第十部分 恒定電流知識點(diǎn),習(xí)題

1、鍵入文字恒定電流 電動勢歐姆定律基礎(chǔ)知識歸納1.導(dǎo)線中的電場(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.(3)性質(zhì)：導(dǎo)線中恒定電場的性質(zhì)與靜電場的性質(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：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量跟這些電荷量所用時間的比值叫電流.(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)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?或與負(fù)電荷定向移動的方向相反).單位：A， 1 A103mA106A.(5)電流的微觀表達(dá)

2、式：InqvS，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個自由電荷電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率.說明：導(dǎo)體中三種速率：定向移動速率非常小，約105 m/s；無規(guī)律的熱運(yùn)動速率較大，約105 m/s；電場傳播速率非常大，為3108 m/s.3.電動勢(1)電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置；(2)電源電動勢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)電源電動勢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)電源電動勢和內(nèi)阻都由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無關(guān).4.部分電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：

3、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：對于電阻一定的導(dǎo)體，圖中兩圖都是過原點(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，電阻的伏安特性曲線不再是過原點(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形成的電流.注意：在電解液導(dǎo)電時，是正、負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流，q應(yīng)是兩種電荷的電荷量絕對值之和，電流方向?yàn)檎?/p>

4、電荷定向移動的方向.InqvS是電流的微觀表達(dá)式(n為單位體積內(nèi)的自由電荷個數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率，約105 m/s).二、電動勢和電壓的關(guān)系電動勢和電壓這兩個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)；電源電動勢表示非靜電力做功(E)，是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(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；電動勢由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無關(guān).三、伏安特性曲線及其應(yīng)用1.伏安特性曲線電阻恒定不變的導(dǎo)體，它的伏安特

5、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，不能用直線的傾角的正切來求，原因是物理圖象坐標(biāo)軸單位長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)w的電阻的倒數(shù)(圖乙).典例精

6、析1.公式Iq/t和I nqvS的理解和應(yīng)用【例1】來自質(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e1.601019 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6.251015由于各處電流相同，設(shè)這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個，則由I和t得I，所以n.而v22as，所以v，所以【答案】6.251015；21【思維提升】解決本題的關(guān)鍵是：(1

7、)正確把握電流強(qiáng)度的概念 Iq/t和qne.(2)善于將運(yùn)動學(xué)知識和電流強(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，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，于是導(dǎo)體中有勻強(qiáng)電場產(chǎn)生，在導(dǎo)體內(nèi)移動的自由電子(e)受勻強(qiáng)電場作用而加速，和做熱運(yùn)動的陽離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)進(jìn)行邊向前移動，可以認(rèn)為阻礙電子運(yùn)動的阻力大小與電子移動的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常數(shù)).(1)電場力和碰撞的阻力相平衡時，導(dǎo)體中電子的速率v成為一定值，這時v為B.A. B. C. D.(2)設(shè)自由電子在導(dǎo)體中以一定速率v運(yùn)動時，該導(dǎo)體中所流過的電流

8、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.電源電動勢的理解【例2】關(guān)于電源電動勢，以下說法正確的是() A.電動勢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兩極板間的電壓B.由電動勢E可知電動勢E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小無關(guān)，由電源本身決定 C.1號干電池比5號干電池大，但是電動勢相等，內(nèi)電阻相同 D.電動勢的大小隨外電路的電阻增大而增大【解析】電動勢由電源本身的性質(zhì)決定，與W、q無關(guān)，與所接的外電路無關(guān)，所以B對，D

9、錯.1號干電池和5號干電池電動勢相等，但內(nèi)電阻不同，所以C錯.由電源電動勢的本質(zhì)知A正確.【答案】AB【思維提升】應(yīng)正確理解電源電動勢的物理意義和決定因素.【拓展2】關(guān)于電源電動勢和電壓，以下說法正確的是( A )A.在某電路中每通過20 C的電荷量，電池提供的電能是30 J，那么這個電池的電動勢是1.5 VB.電源內(nèi)，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，其電源電動勢一定越大C.電動勢就是電源兩極間的電壓D.電動勢公式E中的“W”和電壓公式U中的“W”是一樣的，都是電場力做的功3.伏安特性曲線的理解和應(yīng)用【例3】如圖所示為電阻R1和R2的伏安特性曲線，并且把第一象限分為、三個區(qū)域.現(xiàn)把R1和R2

