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1、第1节 电流 电阻 电功和电功率例1（2009全国）(15分)某材料的电阻率随温度变化的规律为0(1+t),其中称为电阻温度系数，0是材料在t=0 时的电阻率.在一定的温度范围内是与温度无关的常数.金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知：在0 时，铜的电阻率为1.710-8 m,碳的电阻率为3.510-5 m,在0 附近时，铜的电阻温度系数为3.910-3-1,碳的电阻温度系数为-5.010-4-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体
2、，要求其电阻在0 附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化).第1页/共53页【点拨】（1）应用电阻定律求每个棒的电阻.（2）根据两棒是串联关系可求总电阻.（3）总电阻的值在0 附近是定值.第2页/共53页【解析】满分展示设所需碳棒的长度为L1，电阻率为1，电阻温度系数为1；铜棒的长度为L2，电阻率为2，电阻温度系数为2.根据题意有1=10（1+1t)1分2=20（1+2t)1分式中10、20分别为碳和铜在0 时的电阻率.设碳棒的电阻为R1，铜棒的电阻为R2，有R1=1L1/S 1分R2=2L2/S 1分式中S为碳棒与铜棒的横截面积.碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和
3、总长度分别为R=R1+R2 1分L0=L1+L2 1分式中L0=1.0 m联立以上各式得R=10L1/S+20L2/S+(101L1+202L2)/St 3分要使电阻R不随温度t变化，式中t的系数必须为零.即101L1+202L2=0 3分联立得L1=202/(202-101）/L0 1分代入数据解可得L1=3.810-3 m 2分第3页/共53页1.(2010北京模拟)根据电阻定律可得电阻率=RS/l.对于温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率()A.跟导线的电阻成正比B.跟导线的横截面积成正比C.跟导线的长度成反比D.由所用金属材料本身的特性决定【解析】电阻率是反映导体材料导电性能好坏的物
4、理量，大小与温度有关，但与导体电阻的大小、长度和横截面积无关，仅存在一定的数量关系，故只有D正确.【答案】D第4页/共53页例2 如图所示的I-U图象对应的两个导体,求:(1)电阻之比R1 R2=.(2)若两导体中的电流相等（不为0）时，电压之比U1 U2=.(3)若两导体中的电压相等（不为0）时，电流之比I1 I2=.【点拨】正确理解图象的含义是解决问题的关键.第5页/共53页【解析】(1)在I-U图象中为直线斜率tan=I/U=1/R，故R=U/I，于是得R1=1/0.1=10,R2=1/0.3=10/3,故R1 R2=3 1.(2)由欧姆定律可得U=IR，当I相同时，U R，故U1 U2
5、=R1 R2=3 1.(3)根据欧姆定律可得I=U/R，当U相同时，I 1/R，故I1 I2=R2 R1=1 3.也可由图象直接得出.【答案】（1）3 1（2）3 1（3）1 3第6页/共53页2.如图所示为电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为了、三个区域.现把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别用P1和P2表示；并联的总电阻设为R.下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是()A.特性曲线在区，P1P2B.特性曲线在区，P1P2C.特性曲线在区，P1P2D.特性曲线在区，P1P2第7页/共53页【解析】并联之后电阻R比R1、R2电阻都小，根据此图的斜率
6、的倒数是电阻，所以并联之后的特性曲线在区,B、D错误，由题图可得R1E干电池=1.5 V，故D正确.【答案】D第14页/共53页例2（2008广东）如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数变化情况为()A.电压表示数增大，电流表示数减少B.电压表示数减少，电流表示数增大C.两电表示数都增大D.两电表示数都减少第15页/共53页【点拨】电阻Rp变化I外总变化 U端变化支路电压、电流的变化【解析】由图滑动变阻器上部分被短路，P向上滑动时滑动变阻器电阻增大，电路中总电阻增大，总电流减小,R1电压减小，内电压减小，外电压增大即电压表示数增大，R2电压增大，R2电流增大，电流
7、表示数减少.【答案】AI总变化U内变化第16页/共53页2.（2009广东理科基础）如图所示是一实验电路图.在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是()A.路端电压变小 B.电流表的示数变大C.电源内阻消耗的功率变小 D.电路的总电阻变大【解析】当滑片向b端滑动时，接入电路中的电阻减少，使得总电阻减小,D错误.根据I=E/R总，可知总电流增加，根据闭合电路的欧姆定律有E=Ir+U外，可知路端电压减小，A正确.流过电流表的示数为I=U外/R3，可知电流减小，B错误.根据P=I2r,可知内阻消耗的功率增大，C错误.【答案】A第17页/共53页例3 如图所示电路，已知E=6 V，r=4，R
8、1=2，R2的变化范围是010.求：(1)电源的最大输出功率.(2)R1上消耗的最大功率.(3)R2上消耗的最大功率.【点拨】(1)当R1+R2=r时、输出功率最大.（2）R1是固定电阻，注意不要照搬上述方法.(3)R2是可变电阻，可把R1+r看成内阻，当R2=R1+r时，R2功率最大.【解析】(1)R2=2 时，外电阻等于内电阻，由P出max=E2/4r,可知电源最大输出功率为2.25 W.(2)R1是定值电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大由P1=Imax2R1=2 W.(3)把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，所以，当R2=6 时，R2上消耗的功率最大为1
