高二物理3-1创新设计第二章 第2讲
【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-1学案:第二章 第3讲 电阻的串联、并联及其应用学
[目标定位] 1.掌握串、并联电路的电流和电压的特点.2.掌握电阻串、并联的计算.3.理解将小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理,并会进行有关计算.一、电阻的串联与并联1.电阻的串联:把各个电阻依次首尾连接起来. 2.电阻的并联:把各个电阻并列地连接在一起. 3.串联电路和并联电路的特点串联电路并联电路例1 电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中.已知R 1=10 Ω、R 3=5 Ω,R 1两端的电压为6 V ,R 2两端的电压为12 V ,则( ) A .电路中的电流为0.6 AB .电阻R 2的阻值为20 ΩC .三只电阻两端的总电压为21 VD .电阻R 3两端的电压为4 V解析 电路中的电流I =U 1R 1=610 A =0.6 A ,A 对;R 2阻值为R 2=U 2I =120.6Ω=20 Ω,B 对;三只电阻两端的总电压U =I (R 1+R 2+R 3)=21 V ,C 对; 电阻R 3两端的电压U 3=IR 3=0.6×5 V =3 V ,D 错. 答案 ABC(1)分析串联电路要抓住电流不变的特点.(2)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻;当一个大电阻和一个小电阻串联时,总电阻接近大电阻.(3)串联电路中任一电阻增大,总电阻增大.例2 如图1所示的电路中,R 1=2 Ω,R 2=3 Ω,R 3=4 Ω.图1(1)电路的总电阻是多少?(2)若流过电阻R 1的电流I 1=3 A ,则通过R 2、R 3的电流分别为多少?干路电流为多少? 解析 (1)根据并联电路的特点 电路中1R 总=1R 1+1R 2+1R 3所以R 总=1213Ω.(2)由于I 1R 1=I 2R 2=I 3R 3,所以I 2=2 A I 3=1.5 A干路电流I =I 1+I 2+I 3=(3+2+1.5)A =6.5 A.答案 (1)1213 Ω (2)2 A 1.5 A 6.5 A(1)分析并联电路要抓住电压不变的特点.(2)并联电阻小于任一个分电阻;一个大电阻与一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻. (3)并联电路任一电阻增大时,总电阻也随之增大.二、电压表和电流表的改装1.小量程电流表G(表头)的三个参数 (1)电流表的内阻:电流表G 的电阻R g . (2)满偏电流:指针偏转到最大刻度时的电流I g .(3)满偏电压:电流表G 通过满偏电流时,加在它两端的电压U g .由欧姆定律可知U g =I g R g . 2.电压表、电流表的改装及其特点深度思考由相同的表头改装成两个量程不同的电流表,读数越大的电流表表示流过表头的电流越大吗?什么可以表示流过表头的电流大小?答案 不是.指针偏转角度越大表示流过表头的电流越大. 例3 有一电流表G ,内阻R g =10 Ω,满偏电流I g =3 mA.(1)要把它改装成量程为0~3 V 的电压表,应串联一个多大的电阻?改装后电压表的内阻是多大?(2)要把它改装成量程为0~0.6 A 的电流表,需要并联一个多大的电阻?改装后电流表的内阻是多大?解析 (1)由题意知电流表G 的满偏电压 U g =I g R g =0.03 V改装成量程为0~3 V 的电压表,当达到满偏时,分压电阻R 的分压U R =U -U g =2.97 V 所以分压电阻R =U R I g =2.970.003 Ω=990 Ω改装后电压表的内阻R V =R g +R =1 000 Ω.(2)改装成量程为0~0.6 A 的电流表,当达到满偏时,分流电阻R ′的分流I R ′=I -I g =0.597 A 所以分流电阻R ′=U gI R ′≈0.05 Ω 改装后电流表的内阻R A =R g R ′R g +R ′≈0.05 Ω 答案 见解析关于电表的改装,要分清改装成电压表时需串联电阻,改装成电流表时需并联电阻,然后再结合电路知识及部分电路欧姆定律加以解决.(1)先明确小量程电流表G 的两个参数:I g 、R g ,并算出满偏电压U g =I g R g . (2)用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻.①改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻来分压,如图2所示,其阻值R =UI g-R g .图2②改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻来分流,如图3所示,其阻值R=I gI-I gR g.图31.