10、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)域的說法，正確的是()A.特性曲線在區(qū)，P1P2 B.特性曲線在區(qū)，P1P2C.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，由題圖可得R1IR.【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

11、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 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qIt0.1600 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.每個電子帶電e1. 61019 C，在10 min內(nèi)，在陽極生成氫氣的物質(zhì)的量為nq/(2eNA)60/(21.610196.021023) mol3.11104 mol在標(biāo)準(zhǔn)狀況下每摩爾氫氣的體積為22

12、.4 L，所以在A管中生成氫氣的體積V3.1110422.4 L6.97 mL(3) 10 min內(nèi)增加的化學(xué)能E化3.11104280.8103 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60.1600 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 ，

13、R2的阻值是1.01 .(1)觸刀擲向a、b時，此兩用表是什么表？量程是多大？(2)觸刀擲向c、d時，此兩用表是什么表？量程是多大？【解析】(1)觸刀擲向a、b時，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，R2與電流表并聯(lián)，是電流表，其量程為IIgIgRg/R2(0.0011000.001/1.01) A0.1 A【思維提升】用表頭改裝成電流表時需要并聯(lián)一個電阻，改裝成電壓表時需要串聯(lián)一個電阻，根據(jù)這個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)也是本題的一個重要細(xì)節(jié). 【拓展4】四個相同的小量程

14、電流表(表頭)分別改裝成兩個電流表和兩個電壓表.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. 易錯門診【例4】有一起重機(jī)用的是直流電動機(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，求：(1)通過電動機(jī)的電流；(2)輸入到電動機(jī)的功率P入；(3)電動機(jī)的發(fā)熱功率Pr，電動機(jī)輸出的機(jī)械功率.【錯解】(1)

15、IUM/r110/0.8 A137.5 A(2)P入IUM(137.5110) kW15.12 kW(3)PrI2r(137.5220.8) kW15.12 kWP機(jī)P入Pr0【錯因】IU/r對電動機(jī)不適用.【正解】(1)I(UUM)/R4 A(2)P入UMI(1104) W440 W(3)PrI2r(420.8) W12.8 WP機(jī)P入Pr427.2 W【思維提升】電功表示的是電流通過導(dǎo)體時消耗的全部電能都轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電熱僅表示電流通過導(dǎo)體時消耗的電能中轉(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，只有對純電阻元件兩者算出的結(jié)果才是一致的.兩者可通過能量的

16、轉(zhuǎn)化與守恒定律聯(lián)系起來.電阻定律基礎(chǔ)知識歸納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)體的長度和橫截面積無關(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金屬原子熱運(yùn)動加劇，對自由電子的定向移動的阻礙增大)，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，

17、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，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成反比的說法是錯誤的，導(dǎo)體的電阻大小由長度、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、滑動變阻器的使用1.滑動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，滑動變阻器

18、(最大阻值為R0)對負(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RL的電流IL，當(dāng)R0RL時，IL主要取決于R0的變化，當(dāng)R0RL時，IL主要取決于RL，特別是當(dāng)R0RL時，無論怎樣改變R0的大小，也不會使IL有較大變化.在分壓電路中，不論R0的大小如何，調(diào)節(jié)滑動觸頭P的位置，都可以使IL有明

19、顯的變化.2.滑動變阻器的限流接法與分壓接法的選擇方法滑動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(如：測定導(dǎo)體的伏安特性、校對改裝后的電表等電路)，即大范圍內(nèi)測量時，必須采用分壓接法.當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動變阻器的最大值R0，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù))時，必須采用分壓接法.因?yàn)榘磮D(b)連接時，因RLR0RaP，所以RL與RaP的并聯(lián)值R并RaP，而整個電路的總電阻約為R0，那么RL兩端電壓ULIR并RaP，顯然ULRaP，且

20、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RL的額定值時，只能采用分壓接法.(2)下列情況可選用限流式接法：測量時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變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時，采用限流式接法.沒有很高的要求，僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時，可考慮安裝簡便和節(jié)能因素采用限流式接法.二、電阻的測量電阻的測量有多種方法，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

