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1、高考热点统计要求2015年2016年2017年2018年高考基础要求及冷点统计测定金属的电阻率欧姆定律()电阻定律,电阻的串联、并联,电功率,焦耳定律()电源的电动势和内阻()闭合电路的欧姆定律()以上考点为高考基础要求,一般不单独命题.描绘小电珠的伏安特性曲线23测定电源的电动势和内阻练习使用多用电表2323考情分析1.高考对本章内容的考查重点有电路的基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律等知识,通常与电磁学知识综合考查,而电学实验在考查基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的处理等知识的同时,既注重基础,又有创新,对应用方面的能力要求较高.2.电学实验考查学生的能力主要有:实验仪器的选择和分
2、析、常见实验仪器的读数、实验步骤、电路图的设计、实物图连接、图像的应用分析、实验注意事项等.第22讲部分电路及其规律一、电流1.定义:自由电荷的移动形成电流.方向:规定为定向移动的方向.2.两个公式:(1)定义式:;(2)微观式:(q为自由电荷的电荷量).二、电阻与电阻定律1.电阻:导体两端的电压和通过它的的比值.表达式为.2.电阻定律(1)内容:导体的电阻跟导体本身的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,还跟导体的有关.(2)公式:,为反映材料导电性能的物理量.(3)电阻率与温度的关系:金属:电阻率随温度升高而增大;半导体:电阻率随温度升高而减小.三、部分电路的欧姆定律1.内容:导体中的电流I
3、跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比.2.适用条件:适用于金属导体和电解液,和元件不适用.3.表达式:(说明:这是电流的决定式).四、电功、电功率、电热1.电功:电路中电场力对移动电荷做的功,公式为W=(适用于任何电路).2.电功率:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢,公式为P=(适用于任何电路).3.电热:电流流过导体产生的热量,由焦耳定律Q=计算;热功率指单位时间内电流通过导体产生的热量,表达式为P热=.【辨别明理】(1)电荷定向移动产生电流,所以,电荷的移动速率就是电流的传导速率.()(2)在非纯电阻电路中,UII2R.()(3)由R=知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,
4、与流过导体的电流成反比.()(4)由=知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度成反比.()(5)公式W=t=I2Rt适用于所有电路.()(6)对于非纯电阻电路而言,P=IU=I2R+P其他.()考点一电流的理解与计算考向一电流的定义式应用I=计算时应注意:若导体为金属,则q为自由电子带电荷量的绝对值;若导体为电解液,因为电解液里的正、负离子移动方向相反,但形成的电流方向相同,故q为正、负离子带电荷量的绝对值之和.图22-1例12018长沙长郡中学检测如图22-1所示,在一价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极,将它们接在直流电源上,于是溶液里就有电流通过.若在t
5、时间内,通过溶液内截面S的正离子数为n1,通过的负离子数为n2,设元电荷为e,则以下说法中正确的是()A.正离子定向移动形成的电流方向为AB,负离子定向移动形成的电流方向为BAB.溶液内由于正、负离子移动方向相反,溶液中的电流抵消,电流等于零C.溶液内的电流方向为AB,电流I=D.溶液内的电流方向为AB,电流I=考向二电流的微观表达式设柱体微元的长度为L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v,则:(1)柱体微元中的总电荷量Q=nLSq.(2)电荷通过横截面的时间t=.(3)电流的微观表达式为I=nqSv.图22-2例2如图22-2所示,有一
6、根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向移动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为()A.B.C.nevD.考向三等效电流的计算有一类由运动电荷的周期性运动形成闭合回路的模型中,计算其形成的等效电流时,一般取一个周期的时间来计算,则此时间内通过回路截面的电荷量即运动电荷带的电荷量.例3人教版选修3-1改编安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法中正
7、确的是()A.电流大小为,电流方向为顺时针B.电流大小为,电流方向为顺时针C.电流大小为,电流方向为逆时针D.电流大小为,电流方向为逆时针考点二电阻定律的理解与应用某一导体的形状改变后,讨论其电阻变化应抓住以下三点:(1)导体的电阻率不变;(2)导体的体积不变,由V=lS可知l与S成反比;(3)在、l、S都确定之后,应用电阻定律R=求解.例4有两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()A.14B.18C.116D.161考点三欧姆定律与伏安特性曲线1.电阻的决定式和定义式的比较公
8、式R=R=区别电阻的决定式电阻的定义式说明了导体的电阻由哪些因素决定,R由、l、S共同决定提供了一种测电阻的方法伏安法,R与U、I均无关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体2.对伏安特性曲线的理解(如图22-3甲、乙所示)图22-3(1)图线a、e、d、f表示线性元件,b、c表示非线性元件.(2)在图甲中,图线上的点与原点连线斜率表示电阻的大小,斜率越大,则电阻越大,RaRe.在图乙中,图线上的点与原点连线斜率表示电阻倒数的大小,斜率越大,则电阻越小,RdRb,SaSbB.RaRb,SaSbC.RaSbD.RaRb,SaQ电功的计算W=UIt=I2Rt=tW=UIt