(串、并联电路的有关计算)电阻R1与R2并联在电路中,通过R1与R2的电流之比为1∶2,则当R1与R2串联后接入电路中时,R1与R2两端电压之比U1∶U2为()A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1答案 B图42.(串、并联电路的有关计算)如图4所示,R1=4 Ω,R2=9 Ω,R3=18 Ω.通电后经R1、R2和R3的电流之比I1∶I2∶I3=________,R1、R2和R3两端的电压之比U1∶U2∶U3=________.答案3∶2∶12∶3∶3图53.(电表的改装)一量程为100 μA的电流表,内阻为100 Ω,表盘刻度均匀,现串联一个9 900 Ω的电阻将它改装成电压表,则该电压表的量程为______ V.用它来测量电压时,表盘指针位置如图5所示,此时电压表的读数大小为______ V.答案10.8解析4.(电表的改装)(多选)把表头G改装成大量程电流表时,下列说法正确的是()A.改装原理为并联电阻能增大通过G的电流B.改装成电流表后,表头G本身允许通过的最大电流并不改变C.改装后,表头G自身的电阻减小了D.改装后使用时,表头G本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的电流增大了答案BD解析把表头G改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整体并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各参量都不变,故B、D对,A、C错.题组一 串、并联电路的特点及有关计算 1.(多选)下列说法中正确的是( )A .一个电阻和一根理想导线并联,总电阻为零B .并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻也增大D .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小 答案 ABC解析 由并联电路的特点知:并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小,且任一支路的电阻增大时(其他支路不变),总电阻也增大,所以A 、B 、C 对,D 错. 2.将一只阻值为几千欧的电阻R 1和一只阻值为千分之几欧的电阻R 2串联起来,则总电阻( )A .很接近R 1且略大于R 1B .很接近R 1且略小于R 1C .很接近R 2且略大于R 2D .很接近R 2且略小于R 2 答案 A3.已知通过三个并联支路的电流之比I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3,则三个并联支路的电阻之比R 1∶R 2∶R 3为( )A .6∶3∶2B .2∶3∶6C .1∶2∶3D .2∶3∶1 答案 A解析 三个并联支路的电压相等,根据欧姆定律I =UR 得,电流I 与电阻R 成反比.电流之比I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3,则电阻之比R 1∶R 2∶R 3=6∶3∶2,故选A.4.(多选)如图1所示,图中1、2分别为电阻R 1、R 2的电流随电压变化的关系图线,则( )图1A .R 1和R 2串联后的总电阻的I -U 图线应在Ⅰ区域B .R 1和R 2串联后的总电阻的I -U 图线应在Ⅲ区域C.R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在Ⅰ区域D.R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在Ⅱ区域答案BC5.如图2所示,变阻器的总电阻为R,连线电阻不计,当它的滑片P从左端向右端移动时,A、B间的电阻变化情况是()图2A.减小B.增大C.先减小后增大D.先增大后减小答案 D解析当滑片在最左端或者最右端时,A、B两点间的电阻均为0,当滑片在中间时,A、B 间的电阻最大.故选D.6.(多选)一个T形电路如图3所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一电压为100 V的测试电源,则()图3A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是40 ΩB.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40 ΩC.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80 VD .当c 、d 两端接通测试电源时,a 、b 两端的电压为80 V 答案 AC解析 当c 、d 端短路时,等效电路如图甲所示,R 123=R 1+R 2R 3R 2+R 3=40 Ω,同理可知当a 、b端短路时,R 213=R 2+R 1R 3R 1+R 3=128 Ω,选项A 正确,选项B 错误.