21、、等效法等等.下面主要介紹伏安法測電阻的電路選擇1.伏安法測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)的選擇測量未知電阻的原理是R，由于測量所需的電表實(shí)際上是非理想的，所以在測量未知電阻兩端電壓U和通過的電流I時，必然存在誤差，即系統(tǒng)誤差，要在實(shí)際測量中有效地減少這種由于電表測量所引起的系統(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，電壓表的讀數(shù)U表示被測電阻Rx與電流表A串聯(lián)后的總電壓，電流表的讀數(shù)I表示通過本身和Rx的電流，所以使用該電路所測電阻R測RxRA，比真實(shí)值Rx大了RA，相對誤差a(2)若，一般選電流表外接法，如圖(b)

22、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Rx與RV并聯(lián)電路的總電流，所以使用該電流所測電阻R測比真實(shí)值Rx略小些，相對誤差a(3)試觸判斷法：當(dāng)Rx、RA、RV大約值都不清楚時用此法.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，說明電流表分壓影響較大，應(yīng)該選用外接法.在測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；測電池的電動勢和內(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：通過電源和

23、電阻的電流不能超過其允許的最大電流，各電表讀數(shù)不能超過量程.誤差因素，如：選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對誤差；電壓表、電流表在使用時，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：選用滑動變阻器時應(yīng)考慮對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)，滑動變阻器調(diào)節(jié)時應(yīng)用到大部分電阻線，否則不便于操作.(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

24、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；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.電阻的測量【例1】檢測一個標(biāo)稱值為5 的滑動變阻器.可供使用的器材如下：A.待測滑動變阻器Rx，總電阻約5 (電阻絲繞制緊密，匝數(shù)清晰可數(shù))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.滑動變阻器R，全電阻約

25、20 G.直流電源E，電動勢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)物連接成測量電路.(3)為了進(jìn)一步測量待測滑動變阻器電阻絲的電阻率，需要測量電阻絲的直徑和總長度，在不破壞變阻器的前提下，請?jiān)O(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案，寫出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長度的表達(dá)式.【解析】(1)所用電源的電動勢為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)

26、電路原理圖和對應(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)測量所有線圈的排列長度L，可得電阻絲的直徑為dL/n用游標(biāo)卡尺測量變阻器線圈部分的外徑D，可得電阻絲總長度ln(D)；也可以用游標(biāo)卡尺測量變阻器瓷管部分的外徑D，得電阻絲總長度ln(D)重復(fù)測量三次，求出電阻絲直徑和總長度的平均值.方案二：需要的器材：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電阻絲總長度l(D1D2)重復(fù)測量三次，求出電阻絲直徑和總長度

27、的平均值.【答案】(1)A1；V2(2)、(3)見解析【拓展1】用伏安法測金屬電阻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，電源電動勢為9 V，滑動變阻器阻值為06 ，額定電流為5 A，試畫出測量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：(1) 利用如右圖所示的電路測量表 的內(nèi)阻(圖中電源的電動勢E4 V)：先

28、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R的阻值為200 ，則電流表內(nèi)阻的測量值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，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(IgIg)R，故得RgR100 (2)將電流表改裝成電壓表，需串聯(lián)一個分壓電阻，分壓電阻阻值為R09 900 (3)核對電路中，標(biāo)準(zhǔn)表與改裝表應(yīng)并聯(lián)，核對范圍應(yīng)盡可能大，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接. 電

29、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)們對基礎(chǔ)知識了解得比較透徹，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)阻的測量【例3】某電流表的內(nèi)阻在0.1 0.2 之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：A.待測電流表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15 V，內(nèi)阻約10 k)D.滑動變阻器R1(最大電阻10 )E.定值電阻R2(阻值5 )F.電源E(電動勢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)若測得電壓表讀數(shù)U，

30、電流表讀數(shù)I，則電流表A1內(nèi)阻表達(dá)式為RA.【解析】利用電壓表測電壓，電流表測電流的功能，根據(jù)歐姆定律R計(jì)算電流表的內(nèi)阻.由于電源電動勢為4 V， 在量程為15 V的電壓表中有的刻度沒有利用，測量誤差較大，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勢，但可在電路中接入滑動變阻器進(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 ，電流表上允許通過的最大電壓為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

