湖北省紅安一中高三物理書(shū)聯(lián)版資料 恒定電流

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1、 第十二章　恒定電流 第一課時(shí)　知識(shí)梳理 一、考點(diǎn)要求 內(nèi)　　容 要　求 說(shuō)　　明 電流，歐姆定律，電阻和電阻定律 電阻率與溫度的關(guān)系 半導(dǎo)體及其應(yīng)用,超導(dǎo)體及其應(yīng)用 電阻的串、并聯(lián),串聯(lián)電路的分壓作用,并聯(lián)電路的分流作用 電功和電功率,串聯(lián)、并聯(lián)電路的功率分配 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻,閉合電路歐姆定律,路端電壓 電流、電壓和電阻的測(cè)量,電流表、電壓表和多用電表的使用,伏安法測(cè)電阻 測(cè)定金屬的電阻率 描繪小燈泡的伏安特性曲線 把電流表改裝為電壓表 用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ Ⅱ

2、 二、知識(shí)結(jié)構(gòu) 電流：I=q/t方向：外電路，正極→負(fù)極，內(nèi)電路：負(fù)極→正極 電壓：U=W/q又稱電勢(shì)差（或電勢(shì)降落） 公式：I=U/R或U=IR 注意：必須是對(duì)同一電路，電路中不含電源，只適應(yīng)于金屬 導(dǎo)體或電解液導(dǎo)電。 部分電路歐姆定律 電阻：R=由導(dǎo)體本身決定，ρ與材料和溫度有關(guān)。 歐姆定律 穩(wěn)恒電流

3、 電動(dòng)勢(shì)：數(shù)值上等于電路中通過(guò)一庫(kù)侖電量時(shí)電源所提供的能量，由電源本身決定。 閉合電路 路端電壓：U=E-Ir 歐姆定律 歐姆定律：公式：I=E/（R+r）或E=IR+Ir=U外+U內(nèi) 注意：該定律是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在電學(xué)中的特例，E、r由電源本身決定 串聯(lián) 電路的連接 并聯(lián)

4、 電功：W=qU=IUt 電功率：P=W/t=IU 焦耳定律：Q=I2Rt 電路中的能量轉(zhuǎn)化 電源：P游=IE；P出=I U端；P內(nèi)=I2r；IE=I U端+ I2r 用電器：P電=IU P熱= I2R 描繪小燈泡的伏安特性曲線 測(cè)定金屬的電阻率 實(shí)驗(yàn) 把電流表改裝成伏特表 測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件

5、 傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用 三、本章知識(shí)考查特點(diǎn)及高考命題趨勢(shì) 本章是電路的基礎(chǔ)知識(shí),是電學(xué)部分的重要內(nèi)容,高考中對(duì)本章內(nèi)容的考查熱點(diǎn)在于①基本概念,例如電流、電動(dòng)勢(shì)、功率等.②基本規(guī)律,例如歐姆定律、電阻定律、焦耳定律等.③基本方法,例如等效思維方法、動(dòng)態(tài)電路的邏輯分析、電路的故障判斷等.另外,本章內(nèi)容跟日常生活用電聯(lián)系十分緊密,許多題目都源自日常生活用電的實(shí)際,關(guān)注這類(lèi)理論聯(lián)系實(shí)際的題目對(duì)考生來(lái)說(shuō)很有必要。本章的知識(shí)也容易跟化學(xué)中的電解、電鍍、電化學(xué)腐蝕等內(nèi)容綜合,也容易跟生物中的神經(jīng)活動(dòng)內(nèi)容綜合. 本章的復(fù)習(xí)首先要扎扎實(shí)實(shí)地打好基礎(chǔ),深刻理解物理概念的含義,正確

6、應(yīng)用物理規(guī)律,并能熟練地進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算. 要特別注意由于電路某一部分結(jié)構(gòu)的變化而引起電流、電壓、電阻、電功率等電路特征量的變化的分析和計(jì)算;還要注意能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題,要從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度去解決這些問(wèn)題;另外還要掌握好電路的測(cè)量和儀表的使用,如滑動(dòng)變阻器的連接及其作用,電壓表、電流表的使用等. 四、課前預(yù)習(xí) 1.電荷的 移動(dòng)形成電流,電流的方向規(guī)定為 電荷定向移動(dòng)的方向.電路中,電源外部的電流方向是從電源的 極到 極,電源內(nèi)部的電流方向是從電源的 極到 極. 2.導(dǎo)體中含有大量的自由電荷.金屬導(dǎo)體中的自由電荷是 ,電解液和酸、堿、

7、鹽溶液中的自由電荷是 和 .1m3銅內(nèi)自由電子的個(gè)數(shù)約為8.5×1028個(gè). 3.金屬導(dǎo)體中,自由電子定向運(yùn)動(dòng)時(shí)的三個(gè)速率是:①無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的平均速率約為 .②定向移動(dòng)的平均速率約為 .③電場(chǎng)的傳播速率約為 . 4.一電子沿順針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng),周期為10-10s,則等效電流多大?方向怎樣? 5.某電解池中,若在2s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面,那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是( ). A.0 B.0.8A C.1.6A D.3.2A 6.某金屬導(dǎo)體兩端的電壓為24V,在30s內(nèi)有

8、36C的電量通過(guò)該導(dǎo)體的某個(gè)橫截面. (1)在30s內(nèi)有多少個(gè)自由電子通過(guò)該導(dǎo)體的橫截面? (2)電流多大? (3)該導(dǎo)體的電阻有多大? 7.如圖所示,電路工作時(shí),要測(cè)量電路中的電流,需要什么電表?怎樣用該電表測(cè)量回路中的電流大小?由于電表內(nèi)阻的影響,測(cè)量的電流與測(cè)量前電流的真實(shí)值有怎樣的關(guān)系?怎樣的情況下測(cè)量值可看作與真實(shí)值相等? 8.上題中,要測(cè)量電阻R1兩端的電壓,需要什么電表?怎樣用該電表測(cè)量電阻R1兩端的電壓?由于電表內(nèi)阻的影響,測(cè)量的電壓值與測(cè)量前R1兩端電壓的真實(shí)值有怎樣的關(guān)系?怎樣的情況下測(cè)量值可看作與真實(shí)值相等? 9.(1995·全國(guó))兩個(gè)定值電阻R1、R2串

9、聯(lián)后接在輸出電壓U穩(wěn)定于12V的直流電源上.有人把一個(gè)內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于R1、R2的電壓表接在R1兩端,如圖電壓表的示數(shù)為8V.如果他把此電壓表改接在R2兩端,則電壓表的示數(shù)將( ) A.小于4V B.等于4V C.大于4V小于8V D.等于或大于8V 10.(1995·上海)如圖電路中,電阻R1、R2、R3的阻值都是1Ω,R4、R5的阻值都是0.5Ω,ab端輸入電壓U=6V. 當(dāng)cd端接電壓表時(shí),其讀數(shù)是 V.當(dāng)cd端接電流表時(shí),其示數(shù)是 A. 第二課時(shí)　歐姆定律 電阻定律 半導(dǎo)體 超導(dǎo)體 一、考點(diǎn)理解 (一)歐姆定

10、律 1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比. 2.表達(dá)式:或U=IR. 3.適用范圍:對(duì)于金屬導(dǎo)體導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電適用,對(duì)氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電不適用. 4.說(shuō)明:表達(dá)式中,U為R兩端的電壓,I為流過(guò)R的電流. (二)電阻定律 1.電阻(R) (1)金屬導(dǎo)體中自由電子在定向移動(dòng)時(shí),不斷地與金屬正離子發(fā)生碰撞,這種碰撞阻礙自由電子的定向移動(dòng),形成電阻. (2)由得,即導(dǎo)體兩端的電壓U跟流過(guò)導(dǎo)體的電流I成正比,其比值等于導(dǎo)體的電阻. 導(dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體兩端電壓U和流過(guò)導(dǎo)體的電流I無(wú)關(guān),其大小由導(dǎo)體本身的結(jié)構(gòu)決定. (3)導(dǎo)體的伏安特性曲線為一條經(jīng)過(guò)坐

