(shù)為，則i ma； 實(shí)驗(yàn)一：用一定強(qiáng)度的光照射硅光電池，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，通過測(cè)量得到該電池的u-i曲線a。見題22圖4，由此可知電池內(nèi)阻 （填“是”或“不是”）常數(shù)，短路電流為 ma ，電動(dòng)勢(shì)為 v。實(shí)驗(yàn)二：減小實(shí)驗(yàn)一中光的強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得u-i曲線b，見題22圖4。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻為某值時(shí)，若實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為1.5v。則實(shí)驗(yàn)二中外電路消耗的電功率為 mw（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。答案： （1）是，是，否，20.685(20.683-20.687)，擺長(zhǎng)（2）

24、見22題答案圖，不是，0.295(0.293-0.297)，2.67(2.64-2.70)，0.065(0.060-0.070)解析：（1）單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)要求擺角小，單擺從平衡位置拉開約5釋放滿足此條件；因?yàn)樽畹忘c(diǎn)位置固定、容易觀察，所以在最低點(diǎn)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)；擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間太短、不易讀準(zhǔn)、誤差大，應(yīng)測(cè)多個(gè)周期的時(shí)間求平均值；表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨擺長(zhǎng)的增大而增大。（2）見右圖；根據(jù)歐姆定律可知i；路端電壓ueir，若r為常數(shù)、則u-i圖為一條不過原點(diǎn)的直線，由曲線a可知電池內(nèi)阻不是常數(shù)；當(dāng)u0時(shí)的電流為短路電流、約為295a0.295ma；當(dāng)電流i0時(shí)路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)e、約

25、為2.67v；實(shí)驗(yàn)一中的路端電壓為u11.5v時(shí)電路中電流為i10.21ma，連接a中點(diǎn)（0.21ma、1.5v）和坐標(biāo)原點(diǎn)，此直線為此時(shí)對(duì)應(yīng)滑動(dòng)變阻器阻值的外電路電阻（定值電阻）的u-i圖，和圖線b的交點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)二中的路端電壓和電路電流，如右圖,電流和電壓分別為i97a、u0.7v,則外電路消耗功率為pui0.068 mw。例：（2009年北京卷）某同學(xué)通過查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電池。該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)e 和內(nèi)電阻，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開關(guān)、一個(gè)電阻箱（最大阻值為9.999，科當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用） 一只電流表（量程=0.6a,內(nèi)阻）和若干導(dǎo)線。請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)e內(nèi)電阻的要求，設(shè)計(jì)

26、圖4中器件的連接方式，畫線把它們連接起來。 接通開關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值,讀取與對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)i,并作記錄當(dāng)電阻箱的阻值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖5所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)首先計(jì)算出每個(gè)電流值i 的倒數(shù);再制作r-坐標(biāo)圖，如圖6所示，圖中已標(biāo)注出了（）的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖6中上。在圖6上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)練成圖線。根據(jù)圖6描繪出的圖線可得出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)e= v,內(nèi)電阻 答案 見答圖4 見答圖6 見答圖6 1.5（1.461.54）；0.3（0.250.35）【解析】（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，需要得到電源的路端電壓

27、和通過電源的電流，在本實(shí)驗(yàn)中沒有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯(lián)充當(dāng)電壓表，測(cè)量電源的路端電壓，通過電流表的電流也是通過電源的電流，所以只需要將電流表和電阻箱串聯(lián)接在電源兩端即可。實(shí)物圖的連接如答圖4所示。由閉合電路歐姆定律有： e =i（r+r+rg），解得：，根據(jù)r-1/i圖線可知：電源的電動(dòng)勢(shì)等于圖線的斜率，內(nèi)阻為縱軸負(fù)方向的截距減去電流表的內(nèi)阻。例：(10廣東)某同學(xué)利用電壓表和電阻箱測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，使用的器材還包括定值電阻（r0=5）一個(gè)，開關(guān)兩個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖14(a). 在圖14（b）的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，請(qǐng)完成余下電路的連接。 請(qǐng)完成下列主

28、要實(shí)驗(yàn)步驟；a、檢查并調(diào)節(jié)電壓表指針指零；調(diào)節(jié)電阻箱，示數(shù)如圖14（c）所示，讀得電阻值是_；b、將開關(guān)s1閉合，開關(guān)s2斷開，電壓表的示數(shù)是1.49v；c、將開關(guān)s2_,電壓表的示數(shù)是1.16v；斷開開關(guān)s1 。 使用測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算出干電池的內(nèi)阻是_（計(jì)算結(jié)果保留二位有效數(shù)字）。 由于所有電壓表不是理想電壓表，所以測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)比實(shí)際值偏_(填“大”或“小”)?！敬鸢浮咳鐖D所示 20，閉合 0.69 小【解析】串聯(lián)電路中，部分電路的電壓與電阻成正比，可得r例：（10上海）某同學(xué)利用dis、定值電阻r0、電阻箱r1等實(shí)驗(yàn)器材測(cè)量電池a的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)多次改變電阻箱的阻