9、.5 W.第18页/共53页3.如图所示的U-I图，其中A是路端电压随电流的变化规律，B是某一电阻的伏安特性曲线，用该电源与该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率是 ，电源的效率是 .【解析】由图中A可知E=3 V，r=0.5,由图中B可知R=1,电源的输出功率是P出=E/(R+r)2=4 W.因为是纯电阻电路，电源的效率为=P出P总=I2R/I2(R+r)=R/(R+r)=1/1.5100%=66.7%.【答案】4 W 66.7%第19页/共53页例4 如图所示，电源电动势E=9 V，内电阻r=0.5，电阻R1=5.0、R2=3.5、R3=6.0、R4=3.0，电容C=2.0 F.当开关K由与
10、a接触到与b接触,通过R3的电量是多少？【点拨】（1）明确电键与a接触时电容器的电压、带电量和电势高低.（2）明确开关与b接触时电容器的电压、带电量和电势高低.（3）流过R3的电量为Q=Q1+Q2.第20页/共53页【解析】开关K接a时，UC=U1=/（R1+R2+r）R1=9/（5.0+3.5+0.5）5.0 V=5 V,此时电容器带电量QC=CU1=2.010-65 C=110-5 C,开关K接b时，UC=U2=/（R1+R2+r）R2=9/（5.0+3.5+0.5）3.5 V=3.5 V,此时电容器带电量QC=CU2=2.010-63.5 C=0.710-5 C,流过R3的电量为Q=QC
11、QC=1.710-5 C.第21页/共53页4.如图所示电路中，开关S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮一油滴P，断开哪一个开关后P会向下运动()A.S1 B.S2 C.S3 D.S4第22页/共53页【解析】先弄清本题涉及的知识及知识间的内在联系.开关S1、S2、S3、S4均闭合，带电油滴在电场中处于平衡状态，即重力与向上的电场力平衡,则有qE=mg；式中电容器极板间匀强电场的场强E=U/d，电路中与电容器串联的R1与R2的并联电阻并无电流通过，仅起“导线”作用，故电容器极板间电压U即是R3两端的电压.题中要求断开某一开关后，油滴向下运动，就是要降低两极板间
12、电压.当断开S1后，电阻R2仍使电容器极板保持原来的连接，即极板间电压不变，油滴仍静止.当断开S2后，电容器两极板间电压升至电源电动势，油滴电场力Fmg，油滴会向上运动.当断开S3后，切断电源，电容器通过电阻R1、R2、R3放电，极板电压降低，最后降为零，油滴将向下运动.当断开S4后，电容器所充电量不变，两极板间电压U不变，油滴仍保持静止，故本题正确选项是C.【答案】C第23页/共53页 例 如图所示电路的三根导线中有一根是断的.电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的.为了查出其中的断导线，某学生想先用多用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端，并
13、观察多用表指针的示数.在下列选挡中，符合操作规程的是()A.直流10 V挡 B.直流0.5 A挡C.直流2.5 V挡 D.欧姆挡第24页/共53页【错解】如果电路连接正常，电路中的电流I=E/（R1+R2）=6/15A=0.4 A,选B.测量的最大电压为U1=IR1=2 V.可选A、C.用欧姆挡可以直接测量回路中的电阻是否等于15 或者等于10.选B的同学没有考虑R1与R2之间的导线断开的情况.选C的同学没有考虑到导线断开，测得的电压等于6 V的情况，大于2.5 V.选D的同学没有考虑到如果被测回路中有电源，欧姆表就可能被毁坏或读数不准.【剖析】设多用表各挡都理想，忽略电源的内阻.选用不同功能
14、挡时，应画出电路图，至少在头脑中应清楚.第25页/共53页【正解】用电压挡测量时，由于电路断开(无论是从ab间断开，还是从R1与R2之间断开)电路中无电流，黑表笔与电源负极等电势.直流电压挡测量的数值是电源电动势E.所以A选项可行，C选项不可行.用电流挡测量时，假设ab间导线完好，而R1与R2之间导线断开.黑表笔接在c端测得的电流为I=E/R2=0.6 A,大于电流挡量程.排除B选项.被测回路中有电源，欧姆表不能适用，排除D选项.【答案】A第26页/共53页实验七 测定金属的电阻率例 （2009海南）某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出图中的示数，该金属圆片的直
15、径的测量值为 cm，厚度的测量值为 mm.第27页/共53页【解析】游标卡尺的读数，按步骤进行就不会出错.首先，确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05 mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数12.00 mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对得最齐一条刻线，精度格数=0.058 mm=0.40 mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，12.00 mm+0.40 mm=12.40 mm=1.240 cm.螺旋测微器的读数1.5 mm+0.0118.2 mm=1.682 mm.【答案】1.240 1.682第28页/共53页例 有一根圆台状质量均匀的合金棒
16、如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率、长度L和两底面直径d、D有关.他进行了如下实验：（1）用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图乙中游标卡尺（游标尺上有20个等分刻度）的读数L=cm.第29页/共53页（2）测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示（相关器材的参数已在图中标出）.该合金棒的电阻约为几欧姆.图中有一处连接不当的导线是 .（用标注在导线旁的数字表示）第30页/共53页（3）改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R=6.72.根据电阻定律计算电阻率为、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3、RD=3.38.他发现：在误差允许范围内，电
