高考物理一輪復(fù)習(xí)第十部分-恒定電流(共44頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上恒定電流 電動(dòng)勢(shì)歐姆定律基礎(chǔ)知識(shí)歸納1.導(dǎo)線中的電場(chǎng)(1)形成因素：是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的.(2)方向：導(dǎo)線與電源連通后，導(dǎo)線內(nèi)很快形成了沿導(dǎo)線方向的恒定電場(chǎng).(3)性質(zhì)：導(dǎo)線中恒定電場(chǎng)的性質(zhì)與靜電場(chǎng)的性質(zhì)不同.2.電流(1)導(dǎo)體形成電流的條件：要有自由電荷；導(dǎo)體兩端形成電壓.(2)電流定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量跟這些電荷量所用時(shí)間的比值叫電流.(3)電流的宏觀表達(dá)式：I，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流.(4)電流是標(biāo)量但有方向，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?或與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反).單位：A， 1 A103mA106A.(

2、5)電流的微觀表達(dá)式：InqvS，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個(gè)自由電荷電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率.說(shuō)明：導(dǎo)體中三種速率：定向移動(dòng)速率非常小，約105 m/s；無(wú)規(guī)律的熱運(yùn)動(dòng)速率較大，約105 m/s；電場(chǎng)傳播速率非常大，為3×108 m/s.3.電動(dòng)勢(shì)(1)電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置；(2)電源電動(dòng)勢(shì)是表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小的物理量；(3)電源電動(dòng)勢(shì)E在數(shù)值上等于非靜電力把1 C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，即EW/q；(4)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無(wú)關(guān).4.

3、部分電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比.(2)公式 ：I.(3)適用條件：金屬導(dǎo)電或電解液導(dǎo)電.對(duì)氣體導(dǎo)電和晶體管導(dǎo)電不適用.(4)圖象注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別：對(duì)于電阻一定的導(dǎo)體，圖中兩圖都是過(guò)原點(diǎn)的直線，I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，U-I圖象的斜率表示電阻.當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí)，電阻的伏安特性曲線不再是過(guò)原點(diǎn)的直線，但部分電路的歐姆定律還是適用.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、公式Iq/t和InqSv的理解Iq/t是電流的定義式，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流.注意：在電解液導(dǎo)電時(shí)，是正、負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，q應(yīng)是兩種電荷的

4、電荷量絕對(duì)值之和，電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向.InqvS是電流的微觀表達(dá)式(n為單位體積內(nèi)的自由電荷個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率，約105 m/s).二、電動(dòng)勢(shì)和電壓的關(guān)系電動(dòng)勢(shì)和電壓這兩個(gè)物理量盡管有著相同的單位，而且都是描述電路中能量轉(zhuǎn)化的物理量，但在能量轉(zhuǎn)化方式上和決定因素上有本質(zhì)的區(qū)別：1.電壓表示電場(chǎng)力做功(UAB)，是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)；電源電動(dòng)勢(shì)表示非靜電力做功(E)，是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng).2.決定因素不同：電壓由電源和導(dǎo)體的連接方式?jīng)Q定；電動(dòng)勢(shì)由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無(wú)關(guān).三、伏安特性曲線及其應(yīng)用1.伏安特性曲線

5、電阻恒定不變的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線是直線，如右圖中a、b兩直線所示，具有這種伏安特性曲線的電學(xué)元件叫線性元件，直線的斜率等于電阻的倒數(shù).電阻因外界條件變化而變化的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線是曲線，如圖中c所示，這類電學(xué)元件叫非線性元件，導(dǎo)體c的電阻隨電壓升高而減小.2.利用伏安特性曲線的斜率求電阻時(shí)，不能用直線的傾角的正切來(lái)求，原因是物理圖象坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度是可以表示不同大小的電壓或電流，而應(yīng)用R求電阻.3.一般金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，其伏安特性如下圖所示.由于金屬導(dǎo)體是純電阻，所以歐姆定律仍然適用，伏安特性曲線上某一點(diǎn)的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值，即曲線的割線斜率表示了導(dǎo)體的電阻(圖甲)或?qū)?/p>

6、體的電阻的倒數(shù)(圖乙).典例精析1.公式Iq/t和I nqvS的理解和應(yīng)用【例1】來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子電荷e1.60×1019 C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為.假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1n2.【解析】按定義，I，所以6.25×1015由于各處電流相同，設(shè)這段長(zhǎng)度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個(gè)，則由I和t得I，所以n.而v22as，所以v，所以【答案】6

7、.25×1015；21【思維提升】解決本題的關(guān)鍵是：(1)正確把握電流強(qiáng)度的概念 Iq/t和qne.(2)善于將運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)和電流強(qiáng)度的定義式巧妙整合，靈活運(yùn)用.【拓展1】試研究長(zhǎng)度為l、橫截面積為S，單位體積自由電子數(shù)為n的均勻?qū)w中電流的流動(dòng)，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，于是導(dǎo)體中有勻強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生，在導(dǎo)體內(nèi)移動(dòng)的自由電子(e)受勻強(qiáng)電場(chǎng)作用而加速，和做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)進(jìn)行邊向前移動(dòng)，可以認(rèn)為阻礙電子運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子移動(dòng)的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常數(shù)).(1)電場(chǎng)力和碰撞的阻力相平衡時(shí)，導(dǎo)體中電子的速率v成為一定值，這時(shí)v為B.A. B. C. D

