高考专题复习第7单元-恒定电流-物理
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专题7 恒定电流【2015年高考命题预测】该考点以串并联电路为载体,以电源,电阻,电动机为元件,以欧姆定律为考察形式,结合电源内阻,电流表和电压表和电功率,重点考察电路中的各个物理量的计算和动态转变。
考试命题形式多以选择题出现,选项均需要分析电路串并联形式,结合电路总电阻和支路电阻的转变,分析电路总电流的转变,从而判断内电压路端电压的转变,用电器电压电流电功率的转变,这是动态电路的常见分析流程,那么面对2015年高考,命题形式和考察内容不会有更大的转变,备考中仍然需要对这些做题流程强化训练,对于引发动态电路转变的滑动变阻器和热敏电阻、光敏电阻要有充分的熟悉,什么情况下电阻变大什么情况下电阻变小。
该考点还常常出现含电容器的电路动态分析,也是命题的热点选项。
备考中需要注意电容器的与哪个用电器后者哪个支路并联,从而顺藤摸瓜找到电容器的电压转变,从而按照电压转变分析电容器中匀强电场的转变,匀强电场中带电粒子的运动转变,电势能的转变。
按照串并联电路欧姆定律来分析电路各部份的电功率,并结合焦耳定律对纯电阻电路和非纯电阻电路采用不同的分析方式,也是常见的易错点。
加以微安表串联电阻改装为大量程电压表,并联电阻改装为大量程电流表,要弄清楚其原理,分清楚改装后的指针偏转角度和读数的关系。
【2015年高考考点定位】面对2015年高考,该考点的备考要做到概念清楚,分析进程熟练,物理模型成立适当,问题故障理解到位,可以从以下几个方面着手:一、电流电压电阻,电功率电动势,内阻电功等大体概念的理解熟悉。
二、串联电路和并联电路电流电压的特点,和两种连接方式下总电阻的计算方式。
闭合电路欧姆定律的应用。
3、光敏电阻和热敏电阻的特点和它们引发的电路动态转变分析,电路故障判断。
【考点pk】名师考点透析考点一、描述电路的大体概念【名师点睛】1、电流:电荷的定向移动形成电流,方向与正电荷定向移动方向相同,与负电荷定向移动方向相反,电流为矢量,电流大小概念为单位时间内通过横截面积的电荷量,即QIt,若是用n表示单位体积内的自由电荷数,用q表示单个自由电荷的电荷量,用v表示自由电荷定向移动的速度,用s表示导线的横截面积,则有电流的微观表达式I nqvs =。
第七章 恒定电流第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,叫电流强度,简称电流。
1、定义式:tqI =适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
单位:1 C / s = 1 A 1 A = 10 3 mA 1 mA = 10 3μA注意:在电解液导电时,是正负离子向相反方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粒子体密度(单位体积的粒子的个数)n推导: nqsv I tsvtnq t q I =⇒==对于金属导体有I=nqvS (n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导线的横截面积,v 为自由电子的定向移动速率,约10 -5m/s ,远小于电子热运动的平均速率105m/s ,更小于电场的传播速率3×108m/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:RU I =3、R 电阻,1V / A = 1Ω 1 K Ω = 1000Ω 1 M Ω = 1000K Ω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I-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——导体电阻R 跟它的长度l 成正比,跟横截面积S 成反比。
sl R ρ= (1)ρ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)。
第七章综合测试题本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.满分100分,考试时间90分钟.第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项符合题目要求,有些小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)1.下列说法正确的是( )A.由R=错误!知,一段导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比B.比值错误!反映了导体阻碍电流的性质,即电阻R=错误!C.导体中电流越大,导体电阻越小D.由I=错误!知,通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比[答案]BD[解析] 导体的电阻决定于导体自身,与U、I无关,故A、C错误;比值UI反映了导体对电流的阻碍作用,是电阻的定义式,即选项B正确;由欧姆定律可知,D项正确.2.下面关于多用电表的使用中出现的一些与事实不相符合的现象有()A.待测电阻不跟别的元件断开,其测量值将偏大B.测量电阻时,用两手碰表笔的金属杆,其测量值偏小C.测量电阻时,如果电路不和电源断开,可能出现烧坏表头的情况D.用多用电表测量60W灯泡的电阻,其阻值比用额定电压和额定功率算出的电阻大[答案] AD[解析] 待测电阻不跟别的元件断开时,可能是与其他元件并联,测量值可能偏小;测电阻时,两手碰表笔的金属杆,人体电阻与待测电阻并联,测量值偏小;测量电阻时,如果电路不和电源断开,欧姆表两端的电压可能过大,从而烧坏电表:用多用表测量灯泡的电阻,测量的是灯泡不发光时的电阻,灯泡用额定电压和额定功率计算出的电阻是灯泡正常发光时的电阻,灯泡正常发光时温度很高,电阻较大,故应选A、D.3。
中国江苏某一品牌的太阳能热水器中含有辅助电加热控制器,当太阳能不足时,热水器中的水温达不到所需要的温度,热水器内安装的电阻丝辅助加热装置会自动工作,如图所示,如要在最短的时间内将水加热到预期的温度,应将选择开关置于哪一个档位( )A.“0”档B.“1”档C.“2”档D.“3”档[答案]B[解析]太阳能热水器需要温度是定值,吸收的能量是定值,根据Q=错误!t,若时间最短,电阻R必须最小,所以应该选择开关置于“1"档,选B项.4.粗细均匀的金属环上A、B、C、D四点把其周长分成四等份,如图所示,当A、C点接入电路中时,圆环消耗的电功率为P;当A、B点接入电路时,圆环消耗的电功率为(电源电阻不计)()A.3P B.4P/3C.P D.3P/4[答案]D[解析]设金属环的总电阻为4R,则A、C接入电路中时,金属环的总电阻为3R4,圆环消耗的电功率为P=错误!=错误!,当A、B点接入电路中时,则并联的电阻为R,则功率P1=错误!=错误!P,D正确.5.(2012·北京朝阳区模拟)电动势为E、内阻为r的电源,与定值电阻R1,R2,R3连接成如图所示的电路.当开关S闭合时( )A.电压表和电流表的示数均减小B.电压表和电流表的示数均增大C.电压表的示数减小,电流表的示数增大D.电压表的示数增大,电流表的示数减小[答案]A[解析] 由题图知,电阻R2与R3并联,闭合开关S时,R2接入电路,故电路总电阻变小,电流变大,内电压变大,外电压变小,电压表示数变小,又因为电流变大,电阻R1分压变大,并联部分分压变小,故通过R3的电流变小,电流表示数变小,故A正确.6.(2012·杭州模拟)酒精测试仪利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器,酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化.在如图所示的电路中,R和R0为定值电阻,不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻,因此,显示仪表读数的指针与酒精气体浓度有了对应关系.如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比,那么,电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是()A.U越大,表示r′越大c越大,c与U成正比B.U越小,表示r′越小c越大,但是c与U成正比C.U越小,表示c越小,c与U成反比D.U越大,表示c越小,但是c与U不成正比[答案] D[解析]根据闭合电路的欧姆定律可得U=ER0R0+R+r+r′,如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度成正比,错误!=kc,两式联立得U=错误!,故可得D项正确.7.(2012·哈尔滨模拟)如图所示,闭合开关S后,在滑动触头P由a端滑向b端过程中,下列表述正确的是()A.路端电压变大B.电流表的示数变大C.电阻R2消耗的功率变大D.电阻R1上的电流变小[答案]C[解析]滑动触头向b端滑动过程中,滑动变阻器连入电路的电阻变小,则整个电路中电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知干路上电流I变大,电源内阻分得的电压增大,路端电压U变小,选项A错误;由I3=错误!可知电流表示数减小,选项B错误;根据I2=I-I3可知I2变大,则电阻R2消耗功率变大,选项C正确,D错误.8.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U 为路端电压,I 为干路电流,a 、b 为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa 、ηb .由图可知ηa 、ηb 的值分别为( )A 。
