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1、教科版高中物理教案恒定电流第七章恒定电流知识网络：第1单元 基本概念和定律一、.电流条件：1、导体两端有持续的电压 2、有可以自由移动的电荷金属导体 自由电子 电解液 正负离子 气体正负离子、自由电子方向：正电荷的定向移动的方向导体中电流由高电势流向低电势，电流在电源外部由正极流向负极二、电流强度（I标量）表示电流的强弱。通过导体某一截面的电量q跟通过这些电量所用时间的比值，叫电流一一4 2 2强度，简称电流。1、定义式：I?q适用于任何电荷的定向移动形成的电流。t3 3 单位：1 C /s=1 A 1 A =1 0 m A 1 m A =1 0 n A注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方
2、向定向移动形成电流，在用公式I =q/t计算电流强度时应引起注意。2、电流的微观表达式 已知：粒子电量q 导体截面积S粒子定向移动的速率v的个数）粒子体密度（单位体积的粒子推导：I?q svtn q?I?n q sv t t对于金属导体有I=n q vS （n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为-5 5自由电子的定向移动速率，约1 0 m/s,远小于电子热运动的平均速率1 0 m/s,更小于电场8的传播速率3 X 1 0 m/s）,这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。三、欧姆定律1、内容：导体中的电流强度跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比2、公式：I?U R
3、3、R 电阻，IV/A =1。1 K。=1000 Q 1 MQ=1000KQ由本身性质决定4、适用范围：对金属导体和电解液适用，对气体的导电不适用5、电阻的伏安特性曲线：注意U曲线和U-I曲线的区别。还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。四.电阻定律一一导体电阻R跟它的长度1 成正比，跟横截面积S 成反比。R?l s(1)P 是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率(反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质)。单位是Q?mo（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。材料的电阻率与温度有关系：金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热
4、运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。）箱较明显，可用于做温度计；镒铜、锲铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。有些物质当温度接近0K 时，电阻率突然减小到零一一这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度 T C。我国科学家在1 9 8 9 年把T C 提高到1 30 K。现在科学家正努力做到室温超导。注意：公式R=LU 是电阻的定义式，而R=P 是电阻的决定式R 与U成正比或R 与I
5、I S成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压u=o,它的电阻仍然照旧存在。五.电功和电热2 电功就是电场力做的功，因此是W=U I t；由焦耳定律，电热 Q=I Rt。其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。1、电功和电功率电功：电场力对运动电荷所做的功，也叫做电流所做的功W?U I t p?U I 适用于任何电路能量转化：把电能转化成其他形式的能2、电热和热功率（焦耳定律）电流通过导体时，释
6、放的热量Q?I 2Rt p?I 2R 适用于任何电路能量转化：电能转化为内能3、纯电阻电路（一来一去，电能全部转化成内能（电阻、灯泡、电炉、电烙铁）引：真空中和电阻中电流作功把电能转变为其它形式的能的不同（动能、内能、机械能、化学能等）W?QU I t?I Rt?U?I RW?QU I t?I 2Rt?U?I R2 4、非纯电阻电路（一来多去电能的一部分转化成热能（电动机、电解槽，电感，电容?？）2W=I R t+其他形式的能量，即I 2R5、对于电动机2 U I=I R+机械P输入功率内耗功率输出功率总功率热功率机械功率消耗功率损失功率有用功率例：电动机，U=220 V,I =5 0 A,R
7、=0.4。求:机械p电功率p=U I =220 X5 =l l KW 热功率p=I R=5 0XO.4=1 KW【例1】下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的2电功率P与电压平方U之间的函数关系的是以下哪个图象2 oA.B.C.D.2 2解：此图象描述P随U变化的规律，由功率表达式知：P?U,U越大，电阻越大，图R象上对应点与原点连线的斜率越小。选C。6、关于用电器的额定值问题额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率