17、阻R满足R2=RdRD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R=.（用、L、d、D表示）第31页/共53页【解析】（1）游标卡尺的读数，按步骤进行就不会出错.首先，确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05 mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00 mm，注意小数点后的有效数字要与精度一样，再从游标尺上找出对得最齐一根刻线，精度格数=0.058 mm=0.40 mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00 mm+0.40 mm=99.40 mm=9.940 cm.（2）本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，为了减小误差，应用电流表外
18、接法，线的连接使用的是电流表内接法.（3）审题是处理本题的关键，弄清题意也就能够找到处理本题的方法.根据电阻定律计算电阻率为、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3、RD=3.38.即Rd=L/(d/2)2,RD=L/(D/2)2,而电阻R满足R2=RdRD，将Rd、RD带入得R=4L/（dD）.【答案】（1）9.940（2）（3）4L/（dD）第32页/共53页实验八 描绘小灯泡的伏安特性曲线例（2009福建）某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件.图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：第
19、33页/共53页器材器材(代号代号)规格规格 电流表电流表(A1)电流表电流表(A2)电压表电压表(V1)电压表电压表(V2)滑动变阻器滑动变阻器(R1)滑动变阻器滑动变阻器(R2)直流电源直流电源(E)开关开关(S)导线若干导线若干 量程量程050 mA,内阻约为内阻约为50 量程量程0200 mA,内阻约为内阻约为10 量程量程03 V，内阻约为，内阻约为10 k量程量程015 V,内阻约为内阻约为25 k阻值范围阻值范围015,允许最大电流允许最大电流1 A阻值范围阻值范围01 k，允许最大电流，允许最大电流100 mA输出电压输出电压6 V，内阻不计，内阻不计第34页/共53页(1)为
20、提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 .（以上均填器材代号）(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号.(3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线有何异同点？相同点：，不同点：.第35页/共53页【解析】(1)图象中电流00.14 A，电流表选A2；电源电压6 V，但图象只要求电压在03 V之间调整，为了测量准确电压表选V1；由于绘制图象的需要，要求电压在03 V之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能很好调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1.(2)该元
21、件电阻约几十欧，故RV/RR/RA，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法.如图所示.(3)相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小灯泡的电流与电压的变化关系都是非线性关系.不同点：该元件的电阻随电压的增大而减小，而小灯泡的电阻随电压的升高而增大.第36页/共53页例 为了测定和描绘标有“220 V40 W”的白炽灯的灯丝的伏安特性曲线，可以利用调压变压器供电.调压变压器是一种自耦变压器，它只有一组线圈L，绕在闭合的环形铁芯上，输入端接在220 V交流电源的火线和零线间，输出端有一个滑动触头P，移动它的位置就可以使输出电
22、压在0250 V之间连续变化，如图甲中画出的是调压变压器的电路图符号，实验室内备有交流电压表、交流电流表、滑动变阻器、开关、导线等实验必备器材.甲第37页/共53页(1)在图甲中完成实验电路图，要求在额定电压下测得的数据误差尽量小.(2)说明按你的实验电路进行测量时，在电压较高段与电压较低段进行比较，哪段的系统误差较大？为什么？(3)如果根据测量结果作出的该灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，试根据图线确定：把两只完全相同的“220 V 40 W”的白炽灯串联接在220 V交流电源的火线和零线间时，两只灯所消耗的总功率是多大？乙第38页/共53页(2)在电压较低段误差大.因为电压低时灯消耗的实际功率
23、小，灯丝温度低，电阻小，对内接法而言，电流表的分压大，系统误差大.(3)两只白炽灯串联后分压分别为110 V，由灯泡的伏安特性曲线可读出此时的工作电流约为0.15 A，故P=0.151102 W=33 W.【解析】(1)该设计是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验知识的迁移和拓展，将变压器接入电路，开关接入火线，采用伏安法测出U、I值，电流表内接.如图所示.第39页/共53页实验九 测定电源的电动势和内阻例 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内电阻.已知干电池的电动势约为1.5 V，内阻约为1；电压表(03 V，3 k)、电流表(00.6 A，1.0)、滑动变阻器有R1(10，2 A)和R