第七章 恒定电流第一单元 欧姆定律 电阻定律 电功率及焦耳定律,欧姆定律 Ⅱ(考纲要求)1.内容:导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成 ,跟导体的电阻R 成 . 2.公式:I = .3.适用条件:适用于金属和电解液导电,适用于纯电阻电路.,电阻定律 Ⅰ(考纲要求)1.电阻(1)定义式: .(2)物理意义:导体的电阻反映了 大小,R 越大,阻碍作用 . 2.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成正比,与它的 成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.(2)表达式:R = . 3.电阻率(1)计算式:ρ= .(2)物理意义:反映导体的 ,是导体材料本身的属性. (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超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率 突然减小为零成为超导体.电功率、焦耳定律 Ⅰ(考纲要求)1.电功:(1)导体中的自由电荷在 作用下定向移动,电场力做的功称为电功. (2)公式:W =qU = .(3)电流做功的实质: 转化成其他形式能的过程. 2.电功率(1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的 . (2)公式:P =W t=3.焦耳定律 (1)电热:电流流过一段导体时产生的 . (2)计算式:Q = .4.热功率 (1)定义:单位时间内的发热量. (2)表达式:P =Q t= .一、基础自测 1.(2012·梅州高三检测)下列说法中正确的是( ). A.由R =UI可知,电阻与电压、电流都有关系B.由R =ρlS可知,电阻与导体的长度和横截面积都有关系C.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而减小D.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零2.鸟儿落在110 kV 的高压输电线上,虽然通电的高压线是裸露电线,但鸟儿仍然安然无恙.这是因为( ). A.鸟有耐高压的天性 B.鸟脚是干燥的,所以鸟体不导电 C.鸟两脚间的电压几乎为零 D.鸟体电阻极大,所以无电流通过3.一电动机,额定电压是100 V ,电阻是1 Ω.正常工作时,通过的电流为5 A ,则电动机因发热损失的功率为( ).A.500 W B .25 W C.1 000 W D .475 W4.把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上,若要产生相等的热量,则两种方法所需的时间之比t 串∶t 并为( ).A.1∶1 B .2∶1 C.4∶1 D .1∶45.有一段长1 m 的电阻丝,电阻是10 Ω,现把它均匀拉伸到长为5 m 的电阻丝,则电阻变为( ).A.10 Ω B .50 Ω C.150 Ω D .250 Ω6.甲、乙两根保险丝均为同种材料制成,直径分别是d 1=0.5 mm 和d 2=1 mm ,熔断电流分别为2.0 A 和6.0 A ,把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中,允许通过的最大电流是( ).A.6.0 A B .7.5 A C.10.0 A D .8.0 A 二、高考体验 1.(2009·广东)导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是( ). A .横截面积一定,电阻与导体的长度成正比 B .长度一定,电阻与导体的横截面积成正比 C .电压一定,电阻与通过导体的电流成正比 D .电流一定,电阻与导体两端的电压成反比 2.(2009·天津理综)为探究小灯泡L 的伏安特性,连好如图右所示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片, 使小灯泡中的电流由零开UI 图象应是( ).第二单元 电路 闭合电路的欧姆定律电源的电动势和内阻 Ⅱ(考纲要求)1.电动势物理意义:反映电源把其他形式的能 成电能的本领大小的物理量.2.内阻电源内部也是由导体组成的,也有电阻r ,叫做电源的 ,它是电源的另一重要参数.闭合电路的欧姆定律 Ⅱ(考纲要求) 1.闭合电路(1)组成⎩⎪⎨⎪⎧内电路:电源内部的电路.内电阻所降落的电压称 为内电压W.外电路:电源外部的电路.其两端电压称为外电压 (或路端电压)W.(2)内、外电压的关系:E = .2.闭合电路的欧姆定律(1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成 ,跟内、外电路的电阻之和成 .(2)公式⎩⎪⎨⎪⎧I =E R +r (只适用于纯电阻电路)E =U 外+U 内(适用于任何电路)(3)路端电压与外电阻的关系①负载R 增大―→I 减小―→U 内 ―→U 外外电路断路时(R =无穷),I =0,U 外=E . ②负载R 减小―→I 增大―→U 内 ―→U 外 外电路短路时(R =0),I = ,U 内=E .(4)UI 关系图:由U =E -Ir 可知,路端电压随着电路中电流的增大而 ;U-I 关系图线如图所示. ①当电路断路即I =0时,纵坐标的截距为 . ②当外电路电压为U =0时,横坐标的截距为 . ③图线的斜率的绝对值为电源的 .一、基础自测1.(2012·绍兴高三检测)电源电动势为E,内阻为r,向可变电阻R供电,关于路端电压说法正确的是().A.因为电源电动势不变,所以路端电压也不变B.因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大C.因为U=E-Ir,所以当I增大时,路端电压下降D.若外电路断开,则路端电压为零2.(2012·江门高三检测)在已接电源的闭合电路中,关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是().A.如果外电压增大,则内电压增大,电源电动势也会随之增大B.如果外电压减小,内电阻不变,内电压也就不变,电源电动势也随内电压减小C.如果外电压不变,则内电压减小时,电源电动势也随内电压减小D.如果外电压增大,则内电压减小,电源电动势始终为二者之和,保持恒定3.一电池外电路断开时的路端电压为3 V,接上8 Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V,则可以判定电池的电动势E和内电阻r为().A.E=2.4 V,r=1 ΩB.E=3 V,r=2 Ω C.E=2.4 V,r=2 ΩD.E=3 V,r=1 Ω4.在如右图所示电路中,当滑动变阻器滑片P向下移动时,则().A.A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B.A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗C.A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D.A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮5.(2012·北京海淀期末)一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E,内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则().A.电动机消耗的总功率为UIB.电动机消耗的热功率为U2/RC.电源的输出功率为EID.电源的效率为1-Ir/E二、高考体验(一)电路的动态分析(高频考查)1.(2010·上海单科,5)在图所示的闭合电路中,当滑片P向右移动时,两电表读数的变化是().A.A 变大,V变大B.A变小,V 变大C.A 变大,V 变小D.A变小,V 变小2.(2010·安徽理综,18)如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部.闭合开关S,小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是().A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小3.如图所示电路,电源内阻不可忽略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中().A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大4.(2011·海南卷,2)如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R 1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,与分别为电压表和电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则().A.的读数变大,的读数变小B.的读数变大,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变小,的读数变大(二)电路中的能量及图象问题(中频考查) 5. (2009·全国卷Ⅱ)如图所示为测量某电源电动势和内阻时得到的UI 图线.用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8 V .则该电路可能为( ).6.(2010·课标全国,19)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U 为路端电压,I 为干路电流,a 、b 为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa 、ηb .