8、也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。【例2】某电动机，电压U 1=1 O V时带不动负载，不转动，电流为n=2 A。当电压为U 2=36 V时能带动负载正常运转，电流 为I 2=1 A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电 动 机 不 转 时 可 视 为 为 纯 电 阻，由 欧 姆 定 律 得，R?2 2 U 1?5?,这个电阻可认为H2是不变的。电动机正常转动时，输 入 的 电 功 率 为P电=U 2 I 2=36 W,内部消耗的热功率P热=I 2 R=5 W,所以机械功率P=31 W由例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧
9、坏；正常运转时电流反而较小。【例 3】某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=5 0 k g,电源提供给电动机的电压为U=1 1 0 V,不计各种摩擦，当电动机以v=0.9 m/s 的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度1 二 5.0 A,求电动机的线圈2电阻大小（取 g=1 0 m/s）.2 解析：电动机的输入功率P=U I,电动机的输出功率P l=m g v,电动机发热功率P 2=I r2而P 2;P-P 1,即I r=U I mgv 代入数据解得电动机的线圈电阻大小为r=4 Q【例 4】来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为 8 0 0 k V 的直线加速器加速
10、，-1 9 形成电流强度为1 m A 的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.6 0 X 1 0 C o 这束质子流每秒打到靶上的质子数为 O假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和 4 L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为 n l 和 n 2,贝 ij r d ：n 2=o 解：按定义，n enI I?,?6.2 5 9 1 0 1 5.tt e由于各处电流相同，设这段长度为1,其中的质子数为n个，由 I?n n e l n e vl 和 t?得 I?,?n?。而v2?2 a s,?v?s,?l?t vl vn 2 s 2 2?s l l针
11、对练习L关于电阻率，下列说法中不正确的是AA.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻2.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长a b二1 0 c m,b e=5c m,当将A与B接入电压为U的电路中时，电流强度为1 A,若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为AA.4 A B.2 A C.H A D.A 2 43.如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的
12、导体接在电路中，总电压为U,贝（D通过两段导体的电流相等两段导体内自由电子定向移动的平均速率不同细导体两端的电压U 1大于粗导体两端的电压U 2细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度A.B.C.D.4.一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I,导线中自由电子定向移动的平均速度为v,若导线均匀拉长，使其半径变为原来的电压U,则B C 1,再给它两端加上2I IB.通过导线的电流为4 6v v C.自由电子定向移动的平均速率为 D.自由电子定向移动的平均速率为4 6 A.通过导线的电流为5.如图所示，当滑动变阻器的滑键从最左端向右滑过2 R/3时，电压表的读数由U 0 增大
13、到2 U 0,若电源内阻不计，则下列说法中正确的是A B C DA.通过变阻器R的电流增大为原来的2倍B.变阻器两端的电压减小为原来的2倍 3C.若 R的阻值减小到零，则电压表的示数为4 U 0D.以上说法都正确7 .在电解槽中，1 m i n 内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为L 1 2 5X2 0 1 0 和 7.5X 1 0,则 通 过 电 解 槽 的 电 流 为.(5 A )8 .如图，电源可提供U=6 V 的恒定电压，R 0 为定值电阻，某同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于Rx两端，其示数为2 A,当将电流表换成电压表（内阻无限大）后，示数为3 V,则R x的阻值
14、为 Q.（3）2 19.将阻值为16。的均匀电阻丝变成一闭合圆环，在圆环上取Q为固定点，P为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如 图1一2 8 8所示，要使Q、P间的电阻先后为4 Q和3 Q,则对应的6角应分别是 和.（n；?3或n）2 21 0.甲、乙两地相距6 k m,两地间架设两条电阻都是6。的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，如图所示，读数为6 V,电流表的读数为1.2A,则发生短路处距甲地多远？（2.5 km）11.某用电器离电源L m,线路上电流为I A,若要求线路上电压不超过U V,输电线电阻率为PQ m,则该输电线的横截面积需满足什么条件？（S三2?L