29、值，記錄外電路的總電阻阻值r，用電壓傳感器測(cè)得端電壓u，并在計(jì)算機(jī)上顯示出如圖2所示的1/u-1/r關(guān)系圖線a。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量電池b的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，得到圖2中的圖線b。（1）由圖線a可知電池a的電動(dòng)勢(shì)ea_v，內(nèi)阻ra_w。（2）若用同一個(gè)電阻r先后與電池a及電池b連接，則兩電池的輸出功率pa_pb（填“大于”、“等于”或“小于”）效率 。（填“大于”、“等于”或“小于”）【答案】（1）2.0v 0.5（2）小于 大于【解析】（1）根據(jù)，得,圖象，截距,斜率,所以電動(dòng)勢(shì),內(nèi)阻。（2）從圖象約知：截距,斜率，電動(dòng)勢(shì),內(nèi)阻。，電池的輸出功率,得小于；電池的效率，得大于。十、電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材和電路

30、的選擇原則和方法1、測(cè)量電路的選擇一般方法：被測(cè)量電阻的阻值較小時(shí)宜用外接法。被測(cè)量電阻的阻值較大時(shí)宜用內(nèi)接法。計(jì)算法：或：宜用內(nèi)接法或：宜用外接法或：內(nèi)外接法均可，此時(shí)要結(jié)合其它條件進(jìn)行選用。試觸法： ：宜用內(nèi)接法：宜用外接法：內(nèi)外接法均可，此時(shí)要結(jié)合其它條件進(jìn)行選用。例：（06黑、吉、甘）現(xiàn)要測(cè)定一個(gè)額定電壓4v、額定功率1.6w的小燈泡（圖中用表示）的伏安特性曲線。要求所測(cè)電壓范圍為0.1v4v?，F(xiàn)有器材：直流電源e（電動(dòng)勢(shì)4.5v，內(nèi)阻不計(jì)），電壓表v（量程4.5v，內(nèi)阻約為4104），電流表a1（量程250ma，內(nèi)阻約為2），電流表a2（量程500ma，內(nèi)阻約為1），滑動(dòng)變阻器r（最

31、大阻值約為30），電鍵s，導(dǎo)線若干。如果既要滿足測(cè)量要求，又要測(cè)量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是 ，下面兩個(gè)電路應(yīng)該選用的是 。甲： 乙：2、控制電路的選擇滑動(dòng)變阻器必須采用分壓法的三種情況要求某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)變化如果實(shí)驗(yàn)所提供的電壓表、電流表的量程或電阻元件允許的最大電流(或電壓)較小，當(dāng)采用限流法時(shí)，無論怎樣調(diào)節(jié)，電路中的實(shí)際電壓(或電流)都會(huì)超過電表的量程或電阻元件允許的最大電壓(或電流)i/mau/v12345675040302010o圖1滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于被測(cè)電阻或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值。：分壓接法：限流接法：分壓、限流接法均可，此時(shí)要結(jié)合其它條件進(jìn)行選用。例

32、：(03上海)圖1為某一熱敏電阻(電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感)的i-u關(guān)系曲線圖。為了通過測(cè)量得到圖1所示i-u關(guān)系的完整曲線，在圖2和圖3兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖_；簡(jiǎn)要說明理由：_。（電源電動(dòng)勢(shì)為9v，內(nèi)阻不計(jì)，滑線變阻器的阻值為0-100）。va圖2va圖3ar1r2熱敏電阻9v圖4在圖4電路中，電源電壓恒為9v，電流表讀數(shù)為70ma，定值電阻r1=250。由熱敏電阻的i-u關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_v；電阻r2的阻值為_。舉出一個(gè)可以應(yīng)用熱敏電阻的例子：_。例：有一個(gè)小燈泡標(biāo)有“6v 0.6w”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法測(cè)量這個(gè)燈泡的iu圖線，下列器材可供選用：a、電