当a 、b 两端接通测试电源时,等效电路如图乙所示,根据欧姆定律得I =U R 1+R 3=10010+40 A =2 A ,所以U cd =IR 3=80 V .当c 、d 两端接通测试电源时,等效电路如图丙所示,根据欧姆定律得I ′=UR 2+R 3=100120+40 A =58 A ,所以U ab =I ′R 3=25 V ,选项C 正确,选项D 错误.题组二 改装电表的原理7.电流表的内阻是R g =200 Ω,满刻度电流值是I g =500 μA ,现欲把此电流表改装成量程为1 V 的电压表,正确的方法是( ) A .应串联一个0.1 Ω的电阻 B .应并联一个0.1 Ω的电阻 C .应串联一个1 800 Ω的电阻D .应并联一个1 800 Ω的电阻 答案 C解析 电流表改装成电压表,应串联电阻.电阻两端的电压U ′=U -U g =1 V -200×500×10-6 V =0.9 V ,串联的电阻阻值为R =U ′I g=1 800 Ω.8.(多选)如图4所示电路,将两个相同的电流计分别改装成电流表A 1(0~3 A)和电流表A 2(0~0.6 A),把这两个电流表并联接入电路中测量电流.则下列说法中正确的是( )图4A .A 1的指针半偏时,A 2的指针也半偏B .A 1的指针还没有满偏,A 2的指针已经满偏C .A 1的读数为1 A 时,A 2的读数为0.6 AD .A 1的读数为1 A 时,干路中的电流为1.2 A 答案 AD解析 电流表是由电流计并联一个电阻改装而成,两电流表并联,所以两表头也并联,流过两表头的电流相等,A 1的指针半偏时,A 2的指针也半偏.A 正确,B 错误;两电流表的内阻之比为1∶5,则电流之比为5∶1.A 1的读数为1 A 时,A 2的读数为0.2 A ,干路中的电流为1.2 A .C 错误,D 正确.故选A 、D.9.一个电流表由小量程的电流表G 与电阻R 并联而成.若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些,下列采取的措施正确的是( ) A .在R 上串联一个比R 小得多的电阻 B .在R 上串联一个比R 大得多的电阻 C .在R 上并联一个比R 小得多的电阻 D .在R 上并联一个比R 大得多的电阻 答案 A解析 电流表读数比准确值稍小些,是由于并联的电阻R 阻值偏小,而使流经小量程的电流表的电流偏小,所以应该给电阻R 串联一个阻值比R 小的多的电阻,从而使通过G 的电流变大.10.如图5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5A .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 答案 C解析 当接线柱1、2接入电路时,R 1与电流表并联,由于R 1=R A2,可知流过R 1的电流为流过电流表电流的2倍,所以1、2接线柱间的电流为流过电流表电流的3倍,所以每一小格是原来的3倍,即为0.06 A ,所以A 、B 错误;当接线柱1、3接入电路时,电流表与R 1并联,然后再与R 2串联,串联电阻对电流无影响,与1、2接入电路的效果一样,所以每一小格表示0.06 A ,C 正确,D 错误. 题组三 综合应用11.如图6所示为一双量程电压表的示意图.已知电流表G 的量程为0~100 μA ,内阻为600 Ω,则图中串联的分压电阻R 1和R 2分别为多大?图6答案 4.94×104 Ω 1.0×105 Ω 解析图712.在如图7所示的电路中,小量程电流表G 的内阻R g =100 Ω,满偏电流I g =1 mA ,R 1=900 Ω,R 2=100999Ω.(1)当S 1和S 2均断开时,改装成的表是什么表?量程为多大? (2)当S 1和S 2均闭合时,改装成的表是什么表?量程为多大? 答案 (1)电压表 1 V (2)电流表 1 A解析 (1)S 1和S 2均断开时,电阻R 1与小量程电流表G 串联,可组成较大量程的电压表,电压表的内阻R V =R g +R 1=1 000 Ω.所以电压表两端的电压最高为: U =I g R V =0.001×1 000 V =1 V.教育资源教育资源 即改装成的电压表的量程为1 V.(2)S 1和S 2均闭合时,电阻R 1被短路,电阻R 2与小量程电流表G 并联,组成较大量程的电流表.当小量程电流表G 满偏时,通过R 2的电流为:I R 2=I g R g R 2=0.001×100100999A =0.999 A .故改装成的电流表的量程为I =I R 2+I g =0.999 A +0.001 A =1 A.。
创新设计-高中物理人教版选修3-1-第1章-静电场章末整合1市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
7.(2023·福建理综)如图4所示,在点电荷Q产生旳电场
中,将两个带正电旳试探电荷q1、q2分别置于A、B两点,虚线 为等势线.取无穷远处为零电势点,若将q1、q2移动到无穷远旳 过程中外力克服电场力做旳功相等,则下列说法正确旳是
( ).