15、I）U12.如图所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球，它系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在0点，A B 是一根长为1 的电阻丝,其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计.V电阻丝的中点C焊接一根导线.从0点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表O（金属丝和导线电阻不计）.图中虚线0 C 与A B 相垂直，且 0 C 二 h,电阻丝A B 接在电压恒为U的直流稳压电源上.整个装置固定在列车中使A B 沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向0,从电压表的读数变化可以测出加速度的大
16、小.（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试写出加速度a与。角的关系及加速度a与电压表读数U的对应关系.（2）这个装置能测得的最大加速度是多少？m g t a n?=g t a n 9 .设细金属丝与m mU 9 R C D C D C D 竖直方向夹角为。时，其与电阻丝交点为D,C D间的电压为U,贝I ,?U R A B A B 1解答：(1)小球受力如图所示，由牛顿定律得：a二 二故得a=g t a n 0二g F合C D l U?g.(2)因C D间的电压最大值为U/2,即 U m a x =U/2,所以 a m a x二h h Ul g.2 h第2单元 串并联电路 电表的改装一、串并联
17、1、串联I I =1 2 R =R I +R 2 U =U I +U 22、并联n+1 2 =I U 1 =U 2R R 1 1 1?(1)R?1 2 R 1?R 2 R R 1 R 2总电阻小于任何一个电阻(3)某一个电阻变大，总电阻变大(4)某一支路断路，总电阻变大(5)某一支路短路，总电阻为零C D3、分压器(1)分清负载和空载时的输出电压U C D (2)CD间接入电阻的大小和多少对输出电压的影响(3)p 在中点时的输出电压U C D4、电源的串联和并联1 1 1 已知如图，两只灯泡L L L 2 分别标有“H O V,6 0 W”和“1 1 0 V,1 0 0 W”,另外有一只滑动变
18、阻器R,将它们连接后接 入 2 2 0 V 的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？BLRRR LA.B.C.D.【例 2】实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I 跟电压U之间遵循I =k U 3的规律，其中U表示棒两端的电势差，k=0.0 2 A/V 3 o 现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0 V的电源上。求：(1)当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.1 6 A?(2)当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5?解：画出示意图如右。(1)由 I=
19、k U 3和 1=0.1 6 A,可求得棒两端电压为2 V,因此变阻器两端电压为4 V,由欧姆定律得阻值为2 5 Q。(2)由于棒和变阻器是串联关系，电流相等，电压跟功率成正比，棒两端电压为I V,由 I =k U 3 得电流为0.0 2 A,变阻器两端电压为5 V,因此电阻为2 5 0。【例 3】图为分压器接法电路图，电源电动势为E,内阻不计，变阻器总电阻为r。闭合电键S后，负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值R x 变化的图线应最接近于右图中的哪条实线 R x A.B.C.D.解：当R x 增大时，左半部分总电阻增大，右半部分电阻减小，所以R两端的电压U应增大，排除；如果没
20、有并联R,电压均匀增大，图线将是；实际上并联了 R,对应于同一个R x 值，左半部分分得的电压将比原来小了，所以正确，选C。二、电 路 的 简 化原则：1、无电流得支路可以除去2、等势点可以合并3、理想导线可以任意长短4、理想电压表断路，理想电流表短路5、电容充电完毕时断路，看成并联，电压相等方法:1、电 流 分 支 法 两 种 方 法 经 常 一 起 使 用2、找交叉点法注意：不漏掉任何一个元件，不重复用同一个元件1、AB 4 1231 电键断开 R 1 R 3电键闭合R3三、电路中有关电容器的计算。(1)电容器跟与它并联的用电器的电压相等。(2)在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的
21、极性，并标在图上。(3)在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。(4)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。【例4】已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法:BD。A.增大RI B.增大R2 C增大R3 D.减小R 1【例5】已知如图，Rl=30Q,R2=15Q,R3=20。，AB 间电压U=6V,A端为正C=2 n F,为使电容器带电量达到Q二2X10-6 C,应将R4的阻值调节到