11、標(biāo)原點(diǎn)的直線.如圖所示,具有這一伏安特性曲線的電學(xué)元件叫做線性元件. 對(duì)歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件,電流和電壓不成正比,伏安特性曲線不是直線,這種電學(xué)元件叫做非線性元件. 2.電阻定律 內(nèi)容:導(dǎo)體的電阻跟它的長(zhǎng)度成正比,跟它的橫截面積S成反比,即. 表達(dá)式:.比例常量為金屬導(dǎo)體的電阻率. 3.電阻率() (1)電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和導(dǎo)體的電阻都無(wú)關(guān),只跟導(dǎo)體的材料有關(guān). (2)各種材料的電阻率都隨溫度而變化,金屬的電阻率隨溫度的升高而增大. 不同金屬的電阻率隨溫度的變化情況不同.有的金屬電阻率隨溫度變化顯著,電阻溫度計(jì)就是利用這類(lèi)金屬做成的.有的金屬電阻率隨溫度變化不明

12、顯,甚至幾乎不受溫度的影響,標(biāo)準(zhǔn)電阻就是利用這種材料做成的. 由幾種金屬形成合金的電阻率大于構(gòu)成該種合金的任一純金屬的電阻率. (3)國(guó)際單位:歐姆·米,符號(hào)Ω·m. (4)銅的電阻率的含義是:長(zhǎng)為1m、橫截面積為1m2的銅導(dǎo)線的電阻是. (三)半導(dǎo)體 1.有些材料,它們的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間,而且電阻不隨溫度的升高而增大,反隨溫度的升高而減小,這種材料稱為半導(dǎo)體. 2.半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性:光敏特性、熱敏特性和摻雜特性,分別用于制成光敏電阻、熱敏電阻和晶體管等. 3.由半導(dǎo)體材料制成各種電子元件,已發(fā)展成為集成電路、大規(guī)模集成電路、超大規(guī)模集成電路,半導(dǎo)體材料在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

13、中發(fā)揮了重要作用. (四)超導(dǎo)體 1.有的金屬導(dǎo)體在溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí),其電阻率突然減小到零,這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象.能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體. 2.材料由正常狀態(tài)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度,叫做超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度. 3.超導(dǎo)材料的應(yīng)用前景非常誘人,我國(guó)科學(xué)家在超導(dǎo)材料的研究方面走在世界前列. 二、方法講解 1.緊扣導(dǎo)體電阻的定義. ①在導(dǎo)體的溫度變化不大或?qū)w的電阻率隨溫度變化很小的情況下,導(dǎo)體的電阻與U、I無(wú)關(guān),其伏安特性為線性關(guān)系.處理這類(lèi)問(wèn)題運(yùn)用來(lái)分析解決. ②在導(dǎo)體的溫度變化大,或?qū)w的電阻率隨溫度變化顯著,或者半導(dǎo)體R與U、I有關(guān),其伏安特性為非線性關(guān)系,但

14、每個(gè)電壓下仍然有,只不過(guò)U、I改變,R的值不同. 2.通常用I-U圖線(或U-I圖線)來(lái)描述導(dǎo)體或半導(dǎo)體的伏安特性,要弄清楚特性曲線的意義,從圖線上獲取所需的信息,伏安特性曲線上每一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一組U、I值, 為該狀態(tài)下的電阻值,UI為該狀態(tài)下的電功率. 三、考點(diǎn)應(yīng)用 例1:如圖所示,在相距40km的A、B兩地架有兩條輸電線,電阻共為800Ω.如果在A、B間的某處發(fā)生短路,這時(shí)接在A地的電壓表示數(shù)為10V,電流表示數(shù)為40mA.求發(fā)生短路處距A地有多遠(yuǎn)? 解析:設(shè)A地與短路處的電阻為RX,由歐姆定律. A地與短路處的距離可認(rèn)為A地與短路處單根導(dǎo)線的長(zhǎng)度,設(shè)這個(gè)長(zhǎng)度為x,導(dǎo)線的截面積為

15、S,材料的電阻率為,由電阻定律. 而A、B兩地間距離L=40km,電阻R=800Ω,同理有 由RX和R的表達(dá)式可得 . 即短路處距A地12.5km. 小結(jié):1.將A地與短路處一段導(dǎo)體作為研究對(duì)象,由歐姆定律求出它的電阻值是解決問(wèn)題的關(guān)鍵. 2.輸電線路一般由相線和零線兩根導(dǎo)線構(gòu)成,輸電線的長(zhǎng)度是輸電距離的2倍. 3.對(duì)同一輸電線,電阻率和截面積相同,由電阻定律知,R與成正比. 思考:若在A、B間某處發(fā)生漏電事故(漏電事故相當(dāng)于在兩點(diǎn)間接了一個(gè)電阻),應(yīng)該怎樣估測(cè)漏電處與A地的距離? 例2:家用電熱驅(qū)蚊器中電熱部分的主要元件是PTC,它是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器,其電阻

16、率與溫度T的關(guān)系圖象如圖所示.電熱驅(qū)蚊器的原理是:通電后電阻器開(kāi)始發(fā)熱,溫度上升,使藥片散發(fā)出驅(qū)蚊藥,當(dāng)電熱器產(chǎn)生的熱與向外散發(fā)的熱平衡時(shí),溫度達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值.由圖象可以判定:通電后,PTC電阻器的功率變化情況是 ,穩(wěn)定時(shí)的溫度應(yīng)取 區(qū)間的某一值. 解析:通電后應(yīng)認(rèn)為電壓U不變.隨著溫度的升高,在T0～T1范圍內(nèi),電阻率隨溫度的升高而減小,因此電阻減小,電功率增大,驅(qū)蚊器溫度持續(xù)上升;在T1～T2范圍內(nèi),電阻率隨溫度的升高而增大,因此電阻增大,電功率減小.當(dāng)電熱器產(chǎn)生的熱與向外散發(fā)的熱平衡時(shí),溫度、電阻、電功率都穩(wěn)定在某一值.故整個(gè)過(guò)程功率的變化情況是先增大后減小,最后穩(wěn)

17、定在某一值,這時(shí)溫度應(yīng)在T1～T2間. 例3:影響物質(zhì)材料電阻率的因素很多,一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大,而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反,隨溫度的升高而減小.某課題研究組在研究某種導(dǎo)電材料的用電器件Z的導(dǎo)電規(guī)律時(shí),利用如圖(a)所示的分壓電路測(cè)得其電壓與電流的關(guān)系如表所示: U/V 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60 I/A 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.20 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),判斷用電器件Z可能屬于上述哪類(lèi)材料？ (2)把用電器件Z接入如圖(b)所示的電路中,閉合開(kāi)關(guān)，電流

18、表的讀數(shù)為1.8A,電池的電動(dòng)勢(shì)為3V,內(nèi)阻不計(jì),試求電阻R的電功率. （3）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)找出該用電器Z的電流隨電壓變化的規(guī)律是I=kυn，試求出n和k的數(shù)值，并寫(xiě)出k的單位。 解析:(1)表中所列數(shù)據(jù)顯示,加在電器件Z上電壓增大,流過(guò)電器件Z的電流隨之增大,Z消耗的電功率增大,溫度升高,而U與I的比值在減小,即電器件Z的電阻隨溫度升高而減小,所以Z屬于半導(dǎo)體材料. (2)查表I=1.8A時(shí),Z的電壓為1.2V,則R兩端電壓 UR=E-U2＝3V-1.2V=1.8V W. （3）任選表中兩組數(shù)據(jù)代入中, 0.8=K·0.8n 1.25=k·1n 解得n=2，k=1.