33、壓表（05v，內(nèi)阻10k）b、電壓表（010v，內(nèi)阻20k）c、電流表（00.3a，內(nèi)阻1）d、電流表（00.6a，內(nèi)阻0.4）e、滑動(dòng)變阻器（30，2a）f、學(xué)生電源（直流9v），還有開關(guān)和導(dǎo)線（1）實(shí)驗(yàn)中選用電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，（用序號(hào)字母表示）（2）為使實(shí)驗(yàn)誤差盡可能減小，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。解析：一、電流表、電壓表的選擇由小燈泡的標(biāo)識(shí)可知其額定電壓為6v，額定電流為 ，在額定電壓下的電阻r=60。為了在實(shí)驗(yàn)中安全測(cè)量，小燈泡兩端所加電壓不能超過6v，（通過小燈泡的電流不能超過0.1a），要測(cè)iu圖線，測(cè)量數(shù)據(jù)中應(yīng)包含額定電壓值。因此電壓表應(yīng)選擇b，電流表應(yīng)選擇c。二、電流表內(nèi)外接法

34、的選擇計(jì)算 ，大于燈泡的最大阻值60，因此選用電流表外接法。三、控制電路的選擇本問題若采用限流電路，電路中的最小電流為： imin等于小燈泡額定電流，變阻器p無法對(duì)電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，故必須采用分壓電路。實(shí)驗(yàn)圖如圖所示 u/vi/ma1.0 2.0 3.01.51.00.5o例：在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用電壓表的內(nèi)阻約為20k，電流表的內(nèi)阻約為10，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20，選用能夠盡量減小系統(tǒng)誤差的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所測(cè)得的各組數(shù)據(jù)已用實(shí)心點(diǎn)標(biāo)在了右圖的坐標(biāo)紙上。根據(jù)各點(diǎn)表示的數(shù)據(jù)描出該電阻的伏安特性圖線，并由此圖線得出該電阻的阻值為rx=_（保留2位有效數(shù)字）。在方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。將實(shí)物連

35、接成實(shí)驗(yàn)電路。ma3、實(shí)驗(yàn)器材的選擇安全性: 指選用的實(shí)驗(yàn)器件要能保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。如線路中的限流電阻必須滿足要求，確保電流不能超過允許值；通過安培表的電流或加在伏特表上的電壓均不能超過它們的使用量程；通過電源、滑動(dòng)變阻器的電流不能超過額定值。所有的器件都必須符合實(shí)驗(yàn)要求。 精確性: 是指選用的實(shí)驗(yàn)器件要考慮盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差。如果實(shí)驗(yàn)原理不考慮電源和安培表的內(nèi)阻及伏特表的分流作用時(shí)，就必須選用內(nèi)阻小的電源和安培表及內(nèi)阻大的伏特表；安培表、伏特表在使用時(shí)，要用盡可能使指針接近滿刻度的量程，因?yàn)檫@樣可以減小讀數(shù)的誤差；使用歐姆表時(shí)宜選用使指針盡可能指在中間刻度附近的倍率檔位。方便性：選用滑動(dòng)變

36、阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)用到大部分電阻線，否則不便于操作，對(duì)高阻值的變阻器，如果滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流電壓有很大變化的，不宜采用,此時(shí)應(yīng)選用阻值較小的變阻器。 實(shí)驗(yàn)要求例：（05廣東）熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件。現(xiàn)用伏安法研究熱敏電阻在不同溫度下的伏安特性曲線，要求特性曲線盡可能完整。已知常溫下待測(cè)熱敏電阻的阻值約45。熱敏電阻和溫度計(jì)插入帶塞的保溫杯中，杯內(nèi)有一定量的冷水，其它備用的儀表和器具有：盛有熱水的熱水杯（圖中未畫出）、電源（3v、內(nèi)阻可忽略）、直流電流表（內(nèi)阻約1）、直流電壓表（內(nèi)阻約5k）、滑動(dòng)變阻器（020）、開

37、關(guān)、導(dǎo)線若干。在圖（a）的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求測(cè)量誤差盡可能小。根據(jù)電路圖，在圖（b）的實(shí)物圖上連線。簡(jiǎn)要寫出完成接線后的主要實(shí)驗(yàn)步驟_。圖（a）圖（b）a30.6v315外接，分壓，電流表用3a量程，電壓表用3v量程。略 略。例：用伏安法測(cè)量某一電阻rx的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：a、待測(cè)電阻rx（阻值大約為5，額定功率為1w）b、電流表a1（00.6a，內(nèi)阻0.2）c、電流表a2（03a，內(nèi)阻0.05）d、電壓表v1（03v，內(nèi)阻3k）e、電壓表v2（015v，內(nèi)阻15k）f、滑動(dòng)變阻器r1（050）g、滑動(dòng)變阻器r2（0500）h、蓄電池（電動(dòng)勢(shì)為6v）為了較準(zhǔn)確測(cè)量rx的阻值，保證器材的安全，以便操作方便，電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_，并畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。解析1、確定電流表、電壓表的量程。被測(cè)電阻rx的額定電壓、額