由图可知ηa 、ηb 的值分别为( ).A.34、14B.13、23C.12、12D.23、137.(2011·上海综合,8)家用电器即使没有使用,只要插头插在电源上处于待机状态,就会消耗电能.根据下表提第三单元 实验 测定金属的电阻率,考查读数问题1.(1)如下图右1所示的三把游标卡尺,它们的游标尺自左至右分别为9 mm 长10等分、19 mm 长20等分、49 mm 长50等分,它们的读数依次为________mm ,________mm ,________mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如下图右2所示,则金属丝的直径是________mm.(3)①上图右3甲用0.6 A 量程时,对应刻度盘上每一小格代表________A ,表针的示数是________A ;当使用3 A 量程时,对应刻度盘上每一小格代表________A ,图中表针示数为 ________A.②上图右3乙使用较小量程时,每小格表示________V ,图中指针的示数为________V .若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示________ V ,图中表针指示的是________V.(4)旋钮式电阻箱如上图右4所示,电流从接线柱A 流入,从B 流出,则接入电路的电阻为____Ω.今欲将接入电路的电阻改为208 7Ω,最简单的操作方法是______.若用两个这样的电阻箱,则可得到的电阻值范围为______.,考查器材、电路的选择及实物连线 【例2】 (2011·济南三模)在“测定金属导体的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻R x 约为5 Ω,实验室备有下列实验器材A .电压表(量程0~3 V ,内阻约为15 k Ω)B .电压表(量程0~15 V ,内阻约为75 k Ω)C .电流表(量程0~3 A ,内阻约为0.2 Ω)D .电流表(量程0~0.6A ,内阻约为11 Ω)E .变阻器R 1(0~100 Ω,0.6 A)F .变阻器R 2(0~2 000 Ω,0.1 A)G .电池组E (电动势为3 V ,内阻约为0.3 Ω)H .开关S ,导线若干(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有(填代号)____ ____.(2)为减小实验误差,应选用图中________(填甲或乙)为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把图中的实物图用线连接起来.(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示,则金属丝的直径为________mm,电阻值为________Ω.,考查“替代法”测电阻【例3】(2011·课标全国卷,22)为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路.图中A0是标准电流表,R0和R N分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关,E是电池.完成下列实验步骤中的填空:(1)将S拨向接点1,接通S1,调节________,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时________的读数I;(2)然后将S拨向接点2,调节________,使________,记下此时R N的读数;(3)多次重复上述过程,计算R N读数的________,此即为待测微安表头内阻的测量值.第四单元实验8 描绘小灯泡的伏安特性曲线1.(2012·深圳调研)有一个额定电压为2.8 V,功率约为0.8 W的小灯泡,现要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线,有下列器材供选用:A.电压表(0~3 V,内阻6 kΩ)B.电压表(0~15 V,内阻30 kΩ)C.电流表(0~3 A,内阻0.1 Ω)D.电流表(0~0.6 A,内阻0.5 Ω)E.滑动变阻器(10 Ω,5 A)F.滑动变阻器(200 Ω,0.5 A)G.蓄电池(电动势6 V,内阻不计)(1)用如图电路进行测量,电压表应选用_____,电流表应选用_____.滑动变阻器应选用_____.(用序号字母表示)(2)通过实验测得此灯泡的伏安特性曲线如图所示.由图线可求得此灯泡在正常工作时的电阻为________Ω.(3)若将此灯泡与电动势6 V、内阻不计的电源相连,要使灯泡正常发光,需串联一个阻值为________Ω的电阻.2.(2011·福建卷,19(2))某同学在探究规格为“6 V、3 W”的小电珠伏安特性曲线实验中:①在小电珠接入电路前,使用多用电表直接测量小电珠的电阻,则应将选择开关旋至_____挡进行测量.A.直流电压10 V B.直流电流5 mAC.欧姆×100 D.欧姆×1②该同学采用图所示的电路进行测量.图中R为滑动变阻器(阻值范围0~20 Ω,额定电流1.0 A),L为待测小电珠,V为电压表(量程6 V,电阻20 kΩ),A为电流表(量程0.6 A,内阻1 Ω),E为电源(电动势8V,内阻不计),S为开关.Ⅰ.在实验过程中,开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于最________端;(填“左”或“右”)Ⅱ.在实验过程中,已知各元器件均无故障,但闭合开关S 后,无论如何调节滑片P ,电压表和电流表的示数总是调不到零,其原因是________点至________点的导线没有连接好;(上图中的黑色小圆点表示接线点,并用数字标记,空格中请填写图甲中的数字,如“____2____点至____3____点”的导线)Ⅲ.该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如上图所示,则小电珠的电阻值随工作电压的增大而________.(填“不变”、“增大”或“减小”)3.一个标有“3.8 V 、0.3 A ”字样的小灯泡,其灯丝的电阻会随温度的升高而变化,一探究性学习小组在实验室研究这一问题,现实验室备有以下实验器材:实验时要求测量范围尽可能大,且要求灯泡上的电压从0开始调节,测量结果尽可能准确. (1)现在有上图所示的a 、b 、c 、d 四个电路,其中可选用的电路有__ ______.(2)在实验中,应当选用的实验器材有电压表_______,电流表_______,滑动变阻器______.(填器材名称代号) (3)该小组某同学通过实验描绘出小灯泡的IU 图线,如上图所示,试根据图线中给出的数据,求出小灯泡在工作点A 和B 的电阻值分别为________、________. 4.(2011·广东卷,34(2))在“描绘小电珠的伏安特曲线”实验中,所用器材有:小电珠(2.5 V ,0.6 W),滑动变阻器,多用电表,电流表,学生电源,开关,导线若干.(1)粗测小电珠的电阻,应选择多用电表____倍率的电阻挡(请填写“×1”、“×10”或“×100”);调零后,将表笔分别与小电珠的两极连接,示数如图甲所示,结果为_ __Ω.(2)实验中使用多用电表测量电压,请根据实验原理上图乙完成实物上图右3中的连线.(3)开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片P 置于______端,为使小电珠亮度增加,P 应由中点向_______端滑动. (4)下表为电压等间隔变化测得的数据,为了获得更准确的实验图象,必须在相邻数据点________间多测几组数据(请填写“ab ”、“bc ”、“cd ”、“de ”或“ef ”).5.用下列器材组装成描绘电阻R 0伏安特性曲线的电路,微安表μA (量程200 μA ,内阻约200 Ω);电压表V(量程3 V ,内阻约10 k Ω);电阻R 0(阻值约20 k Ω);滑动变阻器R (最大阻值50 Ω,额定电流1 A); 电源E (电动势3 V ,内阻不计); 开关S 及导线若干.①请将图7412甲方框内的实验原理图补充完整;②根据实验原理图,将图乙中的实物图连线补充完整.第五单元 实验九 测定电池的电动势和内阻1.①用电压表、电流表测定电池的电动势和内阻实验.采用的是下列________电路图.②某同学将和测得的数值逐一描绘在坐标纸上,再根据这些点分别画出了图线a 与b ,如上图所示,你认为比较合理的是图线________(填“a ”或“b ”).③根据该图线得到电源电动势的大小是________V ;内阻是________Ω(结果保留两位小数). 2.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻,现备有下列器材:A.被测干电池一节B.电流表:量程0~0.6 A ,内阻0.1 ΩC.电流表:量程0~3 A ,内阻0.024 ΩD.电压表:量程0~3 V ,内阻未知E.电压表:量程0~15 V ,内阻未知F.滑动变阻器:0~10 Ω,2 AG.滑动变阻器:0~100 Ω,1 AH.开关、导线若干在伏安法测电池电动势和内阻的实验中,由于电流表和电压表内阻的影响,测量结果存在系统误差.在现有器材的条件下,要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻.(1)在上述器材中请选择适当的器材:________(填写选项前的字母); (2)在图a 方框中画出相应的实验电路图;(3)根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图b 所示的U -I 图象,则在修正了实验系统误差后,干电池的电动势E =_____ V ,内电阻r =_____ Ω. 3.