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实验2 描绘小灯泡的伏安特性曲线1．关于小灯泡的灯丝电阻变化的说法正确的是( )A．由于电压的不断变化，电阻就一定发生了变化B．由于灯丝的电阻率随温度升高而增大，导致灯丝的电阻变化C．当灯丝两端的电压较小时，电阻较大D．由于测量的电路不合理，导致灯丝电阻不恒定解析：选B．灯丝是金属材料做成的，金属材料的电阻率随温度的升高而增大，所以灯泡的伏安特性曲线不是直线．2．为了测绘小灯泡的伏安特性曲线，需要测得的电压范围尽可能大些，误差小些，为此，下列电路合适的是( )解析：选D．灯泡电阻比较小，电流表应该外接，电压范围尽可能大一些，滑动变阻器采用分压接法，故选D．3．为探究小灯泡L的伏安特性，连接好如图所示的电路后闭合开关，通过移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表的读数得到多组数据并描绘出U－I图线，则下列各图正确的是( )解析：选C．小灯泡的灯丝是金属电阻丝，其电阻是非线性的，会随温度的升高而变大．开始时电压较低没有发光，灯丝的温度较低，其电阻变化不明显，所以U－I图象接近直线．但随着电压的不断增大，灯泡发光，温度变化很大，因而其电阻值也变化很大，所以其U－I 图象为曲线，故选项C正确．4．在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图所示方式连接电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零，闭合开关．(1)若电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小电珠不亮，则断路的导线为________．(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小电珠亮，则断路的导线为________．解析：滑动变阻器为分压式接法，电流表为外接法．(1)小电珠不亮，且电流表示数为零，说明测量电路有断路，但电压表有读数，表明电压表的正、负接线柱与电源的正、负极是连接的．故可判定断路的导线是d.(2)小电珠发亮，说明测量电路的回路是正确的．而电压表无示数，可判定断路的导线为h.答案：(1)d(2)h5．以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤：A．闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数(I，U)，移动滑动变阻器的滑动触头位置，每移动一次记下一组(I，U)值，共测出12组左右的数据B．将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路．电流表外接，滑动变阻器采用分压式，如图所示C．调节触头位置，使闭合开关前触头处于滑动变阻器的最左端D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线(1)以上各步骤中存在错误或不妥之处的是________，应如何改正________________.(2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列起来________________________________．答案：(1)ACD A步骤：测量不同电压U下的电流I时，应先预设各组数据中的电压U 或电流I值，而不是随意测，随意测时会使描点疏密不均匀，画图线时易出现较大误差，甚至无法画出I－U图线．C步骤：闭合开关前应使小灯泡两端电压为零，即触头应置于滑动变阻器最右端．D步骤：应将各点用平滑的曲线连接起来(2)BCAD6．(2016·高考天津卷)某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 Ω)定值电阻R4(阻值等于10 Ω)定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)电源E(E＝6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．(2)该同学描绘出的I－U图象应是下图中的___________.解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1.给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1 kΩ的定值电阻R5，改装成最大量程为4 V的电压表.给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10 Ω的定值电阻R4，改装成最大量程为400 mA的电流表.(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡的I－U图象应是B．答案：(1)如图所示(2)B。
第1节 电源和电流1．电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流。
2．电流的大小为I ＝q t，方向规定为正电荷定向移动的方向。
负电荷定向移动的方向与电流方向相反。
3．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流。
一、电源1．概念在电路中把在电场力作用下移动到导体A 的电子搬运到导体B 的装置。
图2112．作用(1)在导体A 、B 两端维持一定的电势差。
(2)使电路中保持持续的电流。
二、恒定电流 1．恒定电场(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
(2)形成：导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
(3)特点：导线内的电场线与导线平行，电荷的分布是稳定的，导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。
(4)恒定电场与静电场的关系：在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，因此其基本性质与静电场相同，在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。
2．电流(1)概念：电荷的定向移动形成电流。
(2)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。
(3)符号及单位：电流用符号I 表示，单位是安培，符号为A 。
常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，1 A ＝103mA ＝106μA。
(4)表达式：I ＝q t(q 是在时间t 内通过导体某一横截面上的电荷量)。
(5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。
3．恒定电流(1)概念：大小、方向都不随时间变化的电流。
(2)形成：恒定电场使自由电荷速率增加，自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞，使自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变。
1．自主思考——判一判(1)电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化。
(×) (2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。
(√) (3)恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场。