8、.(2)設(shè)自由電子在導(dǎo)體中以一定速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)，該導(dǎo)體中所流過(guò)的電流是.(3)該導(dǎo)體電阻的大小為 (用k、l、n、S、e表示).【解析】 據(jù)題意可得kveE，其中E，因此v.據(jù)電流微觀表達(dá)式IneSv，可得I，再由歐姆定律可知R2.電源電動(dòng)勢(shì)的理解【例2】關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)，以下說(shuō)法正確的是() A.電動(dòng)勢(shì)表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極板間的電壓B.由電動(dòng)勢(shì)E可知電動(dòng)勢(shì)E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小無(wú)關(guān)，由電源本身決定 C.1號(hào)干電池比5號(hào)干電池大，但是電動(dòng)勢(shì)相等，內(nèi)電阻相同 D.電動(dòng)勢(shì)的大小隨外電路的電阻增大而增大【解析】電動(dòng)勢(shì)由

9、電源本身的性質(zhì)決定，與W、q無(wú)關(guān)，與所接的外電路無(wú)關(guān)，所以B對(duì)，D錯(cuò).1號(hào)干電池和5號(hào)干電池電動(dòng)勢(shì)相等，但內(nèi)電阻不同，所以C錯(cuò).由電源電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)知A正確.【答案】AB【思維提升】應(yīng)正確理解電源電動(dòng)勢(shì)的物理意義和決定因素.【拓展2】關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)和電壓，以下說(shuō)法正確的是( A )A.在某電路中每通過(guò)20 C的電荷量，電池提供的電能是30 J，那么這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)是1.5 VB.電源內(nèi)，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，其電源電動(dòng)勢(shì)一定越大C.電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓D.電動(dòng)勢(shì)公式E中的“W”和電壓公式U中的“W”是一樣的，都是電場(chǎng)力做的功3.伏安特性曲線的理解和應(yīng)用【例3】如圖所示為電阻R1

10、和R2的伏安特性曲線，并且把第一象限分為、三個(gè)區(qū)域.現(xiàn)把R1和R2并聯(lián)在電路中，消耗的電功率分別用P1和P2表示；并聯(lián)的總電阻設(shè)為R.下列關(guān)于P1與P2的大小關(guān)系及R的伏安特性曲線應(yīng)該在的區(qū)域的說(shuō)法，正確的是()A.特性曲線在區(qū)，P1<P2 B.特性曲線在區(qū)，P1<P2C.特性曲線在區(qū)，P1P2 D.特性曲線在區(qū)，P1P2 【解析】并聯(lián)之后電阻比R1和R2電阻都小，由于此圖的斜率的倒數(shù)是電阻，所以并聯(lián)之后的特性曲線在區(qū)，B、D錯(cuò)，由題圖可得R1<R2，且兩者并聯(lián)，所以P1P2，C對(duì).【答案】C【思維提升】導(dǎo)體的伏安特性曲線有兩種畫法：用縱坐標(biāo)表示電壓U，橫坐標(biāo)表示電流I，畫出

11、的I-U關(guān)系圖線，它的斜率的倒數(shù)為電阻；用縱坐標(biāo)表示電壓U，橫坐標(biāo)表示電流I，畫出的U-I關(guān)系圖線，它的斜率為電阻.一定要看清圖象的坐標(biāo).【拓展3】一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖(a)所示，將它與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上，如圖(b)所示，三個(gè)用電器消耗的電功率均為P.現(xiàn)將它們連接成如圖(c)所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2，它們之間的大小關(guān)系有( C )A.P14P2 B.PDP/9 C.P14P2 D.PDP2易錯(cuò)門診【例4】如圖所示的圖象所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體：(1)兩

12、導(dǎo)體的電阻的大小R1 ，R2； (2)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時(shí)，電壓之比U1U2；(3)若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等(不為零)時(shí)，電流之比I1I2.【錯(cuò)解】(1)因?yàn)樵贗-U圖象中R1/kcot ，所以R1 ，R2 【錯(cuò)因】上述錯(cuò)誤的原因，沒有弄清楚圖象的物理意義.【正解】(1)在I-U圖象中R1/kU/I，所以R12 ，R2 (2)由歐姆定律得U1I1R1，U2I2R2，由于I1I2，所以U1U2R1R231(3) 由歐姆定律得I1U1/R1，I2U2/R2，由于U1U2，所以I1I2R2R113【答案】(1)2 ； (2)31(3)13【思維提升】應(yīng)用圖象的斜率求對(duì)應(yīng)的物理量，這是圖象法

13、討論問題的方法之一，但應(yīng)注意坐標(biāo)軸的物理意義.在用斜率求解時(shí)U、I是用坐標(biāo)軸上的數(shù)值算出的，與坐標(biāo)軸的標(biāo)度的選取無(wú)關(guān)，而角度只有在兩坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度相同時(shí)才等于實(shí)際角的大小，從本圖中量出的角度大小沒有實(shí)際意義.串、并聯(lián)電路焦耳定律基礎(chǔ)知識(shí)歸納1.串聯(lián)電路(1)電路中各處電流相等，即II1I2I3；(2)串聯(lián)電路兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓之和，即UU1U2U3；(3)串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻之和，即RR1R2R3；(4)串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比，即；(5)串聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即.2.并聯(lián)電路(1)并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，即UU1

14、U2U3；(2)并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路電流之和，即II1I2I3；(3)并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和，即.當(dāng)并聯(lián)電路是由n個(gè)相同的電阻r并聯(lián)而成時(shí)，總電阻R；當(dāng)并聯(lián)電路只有兩個(gè)支路時(shí)，則總電阻為R；(4)并聯(lián)電路中通過(guò)各個(gè)電阻的電流跟它的阻值成反比，即I1R1I2R2U；(5)并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1P2R2PnRnU2.注意：計(jì)算電功率，無(wú)論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率之和：PP1P2Pn.3.電路的簡(jiǎn)化原則：(1)無(wú)電流的支路可以除去；(2)等勢(shì)點(diǎn)可以合并；(3)理想導(dǎo)線可以任意長(zhǎng)短；(4)理想電壓表斷路，理想電流表