22、多大？解：由于R 1和R 2串联分压，可知R1两端电压一定为4V,由电容器的电容知：为使C的带电量为2X10-6 C,其两端电压必须为I V,所以R3的电压可以为3V或5V。因此R4应调节到B 20Q 或 4。两次电容器上极板分别带负电和正电。还可以得出：当 R 4由 20Q逐渐减小的到4。的全过程中，通过图中P 点的电荷量应该是4X 10-6C,电流方向为向下。【例 6】如图所示的电路中，4 个电阻的阻值均为R,E 为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m,电量为q 的带电小球.当电键K 闭合时，带电小
23、球静止在两极板间的中点。上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷.解：由电路图可以看出，因R 4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论K是否闭合始终等于电阻R 3上的电压U 3,当K闭合时，设此两极板间电压为U,电源的电动势为E,由分压关系可得U=U 3 =2 E 3 小球处于静止，由平衡条件得q U =mg d 当K断开，由R 1和R 3串联可得电容两极板间电压U 为I T
24、=E3，由得U =U 42VU表明K断开后小球将向下极板运动，重力对小球做正功，电场力对小球做负功，表明小球所带电荷与下极板的极性相同，由功能关系m gd U?1 2?m v-0 -q 2 2 21 2 mv2因小球与下极板碰撞时无机械能损失，设小球碰后电量变为q ,由功能关系得q U-mgd=O-联立上述各式解得q=7 7 q 球与下板碰后电荷符号未变，电量为原来的.66四、电表的改装(1)电流表原理和主要参数电流表G 是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角。与电流强度I 成正比，即 O=k l,故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻Rg：即电流表线圈的
25、电阻；满偏电流Ig：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U：即指针满偏时，加在表头两端的电压,故 Ug=IgRg(2)电流表改装成电压表方法：串联一个分压电阻R,如图所示，若量程扩大n倍，即n=U,则根据分压原理，需串联的电阻值UgR?UR R g?(n?l)R g,故量程扩大的倍数越高，串联的Ug电阻值越大。(3)电流表改装成电流表方法：并联一个分流电阻R,如图所示，若量程扩I,则根据并联电路的分流原理，需I gI g R g要并联的电阻值R?,故量程扩大的倍数越高，并联电阻值越小。R g?I R n?l大n倍，即n =需要说明的是，改装后的电压表或电流表，虽然量程扩大了
26、，但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流I g和满偏电压Ug,只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。【例7】、一灵敏电流计，允许通过的最大电流（满刻度电流）为I g=5 0 uA,表头电阻R g=1 k。，若改装成量程为I m=1 m A的电流表，应并联的电阻阻值为。若将改装后的电流表再改装成量程为Um-1 0 V的电压表，应再串联一个阻值为。的电阻。（答案 5 2.6；994 4）【例8】如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A 1的量程大于A 2的量程，伏特表V I的量程大于V 2的量程，把它们按图接入电路，则安培
27、表A 1的读数 安培表A 2的读数；安培表A 1的偏转角 安培表A 2的偏转角；伏特表V I的读数 伏特表V 2的读数；伏特表V I的偏转角 伏特表V 2的偏转角；解：大于等于大于等于五、伏安法一一电阻的测量电阻的测量有多种方法，主要有伏安法、欧姆表法，除此以外，还有半偏法测电阻、电桥法测电阻、等效法测电阻等等.下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择1 .伏安法测电阻的两种电路形式(如图所示)2 .实验电路(电流表内外接法)的选择R xR V,一般选电流表的内接法。R A R xR R (2)若xV V,一般选电流表外接法。R A R x(1)若六、滑动变阻器的使用1、滑动变阻器的限流接法与分压接
28、法的特点如图两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R 0）对负载R L的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.其中，在限流电路中，通R L的电流I L=E,当R O R L时 I L主要取决于R O的变化，当R 0V R L 时，I L主要取决于R L,R L?R O特别是当R O&l t;&l t;R L时，无论怎样改变R 0 的大小，也不会使I L有较大变化.在分压电路中，不论R 0 的大小如何，调节滑动触头P 的位置，都可以使I L有明显的变化.2、滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法（1）下列三种情况必须选用分压式接法要求回路中某部分