(2012·广东韶关调研)某同学要测量一节旧电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电流表、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图所示电路进行实验,测得的数据如下表所示.(1)若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作______(填“R -I ”或“R -1I”)图象;(2)利用测得的数据在右图中画出适当的图象;(3)由图象可知,该电池的电动势E =________V ,内阻r =________Ω;(4)利用该实验电路测出的电动势E 测和内阻r 测与真实值E 真和r 真相比,理论上E 测____E 真,r 测____r 真(填“>”“<”或“=”).4.为了测量由两节干电池组成的电池组的电动势和内电阻,某同学设计了如图所示的实验电路,其中R 为电阻箱,R 0=5Ω为保护电阻.(1)按照图甲所示的电路图,某同学已经在图乙所示电路中完成部分导线的连接,请你完成余下导线的连接.(2)断开开关S ,调整电阻箱的阻值,再闭合开关S ,读取并记录电压表的示数及电阻箱接入电路中的阻值.多次重复上述操作,可得到多组电压值U 及电阻值R ,并以1U 为纵坐标,以1R 为横坐标,画出1U —1R的关系图线(该图线为一直线),如图所示.由图线可求得电池组的电动势E =______V ,内阻r =______Ω.(保留两位有效数字)(3)引起该实验系统误差的主要原因是____________________________ ___________ 5.(2011·四川卷,22(2))为测一电源的电动势及内阻(1)在下列三个电压表中选一个改装成量程9 V 的电压表 A .量程为1 V 、内阻大约为1 k Ω的电压表V 1 B .量程为2 V 、内阻大约为2 k Ω的电压表V 2 C .量程为3 V 、内阻为3 k Ω的电压表V 3选择电压表________串联________k Ω的电阻可以改装成量程为9 V 的电压表.(2)利用一个电阻箱、一只开关、若干导线和改装好的电压表(此表用符号V 1 、V 2或V 3 与一个电阻串联来表示,且可视为理想电压表),在右上面的空白处画出测量电源电动势及内阻的实验原理电路图.(3)根据以上实验原理电路图进行实验,读出电压表示数为1.50 V 时,电阻箱的阻值为15.0 Ω;电压表示数为2.00 V 时,电阻箱的阻值为40.0 Ω,则电源的电动势E =________V 、内阻r =________Ω.第六部分 实验十练习使用多用电表1.(2011·温州模拟)(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几千欧的电阻R x ,以下给出的是可能的实验操作步骤,其中S 为选择开关,P 为欧姆挡调零旋钮.把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上.a .将两表笔短接,调节P 使指针对准刻度盘上欧姆挡的0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R x 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. 将正确步骤按合理的顺序为________.根据图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为________ Ω.(2)下述关于用多用电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,都必须重新调零2.多用电表表头的示意图如图所示.在正确操作的情况下: (1)若选择开关的位置如灰箭头所示,则测量的物理量是_______,测量结果为_______. (2)若选择开关的位置如白箭头所示,则测量的物理量是_______,测量结果为_______. (3)若选择开关的位置如黑箭头所示,则测量的物理量是_______,测量结果为______. (4)若选择开关的位置如黑箭头所示,正确操作后 发现指针的偏转角很小,那么接下来的正确操作步骤应该依次为:________,_________,_________.(5)全部测量结束后,应将选择开关拨到________或者________. (6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从________色表笔经________插孔流入电表.3.(2011·黄冈模拟)在如图甲所示的电路中,四节干电池串联,小灯泡A、B的规格为“3.8 V、0.3 A”,合上开关S后,无论怎样移动滑动片,A、B灯都不亮.(1)用多用电表的直流电压挡检查故障.①选择开关置于下列量程的____挡较为合适(用字母序号表示);A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V②测得c、d间电压约为5.8 V,e、f间电压为0,则故障是:A.A灯丝断开B.B灯丝断开C.d、e间连线断开D.B灯被短路(2)接着换用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过欧姆调零.①测试前,一定要将电路中的开关S________;②测c、d间和e、f间电阻时,某次测试结果如图7610乙所示,读数为________Ω,此时测量的是________间电阻.根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω,它不等于测量值,原因是:___ _____.4.某同学测量一只未知阻值的电阻R x.(1)他先用多用电表进行测量,指针偏转如下图甲所示,为了使多用电表的测量结果更准确,该同学应选用________挡位,更换挡位重新测量之前应进行的步骤是_____________________________________.(2)接下来再用“伏安法”测量该电阻,所用仪器如下图乙,其中电压表内阻约为5 kΩ,电流表内阻约为5 Ω,变阻器最大阻值为100 Ω.图中部分连线已经连接好,为了尽可能准确地测量电阻,请你完成其余的连线.(3)该同学用“伏安法”测量的电阻R x的值将______(选填“大于”“小于”或“等于”)被测电阻的实际值.(4)连接电路时应注意的主要事项:________________________________(任回答一项).5.(2011·安徽卷,21)(1)某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值,先把选择开关旋到“×1 k”挡位,测量时指针偏转如图所示.请你简述接下来的测量操作过程:①________________________________________________________________________;②________________________________________________________________________;③________________________________________________________________________;④测量结束后,将选择开关旋到“OFF”挡.(2)接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值,所用实验器材如下图左1所示.其中电压表内阻约为5 kΩ,电流表内阻约为5 Ω.图中部分电路已经连接好,请完成实验电路的连接.高考物理复习 选修3-1 第七章 恒定电流11 (3)上图左2是一个多量程多用电表的简化电路图,测量电流、电压和电阻各有两个量程.当转换开关S 旋到位置3时,可用来测量________;当S 旋到位置________时,可用来测量电流,其中S 旋到位置________时量程较大.6.(2011·大纲全国卷,23)使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端.现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60 mA 的电流表,电阻箱,导线若干.实验时,将多用电表调至×1 Ω挡,调好零点;电阻箱置于适当数值.完成下列填空:(1)仪器连线如图所示(a 和b 是多用电表的两个表笔).若两电表均正常工作,则表笔a 为________(填“红”或“黑”)色;图6(2)若适当调节电阻箱后,图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如下图所示,则多用电表的读数为________ Ω,电流表的读数为________mA ,电阻箱的读数为________ Ω;(3)将图6中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为________mA ;(保留3位有效数字)(4)计算得到多用电表内电池的电动势为________V(保留3位有效数字)。