15、短路；(5)電容充、放電完畢時(shí)斷路.方法：兩種方法經(jīng)常一起使用(3)等效法注意：不漏掉任何一個(gè)元件，不重復(fù)用同一個(gè)元件.4.電路中有關(guān)電容器的計(jì)算(1)電容器充、放電穩(wěn)定后跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等.(2)在計(jì)算出電容器的帶電量后，必須同時(shí)判定兩極板的極性，并標(biāo)在圖上.(3)在充、放電時(shí)，電容器兩根引線上的電流方向總是相同的，所以要根據(jù)正極板電荷的變化情況來(lái)判斷電流方向.(4)如果變化前后極板帶的電性相同，那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器所帶電荷量的之差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器所帶電荷量的絕對(duì)值之和.5.電功與電熱(焦耳定律)

16、(1)電功：電流所做的功，計(jì)算公式為WqUUIt(適用于一切電路)，考慮到純電阻電路中有UIR，所以還有WI2RtU2t/R(適用于純電阻電路).(2)電熱(焦耳定律)：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體上產(chǎn)生熱量.計(jì)算公式為QI2Rt(適用于一切電路)，考慮到純電阻電路中有UIR，所以也有QUItU2t/R(適用于純電阻電路).(3)電功與電熱的關(guān)系：純電阻電路：電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以電功等于電熱，即QW.非純電阻電路：電流做功將電能轉(zhuǎn)化為熱能和其他形式的能(如機(jī)械能、化學(xué)能等)，所以電功大于電熱，由能量守恒可知WQE其他或UItI2RtE其他6.電功率與熱功率(1)電功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的

17、功.計(jì)算公式PW/tUI(適用于一切電路)，對(duì)于純電阻電路PI2RU2/R.用電器的額定功率是指用電器在額定電壓下工作時(shí)的功率；而用電器的實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)的功率.(2)熱功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量.計(jì)算公式PQ/tI2R(適用于一切電路)，對(duì)于純電阻電路還有PUI U2/R.(3)電功率與熱功率的關(guān)系：純電阻電路中，電功率等于熱功率；非純電阻電路中，電功率大于熱功率.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、含電容器電路的分析與計(jì)算在直流電路中，當(dāng)電容器充(放)電時(shí)，電路里有充(放)電電流.一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件.分析和計(jì)算含有電容器的直流電路

18、時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：1.電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò)，所以在此支路中的電阻上無(wú)電壓降，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓.2.當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等.3.電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充(放)電.如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放電.二、電路中的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律電功和電熱都是電能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化的量度.遵循能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律.在純電阻(電阻、燈泡、電爐、電烙鐵等)電路中電功等于電熱，即 QW.在非純電阻電路(電動(dòng)機(jī)、電解槽、電感線圈、電容)中WQE其他

19、或UItI2RtE其他三、電表的改裝1.電流表原理和主要參數(shù)電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指針的偏轉(zhuǎn)角與電流強(qiáng)度I成正比，即kI，故表的刻度是均勻的.電流表的主要參數(shù)有，表頭內(nèi)阻Rg，即電流表線圈的電阻；滿偏電流Ig，即電流表允許通過(guò)的最大電流值，此時(shí)指針達(dá)到滿偏；滿偏電壓U，即指針滿偏時(shí)，加在表頭兩端的電壓，故UgIgRg.2.電流表改裝成電壓表方法：串聯(lián)一個(gè)分壓電阻R，如圖所示，若量程擴(kuò)大n倍，即n，則根據(jù)分壓原理，需串聯(lián)的電阻值RRg(n1)Rg，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大.3.電流表改裝成量程更大的電流表方法：并聯(lián)一個(gè)分流電阻R，如圖所示

20、，若量程擴(kuò)大n倍，即n，則根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，需要并聯(lián)的電阻值RRg，故量程擴(kuò)大的倍數(shù)越高，并聯(lián)的電阻值越小.4.說(shuō)明(1)改裝后，表盤刻度要相應(yīng)變化，但電流表主要參數(shù)(Ig、Ug、Rg)不變.(2)改裝后的電流表的讀數(shù)為通過(guò)表頭和分流小電阻所組成并聯(lián)電路的實(shí)際電流強(qiáng)度；改裝后的電壓表讀數(shù)是指表頭與分壓大電阻所組成串聯(lián)電路兩端的實(shí)際電壓.(3)電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度與通過(guò)電流表的實(shí)際電流成正比.(4)非理想電流表接入電路后起分壓作用，故測(cè)量值偏??；非理想電壓表接入電路后起分流作用，故測(cè)量值偏小.(5)考慮電表對(duì)電路影響時(shí)，把電流表和電壓表當(dāng)成普通的電阻，只是其讀數(shù)反映了流過(guò)電流表的電流強(qiáng)度或

21、是電壓表兩端的電壓.典例精析1.含電容器的電路的分析與計(jì)算【例1】在如圖所示的閃光燈電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，電容器的電容為C.當(dāng)閃光燈兩端電壓達(dá)到擊穿電壓U時(shí)，閃光燈才有電流通過(guò)并發(fā)光，正常工作時(shí)，閃光燈周期性短暫閃光，則可以判定()A.電源的電動(dòng)勢(shì)E一定小于擊穿電壓UB.電容器所帶的最大電荷量一定為CEC.閃光燈閃光時(shí)，電容器所帶的電荷量一定增大D.在一個(gè)閃光周期內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量與通過(guò)閃光燈的電荷量一定相等【解析】電容器兩端的電壓與閃光燈兩端的電壓相等，當(dāng)電源給電容器充電，達(dá)到閃光燈擊穿電壓U時(shí)，閃光燈被擊穿，電容器放電，放電后閃光燈兩端電壓小于U，斷路，電源再次給電容器充電，達(dá)到電