(×) (4)电流既有大小，又有方向，是矢量。
第3章 恒定电流章末分层突破[自我校对]①持续电压 ②c ＝3×108m/s ③正电荷 ④q t⑤nqSv ⑥U I⑦ρLS⑧温度 ⑨UIt ⑩UI ⑪I 2Rt ⑫＝ ⑬＞⑭I ＝I 1＝I 2＝…＝I n ⑮U ＝U 1＋U 2＋…＋U n ⑯R ＝R 1＋R 2＋…＋R n ⑰U 1R 1＝U 2R 2＝…＝U n R n ＝I ⑱P 1R 1＝P 2R 2＝…＝P n R n＝I 2⑲I ＝I 1＋I 2＋…＋I n ⑳U ＝U 1＝U 2＝…＝U n○211R ＝1R 1＋1R 2＋…＋1R n○22I 1R 1＝I 2R 2＝…＝I n R n ＝U ○23P n R n ＝U 2能，即W ＝Q ，或UIt ＝I 2Rt ＝U 2Rt .对于非纯电阻电路，电流的功除了转化为电路的内能外，还转化为其他形式的能，即W >Q 或UIt >I 2Rt .根据能的转化和守恒可知，在非纯电阻电路上，电能的转化为：W ＝Q ＋E 其他，即UIt ＝I 2Rt ＋E 其他．直流电动机M 接在如图31所示的电路中，电压表的示数是20 V ，电流表的示数是1.0 A ，限流电阻R ＝5.0 Ω，可知( )【导学号：34022025】图31A ．电动机的机械功率是20 WB ．电阻R 消耗的电功率是5 WC ．电动机线圈的电阻是20 ΩD ．电动机产生的电热功率是20 W【解析】电动机线圈电阻不能由R＝UI求出，故C错误；R消耗的电功率P＝I2R＝1.02×5.0 W＝5 W，故B正确；电动机的机械功率P机＝P入－P r＝IU－I2r＝20 W－I2r<20 W，故A、D错误．【答案】 B电动机的几个功率(1)输入功率：电动机的总功率．由电动机电路的电流和电压决定，计算：P总＝UI.(2)输出功率：电动机做有用功的功率．如图32所示，P出＝mgv(设重物匀速上升)．图32(3)热功率：电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时要发热，热功率P热＝I2r D.(4)功率关系P总＝P出＋P热．电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的、不漏电的情况)的元件，有电容器的电路可看做是断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带的电荷量时，可在相应的位置补上．1．静态分析与动态分析(1)静态分析：稳定状态下，电容器在直流电路中起阻断电流的作用，电容器两极间存在电势差，电容器容纳一定的电量，并满足Q＝CU.(2)动态分析：当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路两端时，电容器的带电量将随之改变(在耐压范围内)，即电容器发生充、放电现象，并满足ΔQ＝CΔU.2．含有电容器的电路解题步骤在直流电路中，电容器相当于电阻为无穷大的电路元件，此电路是断路．解题步骤如下：(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串在同一支路上的电阻)，计算各部分的电流、电压值；(2)电容器两极板的电压，等于它所在支路两端点的电压；(3)通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量；(4)通过电容器的电压和平行板间距离可求出两板间电场强度，再分析电场中带电粒子的运动．如图33所示的电路中各元件电阻值分别为：R 1＝R 2＝10 Ω，R 3＝R 4＝20 Ω，电容C ＝300 μF ，电源电压U ＝6 V ，内阻不计，原先双掷开关S 与触点2接触，则当开关S 从与触点2接触改为与触点1接触，待电路稳定后，试求：(1)电容器C 所带电荷量；(2)若开关从与触点1接触改为与触点2接触，直到电流变为0时为止，求通过电阻R 1的电荷量．图33【解析】 (1)当开关S 与1接触时，R 1、R 2、R 3、R 4串联，由分压原理得，电容器两端的电压U C ＝12U ＝3 V ，所带电荷量Q C ＝CU C ＝9×10－4C.(2)当开关S 再与2接触时，电容器放电，由分流作用得，通过电阻R 1的电荷量QR 1＝Q C2＝4.5×10－4C.【答案】 (1)9×10－4C (2)4.5×10－4C1．一根长为L 、横截面积为S 的金属棒，其材料的电阻率为ρ，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，自由电子定向运动的平均速率为v ，则金属棒内的电场强度大小为( )图34A.mv 22eLB.mv 2Sn eC ．ρnevD.ρevSL【解析】 由电流定义可知：I ＝q t ＝nvtSet ＝neSv ，由欧姆定律可得：U ＝IR ＝neSv ·ρL S＝ρneLv ， 又E ＝U L，故E ＝ρnev ，选项C 正确．【答案】 C2．如图35所示，其中电流表A 的量程为0.6 A ，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02 A ；R 1的阻值等于电流表内阻的12；R 2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )图35A ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 AB ．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 AC ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 AD ．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A【解析】 设电流表A 的内阻为R A ，用电流表A 的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值时，若将接线柱1、2接入电路，根据并联电路的特点，(I 1－I A )R 1＝I A R A ，解得I 1＝3I A ＝0.06 A ，则每一小格表示0.06 A ；若将接线柱1、3接入电路，则(I 2－I A )R 1＝I A R A ，解得I 2＝3I A ＝0.06 A ，则每一小格表示0.06 A ．选项C 正确．【答案】 C3．在伏安法测电阻的实验中，待测电阻R x 约为200 Ω，电压表○V 的内阻约为2 k Ω，电流表Ⓐ的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图36(a)或图(b)所示，结果由公式R x ＝UI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(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx 1和Rx 2，则________(填“Rx 1”或“Rx 2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx 1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx 2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值．(a) (b)图36【解析】 根据串、并联电路的特点解题．根据题意知R x R A >R VR x，电压表的分流作用较显著，故Rx 1更接近待测电阻的真实值．图(a)的测量值是R x 与R A 串联的电阻阻值，故Rx 1>Rx 真；图(b)的测量值是R x 与R V 并联的电阻阻值，故Rx 2<Rx 真．【答案】 Rx 1 大于 小于我还有这些不足：(1)(2)我的课下提升方案：(1)(2)。