29、电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.当用电器的电阻R L 远大于滑动变阻器的最大值R 0,且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因 R L&g t；&g t；R O R a p,所以R L 与 R a p 的并联值R并比R a p,而整个电路的总阻约为R 0,那么R L 两端电压U L=I R 并=U -R a p,R O 显然U L R a p,且 R a p 越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.若采用限流接法，电路中实
30、际电压（或电流）的最小值仍超过R L 的额定值时，只能采用分压接法.（2）下列情况可选用限流式接法测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且R L 与R 0 接近或R L 略小于R 0,采用限流式接法.电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.节能因素采用限流式接法.【例 9】用伏安法测量某一电阻R x 阻值，现有实验器材如下:待测电阻R （阻值约5 Q,x额定功率为1 W）；电流表A 1 （量程0 0.6A,内阻0.2。）；电流表A 2 （量程0 3 A,内阻0.05。）；电压表V I （量程0 3 V,内阻3 kQ）；电压
31、表V 2 （量程0 1 5 V,内阻1 5 kQ）;滑动变阻器R O（0 50 Q）,蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量R x 阻值，电压表、电流 表 应 选,并画出实验电路图.解题方法与技巧：由待测电阻R x 额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻R x 的额定电压、额定电流的值约为U=PR?5%2.2 V,P/R?/5=0.4 5 A.则电流表应选A l,电压表应选V I.又因R A?R V?0.2?30 0 0=2 4.5。R x,则电流表必须外接.E 6=0.1 1 A V I 额，故可用限流?Ex?R5?50因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻R x,故首先考虑滑动
32、变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻R x上的最小电流为Imin=电路.电路如图所示.【例10】某电流表的内阻在0.1Q 0.2Q之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A.待测电流表A1（量程0.6A）；B.电压表VI（量程3 V,内阻约2kQ）C.电压表V 2（量程15V,内阻约10kQ）；D.滑动变阻器R1（最大电阻10。）E.定值电阻R2（阻值5。）F.电源E（电动势4V）G.电键S及导线若干（1）电压表应选用；（2）画出实验电路图；（3）如测得电压表读数V,电流表读数I,则电流表A 1内阻表达式为：R A 二解：利用电压表指电压，电流表指电流的功能，根据欧姆定律 R 二由于电源
33、电动势为4V,在量程为1 5V 的电压表中有U计算电流表的内阻。I2的刻度没有利用，测量误差较大，因3而不能选；量程为3V 的电压表其量程虽然小于电源电动势,但可在电路中接入滑动变阻器进行保护，故选用电压表V I。由于电流表的内阻在0.0.2。之间，量程为0.6 A,电流表上允许通过的最大电压为0.1 2 V,因而伏特表不能并联在电流表的两端，必须将一个阻值为5。的定值电阻R 2 与电流表串联再接到伏特表上，才满足要求。滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式节能些，因而滑动变阻器采用限流的连接方式。故本题电压表选用V I；设计电路图如图1所示；电流表A 1内阻
34、的表达式为：R A=U-R 2O I七、针对训练1.在如图所示的电路中，R 1=R 2=R 3,在a、c间和b、c间均接有用电器，且用电器均正常工作，设R L R 2、R 3上消耗的功率分别为 P l、P 2、P 3,a则（)b A.P 1 P 2P 3B.P 1 P 3P 2C.P 1 P 2=P 3 D.因用电器的阻值未知，无法比较三个功率的大小C2、如图所示的电路中，L I、L 2为“220 V、1 0 0 W”灯泡，L 3、L 4 为“220 V,40 W”灯泡，现将两端接入电路，其实际功率的大小顺序是（1A.P 4P 1 P 3P 2 B.P 4P 1 P 2P 3 C.P 1 P
35、4P 2P 3 D.P 1 P 4P 3P 23、如图所示，把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路，甲电路所加的电压为8 V,乙电路所加的电压为1 4V。调节变阻器R 1 和R 2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的电功率分别为P甲和P乙，下列关系中正确的是（1A.P甲 P 乙 B.P甲 VP乙 C,P甲二P乙D.无法确定5、如图，D 为一插头，可接入电压恒定的照明电路中，a、b、c为三只相同且功率较大的电炉，a靠近电源，b、c离电源较远，而离用户电灯L 很近，输电线有电阻。关于电炉接入电路后对电灯的影响，下列说法中正确的是（）A.使用电炉a时对电灯的影响最大B.使用电炉b时对电灯的影响比使用电炉