19、25A/V2 即I=1.25υ2 點(diǎn)評(píng):1.半導(dǎo)體材料I與U成非線性關(guān)系,為非線性材料.本題的計(jì)算結(jié)果顯示,I=1.25U2. 2.研究物理規(guī)律時(shí),根據(jù)設(shè)想設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn),將大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表進(jìn)行分析,從分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中探索物理規(guī)律. 例4:(2001·廣東)圖(甲)是在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱的原理簡(jiǎn)圖.箱內(nèi)的電阻,,,Rt為熱敏電阻,它的電阻隨溫度變化的圖線如圖(乙)所示.當(dāng)a、b兩端電壓Uab＜0時(shí),電壓鑒別器會(huì)令開(kāi)關(guān)S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度提高;Uab＞0時(shí),電壓鑒別器使S斷開(kāi),停止加熱,恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在 　　A.10℃ B.20℃

20、 C.35℃ D.45℃ 解析:將圖甲簡(jiǎn)化為如圖丙所示.依題意,恒溫箱內(nèi)溫度穩(wěn)定時(shí),Uab=0. 設(shè)電源正、負(fù)極的電勢(shì)分別為、,則電源路端電壓為.且a、b的電勢(shì). . . 由,得、、、間的關(guān)系為,或.代入、、的值,得時(shí), ,從Rt-t圖線上查得時(shí),t=35℃. 答案:C 點(diǎn)評(píng):圖丙所示電路為橋式電路, 時(shí)為平衡電橋電路,本題內(nèi)容為平衡電橋在自動(dòng)控制中的應(yīng)用. 四、課堂練習(xí) 1.若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的3/5時(shí),導(dǎo)體中的電流減小了0.4A.如果所加電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則導(dǎo)體中的電流多大? 2.如圖所示為A、B兩個(gè)導(dǎo)體的伏安特性曲線. (1)A、B電阻之比R

21、A:RB為 . (2)若兩個(gè)導(dǎo)體中電流相等(不為零)時(shí),電壓之比UA:UB為 . (3)若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等(不為零)時(shí),電流之比IA:IB為 . 3.關(guān)于超導(dǎo)現(xiàn)象,下列說(shuō)法正確的是( ) A.超導(dǎo)現(xiàn)象只有在溫度降低到絕對(duì)零度時(shí)才會(huì)出現(xiàn) B.任何物體都可能變?yōu)槌瑢?dǎo)體 C.超導(dǎo)體的電阻等于零 D.能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫做超導(dǎo)體 4.如圖所示,厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab=10cm,bc=5cm,當(dāng)將A與B接入電壓為U(V)的電路中時(shí),電流強(qiáng)度為1A;若將C與D接入電壓為U(V)的電路中,則電流強(qiáng)度為( ) A.4A B.2A

22、C.A D.A 5.人體通過(guò)50mA的電流時(shí),就會(huì)引起呼吸器官麻痹.如果人體的最小電阻為800Ω,求人體的安全工作電壓.根據(jù)以上所給的數(shù)據(jù)說(shuō)明:為什么人體觸到220V的電線時(shí)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn),而接觸到干電池的兩極時(shí)卻沒(méi)有感覺(jué)? 6.為了測(cè)定液體的電阻率,工業(yè)上用一種稱“電導(dǎo)儀”的儀器,其中一個(gè)關(guān)鍵部件如圖所示.A、B是兩片面積為1cm2的正方形鉑片,間距d=1cm.把它們浸沒(méi)在待測(cè)液體中.若通過(guò)兩根引線加上一定的電壓U=6V時(shí),測(cè)出電流,這種液體的電阻率為多少? 第三課時(shí)　閉合電路歐姆定律 一、考點(diǎn)理解 (一)電源 1.導(dǎo)體中得到持續(xù)電流的條件是保持導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差

23、(電壓);保持導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差的辦法是:將導(dǎo)體接入電源的兩極之間. 2.電源是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置. (二)電動(dòng)勢(shì) 1.電動(dòng)勢(shì)是描述電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量,用符號(hào)E表示. 2.電動(dòng)勢(shì)的大小由電源本身的性質(zhì)決定,與外電路的組成及變化無(wú)關(guān). 3.電動(dòng)勢(shì)等于外電路和內(nèi)電路電壓降之和,即 E=U外+U內(nèi).電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)電源兩極間的電壓. 4.電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量,為了研究方便,規(guī)定電源內(nèi)部的電流方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的方向.即由電源的負(fù)極指向正極的方向. (三)閉合電路歐姆定律 1.內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,跟全電路的電阻成反比.

24、 2.表達(dá)式: 3.適用范圍:純電阻組成的電路(除供電電源外) (四)路端電壓與外電阻的關(guān)系 1.路端電壓的三種表達(dá)式 (1)U=IR,I為干路電流,R為外電路的總電阻. (2)U=E-Ir,Ir為電源內(nèi)部的電勢(shì)降落. (3). 2.電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻一定,路端電壓隨外電阻的增大而增大. (1)當(dāng)R→∞,即外電路斷開(kāi)時(shí),U=E,即電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓. (2)當(dāng)R→0,外電路短路,.一般電源內(nèi)阻很小,短路電流很大,實(shí)際使用中要避免電源短路. (五)路端電壓與電流的關(guān)系圖線 1.由U=E-Ir可知,U-I圖線為一條傾斜直線,如左圖所示. 2.U

25、-I圖線在縱軸上的截距為電源的電動(dòng)勢(shì),在橫軸上的截距為短路電流,斜率為電源內(nèi)阻的負(fù)值.即K=-r,由圖可知,r=tanθ. (六)電路的功率 1.電源的功率:電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率.P電源=IE,外電阻增大(減小),電源的功率減小(增大). 根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒,電源的功率等于全電路消耗的電功率,對(duì)純電阻電路,P電源=P全=I2(R+r). 2.電源內(nèi)部消耗的電功率:電流在電源內(nèi)阻上做功,將一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,P內(nèi)=I2r,P內(nèi)隨外電路電阻的增大而減小. 3.電源的輸出功率P出=IU,I、U分別為干路電流和電源端電壓,對(duì)純電阻電路, . (1)R與r越接近,P出越大

26、,R=r時(shí),P出最大,最大輸出功率.此時(shí),電源的效率η=50%,輸出功率曲線如圖所示. (2)當(dāng)P出＜PM時(shí),每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能電阻R1和R2,且R1R2=r2. (3)要使串聯(lián)在電路上的可變電阻(如圖中R)消耗的功率最大,可將其余電阻(如圖中R0)并入電源內(nèi)阻(圖中等效電源內(nèi)阻為),當(dāng)R=R0+r時(shí),R消耗的功率最大. 二、方法講解 1.圖象法.主要圖線為表示電源路端電壓與干路電流的U-I圖線.如圖所示.圖線與任一點(diǎn)P的縱坐標(biāo)值為該狀態(tài)電源的路端電壓,橫坐標(biāo)值為對(duì)應(yīng)的干路電流; 點(diǎn)P與坐標(biāo)原點(diǎn)O的連線OP的斜率為所對(duì)應(yīng)外電路的總電阻,圖中矩形面積為電源的輸出功率. 另外有