第七章恒定电流第1讲欧姆定律电阻定律电功率焦耳定律欧姆定律1.电流(1)定义:自由电荷的定向移动形成电流.(2)方向:规定为正电荷定向移动的方向.(3)三个公式①定义式:I=q t;②决定式:I=U R;③微观式:I=neS v.2.欧姆定律(1)内容:导体中的电流I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)适用条件:适用于金属和电解液导电,适用于纯电阻电路.电阻定律1.电阻(1)定义式:R=U I.(2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越大.2.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.(2)表达式:R=ρl S.3.电阻率(1)计算式:ρ=R S l.(2)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性.(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.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”.(1)电流是矢量,电荷定向移动的方向为电流的方向.()(2)比值UI反映了导体阻碍电流的性质,即电阻R=UI.()(3)由I=UR知道,通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比.()(4)由ρ=RSl知,导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比,与导体的长度l成反比.()(5)电阻率是由导体材料本身决定的.()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√电功率、焦耳定律1.电功(1)定义:导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动,电场力做的功称为电功.(2)公式:W=qU=IUt.(3)电流做功的实质:电能转化成其他形式能的过程.2.电功率(1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢.(2)公式:P=Wt=IU.3.焦耳定律(1)电热:电流流过一段导体时产生的热量.(2)计算式:Q=I2Rt.4.热功率(1)定义:单位时间内的发热量.(2)表达式:P=Qt=I2R.基础自测1.(单选)导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是().A.横截面积一定,电阻与导体的长度成正比B.长度一定,电阻与导体的横截面积成正比C.电压一定,电阻与通过导体的电流成正比D.电流一定,电阻与导体两端的电压成反比解析对于同种材料的导体,电阻率是个定值,根据电阻定律R=ρlS可知A对、B错.导体的电阻不随电流或电压的变化而变化.故C、D错.答案 A2.(单选)学习完电阻的概念和电阻定律后,你认为下列说法正确的是().A.由R=UI可知,导体的电阻与导体两端电压成正比,与流过导体的电流成反比B.由R=ρlS可知,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比C.由ρ=RSl可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比D.导体的电阻率只由材料的种类决定,跟温度无关解析导体的电阻是导体本身的性质,与其两端的电压和流过导体的电流无关,A错、B对;电阻率是材料本身的性质,只与材料和温度有关,与导体的长度和横截面积无关,C、D错.答案 B3.(单选)有Ⅰ、Ⅱ两根不同材料的电阻丝,长度之比为l 1∶l 2=1∶5,横截面积之比为S 1∶S 2=2∶3,电阻之比为R 1∶R 2=2∶5,外加电压之比为U 1∶U 2=1∶2,则它们的电阻率之比为( ).A .2∶3B .4∶3C .3∶4D .8∶3解析 设两根电阻丝电阻率分别为ρ1、ρ2,由电阻定律R =ρl S ,故ρ=RS l ,所以ρ1ρ2=R 1S 1l1R 2S 2l2=43,B 正确.答案 B4.(单选)关于电功W 和电热Q 的说法正确的是( ). A .在任何电路中都有W =UIt 、Q =I 2Rt ,且W =QB .在任何电路中都有W =UIt 、Q =I 2Rt ,但W 不一定等于QC .W =UIt 、Q =I 2Rt 均只有在纯电阻电路中才成立D .W =UIt 在任何电路中成立,Q =I 2Rt 只在纯电阻电路中成立解析 W =UIt 、Q =I 2Rt 适用于一切电路,但在纯电阻电路中W =Q ,在非纯电阻电路中W >Q ,B 对,A 、C 、D 错. 答案 B图7-1-15.(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图7-1-1所示,则下列说法中正确的是( ).A .加5 V 电压时,导体的电阻约是5 ΩB .加11 V 电压时,导体的电阻约是1.4 ΩC .由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D .由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小解析 对某些导体,其伏安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的UI 值仍表示该点所对应的电阻值.本题中给出的导体加5 V 电压时,UI 值为5,所以此时电阻为5 Ω,A 正确;当电压增大时,UI 值增大,即电阻增大,综合判断可知B 、C 错误,D 正确. 答案 AD热点一 电阻定律、欧姆定律的理解与应用1.电阻与电阻率的区别电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,电阻大的导体对电流的阻碍作用大.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量,电阻率小的材料导电性能好.2.电阻的决定式和定义式的区别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 .1∶4B .1∶8C .1∶16D .16∶1解析 本题应根据电阻定律R =ρl S 、欧姆定律I =U R 和电流定义式I =qt 求解.对于第一根导线,均匀拉长到原来的2倍,则其横截面积必然变为原来的12,由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍,第二根导线对折后,长度变为原来的12,横截面积变为原来的2倍,故其电阻变为原来的14.给上述变化后的裸导线加上相同的电压,由欧姆定律得:I 1=U 4R ,I 2=U R /4=4U R ,由I =qt 可知,在相同时间内,电荷量之比q 1∶q 2=I 1∶I 2=1∶16. 答案 C反思总结 导体形变后电阻的分析方法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ρ、l 、S 都确定之后,应用电阻定律R =ρlS 求解. 【跟踪短训】1.对于常温下一根阻值为R 的均匀金属丝,下列说法中正确的是( ). A .常温下,若将金属丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10R B .常温下,若将金属丝从中点对折起来,电阻变为14RC .给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U 0,则任一状态下的UI 比值不变 D .金属材料的电阻率随温度的升高而增大 解析 当l ′=10l ,S ′=110S 时,由R =ρlS知R ′=100R .故A 错;若将金属丝从中点对折,L ′=12l ,S ′=2S ,R ′=14R ,故B 对;给金属丝加的电压逐渐增大时,其电阻率会随温度升高而增大,电阻值也增大,故C 错、D 对. 答案 BD2.用电器距离电源为L ,线路上的电流为I ,为使在线路上的电压降不超过U ,已知输电线的电阻率为ρ.那么,输电线的横截面积的最小值为().A.ρL/R B.2ρLI/UC.U/(ρLI)D.2UL/(Iρ)解析输电线的总长为2L,由公式R=UI,R=ρlS得S=2ρLIU,故B正确.答案 B热点二电功、电热、电功率和热功率图7-1-2【典例2】在如图7-1-2所示电路中,电源电动势为12 V,电源内阻为1.0 Ω,电路中的电阻R0为1.5 Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω.闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0 A.则以下判断中正确的是().A.电动机的输出功率为14 WB.电动机两端的电压为7.0 VC.电动机的发热功率为4.0 WD.电源输出的电功率为24 W审题指导(1)如何计算电源的输出功率?_________________________________________________________________. (2)如何计算电动机的发热功率?_________________________________________________________________. (3)如何计算电动机的输出功率?________________________________________________________________.提示(1)P电源=IU(2)P机热=I2r(3)P机出=IU机-I2r解析由部分电路欧姆定律知电阻R0两端电压为U=IR0=3.0 V,电源内电压为U内=Ir=2.0 V,所以电动机两端电压为U机=E-U-U内=7.0 V,B对;电动机的发热功率和总功率分别为P热=I2r1=2 W、P总=U机I=14 W,C错;电动机的输出功率为P出=P总-P热=12 W,A错;电源的输出功率为P=U端I=20 W,D错.答案 B反思总结电功和电热的处理方法无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中,发热功率都是I2r.处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.【跟踪短训】图7-1-33.如图7-1-3所示,用输出电压为1.4 V,输电电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍-氢电池充电.下列说法正确的是().A.电能转化为化学能的功率为0.12 WB.充电器输出的电功率为0.14 WC.充电时,电池消耗的热功率为0.12 WD.