A.A点电势不小于B点电势
B.A、B两点旳电场强度相等
C.q1旳电荷量不不小于q2旳电荷量
A.体中心、各面中心和各边中点 B.体中心和各边中点 C.各面中心和各边中点 D.体中心和各面中心
图3
解析
根据点电荷场强公式E=
kq r2
及正方体的对称性可
知正方体内中心点及各面的中心点处场强为零,故答案为
D. 答案 D
6.(2023·江苏单科)真空中,A、B两点与点电荷Q旳距
离分别为r和3r,则A、B两点旳电场强度大小之比为( ).
章末整合
1.(2023·浙江理综)用金属箔做成一种不带电旳圆环,放 在干燥旳绝缘桌面上.小明同学用绝缘材料做旳笔套与头发摩 擦后,将笔套自上向下慢慢接近圆环,当距离约为0.5 cm时圆 环被吸引到笔套上,如图1所示.对上述现象旳判断与分析,下 列说法正确旳是( ).
图1
A.摩擦使笔套带电 B.笔套接近圆环时,圆环上、下部感应出异号电荷 C.圆环被吸引到笔套旳过程中,圆环所受静电力旳合 力不小于圆环旳重力 D.笔套遇到圆环后,笔套所带旳电荷立即被全部中和 解析 笔套与头发摩擦带电,A正确.笔套接近圆环 时,圆环发生静电感应,其上、下部感应出异号电荷,笔套与 圆环有静电吸引力,当圆环所受静电力旳合力不小于重力时圆 环将被吸引到笔套上,B、C正确.当笔套遇到圆环时,其整体 所带电荷量与笔套之前所带电荷量相同,D错. 答案 ABC
2.(2012·上海单科)A、B、C三点在同一直线上,AB∶
高二物理课程计划与教学安排
高二物理课程计划与教学安排第一章:引言高中物理课程作为学生科学学习的重要组成部分,在学生的综合素质培养中起着不可忽视的作用。
本文将介绍高二物理课程的整体安排和教学计划,旨在帮助学生们更好地理解和学习物理知识,培养科学思维和解决问题的能力。
第二章:课程目标与教学理念2.1 课程目标深入学习与应用物理学的基本知识,了解物理学的发展历程和方法论,培养学生的科学态度和创新精神,提高学生的科学素养和实践能力。
2.2 教学理念通过生动有趣的教学活动,激发学生对物理学的兴趣,并通过实验和实践活动加深学生对物理学概念的理解和应用能力,培养学生的逻辑思维和创新能力。
第三章:课程内容安排3.1 学期一3.1.1 运动学- 运动的描述和研究方法- 直线运动和曲线运动 - 斜抛运动和简谐振动 3.1.2 牛顿力学- 动量和力的基本概念 - 牛顿定律及应用- 万有引力和行星运动 3.2 学期二3.2.1 力学继续- 物体静力学和平衡条件 - 动力学和牛顿第二定律 - 动能和功的概念3.2.2 热学- 热量和温度- 热力学定律- 热传导和热辐射3.3 学期三3.3.1 电学- 静电学和电场- 电流和电阻- 电路和电功率3.3.2 磁学- 磁场和磁力- 电磁感应和电磁波- 磁场对运动带电粒子的影响 3.4 学期四3.4.1 光学- 光的传播和反射- 光的折射和色散- 光的干涉和衍射3.4.2 声学- 声音的产生和传播- 声音的特性和测量- 声音的干扰和共振第四章:教学方法与手段4.1 实验教学- 设计与实施与物理相关的实验项目,引导学生运用科学方法,观察、测量和分析实验数据,锻炼实验技能和科学思维。