22、壓U時(shí)，閃光燈又被擊穿，電容器放電，如此周期性充、放電，使得閃光燈周期性短暫閃光.要使得充電后達(dá)到電壓U，則電源電動(dòng)勢(shì)一定大于或等于U，A項(xiàng)錯(cuò)誤；電容器兩端的最大電壓為U，故電容器所帶的最大電荷量為CU，B項(xiàng)錯(cuò)誤；閃光燈閃光時(shí)電容器放電，所帶電荷量減少，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)電荷通過(guò)R，通過(guò)閃光燈放電，故充放電過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量與通過(guò)閃光燈的電荷量一定相等，D項(xiàng)正確.【答案】D【思維提升】理解此電路的工作過(guò)程是解決本題的關(guān)鍵.找出題意(當(dāng)閃光燈兩端電壓達(dá)到擊穿電壓U時(shí)，閃光燈才有電流通過(guò)并發(fā)光，正常工作時(shí)，閃光燈周期性短暫閃光)中的內(nèi)涵，就是我們的突破口.【拓展1】如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)

23、E 6 V，內(nèi)阻r1 ，電阻R13 ，R26 ，電容器的電容C3.6 F，二極管D具有單向?qū)щ娦裕_始時(shí)，開關(guān)S1閉合，S2斷開.(1)合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電荷量變化了多少？(2)合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過(guò)R1的電荷量是多少？【解析】(1)設(shè)開關(guān)S1閉合，S2斷開時(shí)，電容兩端的電壓為U1，干路電流為I1，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I11.5 AU1 I1 ×R14.5 V合上開關(guān)S2后，電容電壓為U2，干路電流為I2.根據(jù)閉合電路的歐姆定律有I22 AU2I2·4 V所以電容器上電荷量變化了Q(U2U1)C1.8×106 C或

24、電容器上電荷量減少了Q(U1U2)C1.8×106 C(2)合上S2后，電容上的電荷量為QCU21.44×105 C斷開S1后，R1和R2的電流與阻值成反比，故流過(guò)電阻的電荷量與阻值成反比，故流過(guò)電阻R1的電荷量為Q1Q9.6×106 C【拓展2】如圖所示的電路中，4個(gè)電阻的阻值均為R，E為直流電源，其內(nèi)阻可以不計(jì)，沒有標(biāo)明哪一極是正極.平行板電容器兩極板間的距離為d.在平行極板電容器的兩個(gè)平行極板之間有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電小球.當(dāng)電鍵K閉合時(shí)，帶電小球靜止在兩極板間的中點(diǎn)O上.現(xiàn)把電鍵打開，帶電小球便往平行極板電容器的某個(gè)極板運(yùn)動(dòng)，并與此極板碰撞，設(shè)在

25、碰撞時(shí)沒有機(jī)械能損失，但帶電小球的電荷量發(fā)生變化.碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷，而且所帶的電荷量恰好剛能使它運(yùn)動(dòng)到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個(gè)極板碰撞后所帶的電荷量.【解析】由電路圖可以看出，因R4支路上無(wú)電流，電容器兩極板間電壓，無(wú)論K是否閉合始終等于電阻R3上的電壓U3，當(dāng)K閉合時(shí)，設(shè)此兩極板間電壓為U，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，由分壓關(guān)系可得UU3E小球處于靜止，由平衡條件得mg當(dāng)K斷開，由R1和R3串聯(lián)可得電容兩極板間電壓為U由式得UUUU表明K斷開后小球?qū)⑾蛳聵O板運(yùn)動(dòng)，重力對(duì)小球做正功，電場(chǎng)力對(duì)小球做負(fù)功，表明小球所帶電荷與下極板的極性相同，由功能關(guān)系可知mgmv20因

26、小球與下極板碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能損失，設(shè)小球碰后電荷量變?yōu)閝，由功能關(guān)系得qUmgd0mv2聯(lián)立上述各式解得qq即小球與下極板碰后電荷符號(hào)未變，電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的.2.電路中能量的轉(zhuǎn)化與守恒【例2】微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3 V的電壓時(shí)，通過(guò)的電流為0.3 A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為2.0 V時(shí)，電流為0.8 A，這時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，則吸塵器的效率為多少？【解析】當(dāng)加0.3 V電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，說(shuō)明電動(dòng)機(jī)無(wú)機(jī)械能輸出，它消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)電動(dòng)機(jī)也可視為純電阻，則rU1/I11 ，當(dāng)加2.0 V電壓，電流為0.8 A時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，有機(jī)械能輸出，此時(shí)

27、的電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，消耗的電能等于轉(zhuǎn)化機(jī)械能和熱能之和.轉(zhuǎn)化的熱功率由PIr0.82×1 W0.64 W計(jì)算，總功率由 P0 I2U20.8×2.0 W1.6 W計(jì)算.所以電動(dòng)機(jī)的效率為(PP0)/P60%【思維提升】電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)為純電阻，UIR；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為非純電阻，U>IR.【拓展3】如圖所示為電解水的實(shí)驗(yàn)裝置，閉合開關(guān)S后觀察到電壓表的示數(shù)為6.0 V，電流表的示數(shù)為100 mA.(1)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中消耗了何種形式的能量？轉(zhuǎn)化成了何種形式的能量？(2)若通電10 min， A管中將生成多少毫升氣體.(3)已知每摩爾水被電解消耗280.8 kJ的能量，則10