24、2(100，0.1 A)各一只.第40页/共53页（1）实验中滑动变阻器应选用(填“R1”或“R2”).（2）在实验中测得多组电压和电流值，得到如图乙所示的U-I图线，由图可较准确地求出该电源电动势E V；内阻r=.第41页/共53页【解析】（1）将滑动变阻器全部接入电路，取10，电流约为0.15 A，取100，电阻约为0.015 A，故滑动变阻器选R1.（2）曲线在纵轴上的截距等于电动势，E=1.46 V；曲线的斜率的绝对值等于电源的内阻，r=1.8.【答案】（1）R1 （2）1.46 1.8第42页/共53页例 图(a)是利用两个电流表 A1 和 A2 测量干电池电动势E和内阻r的电路原理
25、图.图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和 A1 内阻之和为10 000（比r和滑动变阻器的总电阻都大得多），A2 为理想电流表.第43页/共53页(1)按电路原理图将图(b)虚线框内各实物连成电路.(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑片c移动至 （填“a端”、“中央”或“b端”）.(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片c至某一位置，读出电流表 和 的示数I1和I2.多次改变滑片c的位置，得到的数据如下表.I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068第44页/共53页 在图(c)所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2
26、为横坐标画出所对应的I1-I2曲线.(4)利用所得曲线求得电源的电动势E=V，内阻r=.（保留两位小数）(5)该电路中电源输出的短路电流Im=A.第45页/共53页【解析】(2)实验前滑动变阻器接入电路电阻值最大.(4)由图线上读出两组数值，代入EI1（R1+RA1）+（I1I2）r构成方程组联立求解E和r.(5)短路电流Im=E/r.【答案】(1)连线如图(d)所示 (2)b端(3)如图(e)所示.(4)1.49（在1.481.50范围内都正确）0.60（在0.550.65范围内都正确）(5)2.4（在2.32.7范围内都正确）第46页/共53页实验十 练习使用多用电表例（2009上海）（1
27、）用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上.第47页/共53页a.将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔c.旋转S使其尖端对准欧姆挡1 kd.旋转S使其尖端对准欧姆挡100e.旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔根据图中所示指针位置，此被测电阻的阻值约为 .第48页/共53页（2）下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是()A.测量电阻时如果指针偏转过大，应将
28、选择开关S拨至倍率 较小的挡位，重新调零后测量B.测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C.测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开D.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零第49页/共53页【解析】（1）测量几十千欧的电阻Rx我们一般选择较大的挡位先粗测，使用前应先进行调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新调零，再进行测量；使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最大挡，拔出表笔.欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 k.（2）欧姆挡更换规律“大小，小大”，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位.电流总是从
29、红表笔流入从黑表笔流出多用电表，每次换挡一定要进行欧姆调零，测量电阻一定要断电作业.【答案】（1）c、a、b、e 30 k （2）AC第50页/共53页例 图示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig=300 A，内阻Rg=100，可变电阻R的最大阻值为10 k，电池的电动势E=1.5 V，内阻r=0.5，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是 色，按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx=k.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx其测量结果与原结果相比较 （填“变大”、“变小”或“不变”）.第51页/共53页
30、【解析】欧姆表是电流表改装的，必须满足电流的方向“+”进“-”出，即回路中电流从标有“+”标志的红表笔进去，所以与A相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接(即Rx=0)时，电流表应调至满偏电流Ig，设此时欧姆表的内阻为R内此时有关系Ig=E/R内得R内=E/Ig=5 k；当指针指在刻度盘的正中央时I=Ig/2，有Ig/2=E/（R内+Rx），代入数据可得Rx=R内=5 k；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆表需重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig=E/R内，欧姆表内阻R内需调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由I=E/（R内+Rx）=IgR内/（R内+Rx）=Ig/（1+Rx/R内），可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了.【答案】红 5 变大第52页/共53页谢谢您的观看！第53页/共53页