31、節(jié)能些，因而滑動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，知曉滑動變阻器兩種不同接法的作用是分析這類題的關(guān)鍵. 易錯門診【例4】某電壓表的內(nèi)阻在20 k50 k之間，要測其內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)室提供下列可選用的器材：待測電壓表V(量程3 V) 電流表A1(量程200 A)電流表A2(量程5 mA) 電流表A3(量程0.6 A)滑動變阻器R(最大阻值1 k) 電源E(電動勢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多組數(shù)據(jù)，試畫出符合要求的

32、實(shí)驗(yàn)電路圖.【錯解】當(dāng)電壓表滿偏時，通過它的電流I不超過3/20 A150 A，所以電流表選用A1.滑動變阻器選用限流接法.【錯因】滑動變阻器阻值可有1 k，比RV小得多，用限流電路無法使表上電壓在量程之內(nèi)，更不用說取多組數(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】在選擇滑動變阻器的接法時，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

33、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勢成正比，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)電源電動勢等于內(nèi)、外電壓之和.注意：U不一定等于IR.(純電阻電路中UIR，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，即外電路斷路時的路端電壓等于電源電動勢E.在圖象中，U-I圖象在縱軸上的截距表示電源的電動勢.路

34、端電壓為零時(即外電路短路時)的電流Im (短路電流).圖線斜率的絕對值在數(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，I減小，路端電壓升高；外電路斷開時，R，路端電壓UE；外電路短路時，R0，U0，IImE/r.3.電動勢與路端電壓的比較：電動勢路端電壓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力做功把電能轉(zhuǎn)化成為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測量運(yùn)用歐姆定律間接測量用伏特表測量決

35、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)電源開路時路端電壓U值等于電源電動勢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，電源的輸出功率最大，P出.P出-I圖象如右圖示.5.電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系對于純電阻電路，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，電源輸出功率最大，其最大輸出功率為Pm.當(dāng)Rr時，即IE/2r時，電源的輸出功率最大，

36、P出.P出-R圖象如右圖所示.由圖象可知，對應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個不同的外電阻R1和R2，不難證明r.由圖象還可以看出，當(dāng)Rr時，若R增大，則P出減小.注意：對于內(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%對純電阻電路，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電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)的連線為對角線的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對值表示內(nèi)

37、阻大??； b的斜率的絕對值表示外電阻的大小；當(dāng)兩個斜率相等時，即內(nèi)、外電阻相等時，圖中矩形面積最大，即輸出功率最大(可以看出此時路端電壓是電動勢的一半，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)化和守恒定律在閉合電路中的具體體現(xiàn).二、閉合電路的動態(tài)分析分析問題分析解答這類習(xí)題的一般步驟是：1.確定電路的外電阻如何變化.說明

38、：(1)當(dāng)外電路的任何一個電阻增大(或減小)時，電路的總電阻一定增大(或減小).(2)若電鍵的通斷使串聯(lián)的用電器增多時，總電阻增大；若電鍵的通斷使并聯(lián)的支路增多時，總電阻減小.(3)在右圖所示分壓器電路中，滑動變阻器可以視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段與用電器并聯(lián)(以下簡稱并聯(lián)段)，另一段與并聯(lián)部分相串聯(lián)(以下簡稱串聯(lián)段)；設(shè)滑動變阻器的總電阻為R，燈泡的電阻為R燈，與燈泡并聯(lián)的那一段電阻為R并，則分壓器的總電阻為R總RR并由上式可以看出，當(dāng)R并減小時，R總增大；當(dāng)R并增大時，R總減小.由此可以得出結(jié)論：分壓器總電阻的變化情況，與并聯(lián)段電阻的變化情況相反，與串聯(lián)段電阻的變化情況相同.2.根據(jù)閉合電路的歐姆定律，確定電路的總電流如何變化.3.由U內(nèi)I內(nèi)r，確定電源的內(nèi)電壓如何變化.4.由U外EU內(nèi)，確定電源的外電壓(路端電壓)如何變化.5.由部分電路的歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化.6.確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化.