28、 min內(nèi)增加了多少化學(xué)能？(4)在電解池中產(chǎn)生了多少內(nèi)能，在該實(shí)驗(yàn)中電解池兩極間液體的電阻是多大？【解析】(1)在電解水的過(guò)程中，消耗了電能，轉(zhuǎn)化成了化學(xué)能和內(nèi)能，由能量轉(zhuǎn)化及守恒定律，消耗的電能等于化學(xué)能和內(nèi)能的總和.(2)因Iq/t，故qIt0.1×600 C 60 C到達(dá)陰極的氫離子和電子結(jié)合成氫原子，再結(jié)合成氫分子.每個(gè)電子帶電e1. 6×1019 C，在10 min內(nèi)，在陽(yáng)極生成氫氣的物質(zhì)的量為nq/(2eNA)60/(2×1.6×1019×6.02×1023) mol3.11×104 mol在標(biāo)準(zhǔn)狀況下每摩爾氫

29、氣的體積為22.4 L，所以在A管中生成氫氣的體積V3.11×104×22.4 L6.97 mL(3) 10 min內(nèi)增加的化學(xué)能E化3.11×104×280.8×103 J87.3 J(4)由能量守恒定律求得電解池中產(chǎn)生的內(nèi)能QE電E化IUtE化6×0.1×600 J87.3 J272.7 J再根據(jù)焦耳定律可求出電解池內(nèi)兩極間電阻R45.4 3.電表的改裝【例3】電流電壓兩用電表的電路如圖所示.已知圖中S是雙刀雙擲開關(guān)，a、b、c、d、e、f為接線柱.雙刀雙擲開關(guān)的觸刀擲向a、b，e與a接通，f與b接通；擲向c、d，e與c

30、接通，f與d接通.電流表G的量程是0.001 A，內(nèi)阻是100 ，電阻R1的阻值為9 900 ， R2的阻值是1.01 .(1)觸刀擲向a、b時(shí)，此兩用表是什么表？量程是多大？(2)觸刀擲向c、d時(shí)，此兩用表是什么表？量程是多大？【解析】(1)觸刀擲向a、b時(shí)，R1與電流表串聯(lián)，是電壓表，其量程為UIg( R1Rg)0.001×(1009 900) V10 V(2)觸刀擲向c、d時(shí)，R2與電流表并聯(lián)，是電流表，其量程為IIgIgRg/R2(0.001100×0.001/1.01) A0.1 A【思維提升】用表頭改裝成電流表時(shí)需要并聯(lián)一個(gè)電阻，改裝成電壓表時(shí)需要串聯(lián)一個(gè)電阻，

31、根據(jù)這個(gè)原理可以判斷出是什么表，并算出其量程.另外弄清雙刀雙擲開關(guān)結(jié)構(gòu)也是本題的一個(gè)重要細(xì)節(jié). 【拓展4】四個(gè)相同的小量程電流表(表頭)分別改裝成兩個(gè)電流表和兩個(gè)電壓表.已知電流表A1的量程大于A2的量程，電壓表V1的量程大于V2的量程，改裝好后把它們按圖示接入電路，則( D )電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)；電流表A1的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2的偏轉(zhuǎn)角；電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)；電壓表V1的偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2的偏轉(zhuǎn)角；A. B. C. D. 易錯(cuò)門診【例4】有一起重機(jī)用的是直流電動(dòng)機(jī)，如圖所示，其內(nèi)阻r0.8 ，線路電阻R10 ，電源電壓U150 V，電壓表示數(shù)為110 V，

32、求：(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；(2)輸入到電動(dòng)機(jī)的功率P入；(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率Pr，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率.【錯(cuò)解】(1)IUM/r110/0.8 A137.5 A(2)P入IUM(137.5×110) kW15.12 kW(3)PrI2r(137.522×0.8) kW15.12 kWP機(jī)P入Pr0【錯(cuò)因】IU/r對(duì)電動(dòng)機(jī)不適用.【正解】(1)I(UUM)/R4 A(2)P入U(xiǎn)MI(110×4) W440 W(3)PrI2r(42×0.8) W12.8 WP機(jī)P入Pr427.2 W【思維提升】電功表示的是電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)消耗的全部電能都轉(zhuǎn)化為其他形式的能

33、，電熱僅表示電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分電能，兩者是不同的物理量，不能混淆.計(jì)算公式不能通用，只有對(duì)純電阻元件兩者算出的結(jié)果才是一致的.兩者可通過(guò)能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律聯(lián)系起來(lái).電阻定律基礎(chǔ)知識(shí)歸納1.電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料及溫度有關(guān).(2)公式 ：.(3)上式中的比例系數(shù)是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率(反映該材料的性質(zhì)，不是每根具體的導(dǎo)體的性質(zhì)).與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積無(wú)關(guān)，與導(dǎo)體的溫度有關(guān)，單位是·m.(4)純金屬的電阻率小，合金的電阻率大.(5)材料的電阻率

34、與溫度的關(guān)系：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大(可以理解為溫度升高時(shí)金屬原子熱運(yùn)動(dòng)加劇，對(duì)自由電子的定向移動(dòng)的阻礙增大)，鉑較明顯，可用于做溫度計(jì)；錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻.半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小(可以理解為半導(dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電，溫度升高時(shí)半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導(dǎo)電能力提高).有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0 K時(shí)，電阻率突然減小到零這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象.能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體.材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度TC.(6)公式R是電阻的定義式，而R是電阻的決定式，R與U成正比或R與I成反比的說(shuō)法是錯(cuò)誤的，導(dǎo)體的電阻大小由長(zhǎng)

35、度、橫截面積及材料決定，一旦導(dǎo)體給定，即使它兩端的電壓U0，它的電阻仍然存在.重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、滑動(dòng)變阻器的使用1.滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn)如圖所示的兩種電路中，滑動(dòng)變阻器(最大阻值為R0)對(duì)負(fù)載RL的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用，通常把圖(a)電路稱為限流接法，圖(b)電路稱為分壓接法.負(fù)載RL上電壓調(diào)節(jié)范圍(忽略電源內(nèi)阻)負(fù)載RL上電流調(diào)節(jié)范圍(忽略電源內(nèi)阻)相同條件下電路消耗的總功率限流接法EULEILEIL分壓接法0ULE0ILE(ILIaP)比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大限流電路能耗較小其中，在限流電路中，通過(guò)RL的電流IL，當(dāng)R0RL時(shí)，IL主要取決于R0