充电器把0.14 W的功率储存在电池内解析充电器对电池的充电功率为P总=UI=0.14 W,电池充电时的热功率为P 热=I2r=0.02 W,所以转化为化学能的功率为P化=P总-P热=0.12 W,因此充电器把0.12 W的功率储存在电池内,故A、B正确,C、D错误.答案AB4.一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计),均正常工作.用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A,通过洗衣机电动机的电流是0.50 A,则下列说法中正确的是().A.电饭煲的电阻为44 Ω,洗衣机电动机线圈的电阻为440 ΩB.电饭煲消耗的电功率为1 555 W,洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W C.1 min内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的电源上,电饭煲可视为纯电阻,电饭煲的电阻为R=U/I=44 Ω,洗衣机主要元件是电动机,不能利用欧姆定律计算线圈的电阻,选项A错误;电饭煲消耗的电功率为P=UI=220×5 W=1 100 W,洗衣机电动机消耗的电功率为P=UI=110 W,选项B错误;1 min 内电饭煲消耗的电能为Pt=1 100 W×60 s=6.6×104 J,洗衣机电动机消耗的电能为Pt=110 W×60 s=6.6×103 J,选项C正确.电饭煲发热功率是I2R=52×44 W =1 100 W,根据题述不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率,选项D错误.答案 C思想方法11.欧姆定律I=UR、电功率P=IU和热功率P=I2R的使用1.欧姆定律I =UR 的使用对于纯电阻,适合欧姆定律,即纯电阻两端的电压满足U =IR .对于非纯电阻,不适合欧姆定律,因P 电=UI =P 热+P 其他=I 2R +P 其他,所以UI >I 2R ,即非纯电阻两端的电压满足U >IR .【典例1】 有一家用电风扇,电风扇两端的电压为220 V ,工作电流为0.5 A ,则下列说法中,正确的是( ). A .电扇线圈的电阻为440 Ω B .电扇线圈的电阻大于440 Ω C .电扇线圈的电阻小于440 Ω D .电风扇线圈的电阻满足欧姆定律解析 电风扇是非纯电阻,故电风扇两端的电压满足U >IR ,所以220>0.5R ,所以R <440 Ω.选CD. 答案 CD反思总结 在解答这类问题时,很多同学没有辨明用电器是纯电阻还是非纯电阻,就直接用欧姆定律求解,导致错误.图7-1-4即学即练1 有一提升重物的直流电动机,工作时电路如图7-1-4所示,内阻为r =0.6 Ω,R =10 Ω,直流电压为U =160 V ,电压表两端的示数为110 V ,则通过电动机的电流是多少?电动机的输入功率为多少?电动机在1 h 内产生的热量是多少?解析 电动机正常工作时,电动机两端的电压不满足欧姆定律,故不能直接用欧姆定律来求流过电动机的电流.因电动机和电阻串联,所以流过电动机的电流等于流过电阻的电流.I =U R =160-11010A =5 A P 输入=UI =110×5 W =550 WQ =I 2rt =52×0.6×3 600 J =5.4×104 J答案 5 A 550 W 5.4×104 J2.电功率P =UI 和热功率P =I 2R 的使用不论纯电阻还是非纯电阻,电流的电功率均为P 电=UI ,热功率均为P 热=I 2R .对于纯电阻而言:P 电=P 热=UI =I 2R =U 2R 对于非纯电阻而言:P 电=UI =P 热+P 其他=I 2R +P 其他≠U 2R +P 其他 【典例2】 额定电压都是110 V ,额定功率P A =100 W ,P B =40 W 的电灯两盏,若接入电压是220 V 的下列电路上,则使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗的电功率最小的电路是( ).解析 判断灯泡能否正常发光,就要判断电压是否为额定电压,或电流是否为额定电流.由P =U 2R 和已知条件可知,R A <R B .对于A 电路,由于R A <R B ,所以U B >110 V ,B 灯被烧坏,两灯不能正常发光. 对于B 电路,由于R A <R B ,A 灯与变阻器并联,并联电阻更小于R B ,U B >110 V ,B 灯被烧坏,两灯不能正常发光.对于C 电路,B 灯与变阻器并联电阻可能等于R A ,所以可能U A =U B =110 V ,两灯可以正常发光.对于D 电路,若变阻器的有效电阻等于A 、B 的并联电阻,则U A =U B =110 V ,两灯可以正常发光.比较C 、D 两个电路,由于C 电路中变阻器功率为(I A -I B )×110 V ,而D 电路中变阻器功率为(I A +I B )×110 V ,所以C 电路消耗的功率最小.选C.答案 C 反思总结 此类问题的分析思路分两步:先分清哪个电路的灯泡能正常发光,这里可以从电压、电流、电功率三个量中任意挑选一个使其达到其额定值,其余两个也达到额定值;确定了正常发光的电路后,再比较哪一个的实际功率小,可以用计算的方法比较,也可以用定性分析的方法比较.图7-1-5即学即练2 如图7-1-5所示,电源电动势E =8 V ,内阻为r =0.5 Ω,“3 V ,3 W ”的灯泡L 与电动机M 串联接在电源上,灯泡刚好正常发光,电动机刚好正常工作,电动机的线圈电阻R 0=1.5 Ω.下列说法中正确的是( ).A .通过电动机的电流为1.6 AB .电源的输出功率是8 WC .电动机消耗的电功率为3 WD .电动机的输出功率为3 W解析 “3 V ,3 W ”的灯泡L 与电动机M 串联,说明通过灯泡与电动机的电流相等,其电流大小为I L =P L U L=3 W 3 V =1 A ;路端电压U =E -I L r =8 V -1 A ×0.5 Ω=7.5 V ,电源的输出功率P 出=UI L =7.5 V ×1 A =7.5 W ;电动机消耗的功率为P M =P 出-P L =7.5 W -3 W =4.5 W ;电动机的热功率为P 热=I 2L R 0=1.5 Ω×(1 A)2=1.5 W ;电动机的输出功率为P M -P 热=4.5 W -1.5 W =3 W.答案 D附:对应高考题组(PPT 课件文本,见教师用书)1.(2011·全国卷)通常一次闪电过程历时约0.2~0.3 s ,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时间仅40~80 μs ,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109V ,云地间距离约为1 km ;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C ,闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的.根据以上数据,下列判断正确的是().A.闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB.整个闪电过程的平均功率约为1×1014 WC.闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J解析根据题意,第一个闪击过程中转移电荷量Q=6 C,时间约为t=60 μs,故=1×105 A,闪电过程中的瞬时值可达到1×105 A,故A对;平均电流为I平=Qt第一次闪击过程中电功约为W=QU=6×109 J,第一个闪击过程的平均功率P=Wt =1×1014 W,由于一次闪电过程的电荷转移主要发生在第一个闪击过程中,但整个闪电过程的时间远大于60 μs,故B错;闪电前云地间的电场强度约为E=U=d1.0×1096 V/m,C对;整个闪电过程向外释放的能量约为W=6×109 1 000V/m=1×10J,D错.答案AC2.(2012·浙江卷,17)功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60 W的白炽灯,均用10 W的LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近().A.8×108 kW·h B.8×1010 kW·hC.8×1011 kW·h D.8×1013 kW·h解析按每户一天亮灯5小时计算,每户一年节省的电能为(2×60-2×10)×10-3×5×365 kW·h=182.5 kW·h,假设全国共有4亿户家庭,则全国一年节省的电能为182.5×4×108kW·h=7.3×1010kW·h,最接近于B选项,故选项B正确,选项A、C、D错误.答案 B3.(2012·上海卷,13)当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C ,消耗的电能为0.9 J .为在相同时间内使0.6 C 的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( ).A .3 V 1.8 JB .3 V 3.6 JC .6 V 1.8 JD .6 V 3.6 J解析 设两次加在电阻R 上的电压分别为U 1和U 2,通电的时间都为t .由公式W 1=U 1q 1和W 1=U 21R t 可得:U 1=3 V ,t R =0.1.再由W 2=U 2q 2和W 2=U 22R t 可求出:U 2=6 V ,W 2=3.6 J ,故选项D 正确.答案 D4.(2012·四川卷,23)四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一.某地要把河水抽高20 m ,进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作.