27、P-I圖線,P出-R圖線,要能明確圖象的物理意義,運(yùn)用圖象分析解決問(wèn)題. 2.等效法.為了研究問(wèn)題的需要,有時(shí)將一整體分為幾個(gè)部分,或?qū)讉€(gè)部分看作一個(gè)整體,作為等效電阻、等效電源等. 三、考點(diǎn)應(yīng)用 例1:(2020·深圳)如圖所示的電路中,虛線框內(nèi)的各元件的數(shù)值未知,當(dāng)它的輸出端a、b分別連接不同阻值的電阻時(shí),電流表有不同的讀數(shù). (1)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算完成下列表格. 電流表示數(shù)(A) 1 0.6 0.4 連接的電阻(Ω) 10 18 118 (2)a、b連接電阻R的阻值為多大時(shí),電阻R的電功率最大?最大功率為多少? 解析:(1)將虛線方框內(nèi)的部分作為等效

28、電源,則外電路由安培表和電阻R組成,由表中前兩組數(shù)據(jù)列方程: E=1·(10+r)V E=0.6(18+r)V 聯(lián)立得E=12V,r=2Ω.由得第三組表格中R=28Ω.由得第四組表格中對(duì)應(yīng)的電流為I=0.1A. (2)當(dāng)R=2Ω時(shí),R消耗的電功率最大,最大電功率. 例2:如圖所示,一個(gè)玩具電動(dòng)機(jī)由一節(jié)干電池供電,閉合開(kāi)關(guān)后發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速較慢.經(jīng)檢測(cè),電動(dòng)機(jī)性能完好,用電壓表測(cè)a、b間電壓,穩(wěn)定值為0.6V;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,測(cè)a、b間電壓接近1.5V.則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢的原因是( ). A.開(kāi)關(guān)S接觸不良 B.電動(dòng)機(jī)兩端接線接觸不良 C.電動(dòng)機(jī)兩端接線短路 D.電池過(guò)舊,內(nèi)阻過(guò)

29、大 解析:若故障為A、B所說(shuō)的接觸不良,則用電壓表測(cè)a、b間電壓時(shí),電壓表的示數(shù)會(huì)忽大忽小,不會(huì)有穩(wěn)定讀數(shù);若電動(dòng)機(jī)兩接線短路,則電動(dòng)機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),說(shuō)法A、B、C均錯(cuò)誤,只有說(shuō)法D正確. 電池過(guò)舊,電阻過(guò)大,閉合S后,電源內(nèi)壓降Ir較大,端電壓U=E-Ir只有0.6V;而斷開(kāi)S,用伏特表測(cè)a、b間電壓,如圖所示,因伏特表內(nèi)阻很大,回路電流I很小,電源內(nèi)壓降Ir因電流I很小而很小,其讀數(shù)接近1.5V. 例3:如圖所示,直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線,拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率P隨電流I變化的圖線.若A、B對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為2A,那么線段AB表示的功率及I=2A時(shí)

30、對(duì)應(yīng)的電阻為( ) A.2W,0.5Ω B.4W,2Ω C.2W,1Ω D.6W,2Ω 解析:P總=P電源=IE,代入I=3A,P總=9W,得E=3V,P內(nèi)=I2r,代入I=3A,P內(nèi)=9W得r=1Ω.由閉合電路歐姆定律,I=2A,R=0.5Ω,AB段對(duì)應(yīng)的功率為PR=I2R=2W.A正確. 小結(jié):1.P總=P電源=IE,P總-I圖線為正比例曲線;P內(nèi)=I2r,P內(nèi)-I圖線為拋物線. 2.圖線上A點(diǎn)的縱坐標(biāo)值為I=2A時(shí)電路消耗的總功率,可由正比例關(guān)系得PA=6W;B點(diǎn)的縱坐標(biāo)值為I=2A時(shí)電源消耗的功率P內(nèi)=4W,線段AB表示的功率為電源的輸出功率

31、. 例4:在如圖甲所示電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1=100Ω,R2的阻值未知,R3是一滑動(dòng)變阻器,在其滑鍵從最左端滑至最右端的過(guò)程中,測(cè)得電源的路端電壓隨電流I的變化圖線如圖乙所示,其中圖線上的A、B兩點(diǎn)是滑鍵在變阻器的兩個(gè)不同端點(diǎn)時(shí)分別得到的.求: (1) 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻; (2) 定值電阻R2的阻值; (3) 滑動(dòng)變阻器R3的最大值; (4)上述過(guò)程中R1上得到的最大功率以及電源的最大輸出功率. 解析:(1)由閉合電路歐姆定律得E=U+Ir.將圖象中A、B兩點(diǎn)的電壓和電流代入得E=16+0.2r, E=4+0.8r聯(lián)立解得E=20V,r=20Ω. (

32、2)當(dāng)R3的滑鍵自左向右滑時(shí),R3阻值變小,使電路總電阻變小,而總電流變大.由此可知,圖線上的A、B兩點(diǎn)是滑鍵分別位于最左端和最右端時(shí)所得到的.當(dāng)滑鍵位于最右端時(shí),R3=0, R1被短路,外電路總電阻即為R2,故由B點(diǎn)的U、I值可求出R2. . (3)當(dāng)滑鍵在最左端時(shí),其阻值最大,并對(duì)應(yīng)著圖線上的A點(diǎn),故由A點(diǎn)的U、I值可求出此時(shí)外電路總電阻,再根據(jù)串、并聯(lián)電路的規(guī)律可求出R3的最大值. . 又. 代入數(shù)值解得滑動(dòng)變阻器的最大值R3=300Ω. (4)當(dāng)R1消耗的功率最大時(shí),它兩端電壓應(yīng)最大.由知,這時(shí)電路的總電流I應(yīng)最小,所以此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大.再結(jié)合上面求出的有關(guān)數(shù)據(jù)

33、,可求出R1消耗的最大功率. 當(dāng)R3=300Ω時(shí),R1、R3的并聯(lián)電阻. 干路電流. 此時(shí)R1兩端電壓U1=IRB=0.2×75V=15V. 則R1消耗的最大功率為 因R2=5Ω,R1與R3的并聯(lián)電阻在O到75Ω范圍內(nèi),外電路電阻在5Ω至80Ω范圍內(nèi)變化,而r=20Ω,所以當(dāng)R外=r時(shí),電源輸出功率最大,最大輸出功率 . 點(diǎn)評(píng):1.本題要求結(jié)合電路圖和U-I圖線,運(yùn)用閉合電路歐姆定律進(jìn)行分析.U-I圖線上點(diǎn)的坐標(biāo)與可變電阻R3的值一一對(duì)應(yīng),解題的關(guān)鍵是正確理解U-I圖線的意義,并正確把握U-I圖線上點(diǎn)的坐標(biāo)與R3上滑片位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系. 2.要能熟練運(yùn)用閉合電路歐姆定律及串、

34、并聯(lián)規(guī)律進(jìn)行相關(guān)計(jì)算. 例5:如圖所示的兩種電路中,電源相同,各電阻器阻值相同,各電流表的內(nèi)阻相等且不可忽略不計(jì).電流表A1、A2、A3和A4讀數(shù)分別為I1、I2、I3和I4.下列關(guān)系式中正確的是( ) A.I1=I2 B.I1＜I4 C.I2=2I1 D.I2＜I3+I4 解析:設(shè)電流表內(nèi)阻為Rg,圖(a)、(b)的外阻分別為Ra、Rb,則 ,. 故. 由于圖(a)的總電阻大于圖(b)的總電阻,根據(jù)I=E/(r+R總),知圖(a)總電流I2將小于圖(b)的總電流I3+I4,選項(xiàng)D正確. 圖(a)中,與電流表A1串聯(lián)的支路電阻值較大,所以這一支