36、a时大 C.使用电炉c时对电灯几乎没有影响D.使用电炉b或 c时对电灯影响几乎一样6、一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为1 0 0 W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9 W,此时电灯实际消耗的电功率（）A.等于9 1 WB.小于9 1 WC.大于9 1 WD.条件不足，无法确定7、把两个标有“6V、3W”和“6V、4W”的小灯泡串联,则串联电路允许达到的最大功率是 W；把这两个小灯泡并联，则并联电路允许达到的最大功率是 Wo8、如图所示的电路中，R 1 =1 0。，R 2=4Q,R 3=6Q,R 4=3Q,U=2.4V o 在 ab间 接 一 只
37、 理 想 电 压 表，它的读数是；如 在 ab间接一只理想电流表，它的读数是。1 2.如图所示是电饭煲的电路图，S 1 是一个控温开关，手动闭合后，当此开关温度达到居里点(1 0 3 )时，会自动断开，S 2是一个自动控温开关，当温度低于70 P时，会自动闭合；温度高于8 0 C 时，会自动断开.红灯是加热时的指示灯,黄灯是保温时的指示灯.分流电阻R l=R 2=50 0。，加热电阻丝R 3=50 Q,两灯电阻不计.(1)分析电饭煲的工作原理.(2)如果不闭合开关S 1,能将饭煮熟吗？(3)计算加热和保温两种状态下，电饭煲消耗的电功率之比参考答案1.A 2、D 3、A 5、D 6、BD 7、2
38、1/4W、7W 8、L 8 V、2/3A 1 2、(1)电坂煲盛上食物后，接上电源，S 2自动闭合，同时手动闭合S 1,这时黄灯短路，红灯亮，电饭煲处于加热状态，加热到8 0七时，S2 自动断开，S 1 仍闭合；水烧开后，温度升高到 1 0 39 时，开关S 1 自动断开，这时饭已煮熟，黄灯亮，电饭煲处于保温状态，由于散热，待温度降至7(r c 时，S2 自动闭合，电饭煲重新加热，温度达到8(T C 时，S 2 又自动断开，再次处于保温状态.(2)如果不闭合开关S 1,则不能将饭煮熟，因为只能加热到 8 0,U 2U 2(3)加热时电饭煲消耗的电功率P 1=，保温时电饭煲消耗的电功率P 2=,
39、R并R 1?R 并两式中R并=R 2R 35 0 0 7 5 0 5 0 0?。.从而有R 2?R 35 0 0?5 0 1 1 R l?R 并 5 0 0?5 0 0/1 1P l ：P 2=1 2：1?R 并 5 0 0/1 1第3单元 闭 合 电 路 欧 姆 定 律一、电源1、内部非静电力搬运电荷，对电荷做功 2、两极出现电势差3、内部非静电力做功，把其他形式的能转化为E电能，外部电流做功，把电能转化成其他形式的能二、电动势非静电力做功wE=电荷电量q意义：1、表示把其他形式的能量转化成电能的本领的物理量2、等于电源没接入电路时两极间的电压三、外电路和内电路1、在任何电路中，有E=U外+
40、U内 （类比：挣钱和花钱）2、外电路和内电路电流的流向四、闭合电路欧姆定律E=U 外+U 内 即 E=I R +I r I?ER?r闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟电路的总电阻成反比。（比较两个欧姆定律的异同）闭合电路欧姆定律的表达形式有：E二U外+U 内I?U?E（I、R间关系）U=E-I r （U、I间关系）R?rRE（U、R间关系）R?rER?r五、路端电压跟负载的关系E=I R +I rI?R变大，I减小，U内减小，U外变大(1),E=U外(2),I O =E/r,短路电流六、U外 I的图象U外=I r +E 1、电动势2、短路电流I o3、r =E/1 0 =t a n
41、。七、闭合电路中的功率EI=U 外 X I+总功率 输出功率八、输出功率的最大值IU 内XI内耗功率E22rR?2rRr2E2当R?时，即R =r时，输出P最大，此 时 P?4 r RE2)?R 得 P?输出 P?I R?(R?r2P九电动势和内阻的测量RE=n(R I +r )E=1 2(R 2+r )得 E=?r =?E?U 1?U 2r R lUE?U 2?2rR IE=?r =?例题汇总【例 1】已知如图，E=6 V,r =4 Q,R 1=2。，R 2 的变化范围是0 1 0。求：电源的最大输出功率；R 1 上消耗的最大功率；R 2上消耗的最大功率。解：R 2=2。时，外电阻等于内电阻
42、，电源输出功率最大为2.25 W；R 1 是定植电阻，电流越大功率越大，所以R 2二 0时 R 1 上消耗的功率最大为2W；把R 1 也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6。，所以，当R 2=6 Q 时，R 2上消耗的功率最大为L 5 W。【例 2】电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R 1=1 O Q,R2=8 Q.当电键S 接位置1 时，电流表的示数为0.20 A.那么当电键S 接位置2 时，电流表的示数可能是下列的哪些值A.0.2 8 A B.0.2 5 A C.0.2 2 A D.0.1 9 A解：电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.1 9 A.电源的路端电压一定
43、减小，原来路端电压为2 V,所以电键接2 后路端电压低于2 V,因此电流一定小于0.2 5 A.所以只能选C。【例 3】如图所示，电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的触片P 从右端滑到左端时，发现电压表V I、V 2 示数变化的绝对值分别为A U 1 和A U 2,下列说法中正确的是 A.小灯泡L I、L 3 变暗，L 2 变亮 B.小灯泡L 3 变暗，L I、L 2变亮 C.A U l&l t；A U 2 D.A U l>；AU 2 解：触片P 从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大,路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡L I、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L 3 电压降低，变
