2019-2020年高考物理知識要點總結(jié) 閉合電路的基本規(guī)律、電學實驗教案.doc

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2019-2020年高考物理知識要點總結(jié) 閉合電路的基本規(guī)律、電學實驗教案 知識要點： 1、電動勢：電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。定義式為：。要注意理解：（1）是由電源本身所決定的，跟外電路的情況無關(guān)。（2） 的物理意義：電動勢在數(shù)值上等于電路中通過1庫侖電量時電源所提供的電能或理解為在把1 庫侖正電荷從負極（經(jīng)電源內(nèi)部）搬送到正極的過程中，非靜電力所做的功。（3）注意區(qū)別電動勢和電壓的概念。電動勢是描述其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的物理量，是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量，是反映電場力做功的特性。 2、閉合電路的歐姆定律： （1）意義：描述了包括電源在內(nèi)的全電路中，電流強度與電動勢及電路總電阻之間的關(guān)系。 （2）公式：；常用表達式還有：。 3、路端電壓U，內(nèi)電壓U’隨外電阻R變化的討論： 外電阻R 總電流 內(nèi)電壓 路端電壓 增大 減小 減小 增大 （斷路） O O 等于 減小 增大 增大 減小 （短路） （短路電流） 閉合電路中的總電流是由電源和電路電阻決定，對一定的電源，，r視為不變，因此，的變化總是由外電路的電阻變化引起的。根據(jù)，畫出U——R圖像，能清楚看出路端電壓隨外電阻變化的情形。 還可將路端電壓表達為，以，r為參量，畫出U——I圖像。 這是一條直線，縱坐標上的截距對應于電源電動勢，橫坐標上的截距為電源短路時的短路電流，直線的斜率大小等于電源的內(nèi)電阻，即。 4、在電源負載為純電阻時，電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系是： 。由此式可以看出：當外電阻等于內(nèi)電阻，即R = r時，電源的輸出功率最大，最大輸出功率為，電源輸出功率與外電阻的關(guān)系可用P——R圖像表示。 電源輸出功率與電路總電流的關(guān)系是： 。顯然，當時，電源輸出功率最大，且最大輸出功率為：。P——I圖像如圖所示。 選擇路端電壓為自變量，電源輸出功率與路端電壓的關(guān)系是： 顯然，當時，。P——U圖像如圖所示。 綜上所述，恒定電源輸出最大功率的三個等效條件是：（1）外電阻等于內(nèi)電阻，即。（2）路端電壓等于電源電動勢的一半，即。（3）輸出電流等于短路電流的一半，即。除去最大輸出功率外，同一個輸出功率值對應著兩種負載的情況。一種情況是負載電阻大于內(nèi)電阻，另一種情況是負載電阻小于內(nèi)電阻。顯然，負載電阻小于內(nèi)電阻時，電路中的能量主要消耗在內(nèi)電阻上，輸出的能量小于內(nèi)電阻上消耗的能量，電源的電能利用效率低，電源因發(fā)熱容易燒壞，實際應用中應該避免。 5、同種電池的串聯(lián)： n個相同的電池同向串聯(lián)時，設每個電池的電動勢為，內(nèi)電阻為r，則串聯(lián)電池組的總電動勢，總內(nèi)電阻，這樣閉合電路歐姆定律可表示為，串聯(lián)電池組可以提高輸出的電壓，但應注意電流不要超過每個電池能承受的最大電流。 6、電阻的測量： （1）伏安法：伏安法測電阻的原理是部分電路的歐姆定律，測量電路有安培表內(nèi)接或外接兩種接法，如圖甲、乙： 兩種接法都有系統(tǒng)誤差，測量值與真實值的關(guān)系為：當采用安培表內(nèi)接電路（甲）時，由于安培表內(nèi)阻的分壓作用，電阻的測量值；當采用安培表外接電路（乙）時，由于伏特表的內(nèi)阻有分流作用，電阻的測量值，可以看出：當和時，電阻的測量值認為是真實值，即系統(tǒng)誤差可以忽略不計。所以為了確定實驗電路，一般有兩種方法：一是比值法，若時，通常認為待測電阻的阻值較大，安培表的分壓作用可忽略，應采用安培表內(nèi)接電路；若時，通常認為待測電阻的阻值較小，伏特表的分流作用可忽略，應采用安培表外接電路。若時，兩種電路可任意選擇，這種情況下的電阻叫臨界電阻，，待測電阻和比較：若>時，則待測電阻阻值較大；若<時，則待測電阻的阻值較小。 二是試接法：在、未知時，若要確定實驗電路，可以采用試接法，如圖所示：如先采用安培表外接電路，然后將接頭P由a點改接到b點，同時觀察安培表與伏特表的變化情況。若安培表示數(shù)變化比較顯著，表明伏特表分流作用較大，安培表分壓作用較小，待測電阻阻值較大，應采用安培表內(nèi)接電路。若伏特表示數(shù)變化比較顯著，表明安培表分壓作用較大，伏特表分流作用較小，待測電阻阻值較小，應采用安培表外接電路。 （2）歐姆表：歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的。 a．歐姆表的三個基準點。 如圖，虛線框內(nèi)為歐姆表原理圖。歐姆表的總電阻，待測電阻為，則 ，可以看出，隨按雙曲線規(guī)律變化，因此歐姆表的刻度不均勻。當= 0時，——指針滿偏，停在0刻度；當時，——指針不動，停在電阻刻度；當時，——指針半偏，停在刻度，因此又叫歐姆表的中值電阻。如圖所示。 b．中值電阻的計算方法：當用1檔時，，即表盤中心的刻度值，當用檔時，。 c．歐姆表的刻度不均勻，在“”附近，刻度線太密，在“0”附近，刻度線太稀，在“”附近，刻度線疏密道中，所以為了減少讀數(shù)誤差，可以通過換歐姆倍率檔，盡可能使指針停在中值電阻兩次附近范圍內(nèi)。由于待測電阻雖未知，但為定值，故讓指針偏轉(zhuǎn)太小變到指在中值電阻兩側(cè)附近，就得調(diào)至歐姆低倍率檔。反之指針偏角由太大變到指在中值電阻兩側(cè)附近，就得調(diào)至歐姆高倍率檔。 （3）用安培表和伏特表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻。 如圖所示電路，用伏特表測出路端電壓，同時用安培表測出路端電壓時流過電流的電流I1；改變電路中的可變電阻，測出第二組數(shù)據(jù)；根據(jù)閉合電路歐姆定律，列方程組：解之，求得 上述通過兩組實驗數(shù)據(jù)求解電動勢和內(nèi)電阻的方法，由于偶然誤差的原因，誤差往往比較大，為了減小偶然因素造成的偶然誤差，比較好的方法是通過調(diào)節(jié)變阻器的阻值，測量5組～8組對應的U、I值并列成表格，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在U——I坐標系中標出各組數(shù)據(jù)的坐標點，作一條直線，使它通過盡可能多的坐標點，而不在直線上的坐標點能均等分布在直線兩側(cè)，如圖所示：這條直線就是閉合電路的U——I圖像，根據(jù)，U是I的一次函數(shù)，圖像與縱軸的交點即電動勢，圖像斜率。