35、路的電流I1小于另一支路的電流I,即I1＜I2/2,因I2＜2I4,所以I1＜I4,選項(xiàng)B也正確. I3=I4,I1＜I3,選項(xiàng)A不正確. 又I2=I1+I,I1＜I,所以I2＞2I1,選項(xiàng)C也不正確. 點(diǎn)評(píng):分析非理想電表問(wèn)題時(shí),首先把電表看成電阻,再根據(jù)串、并聯(lián)電路基本特點(diǎn)來(lái)具體分析其對(duì)電路的影響,必要時(shí)還需要進(jìn)行定量計(jì)算.本題只需作定性分析即可得出結(jié)論,必須掌握這種分析非理想電表問(wèn)題的方法. 四、課堂練習(xí) 1.一盞電燈直接接在輸出電壓恒定的電源上,其功率為100瓦,若將這盞燈先接上一段很長(zhǎng)的導(dǎo)線后,再接在同一電源上,在導(dǎo)線上損失的電功率是9瓦,那么此時(shí)電燈實(shí)際消耗的電功

36、率將( ) A.等于91瓦 B.小于91瓦 C.大于91瓦 D.條件不足,無(wú)法確定 2.(1998·上海)如圖所示電路中,電源E的電動(dòng)勢(shì)為3.2V,電阻R的阻值為30Ω,小燈泡L的額定電壓為3.0V,額定功率為4.5W.當(dāng)開(kāi)關(guān)S接位置1時(shí),電壓表讀數(shù)為3V,那么當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到位置2時(shí),小燈泡L的發(fā)光情況是( ) A.很暗,甚至不亮 B.正常發(fā)光 C.比正常發(fā)光略亮 D.有可能燒壞 3.(1999·全國(guó))一太陽(yáng)能電池板,測(cè)得它的開(kāi)路電壓為800mV,短路電流為40mA,若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路,則它的路端電壓是( ) A.0.

37、10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V 4.如圖所示,直線A為電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像,直線B是電阻R的兩端電壓與其電流I的圖像.用該電源與電阻R組成閉合電路,則電源的輸出功率為 W,電源的效率為 . 5.如圖所示,R1為定值電阻,R2為可變電阻,E為電源電動(dòng)勢(shì),r為電源內(nèi)電阻,以下說(shuō)法中正確的是( ) A.當(dāng)R2=R1+r時(shí),R2上獲得最大功率 B.當(dāng)R1=R2+r時(shí),R1上獲得最大功率 C.當(dāng)R2=0時(shí),R1獲得最大功率 D.當(dāng)R2=0時(shí),電源的輸出功率最大 第四課時(shí)　電功和電功率 一、考點(diǎn)理解 （一

38、）電功 (1)定義:電路中電場(chǎng)力移動(dòng)電荷所做的功叫做電功(即電流所做的功). (2)公式:W=qU=UIt. 該公式適用于一切電路電功的計(jì)算.對(duì)于純電阻電路,計(jì)算電功還可以用公式: W=I2Rt 或 . (3)單位:國(guó)際單位為焦耳,符號(hào)為J.常見(jiàn)的單位還有“度”.1度電=1kW·h=3.6×106J. (4)意義:電流做功的過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程,電流做了多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. 2.電功率 (1)定義:電流所做的功跟完成這些功所用時(shí)間的比值,叫做電功率. (2)公式:計(jì)算電功率的普遍適用公式為P=W/t和P=UI.對(duì)于純電阻電路

39、,計(jì)算電功率還可以用公式P=I2R和P=U2/R. (3)單位:國(guó)際單位為瓦,符號(hào)為W. (4)意義:功率表示電流作功的快慢. 3.焦耳定律 (1)電流在電阻上做功,總是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能,稱為電熱. (2)焦耳熱的公式Q=I2Rt.在純電阻電路,焦耳熱的公式還可以寫(xiě)成Q=IUT或. (3)熱功率.在純電阻電路,熱功率也可寫(xiě)成P=IU或. 4.電功與電熱 在純電阻電路中，電功等于電熱,電功率等于熱功率;在非純電阻電路,電功大于電熱,電功率大于熱功率. 5串、并聯(lián)電路的功率關(guān)系. (1)串聯(lián)電路中電功率跟電阻成正比,即P1:P2:P3:…=R1:R2:R3:… (2)并聯(lián)電路

40、中電功率跟電阻的倒數(shù)成正比,即P1:P2:P3:…=…. (3)一段電路消耗的電功率等于這段電路上各電阻消耗的電功率之和. 5.用電器的額定功率和實(shí)際功率 額定功率是用電器在額定電壓下工作的功率(此時(shí)流過(guò)用電器的電流一定是額定電流).若加在用電器上的電壓不等于額定電壓,則用電器實(shí)際消耗的功率不等于額定功率. 二、方法講解 用能的轉(zhuǎn)化和守恒分析電功和電功率.電流在一段非電阻電路(或非電阻用電器)上做功,W=IUt,其中電熱Q=I2Rt,轉(zhuǎn)變成其它形式的能(如機(jī)械能)E=IUt-I2Rt. 三、考點(diǎn)應(yīng)用 例1:“220V,66W”的電風(fēng)扇,線圈的電阻為20Ω.求接上220V電

41、壓后,電風(fēng)扇消耗功率轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱功率;如果接上電源后,扇葉被卡住,不能轉(zhuǎn)動(dòng),求電動(dòng)機(jī)消耗的功率和發(fā)熱功率. 解析:電風(fēng)扇在額定電壓下工作,其功率為額定功率,流過(guò)電風(fēng)扇的電流為 電風(fēng)扇發(fā)熱消耗的電功率P熱=I2R=0.32×20W=1.8W. 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)=P0-P熱=66W-1.8W=64.2W. 扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)相當(dāng)于一純電阻,電能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能,流過(guò)電風(fēng)扇的電流. 電風(fēng)扇消耗的功率為熱功率 . 點(diǎn)評(píng):1.用電器在額定電壓下工作,消耗的電功率一定為額定功率. 2.電風(fēng)扇工作時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能,電流、電壓、電功率之間的關(guān)系只能用關(guān)系式P

42、=IU.而當(dāng)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)成為一純電阻,電風(fēng)扇消耗的功率既滿足P=IU,又可用和P=I2R. 3.電風(fēng)扇在220V電壓下正常工作時(shí),加在電阻上的電壓UR=IR=0.3×20V=6V,P熱、UR、R和I間既滿足P熱=I2R,又滿足. 例2:圖中,R1、R2、R3的電阻值相等,R1、R2的額定功率是4W,R3的額定功率是1W,則A、B間允許消耗的最大功率多大? 解析:并聯(lián)電路中消耗的電功率與電阻的倒數(shù)成正比,圖中R1和R2消耗的電功率之和為R3消耗電功率的一半,A、B間消耗的電功率最大時(shí),R3消耗的功率為1W,R2和R3消耗的電功率之和為0.5W,A、B間消耗的最大功率為1.5W.