9、电热的计算Q=UIt=I2Rt=tQ=I2Rt是否满足欧姆定律满足不满足2.非纯电阻电路的分析思路处理非纯电阻电路问题时,要善于从能量转化的角度出发,围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”分析、求解.例6(多选)2018安徽六安模拟如图22-6所示,一台电动机提着质量为m的物体以速度v匀速上升,已知电动机线圈的电阻为R,电源电动势为E,通过电源的电流为I,当地重力加速度为g,忽略一切阻力及导线电阻,则()图22-6A.电源内阻r=-RB.电源内阻r=-RC.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变大D.如果电动机转轴被卡住而停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变小图
10、22-7变式题(多选)2018山东菏泽模拟如图22-7所示,定值电阻R1=20,电动机绕线电阻R2=10,当开关S断开时,电流表的示数是I1=0.5A.当开关S闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,则电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()A.I=1.5AB.I1.5AC.P=15WD.PRgRA=r时,随着R的增大,输出功率越来越小.当Rr时,随着R的增大,输出功率越来越大.当P出P2B.P1=P2C.12D.1Rx测量值大于真实值R测=Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻2.两种电路的选择(1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内
11、阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.(2)临界值计算法:Rx时,用电流表内接法.(3)实验试探法:按图Z6-8所示接好电路,让连接电压表的导线P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法.图Z6-8二、滑动变阻器两种连接方式1.滑动变阻器两种接法的对比限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合
12、S前触头位置b端a端都是为保护电路元件2.分压和限流电路的选择原则(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),此时,必须选用分压式电路.(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应用分压式电路.例2为测量“12V,5W”的小灯泡在不同电压下的功率,给定了以下器材:电源(12V,内阻不计);电流表(量程00.6A、03A,内阻约为0.2);电压表(量程03V、015V
13、,内阻约为15k);滑动变阻器(020,允许最大电流1A);开关一个,导线若干.实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节.(1)如图Z6-9所示的四个电路图中你认为最合适的是(填选项前的字母).图Z6-9(2)在本实验中,电流表的量程可选.变式题2014全国卷在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200,电压表V的内阻约为2k,电流表A的内阻约为10,测量电路中电流表的连接方式如图Z6-10甲或乙所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值R
14、x1(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.图Z6-10要点总结在选滑动变阻器时,为调节方便,分压法一般选总阻值小的滑动变阻器,限流法选总阻值比待测电阻大几倍的滑动变阻器.热点三实验器材的选取与实物图连接例3某物理实验小组利用实验室提供的器材测定电压表V1的内阻,可选用的器材如下:A.待测电压表V1(量程03V,内阻约为3k);B.电压表V2(量程015V,内阻约为20k);C.电流表A(量程03A,内阻约为0.1);D.定值电阻R0(9.0k);E.滑动变阻器R1(0200);F.滑动变阻器R2(02k);G.电源E(电动势约为12V,
15、内阻忽略不计);H.开关、导线若干.(1)为了准确测量电压表V1的内阻,两位同学根据上述实验器材分别设计了如图Z6-11甲和乙两个测量电路,你认为(选填“甲”或“乙”)更合理,请在图丙中用笔画线代替导线将实物图补充完整.图Z6-11(2)该实验中滑动变阻器应该选用(选填“R1”或“R2”).(3)用已知量R0和V1、V2的示数U1、U2来表示电压表V1的内阻:RV1=.变式题为了测量一电阻的阻值Rx,现有以下器材:蓄电池E,电流表A,电压表V,滑动变阻器R,电阻箱RP,开关S1、S2,导线若干.某活动小组设计了如图Z6-12甲所示的电路.实验的主要步骤如下:闭合S1,断开S2,调节R和RP,使
16、电流表和电压表示数合适,记下两表示数分别为I1、U1;闭合S2,保持RP阻值不变,记下电流表和电压表示数分别为I2、U2.图Z6-12(1)请按电路图在图乙的实物图上连线;(2)写出被测电阻阻值的表达式:Rx=(用两电表的读数表示);(3)若电流表、电压表都不是理想电表,则被测电阻的测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值.要点总结电学实验仪器的选择选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材,一般要考虑四方面因素:(1)安全因素:通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流.(2)误差因素:选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时,其指针应偏