工作电压为380 V ,此时输入电动机的电功率为19 kW ,电动机的内阻为0.4 Ω.已知水的密度为1×103 kg/m 3,重力加速度取10 m/s 2.求:(1)电动机内阻消耗的热功率;(2)将蓄水池蓄入864 m 3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度). 解析 (1)设电动机的电功率为P ,则P =UI ,设电动机内阻r 上消耗的热功率为P r ,则P r =I 2r ,代入数据解得P r =1×103 W.(2)设蓄水总质量为M ,所用抽水时间为t .已知抽水高度为h ,容积为V ,水的密度为ρ,则M =ρV ,设质量为M 的河水增加的重力势能为ΔE p ,则ΔE p =Mgh ,设电动机的输出功率为P 0,则P 0=P -P r ,根据能量守恒定律得P 0t ×60%×80%=ΔE p ,代入数据解得t=2×104 s.答案(1)1×103 W(2)2×104 s对应学生用书P273A对点训练——练熟基础知识题组一欧姆定律、电阻定律的应用1.(单选)有一段长1 m的电阻丝,电阻是10 Ω,现把它均匀拉伸到长为5 m,则电阻变为().A.10 ΩB.50 ΩC.150 ΩD.250 Ω解析电阻丝无论怎样拉长其体积不变,但随着长度增加,截面面积在减小,即,满足V=Sl关系式.把电阻丝由1 m均匀拉伸到5 m时,截面面积变成原来的15由电阻定律R=ρl可知电阻变成原来的25倍,D正确.S答案 D图7-1-62.(单选)R1和R2分别标有“2 Ω,1.0 A”和“4 Ω,0.5 A”,将它们串联后接入电路中,如图7-1-6所示,则此电路中允许消耗的最大功率为().A.1.5 W B.3.0 WC.5.0 W D.6.0 W解析R1和R2串联后的总电阻为R=R1+R2=6 Ω,电路中的电流不能超过R2的额定电流,即0.5 A.则P=I2R=1.5 W,故A正确.答案 A3.(单选)欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律.有一个长方体金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c.电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻阻值最小的是().解析根据电阻定律R=ρlS,导线越短、横截面积越大,电阻越小,A正确.答案 A4.(2013·汕头高三模拟)(多选)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体,但R1的尺寸比R2大得多,把它们分别连接在如图7-1-7所示的电路的A、B两端,接R1时电压表的读数为U1,接R2时电压表的读数为U2,则下列判断正确的是().图7-1-7A.R1=R2B.R1>R2C.U1<U2D.U1=U2解析电流从导体的横截面流过,由电阻定律R=ρLS=ρaad=ρd,可见电阻与边长a无关,A对;因外电阻相同,故路端电压相等,D正确.答案AD题组二I—U的图象的理解及应用图7-1-85.(多选)如图7-1-8所示是电阻R的I-U图象,图中α=45°,由此得出().A.通过电阻的电流与两端电压成正比B.电阻R=0.5 ΩC.因I-U图象的斜率表示电阻的倒数,故R=1/tan α=1.0 ΩD.在R两端加上6.0 V的电压时,每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C解析由I-U图象可知,图线是一条过原点的倾斜直线,即I和U成正比,A正确;而电阻R=UI =105Ω=2 Ω,B错误;由于纵横坐标的标度不一样,故不能用tan α计算斜率表示电阻的倒数,C项错误;在R两端加上6.0 V电压时I=UR=6.02A=3.0 A,每秒通过电阻横截面的电荷量q=It=3.0×1 C=3.0 C,选项D正确.答案AD图7-1-96.(单选)某种材料的导体,其I-U图象如图7-1-9所示,图象上A点与原点的连线与横轴成α角,A点的切线与横轴成β角.下列说法正确的是().A.导体的电功率随电压U的增大而增大B.导体的电阻随电压U的增大而增大C.在A点,导体的电阻为tan αD.在A点,导体的电阻为tan β解析由题图知,U增大时,电功率P=UI增大,所以A正确;由电阻R=U/I 知,I -U曲线上某点对应的电阻为该点与原点连线的斜率的倒数,即A点导体的电阻为cot α,所以C、D均错;由I -U图象知,曲线切线的斜率随U的增大而不断增大,即电阻越来越小,B错误.答案 A图7-1-107.(2013·商丘高三模拟)(多选)如图7-1-10所示,图线1表示的导体的电阻为R1,图线2表示的导体的电阻为R2,则下列说法正确的是().A.R1∶R2=1∶3B.把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2C.将R1与R2串联后接于电源上,则功率之比P1∶P2=1∶3D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3解析根据I -U图象知,图线的斜率表示电阻的倒数,所以R1∶R2=1∶3,A正可得,把R1拉长到原来的3倍长后,横截面积减小为原来的确;根据公式R=ρlS1,所以电阻变为原来的9倍,B错误;串联电路电流相等,所以将R1与R2串联3后接于电源上,电流比I1∶I2=1∶1,根据公式P=I2R可得,功率之比P1∶P2=1∶3,C正确;并联电路电压相等,电流比等于电阻之反比,所以将R1与R2并联后接于电源上,电流比I1∶I2=3∶1,D错误.答案AC题组三电功、电功率8.(多选)一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,都通过相同的电流,在相同时间内().A.电炉放热与电动机放热相等B.电炉两端电压小于电动机两端电压C.电炉两端电压等于电动机两端电压D.电动机消耗的功率大于电炉的功率解析电炉属于纯电阻,电动机属于非纯电阻,对于电炉有:U=IR,放热Q=I2Rt,消耗功率P=I2R,对于电动机有:U>IR,放热Q=I2Rt,消耗功率P=UI>I2R.答案 ABD9.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( ).A .电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多B .W =UIt 适用于任何电路,而W =I 2Rt =U 2R t 只适用于纯电阻的电路C .在非纯电阻的电路中,UI >I 2RD .焦耳热Q =I 2Rt 适用于任何电路解析 电功率公式P =W t ,功率越大,表示电流做功越快.对于一段电路,有P=IU ,I =P U ,焦耳热Q =⎝ ⎛⎭⎪⎫P U 2Rt ,可见Q 与P 、U 、t 都有关.所以,P 越大,Q 不一定越大,A 不对.W =UIt 是电功的定义式,适用于任何电路,而I =U R 只适用于纯电阻的电路,B 对.在非纯电阻的电路中,电流所做的功=焦耳热+其他形式的能,所以W >Q ,即UI >I 2R ,C 正确.Q =I 2Rt 是焦耳热的定义式,适用于任何电路中产生的焦耳热,D 正确.答案 BCD图7-1-1110.(单选)电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图7-1-11所示),下列说法正确的是( ).A .开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B .开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C .开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少D .开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗总功率不变解析 开关接通时,灯泡被短路,灯泡熄灭,电路的总电阻变小,电路的总功率P =U 2R 变大,电烙铁的功率变大.答案 A图7-1-1211.(多选)锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中.现用充电器为一手机锂电池充电,等效电路如图7-1-12所示,充电器电源的输出电压为U ,输出电流为I ,手机电池的内阻为r ,下列说法正确的是( ).A .电能转化为化学能的功率为UI -I 2rB .充电器输出的电功率为UI +I 2rC .电池产生的热功率为I 2rD .充电器的充电效率为Ir U×100% 解析 充电器将电能转化为锂电池的化学能和内能,即UIt =E 化+I 2rt ,充电器输出的电功率为UI ,电池产生的热功率为I 2r ,据此可知,电能转化为化学能的功率为UI -I 2r ,充电器的充电效率为U -Ir U ×100%,所以选项A 、C 正确. 答案 ACB 深化训练——提高能力技巧12.(多选)一辆电动观光车蓄电池的电动势为E ,内阻不计,当空载的电动观光车以大小为v 的速度匀速行驶时,流过电动机的电流为I ,电动车的质量为m ,电动车受到的阻力是车重的k 倍,忽略电动观光车内部的摩擦,则( ).A .电动机的内阻为R =E IB .电动机的内阻为R =E I -kmg v I 2C.电动车的工作效率η=kmg v EID.电动机的发热效率η=EI-kmg vEI解析根据能量守恒定律,EI=I2R+kmg v,所以电动机的内阻为R=EI-kmg vI2,选项A错误、B正确;电动车的工作效率等于输出功率与总功率之比,即η=kmg vEI,所以C正确;电动机的发热效率η=EI-kmg vEI,D正确.答案BCD13.(单选)在如图7-1-13甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关闭合后,下列说法正确的是().