43、 例3:把一個(gè)“10V 2.0W”的用電器A(純電阻)接到某一電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都不變的電源上,用電器A實(shí)際消耗的功率是2.0W.換上另一個(gè)“10V 5.0W”的用電器B(純電阻)接到這一電源上,用電器B實(shí)際消耗的功率有沒(méi)有可能反而小于2.0W?你如果認(rèn)為不可能,試說(shuō)明理由;如果認(rèn)為可能,試求出用電器B實(shí)際消耗的功率小于2.0W的條件(設(shè)電阻不隨溫度改變). 解析:用電器A和B的電阻分別為: , . 電源的路端電壓隨外電阻的減小而減小,當(dāng)A接到電源上后A兩端電壓為10V時(shí),B接到該電源上B兩端電壓一定小于10V.B兩端的電壓達(dá)不到額定電壓,消耗的功率一定小于額定功率5.0W,小于2.0

44、W也是有可能的,設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻分別為E、r. A接入: W B接入: ＜2.0W 聯(lián)立得,r=(5E-50)Ω 即滿足上述條件,B消耗的電功率反而小于2.0W. 點(diǎn)評(píng):在純電阻用電器的電阻不隨溫度變化的情況下,實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系由,可得,若, 則. 例4:一家庭照明電路,測(cè)得其入戶電壓是220V,測(cè)得流過(guò)標(biāo)有“220V,100W”照明燈泡的電流是其額定電流的99%,如果換接標(biāo)有“220V,200W”的燈泡,該燈泡的實(shí)際功率是多少?(設(shè)燈泡電阻不隨溫度變化). 解析:由實(shí)際電流值小于額定電流值,可推知輸電線電阻不能忽略,依據(jù)題目條件和歐姆定律可求出輸電線上的電阻.

45、設(shè)“220V,100W”燈泡的額定電壓和額定電流分別為U0、I0,電阻為R,設(shè)線路電阻為r,則 ,. 聯(lián)立解得. 由燈炮電阻.知“220V,200W”電阻,此時(shí)電路中實(shí)際電流 , 此時(shí)燈泡實(shí)際功率 代入得. 點(diǎn)評(píng):由于線路電阻分壓,用電器上的電壓往往達(dá)不到額定值,消耗的功率達(dá)不到額定功率。負(fù)載功率增大,線路電流增大,線路電阻上的電壓降增大,用電器上的電壓降比額定電壓的差值增大. 例5:一個(gè)標(biāo)有“12V”字樣,功率未知的燈泡,測(cè)得燈絲電阻R隨燈泡兩端電壓變化的關(guān)系圖線如圖所示, 利用這條圖線計(jì)算: (1)在正常發(fā)光情況下,燈泡的電功率P= W. (2)假設(shè)燈絲電

46、阻與其絕對(duì)溫度成正比,室溫為300K,在正常發(fā)光情況下,燈絲的溫度為 K. (3)若一定值電阻與燈泡串聯(lián),接在20V的電壓上,燈泡能正常發(fā)光,則串聯(lián)電阻的阻值為 Ω. 解析:(1)由圖可知,在正常發(fā)光情況下(燈泡兩端電壓為12V),燈泡電阻R0=6Ω,所以燈泡正常發(fā)光的功率 (2)燈泡沒(méi)有接入電路時(shí),燈絲的溫度為室溫,由圖可知,燈泡兩端電壓U=0時(shí),燈泡電阻R1=1Ω,由R∝T有,可得正常發(fā)光時(shí)燈絲的溫度為1800K. (3)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流,與分壓電阻串聯(lián)后接入20V電路中,分壓電阻的電壓,所以分壓電阻. 點(diǎn)評(píng):本題的圖線為R-U圖線,除了要知道燈絲的電

47、阻隨溫度升高而增大,還要能從圖線上獲取所需的信息,正常發(fā)光時(shí)電阻為6Ω,室溫時(shí)電阻為1Ω. 四、課堂練習(xí) 1.(1996·上海)一只普通的家用照明白熾燈正常發(fā)光時(shí),通過(guò)它的電流強(qiáng)度與下列哪一個(gè)值較為接近?( ) A.20A B.2A C.0.2A D.0.02A 2.(2001·南京)超導(dǎo)材料電阻率降為零的溫度稱為臨界溫度,1987年我國(guó)科學(xué)家制成了臨界溫度為90K的高溫超導(dǎo)材料,利用超導(dǎo)材料零電阻的性質(zhì),可實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗輸電.現(xiàn)有一直流電路,輸電線的總電阻為0.4Ω,它提供給用電器的電功率為40kW,電壓為800V.如果用臨界溫度以下的超導(dǎo)電纜替代原來(lái)的輸電線

48、,保持供給用電器的功率和電壓不變,那么節(jié)約的電功率為( ) A.1kW B.6×103kW C.1.6kW D.10kW 3.(1994年全國(guó))兩個(gè)電阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并聯(lián)在電路中,欲使這兩個(gè)電阻消耗的電功率相等,可行的辦法是( ) A.用一個(gè)阻值為2Ω的電阻與R2串聯(lián) B.用一個(gè)阻值為6Ω的電阻與R2串聯(lián) C.用一個(gè)阻值為6Ω的電阻與R1串聯(lián) D.用一個(gè)阻值為2Ω的電阻與R1串聯(lián) 4.如圖所示,用一直流電動(dòng)機(jī)提升重物,重物的質(zhì)量為m=50kg,電源供電電壓為110V.不計(jì)各處摩擦,當(dāng)電動(dòng)機(jī)以υ=0.90m/s的恒定

49、速度向上提升重物時(shí),電路中的電流是5A,則電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是多少?(g取10m/s2) 5.如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=3.2V,電壓表內(nèi)電阻Rg=104Ω,小燈泡的額定電壓為U=3V,額定功率為P=1W. 當(dāng)開(kāi)關(guān)S跟2接觸時(shí),電壓表的讀為U1=3V.當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到1時(shí),下列說(shuō)法中正確的是( ) A.燈泡正常發(fā)光 B.燈泡的實(shí)際功率大于其額定功率,故比平時(shí)要亮 C.燈泡的實(shí)際功率略小于其額定功率,故比平時(shí)略暗些 D.燈泡的實(shí)際功率遠(yuǎn)小于其額定功率,燈泡不會(huì)發(fā)光 6.如圖為甲、乙兩燈泡的I-U圖象.根據(jù)圖象計(jì)算甲、乙兩燈泡并聯(lián)在電壓為220V的電路中,實(shí)際發(fā)光的功率分別約為(

50、 ) A.15W、30W B.30W、40W C.40W、60W D.60W、100W 7.(1999年全國(guó))如圖所示為4種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路示意圖,它們所用的白熾燈泡相同,且都是“220V 40W”.當(dāng)燈泡消耗的功率都調(diào)至20W時(shí),哪種臺(tái)燈消耗的功率最小?( ) 第五課時(shí)　電路的變化分析 一、考點(diǎn)理解 在直流電路中,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通或斷開(kāi)改變電路結(jié)構(gòu)時(shí),或者調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變某一部分電路的電阻時(shí),電路中各個(gè)部分的電流、電壓和功率等都會(huì)隨之發(fā)生變化.分析和判斷電路中各參量的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題,對(duì)能力要求較高. 二、方法講解 分析方法的

51、基本要點(diǎn)是： 1.認(rèn)識(shí)直流電路的結(jié)構(gòu),分清各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系.對(duì)復(fù)雜電路作必要簡(jiǎn)化或畫(huà)出其等效電路. 2.根據(jù)某部分電路結(jié)構(gòu)的變化情況,或者電阻的變化情況,分析電路總電阻的變化情況.然后再根據(jù)全電路歐姆定律,分析總電流的變化情況和路端電壓的變化情況,即從局部到整體. 3.根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)和局部電路與整個(gè)電路的關(guān)系,分析各部分電路中的電流、電壓和電功率的變化情況.通過(guò)分析、推理,從而作出判斷,即從整體到局部. 三、考點(diǎn)應(yīng)用 例1:如圖甲所示電路中,A、B、C、D是四只正在發(fā)光的燈泡,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑鍵向下滑動(dòng)時(shí),各燈的亮度如何變化?(設(shè)各燈電阻不隨溫度變化.) 解析:將變