44、暗。U 1 减小，U 2 增大，而路端电压U=U 1+U 2 减小，所以U 1 的变化量大于U 2 的变化量，选B D。【例 4】如图所示，图线a 是某一蓄电池组的伏安特性曲线,图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线.若已知该蓄电池组的内阻为2.0。，则这只定值电阻的阻值为。现 有 4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是 W oI解：由图象可知蓄电池的电动势为2 0 V,由斜率关系知外电阻阻值为6 Q。用 3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Q,因此输出功率最大为5 0 W。例 5：.滑动变阻器的两种特
45、殊接法。在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视：右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头P 从 a 端滑向b端的过程中，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大；可以证明：A 1 的示数一直减小，而A 2的示数一直增大。右图电路中，设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐增大；R X两端的电压逐渐增大，电流I X也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流I先减小后增大、例6.黑盒问题。如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6 Q的 电c阻，每只电阻都直接与接线柱相连。测得R a
46、 b=6 Q,R a c=R a d=1 0 Q o R b c=R b d=R cd=4 Q,试 d画出黑盒内的电路。解：由于最小电阻是R b c=R b d=R cd=4。，只有2只6。串联后再与1只6。并联才能出现4。，因此 be、c d、d b 间应各接1 只电阻。再于a b 间接1 只电阻,结论正合适。十、电路故障问题的分类解析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电 路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表
47、不偏转）。短路:是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障。在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的
48、分析，就可以确定故障。在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。3.常见故障电路问题的分类解析【例 7】在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器RI、R 2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连电阻器R 1的b端和R 2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：A.直 流1 0 V挡；B.直流0.5 A挡；C.直流2.5 V挡；D.欧姆挡。解析：根据题给条件，首先判定不能选用欧
49、姆挡，因为使用欧姆挡时，被测元件必须与外电路断开。先考虑电压挡，将黑表笔接在b端，如果指针偏转，说明R 1与电源连接的导线断了，此时所测的数据应是电源的电动势6 VO基于这一点，C不能选，否则会烧毁万用表；如果指针不偏转，说 明R 1与电源连接的导线是好的，而R 1与R 2之间导线和R 2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R 1与R 2之间导线是断的，否则说明R 2与电源间导线是断的，A项正确。再考虑电流表，如果黑表笔接在b端，指针偏转有示数则说明R 1与电源连接的导线是断的，此时指示数I=E/(R 1+R 2)=0.4 A,没有超过量程；如果指针不偏转，说 明
50、R 1 与电源间连接的导线是好的，而 R 1 与 R 2 之间导线和R 2 与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R 1 与R 2 之间导线是断的，此时示数I=E/R 2=1.2 A,超过电流表量程，故B不能选。【例81某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P 移到不同位电路中E,r分别为电源的电动势和内阻，R I,R 2,R 3 为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是（不要求具体计算）。由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了（但不为零），若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是o解析：先将电路简化，R 1 与r