17、转到满偏刻度的以上;使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.(3)便于操作:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节.在调节滑动变阻器时,应使其大部分电阻线都被用到.(4)实验实际:除以上三个因素外,还应注重实验实际,如所用的电源与打点计时器的匹配问题等.1.2018全国卷一课外实验小组用如图Z6-13所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值,图中R0为标准定值电阻(R0=20.0);V可视为理想电压表;S1为单刀单掷开关,S2为单刀双掷开关;E为电源;R为滑动变阻器.采用如下步骤完成实验:(1)按照图甲的实验原理线路图,将图乙中实物连线;图Z6-13(
18、2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置,闭合S1;(3)将开关S2掷于1端,改变滑动变阻器滑动端的位置,记下此时电压表V的示数U1;然后将S2掷于2端,记下此时电压表V的示数U2;(4)待测电阻阻值的表达式为Rx=(用R0、U1、U2表示);(5)重复步骤(3),得到如下数据:12345U1/V0.250.300.360.400.44U2/V0.861.031.221.361.493.443.433.393.403.39(6)利用上述5次测量所得的平均值,求得Rx=.(保留1位小数)2.2015天津卷用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5V,内电阻约1)的电动势和内电阻
19、,除待测电池组、电键、导线外,还有下列器材供选用:A.电流表:量程0.6A,内电阻约1B.电流表:量程为3A,内电阻约0.2C.电压表:量程3V,内电阻约30kD.电压表:量程6V,内电阻约60kE.滑动变阻器:01000,额定电流0.5AF.滑动变阻器:020,额定电流2A(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用,电压表应选用,滑动变阻器应选用.(均填仪器的字母代号)(2)图Z6-14为正确选择仪器后,连好的部分电路.为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将和相连、和相连、和相连.(均填仪器上接线柱的字母代号)图Z6-14(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电
20、阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验.实验中读出几组电阻箱的阻值R和对应电压表的示数U.用图像法处理采集到的数据,为在直角坐标系中得到的函数图像是一条直线,则可以为纵坐标,以为横坐标.3.为了测量一个量程为03V、内阻约为3k的电压表的内阻,提供的实验器材有:A.待测电压表V1;B.电流表A1(量程00.6A,内阻约为0.2);C.电压表V2(量程010V,内阻约为10k);D.滑动变阻器R1(050,额定电流为0.5A);E.定值电阻R=5k;F.电源E(电动势为8V,内阻较小);G.开关一个、导线若干.(1)在虚线框内画出正确的实验电路图.(要求测量值尽可能精确,测量值的变化范
21、围尽可能大一些,所用器材用对应的符号标出)(2)在图Z6-15中完成实物连线.图Z6-15(3)实验时需要测得的物理量有.(用符号表示并说明其物理意义)(4)待测电压表内阻表达式为RV=.用已知量及(3)中符号表示完成专题训练(六)实验八测定金属的电阻率一、实验目的1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.2.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法.3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率.二、实验原理用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l,用螺旋测微器测金属丝的直径d,用伏安法测金属丝的电阻R,由R=得,金属丝的电阻率=R.三、实验器材待测金属丝、刻度尺、螺旋测
22、微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线等.四、实验步骤1.用螺旋测微器在待测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d.2.依照电路图(如图S8-1所示)用导线将器材连好,将滑动变阻器与待测金属丝并联部分的阻值调至最小.图S8-13.用毫米刻度尺测量接入电路中的待测金属丝的长度,即有效长度,反复测量3次,求出其平均值l.4.电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流值和电压值,记入记录表格内;断开开关S,求出接入金属丝电阻R的平均值.5.将测得的R、l、d值代入电阻率计算公式=,计算出金属丝的电阻率.6.拆去实验线路,整理好实验器材.
23、五、注意事项1.本实验中待测金属丝的电阻值较小,因此实验电路必须用电流表外接法.2.实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属丝的两端.3.测量待测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两端点间的部分待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直.4.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量.5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用00.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.热点一实验原理与实验操作例1在“测金属丝的电阻率”实验中,提供以下实验器材:待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、毫米刻度尺、电压表V(量程03V,内阻约5k)、电流表A(量程00.6A,内阻RA=1.0)、电源E(电动势约3V)、滑动变阻器、开关及导线若干.某同学进行了如下操作:(1)用毫米刻度尺测金属丝的长度L,用