52、阻器的滑鍵向下滑動(dòng)時(shí),變阻器的阻值減小,使得外電路的總電阻減小,干路電流強(qiáng)度增大,圖乙中I增大,對(duì)燈A由知,減 小, 減小,A燈變暗.對(duì)燈B, ,增大.減小, 增大,增大,B燈變亮.對(duì)燈C,兩端電壓隨變阻器阻值的減小而減小, 減小,C燈變暗.對(duì)燈D, ,增大而減小, 增大. 增大,D燈變亮. 點(diǎn)評(píng):1.燈泡是電阻器件,其功率既可用,又可用.判斷時(shí)根據(jù)需要選用. 2．電路中有一個(gè)電阻增大（減少），而其余電阻不變，電路的總電阻增大（減?。? 例2:(2020·天津)如圖左所示電路中,R1=10Ω,R2=20Ω,滑動(dòng)變阻器R阻值為0～50Ω,當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P由變阻器的中點(diǎn)滑向b端的過(guò)程中,

53、燈L的發(fā)光情況是( ). A.逐漸變暗 B.逐漸變亮 C.先逐漸變暗,后逐漸變亮 D.先逐漸變亮,后逐漸變暗 解析:畫(huà)出甲圖的等效電路圖如圖右所示,滑片P由變阻器的中點(diǎn)滑向b端的過(guò)程中,圖乙中Rap由25Ω增大到50Ω,Rap由25Ω減小到零,設(shè),,燈L的亮度變化決定于與并聯(lián)電阻值的變化情況. 式中分母一定,分子兩個(gè)正數(shù)和的和一定,當(dāng)它們相等時(shí)其積最大,=,即,時(shí),R并最大,滑片P從變阻器中點(diǎn)滑向b端,Rap由25Ω增大到30Ω的過(guò)程中R并增大,流過(guò)燈L的電流減小,燈L的亮度變暗;Rap由30Ω增大到50Ω的過(guò)程中R并減小,流過(guò)燈L的電流增大,燈L的亮度變亮,正

54、確答案:C. 點(diǎn)評(píng):畫(huà)出具有簡(jiǎn)單串、并聯(lián)關(guān)系的等效電路圖,能便于我們正確地分析出物理量之間的關(guān)系. 例3:(1995·全國(guó))如圖所示電路中,電鍵K1、K2、K3、K4均閉合,C是極板水平放置的平行板電容器,板間懸浮著一油滴P,斷開(kāi)哪一個(gè)電鍵后P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)?( ) A.K1 B.K2 C.K3 D.K4 解析:電容器極板間的顆粒P在重力和電場(chǎng)力的作用下處于平衡,當(dāng)電容器兩極板間電壓減小時(shí),P向下運(yùn)動(dòng).電鍵均閉合時(shí),電容器兩極間電壓等于R3兩端電壓(電源的路端電壓).斷開(kāi)K1和K4,電容器兩端電壓不變,斷開(kāi)K2,電容器兩極間電壓等于電源電動(dòng)勢(shì),P向上運(yùn)動(dòng);

55、斷開(kāi)K3,電容器通過(guò)R1、R3、R2放電,兩極間電壓迅速減小,P向下運(yùn)動(dòng).答案:C 例4：如圖所示電路中，M處接地。電鍵S閉合時(shí)，P點(diǎn)和Q點(diǎn)的電勢(shì)變化情況是（?。? A、 P點(diǎn)升高，Q點(diǎn)降低 B、兩點(diǎn)電勢(shì)均升高 C、P點(diǎn)降低，Q點(diǎn)升高 D、兩點(diǎn)電勢(shì)均降低 解析：M處接地，M點(diǎn)電勢(shì)看作穩(wěn)定的，P點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)電勢(shì)高。由于S閉合，P、M兩點(diǎn)間電阻減小，電壓降減小，P、M兩點(diǎn)電勢(shì)差減小，P點(diǎn)電勢(shì)相對(duì)S閉合前降低了；Q點(diǎn)電勢(shì)比M點(diǎn)低，由于S閉合，M、Q間電勢(shì)差增大，Q點(diǎn)電勢(shì)相對(duì)S閉合前降低了。 答案：D 點(diǎn)評(píng)：1、電路發(fā)生變化時(shí)，大地電勢(shì)穩(wěn)定，其電勢(shì)不隨電路的變化而變化，通常以大地電勢(shì)為

56、零。 2、沿電流方向每經(jīng)過(guò)一個(gè)電阻，電勢(shì)降落IR，若接地處不是M點(diǎn)而是Q點(diǎn)，則Q點(diǎn)電勢(shì)不變，M點(diǎn)電勢(shì)升高，P點(diǎn)電勢(shì)降低（Q處與電源負(fù)極等電勢(shì)，P處與電源正極等電勢(shì)，P點(diǎn)電勢(shì)的值等于電源的路端電壓）。 3、若P處接地，則M點(diǎn)電勢(shì)升高，Q點(diǎn)電勢(shì)升高。 例5：如圖所示，調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值，使電壓表V的示數(shù)增大△U，在這個(gè)過(guò)程中（?。? A、 通過(guò)電阻R1的電流增加，增加量一定大 于△U/R1 B、電阻R2兩端的電壓減小， 減少量一定等于△U C、通過(guò)電阻R2的電流減少， 但減少量一定小于△U/R2 Ｄ、路端電壓增加，增加量一定等于△U 解析：電阻兩端電壓等于電壓表示數(shù)。為定值電

57、阻，其電流與電壓成正比，，則，，Ａ錯(cuò)誤。兩端電壓增加，則電阻和內(nèi)阻r上電壓降均減少，二者減小值之和為，電阻兩端電壓減小，減少量小于，B、D錯(cuò)誤，C正確。 答案：C 點(diǎn)評(píng)：純電阻電路（除供電電源外）內(nèi)、外電路各部分電路電壓降之和等于電源電動(dòng)勢(shì)。電路發(fā)生變化時(shí)，某一部分電壓增大（其它電阻不變），則其余部分的電壓均減小，增大與減小的值相等。 四、課堂練習(xí) 1.(1997·全國(guó))如圖所示電路中,電源電動(dòng)勢(shì)恒定,要想使燈泡變暗,可以( ) A.增大R1 B.減小R1 C.增大R2 D.減小R2 2.(1994·全國(guó))如圖所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r

58、.當(dāng)可變電阻的滑片P向b移動(dòng)時(shí),電壓表的讀數(shù)U1與電壓表的讀數(shù)U2的變化情況是( ) A.U1變大,U2變小 B.U1變大, U2變大 C.U1變小, U2變小 D. U1變小, U2變大 3.(1994·上海)如圖所示,A、B、C、D四個(gè)電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E、電阻為r,定值電阻為R0.當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)片P從a向b滑動(dòng)時(shí),電壓表讀數(shù)將變大的電路是( ) 4.(1993年上海)如圖所示的電路中,開(kāi)關(guān)S原來(lái)是閉合的,當(dāng)R1、R2的滑片剛好處于各自的中點(diǎn)位置時(shí),懸在空氣平行板電容器C兩水平極板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),使塵埃P加速向上運(yùn)動(dòng)的方

59、法是( ). A.將R1的滑片向上移動(dòng) B.將R2的滑片向上移動(dòng) C.將R2的滑片向下移動(dòng) D.將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi) 5.(1999·高考科研題)在圖示電路中,E為電源電動(dòng)勢(shì),r為電源內(nèi)阻,R1為可變電阻.當(dāng)R1調(diào)大時(shí)( ) A.R2上的功率增大 B.R3上的功率增大 C.R0上的功率增大 D.R上的功率增大 6.(2002年全國(guó))在如圖所示的電路中, R1、R2、R3和R4皆為定值電阻,R5為可變電阻,電源的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r.設(shè)電流表A的讀數(shù)為I,電壓表V讀數(shù)為U.當(dāng)R5的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)時(shí)( ). A.I變大,U變小 B.I變大,