图7-1-13A.灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍B.灯泡L1的电阻为7.5 ΩC.灯泡L2消耗的电功率为0.75 WD.灯泡L3消耗的电功率为0.30 W解析由于小灯泡L2、L3串联后与L1并联,所以L1两端电压是L2或L3两端电压的2倍,L2或L3两端电压是1.5 V,由小灯泡的伏安特性曲线可知灯泡L2中的电流是0.20 A;灯泡L1两端的电压是3 V,灯泡L1中的电流是0.25 A,A错误;由欧姆定律可得灯泡L1的电阻为R=U1/I1=12 Ω,B错误;由P=UI得灯泡L2(或L3)消耗的电功率P2=U2I2=1.5×0.20 W=0.30 W,C错误,D正确.答案 D图7-1-1414.如图7-1-14所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图.电动机内电阻r=0.8 Ω,电路中另一电阻R=10 Ω,直流电压U=160 V,电压表示数U V =110 V.试求:(1)通过电动机的电流;(2)输入电动机的电功率;(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量?(g取10 m/s2) 解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压U R=U-U V=(160-110)V=50 V,流过电阻R的电流I R=U RR=5010A=5 A,即通过电动机的电流I M=I R=5 A.(2)电动机的分压U M=U V=110 V,输入电动机的功率P电=I M U M=550 W.(3)电动机的发热功率P热=I2M r=20 W,电动机输出的机械功率P出=P电-P热=530 W,又因P出=mg v,所以m=P出g v=53 kg.答案(1)5 A(2)550 W(3)53 kg第2讲电路闭合电路的欧姆定律电阻的串、并联。
高考综合复习——恒定电流专题复习一电路的基本概念、欧姆定律总体感知知识网络第一部分电流、电阻定律、欧姆定律知识要点梳理知识点一——电流▲知识梳理1.电流(1)定义:电荷的定向移动形成电流。
(2)公式:(注意:如果是正、负离子同时移动形成电流时q是两种电荷电荷量绝对值之和)(3)方向:规定和正电荷定向移动的方向相同,和负电荷定向移动的方向相反。
(4)性质:电流既有大小也有方向,但它的运算遵守代数运算规则,是标量。
(5)单位:国际单位制单位是安培(A),常用单位还有毫安(mA)、微安() (6)微观表达式:,n是单位体积内的自由电荷数,q是每个电荷的电荷量,S是导体的横截面积,v是自由电荷定向移动的速率。
2.形成电流的三种微粒形成电流的三种微粒:自由电子、正离子和负离子,其中金属导体导电中定向移动的电荷是自由电子,液体导电中定向移动的电荷是正离子和负离子,气体导电中定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。
3.形成电流的条件①导体中存在自由电荷;②导体两端存在电压。
4.电流的分类方向不改变的电流叫直流电流;方向和大小都不改变的电流叫恒定电流;方向改变的电流叫交变电流。
▲疑难导析1.电流的微观本质如图所示,AD表示粗细均匀的一段导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每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。
AD导体中的自由电荷总数总电荷量所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间所以导体AD中的电流由此可见,从微观上看,电流强度决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速度和导体的横截面积。
知识点二——电阻和电阻定律▲知识梳理1.电阻导体对电流的阻碍作用叫电阻。
2.电阻的定义式3.电阻定律导体的电阻与导体的长度成正比,与横截面积成反比。
数学表达式:。
4.电阻率是反映导体导电性能的物理量。
其特点是随着温度的改变而变化。
5.半导体和超导体有些材料,它们的导电性能介于导体和绝缘体之间,且电阻随温度的升高而减小,这种材料称为半导体。
新课标高考物理专题复习:《恒定电流》( 附参照答案 )一、选择题。
(共 20 小题,每题 3 分,共 60 分,部分分 1 分)1. 如图,电源电动势为E,内阻为r ,给外电阻R供电,则以下图中不可以反应全电路特色的图象是 ()E r IUU/V I/A U/V P出/WE/rOI/A O E U/V OCR/ΩO r R/ ΩA B D2.如下图,电源电动势=8V,内电阻为r =0.5 Ω,“ 3V,3W”的灯泡L与电动机 M串连接E在电源上,灯泡恰巧正常发光,电动机恰巧正常工作,电动机的线圈电阻L R0=1.5Ω 。
以下说法正确的选项是()E A.经过电动机的电流为 1.6A B.电动机的效率是62.5%MrC.电动机的输入功率为 1.5W D.电动机的输出功率为3W3.在如下图电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用123表示,电表示数I 、 U、U和U变化量的大小分别用I 、U1、U2和U3表示.以下比值正确的选项是()A.U1/I不变,U1/I 不变 C.U2/I变大,U2/I 变大C.U2/I变大,U2/I 不变 D.U3/I变大, U3/I 不变4.右图为包括某逻辑电路的一个简单电路图,L 为小灯泡.光照耀电阻远小于 R.则以下说法正确的选项是()A.该逻辑电路是非门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 不发光B.该逻辑电路是非门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 发光C.该逻辑电路是与门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 不发光D.该逻辑电路是或门电路;当电阻R 遇到光照时,小灯泡L 发光R时,其阻值将变得5VR1R L5. 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如下图,P为图线上一点,为图线的PN切线, PQ为 U轴的垂线, PM为 I 轴的垂线。
则以下说法中正确的选项是()A.跟着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大1IUB.对应P点,小灯泡的电阻为R=I2I2 M PC.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1I1 N21I- ID.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积QO U1U6. 如下图,四个同样的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表,安培表A1的量程大于A2的量程,伏特表 V1的量程大于 V2的量程,把它们按图接入电路中,则以下说法正确的选项是A.安培表 A1的读数大于安培表 A2的读数B.安培表A1的偏转角大于安培表A2的偏转角C.伏特表V1的读数小于伏特表V2的读数D.伏特表 V1的偏转角等于伏特表V2的偏转角7.如下图的电路中,电池的电动势为E,内阻为 r ,电路中的电阻 R1、 R2和 R3的阻值都相同.在电键 S 处于闭合状态下,若将电键S 由地点 1 切换到地点2。
【本讲主要内容】恒定电流复习【知识掌握】 【知识点精析】恒定电流: 基本概念:电流——定义式tQI =,微观表达式e v nS I =,式中n 为自由电子密度,S 为截面积,v 为电子定向移动速率,e 为电子电荷量。
正电荷定向移动方向为电流方向。
电压——定义式qWU =,计算式IR U =。
产生电流的必要条件 电阻——定义式I U R =,决定式SR lρ=。
金属导体电阻随温度升高增大半导体⎪⎩⎪⎨⎧掺杂特性光敏特性热敏特性超导:转变温度 电动势——由电源本身性质决定,与外电路无关。
是描述电源内部非静电力做功将其他形式的能转化为电能本领的物理量。
基本规律:电阻定律——SR l ρ=欧姆定律⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==r R E I R U I 全电路部分电路电功——⎩⎨⎧>===其他形式能电热,电能还要转化为非纯电阻电路电功电热,电能转化为内能纯电阻电路电功IUt qU W⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⨯+=η⨯=⨯=η======%100r R R %,100E U %100P P —r I P —IUP —IEP —R U R I P IU P —222对纯电阻电路电源的效率电源的损失功率电源的输出功率电源的总功率,对纯电阻用电器功率用电器功率电功率总出损出总重要实验⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧的电学元件用多用电表探索黑箱内研究闭合电路欧姆定律把电流表改装成电压表测电源电动势和内阻测金属丝的电阻率曲性描绘小灯泡的伏安特性1. 部分电路(1)电流:电荷的定向移动形成电流。
tqI =,规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
(2)电阻:反映对电流阻碍作用的大小。
由导体本身的特性决定,电阻定律SR lρ=。
(3)欧姆定律:RUI =,对金属导体,电解液导电适用,对气体导电不适用,导体的伏安特性曲线。
(4)电功与电热:电功UIt W =,(P=UI );电热Rt I Q 2=,(R I P 2=热)。
W ≥Q (对纯电阻电路两者相等)。