36、的變化，當(dāng)R0<RL時(shí)，IL主要取決于RL，特別是當(dāng)R0RL時(shí)，無(wú)論怎樣改變R0的大小，也不會(huì)使IL有較大變化.在分壓電路中，不論R0的大小如何，調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸頭P的位置，都可以使IL有明顯的變化.2.滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的選擇方法滑動(dòng)變阻器以何種接法接入電路，應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活選擇.(1)下列三種情況必須選用分壓式接法：要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如：測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路)，即大范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，必須采用分壓接法.當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測(cè)

37、量多組數(shù)據(jù))時(shí)，必須采用分壓接法.因?yàn)榘磮D(b)連接時(shí)，因RLR0RaP，所以RL與RaP的并聯(lián)值R并RaP，而整個(gè)電路的總電阻約為R0，那么RL兩端電壓ULIR并·RaP，顯然ULRaP，且RaP越小，這種線性關(guān)系越好，電表的變化越平穩(wěn)均勻，越便于觀察和操作.若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓(或電流)的最小值仍超過(guò)RL的額定值時(shí)，只能采用分壓接法.(2)下列情況可選用限流式接法：測(cè)量時(shí)電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測(cè)量，且RL與R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時(shí)，采用限流式接法.沒有很高

38、的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí)，可考慮安裝簡(jiǎn)便和節(jié)能因素采用限流式接法.二、電阻的測(cè)量電阻的測(cè)量有多種方法，主要有伏安法、歐姆表法，除此以外，還有伏伏法、安安法、加R法、半偏法、電橋法、等效法等等.下面主要介紹伏安法測(cè)電阻的電路選擇1.伏安法測(cè)電阻的兩種電路形式(如圖所示)2.實(shí)驗(yàn)電路(電流表內(nèi)外接法)的選擇測(cè)量未知電阻的原理是R，由于測(cè)量所需的電表實(shí)際上是非理想的，所以在測(cè)量未知電阻兩端電壓U和通過(guò)的電流I時(shí)，必然存在誤差，即系統(tǒng)誤差，要在實(shí)際測(cè)量中有效地減少這種由于電表測(cè)量所引起的系統(tǒng)誤差，必須依照以下原則：(1)若，一般選電流表的內(nèi)接法，如圖(a)所示.由于該電路中，電

39、壓表的讀數(shù)U表示被測(cè)電阻Rx與電流表A串聯(lián)后的總電壓，電流表的讀數(shù)I表示通過(guò)本身和Rx的電流，所以使用該電路所測(cè)電阻R測(cè)RxRA，比真實(shí)值Rx大了RA，相對(duì)誤差a(2)若，一般選電流表外接法，如圖(b)所示.由于該電路中電壓表的讀數(shù)U表示Rx兩端電壓，電流表的讀數(shù)I表示通過(guò)Rx與RV并聯(lián)電路的總電流，所以使用該電流所測(cè)電阻R測(cè)比真實(shí)值Rx略小些，相對(duì)誤差a(3)試觸判斷法：當(dāng)Rx、RA、RV大約值都不清楚時(shí)用此法.如圖所示，將單刀雙擲開關(guān)S分別接觸a點(diǎn)和b點(diǎn)，若看到電流表讀數(shù)變化較大，說(shuō)明電壓表分流影響較大，應(yīng)該選用內(nèi)接法；若看到電壓表讀數(shù)變化較大，說(shuō)明電流表分壓影響較大，應(yīng)該選用外接法.在測(cè)

40、定金屬電阻率電路中，由于電阻絲電阻較小，所以實(shí)驗(yàn)室采用電流表外接法；測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，通常采用電流表外接法.3.實(shí)驗(yàn)儀器選用與實(shí)物圖連接(1)儀器的選擇一般應(yīng)考慮三方面因素：安全因素，如：通過(guò)電源和電阻的電流不能超過(guò)其允許的最大電流，各電表讀數(shù)不能超過(guò)量程.誤差因素，如：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差；電壓表、電流表在使用時(shí)，要用盡可能使指針接近滿刻度的量程，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/32/3之間；使用歐姆表時(shí)宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位.便于操作，如：選用滑動(dòng)變阻器時(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

41、則不便于操作.(2)選擇儀器的一般步驟是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路；根據(jù)電路選擇滑動(dòng)變阻器；選定電源，選擇電壓表和電流表以及所用的量程.(3)連接實(shí)物圖的基本方法是：畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；分析各元件連接方式，明確電表量程；畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去；連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路也應(yīng)對(duì)照電路圖按照連線的方法和順序進(jìn)行.典例精析1.電阻的測(cè)量【例1】檢測(cè)一個(gè)標(biāo)稱值為5 的滑動(dòng)變阻器.可供使用的器材如下：A.待測(cè)滑動(dòng)變阻器Rx，總電阻約5 (電阻絲繞制緊密，匝數(shù)清晰可數(shù))

42、B.電流表A1，量程0.6 A，內(nèi)阻約0.6 C.電流表A2，量程3 A，內(nèi)阻約0.12 D.電壓表V1，量程15 V，內(nèi)阻約15 k E.電壓表V2，量程3 V，內(nèi)阻約3 kF.滑動(dòng)變阻器R，全電阻約20 G.直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì)H.游標(biāo)卡尺I.毫米刻度尺J.電鍵S，導(dǎo)線若干(1)用伏安法測(cè)定Rx的全電阻值，所選電流表為(填“A1”或“A2”)，所選電壓表為(填“V1”或“V2”).(2)在虛線框中畫出測(cè)量電路的原理圖，并根據(jù)所畫原理圖將下圖中實(shí)物連接成測(cè)量電路.(3)為了進(jìn)一步測(cè)量待測(cè)滑動(dòng)變阻器電阻絲的電阻率，需要測(cè)量電阻絲的直徑和總長(zhǎng)度，在不破壞變阻器的前提下，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)