60、U變大 C.I變小,U變大 D.I變小,U變小 7.(2001·上海)某實(shí)驗(yàn)小組用三只相同的小燈泡,連線如圖所示電路,研究串并聯(lián)電路特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是( ) A.K2斷開(kāi),K1與a連接,三只燈泡都熄滅 B.K2斷開(kāi),K1與b連接,三只燈泡亮度相同 C.K2閉合,K1與a連接,三只燈泡都發(fā)光,L1、L2亮度相同 D. K2閉合, K1與b連接,三只燈泡都發(fā)光,L3亮度小于L2的亮度. 8.(2020·深圳)如圖所示,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí),電壓和電流表示數(shù)變化情況正確的是( ) A.都變大 B.都變小 C.電壓表示數(shù)變大,電流

61、表示數(shù)變小 D.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大 9.(2020·南京)如圖所示是一火警報(bào)警的一部分電路示意圖.其中R2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器,電流表為值班室的顯示器,a、b之間接報(bào)警器.當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時(shí),顯示器的電流I、報(bào)警器兩端的電壓U的變化情況是( ) A.I變大,U變大 B.I變小,U變小 C.I變小,U變大 D.I變大,U變小 10、許多精密儀器中常常采用如圖所示的電路精確地調(diào)節(jié)某一電阻兩端的電壓，圖中、是兩只滑動(dòng)變阻器，通過(guò)它們可以對(duì)負(fù)載電阻（阻值約為500）兩端的電壓進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，已知兩滑動(dòng)變阻器的最大電阻分別為200和10，那

62、么，下面關(guān)于、的說(shuō)法中正確的是（　?。? A、如，，調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用 B、如，，調(diào)節(jié)起微調(diào)作用 C、如，，調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用 D、如，，調(diào)節(jié)起微調(diào)作用 11、如圖所示的電路中，已知電容，電阻=，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S由閉合狀態(tài)斷開(kāi)時(shí)，下述說(shuō)法中正確的是（　?。? A、電容器的電量增多，電容器的電量減少 B、電容器的電量減少，電容器的電量增多 C、電容器、的電量都增多 D、電容器、的電量都減少 12、如圖所示，G是電流表，、是兩個(gè)可變電阻，調(diào)節(jié)可變電阻、，可以改變電流表G的示數(shù)。當(dāng)MN間的電壓為6V時(shí)，電流表的指針剛好偏轉(zhuǎn)到最大刻度。將MN間的電壓改變?yōu)?V時(shí)，若要使電流表

63、G的指針仍偏轉(zhuǎn)到最大刻度，下列說(shuō)法中一定可行的是（ ） A、保持不變，增大 B、增大，同時(shí)減小 C、減小，同時(shí)增大 D、保持不變，減小 13、在圖中所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=9.0V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；AB為滑動(dòng)變 阻器，其電阻R=30；L 為一小燈泡，其額定電壓 U=6.0V，額定功率P=1.8W； S為開(kāi)關(guān)，開(kāi)始時(shí)滑動(dòng)變阻 器的觸頭位于B端，現(xiàn)在接通開(kāi)關(guān)S，然后將觸頭緩慢地向A端滑動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一位置C處時(shí)，小燈泡剛好正常發(fā)光，則CB之間的電阻應(yīng)為（?。? A、10 B、20 C、15 D、5 第六課時(shí)　電阻的測(cè)量 一、考點(diǎn)理解 (一)伏安

64、法測(cè)電阻 1.測(cè)量原理:部分電路歐姆定律得.式中U為R兩端的電壓,I為流過(guò)R的電流.導(dǎo)體的電阻由本身的結(jié)構(gòu)決定,與U、I無(wú)關(guān). 2.兩種接法及其誤差分析 連接方式 安培表內(nèi)接 安培表外接 測(cè)量電路 讀數(shù)準(zhǔn)確的電表 安培表 伏特表 誤差來(lái)源 安培表分壓 伏特表分流 測(cè)量值的意義 適宜測(cè)量的條件 (二)歐姆表 1.簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由直流電源(一節(jié)干電池),電流表和可變電阻R(又叫調(diào)零電阻)組成.如圖所示.表頭外有紅、黑兩個(gè)插孔,可分別對(duì)應(yīng)插入紅、黑兩表筆.注意:紅表筆與電源負(fù)極相接,對(duì)應(yīng)的插孔為 “+”;黑表筆與電源正極

65、相接,對(duì)應(yīng)的插孔為“-”. 2.測(cè)量原理:閉合電路歐姆定律.為表頭內(nèi)阻,為電流表內(nèi)阻,電源內(nèi)阻r和調(diào)零電阻R之和即R內(nèi)=Rg+r+R.歐姆調(diào)零后,R內(nèi)一定,I與RX有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系. 3.刻度盤(pán):(1)兩表筆斷開(kāi)時(shí)(→∞),I=0;兩表筆短接(=0), .(2)中間刻度的電阻值為歐姆表的內(nèi)阻.(3)由于I與不成線性關(guān)系,歐姆表的刻度不均勻:越靠近阻值大處刻度越密,單位間隔的電阻值越大. 4.偶然誤差:(1)由于歐姆表刻度不均勻,讀數(shù)時(shí)誤差較大,尤其是高阻值處誤差大,只能用于粗測(cè)電阻.(2)對(duì)阻值大的電阻,可選擇適當(dāng)?shù)谋稊?shù)檔,使讀數(shù)時(shí)指針停在中間刻度附近. 5.用多用電表歐姆檔測(cè)電阻要注

66、意的問(wèn)題:①測(cè)量前要?dú)W姆調(diào)零,換用不同的倍數(shù)檔時(shí)要重新調(diào)零.②讀數(shù)時(shí)要乘以倍數(shù).③測(cè)量電阻時(shí),要將待測(cè)電阻與其它的電學(xué)元件斷開(kāi).④測(cè)量后要將選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到交流電壓最高檔,取下兩表筆. 二、方法講解 　?。ㄒ唬﹥煞N接法的判斷和選擇 由于電表內(nèi)阻的影響 優(yōu)安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差不避免，選擇合適的接法。選擇合適的接法，可減小系統(tǒng)誤差。判斷和選擇的方法是： 　　1、用多用電表粗測(cè)電阻，或由粗略計(jì)算待測(cè)電阻的值，然后比較與的值。若＞，用安培表內(nèi)接法；若＜，用安培表外接法。 2、試觸法，改變電壓表一個(gè)接線端的位置，分別讓安培表成內(nèi)接法和外接法，如圖所示.若安培表讀數(shù)變化明顯，表明伏特表分流較多，與可以比較，應(yīng)采用安培表內(nèi)接法；若伏特表讀數(shù)變化明顯，表明安培表分壓較多，與可以比較，應(yīng)采用安培表外接法。 （二）數(shù)據(jù)處理采用圖象法 改變兩端電壓，取得伏特表、安培表一系列讀數(shù)，以每組電壓、電流值為點(diǎn)的坐標(biāo)（Ｕ、Ｉ）在Ｕ—Ｉ坐標(biāo)系中描點(diǎn)，將各點(diǎn)連成一條經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線（連線時(shí)使盡可能多的點(diǎn)在直線上，使不在直線上的點(diǎn)盡可能均勻地分布在直線兩側(cè)）。直線的斜率即為待測(cè)電阻值。 三、考點(diǎn)