43、驗(yàn)方案，寫出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長(zhǎng)度的表達(dá)式.【解析】(1)所用電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V，Rx約為5 ，故回路中最大電流約為0.6 A，為了讀數(shù)精確，所以電流表應(yīng)選A1，電壓表應(yīng)選V2.(2)電路原理圖和對(duì)應(yīng)的實(shí)物連線圖如圖所示.(3)方案一：需要的器材：游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺主要操作步驟：數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n.用毫米刻度尺(也可以用游標(biāo)卡尺)測(cè)量所有線圈的排列長(zhǎng)度L，可得電阻絲的直徑為dL/n用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器線圈部分的外徑D，可得電阻絲總長(zhǎng)度ln(D)；也可以用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器瓷管部分的外徑D，得電阻絲總長(zhǎng)度ln(D)重復(fù)測(cè)量三次，求出電阻絲直徑和總長(zhǎng)度的平均值.方案二：需

44、要的器材：游標(biāo)卡尺主要的操作步驟：數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n.用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器線圈部分的外徑D1和瓷管部分的外徑D2，可得電阻絲的直徑為d電阻絲總長(zhǎng)度l(D1D2)重復(fù)測(cè)量三次，求出電阻絲直徑和總長(zhǎng)度的平均值.【答案】(1)A1；V2(2)、(3)見解析【拓展1】用伏安法測(cè)金屬電阻Rx(約為5 )的值，已知電流表內(nèi)阻為1 ，量程0.6 A，電壓表內(nèi)阻為幾千歐，量程為3 V，電源電動(dòng)勢(shì)為9 V，滑動(dòng)變阻器阻值為06 ，額定電流為5 A，試畫出測(cè)量Rx的原理圖.【解析】因，故應(yīng)選用電流表外接電路.如果采用變阻器限流接法，負(fù)載Rx的電壓變化范圍約為45/129 V，顯然所提供的電壓表量程不夠，應(yīng)采

45、用分壓接法，實(shí)際電路圖應(yīng)如圖所示.2.電表的改裝和使用【例2】將滿偏電流Ig300 A、內(nèi)阻未知的電流表改裝成電壓表并進(jìn)行核對(duì)：(1) 利用如右圖所示的電路測(cè)量表 的內(nèi)阻(圖中電源的電動(dòng)勢(shì)E4 V)：先閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；再閉合S2，保持R不變，調(diào)節(jié)R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的，讀出此時(shí)R的阻值為200 ，則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值Rg.(2)將該表改裝成量程為3 V的電壓表，需 (填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值為R0的電阻.(3)把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行核對(duì)，試畫出實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物連接圖.【解析】(1)在保證干路中電流幾乎不變的情況下，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得：IgRg(

46、IgIg)R，故得RgR100 (2)將電流表改裝成電壓表，需串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，分壓電阻阻值為R09 900 (3)核對(duì)電路中，標(biāo)準(zhǔn)表與改裝表應(yīng)并聯(lián)，核對(duì)范圍應(yīng)盡可能大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接. 電路圖和實(shí)物圖如下：【答案】(1)100(2)串聯(lián)；9 900(3)見解析【思維提升】本題是一道綜合性的基礎(chǔ)題，只要同學(xué)們對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)了解得比較透徹，應(yīng)該能較輕松解答此題.因此要求同學(xué)們務(wù)必夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).3.電表內(nèi)阻的測(cè)量【例3】某電流表的內(nèi)阻在0.1 0.2 之間，現(xiàn)要測(cè)量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：A.待測(cè)電流表A1(量程0.6 A)B.電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻約2 k)C.電壓表V2(量程1

47、5 V，內(nèi)阻約10 k)D.滑動(dòng)變阻器R1(最大電阻10 )E.定值電阻R2(阻值5 )F.電源E(電動(dòng)勢(shì)4 V)G.電鍵S及導(dǎo)線若干(1)電壓表應(yīng)選用；(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(3)若測(cè)得電壓表讀數(shù)U，電流表讀數(shù)I，則電流表A1內(nèi)阻表達(dá)式為RA.【解析】利用電壓表測(cè)電壓，電流表測(cè)電流的功能，根據(jù)歐姆定律R計(jì)算電流表的內(nèi)阻.由于電源電動(dòng)勢(shì)為4 V， 在量程為15 V的電壓表中有的刻度沒有利用，測(cè)量誤差較大，因而不能選；量程為3 V的電壓表其量程雖然小于電源電動(dòng)勢(shì)，但可在電路中接入滑動(dòng)變阻器進(jìn)行保護(hù)，故選用電壓表V1.由于電流表的內(nèi)阻在0.1 0.2 之間，量程為0.6 A ，電流表上允許通過(guò)的最

48、大電壓為0.12 V，因而電壓表不能并聯(lián)在電流表的兩端，必須將一個(gè)阻值為5 的定值電阻R2與電流表串聯(lián)再接到電壓表上，才滿足要求.滑動(dòng)變阻器在本實(shí)驗(yàn)中分壓與限流的連接方式均符合要求，但考慮限流的連接方式節(jié)能些，因而滑動(dòng)變阻器采用限流的連接方式 .故本題電壓表選用V1，設(shè)計(jì)電路圖如圖所示.電流表A1內(nèi)阻的表達(dá)式為RAR2【答案】(1)V1(2)見解析 (3) R2【思維提升】仔細(xì)分析，認(rèn)真計(jì)算，知曉滑動(dòng)變阻器兩種不同接法的作用是分析這類題的關(guān)鍵. 易錯(cuò)門診【例4】某電壓表的內(nèi)阻在20 k50 k之間，要測(cè)其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材：待測(cè)電壓表V(量程3 V) 電流表A1(量程200 A)

49、電流表A2(量程5 mA) 電流表A3(量程0.6 A)滑動(dòng)變阻器R(最大阻值1 k) 電源E(電動(dòng)勢(shì)4 V)電鍵S(1)所提供的電流表中，應(yīng)選用；(2)為了盡量減小誤差要求測(cè)多組數(shù)據(jù)，試畫出符合要求的實(shí)驗(yàn)電路圖.【錯(cuò)解】當(dāng)電壓表滿偏時(shí)，通過(guò)它的電流I不超過(guò)3/20 A150 A，所以電流表選用A1.滑動(dòng)變阻器選用限流接法.【錯(cuò)因】滑動(dòng)變阻器阻值可有1 k，比RV小得多，用限流電路無(wú)法使表上電壓在量程之內(nèi)，更不用說(shuō)取多組數(shù)據(jù)了. 【正解】(1)電流表選用A1.(2)采用分壓電路.實(shí)驗(yàn)電路如圖所示.【思維提升】在選擇滑動(dòng)變阻器的接法時(shí)，部分同學(xué)認(rèn)為只要安全，都選用分壓電路就可以了.雖然這樣往往也

50、能用，但還應(yīng)遵循精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮.閉合電路的歐姆定律基礎(chǔ)知識(shí)歸納1.閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)、外電路內(nèi)電路：電源兩極(不含兩極)以內(nèi)，如電池內(nèi)的溶液、發(fā)電機(jī)的線圈等.內(nèi)電路的電阻叫做內(nèi)電阻.外電路：電源兩極，用電器和導(dǎo)線等.外電路的電阻叫做外電阻.(2)閉合電路的歐姆定律內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與內(nèi)、外電路的電阻之和成反比.適用條件：純電阻電路.閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：.EU外U內(nèi).I(I、R間關(guān)系).UEIr(U、I間關(guān)系).UE(U、R間關(guān)系)2.閉合電路中的電壓關(guān)系(1)電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電壓之和.注意：U不一定等于IR.(純電阻電路中UIR

51、，非純電阻電路中UIR)(2)路端電壓與電流的關(guān)系(如圖所示).路端電壓隨總電流的增大而減小.電流為零時(shí)，即外電路斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)E.在圖象中，U-I圖象在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì).路端電壓為零時(shí)(即外電路短路時(shí))的電流Im (短路電流).圖線斜率的絕對(duì)值在數(shù)值上等于內(nèi)電阻.(3)純電阻電路中，路端電壓U隨外電阻R的變化關(guān)系.外電路的電阻增大時(shí)，I減小，路端電壓升高；外電路斷開時(shí)，R，路端電壓UE；外電路短路時(shí)，R0，U0，IImE/r.3.電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的比較：電動(dòng)勢(shì)路端電壓U物理意義反映電源內(nèi)部非靜電力做功把其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的情況反映電路中電場(chǎng)力做功把電能轉(zhuǎn)化成為

52、其他形式能量的情況定義式E=，W為電源的非靜電力把正電荷從電源負(fù)極移到正極所做的功U=，W為電場(chǎng)力把正電荷從電源外部由正極移到負(fù)極所做的功量度式EIRIrUUUIR測(cè)量運(yùn)用歐姆定律間接測(cè)量用伏特表測(cè)量決定因素只與電源性質(zhì)有關(guān)與電源和電路中的用電器有關(guān)特殊情況當(dāng)電源開路時(shí)路端電壓U值等于電源電動(dòng)勢(shì)E4.閉合電路中的功率關(guān)系(1)電源的總功率：P總IEIUIUP出P內(nèi)(2)電源內(nèi)耗功率：P內(nèi)I2rIUP總P出(3)電源的輸出功率：P出IUIEI2rP總P內(nèi)(4)電源的輸出功率與電路中電流的關(guān)系P出IU外IEI2rr(I)2，當(dāng)I時(shí)，電源的輸出功率最大，P出.P出-I圖象如右圖示.5.電源的輸出功率

53、與外電路電阻的關(guān)系對(duì)于純電阻電路，電源的輸出功率P出I2R()2R由上式可以看出，當(dāng)外電阻等于電源內(nèi)電阻(Rr)時(shí)，電源輸出功率最大，其最大輸出功率為Pm.當(dāng)Rr時(shí)，即IE/2r時(shí)，電源的輸出功率最大，P出.P出-R圖象如右圖所示.由圖象可知，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R1和R2，不難證明r.由圖象還可以看出，當(dāng)R<r時(shí)，若R增大，則P出增大；當(dāng)R>r時(shí)，若R增大，則P出減小.注意：對(duì)于內(nèi)、外電路上的固定電阻，其消耗的功率僅取決于電路中的電流大小.5.電源的效率指電源的輸出功率與電源功率之比.即×100%×100%×100%對(duì)純

54、電阻電路，電源的效率×100%×100%×100%由上式看出，外電阻越大，電源的效率越高.6.電路的U-I圖象右圖中a為電源的U-I圖象，b為外電阻的U-I圖象.兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)的連線為對(duì)角線的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大??； b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大小；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)，即內(nèi)、外電阻相等時(shí)，圖中矩形面積最大，即輸出功率最大(可以看出此時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半).重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、閉合電路中的能量關(guān)系1.電源的功率、電源消耗的功率、其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β?、整個(gè)電路消耗的功率都是指EI或I2(R外r).2.電源的輸出功率、外電路消耗的功率都是指IU或IEI2r或I2R外.3.電源內(nèi)阻消耗的功率是I2r.4.整個(gè)電路中有P電源P外P內(nèi).這顯然是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律