4.2 问题解决- 提供物理问题和案例,鼓励学生运用所学知识进行分析和解决,培养学生的问题意识和解决问题的能力。
4.3 讨论与合作- 安排小组讨论、合作学习等活动,促进学生的互动与合作,培养学生的团队合作和交流能力。
4.4 多媒体教学- 使用多媒体资源,引入动画、模拟实验等视觉化内容,生动呈现物理原理,提高学生对物理概念的理解和记忆。
人教版高二物理选修3-1第二章2.11简单逻辑电路课件
变式训练 3 在如图所示的复合门电路中,A、B、C 为门电路 的输入端,现欲使 Y 输出“0”,如果 C 输入端为“0”,则 A、B 两端分别输入( )
A.0 0 B.0 1 C.1 0 D.1 1 解析:当 C 端输入“0”,“非”门输出“1”,输出端 Y 输 出“0”时,可知“或”门的输出端必须为“0”,则 A、B 端的输 入分别为 0、0,A 正确. 答案:A
【例 2】 在如图所示的逻辑电路中,当 A 端输入电信号“1”、 B 端输入电信号“0”时,则在 C 和 D 端输出的电信号分别为( )
A.1 和 0 B.0 和 1 C.1 和 1 D.0 和 0 【解析】 B 端电信号经过一个非门,变为“1”,从 D 端输 出,故 D 端输出为“1”;B 端的输出信号又作为输入信号与 A 端 输入信号一起经过上面的与门,两者都是“1”,故 C 端输出为 “1”,故选 C. 【答案】 C
其真值表为
输入
A1 B1 00 01 10 11
输出
Y2 1 0 0 0
3.几种常见复合门电路的含义和记忆口诀 (1)与非:条件 A、B 都具备,则事件 Y 不发生.有 0 出 1,全 1 为 0. (2)或非:条件 A、B 任一具备,则事件 Y 不发生.有 1 出 0, 全 0 为 1. (3)异或:条件 A、B 中有一个具备,另一个不具备,则事件 Y 发生.相同出 0,相异出 1. (4)同或:条件 A、B 同时具备或者同时不具备,则事件 Y 发生.相 同出 1,相异出 0.
➢逻辑关系式:
Y=A·B
全高出高,见低出低 (全1出1,见0出0)
2.“或”门
(1)“或”逻辑关系 几个条件中,只要有一个条
件得到满足,某事件就会发生, 这种关系称为“或”逻辑关系。
2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-2:第二章 交变电流 章末检测2
2021-2021学年高中创新设计物理教科版选修3-2:第二章交变电流章末检测2章末检测(时间:90分钟总分值:100分)一、选择题(此题共6小题,每题4分,共24分.在每题给出的四个选项中,只有一个选项符合要求,选对的得4分,选错或不答的得0分) 1.如图1甲为风速仪的结构示意图.在恒定风力作用下风杯带动与其固定在一起的永磁体转动,线圈产生的电流随时间变化的关系如图乙.假设风速减小到原来的一半,那么电流随时间变化的关系图可能是()图1答案 C解析根据E m=NBSω,假设风速减小到原来的一半时,那么最大感应电动势也变小,所以感应电流也变小;根据转速与周期成反比,可知,假设风速减小到原来的一半时,那么周期变大为原来两倍,故C正确,A、B、D错误.2.图2甲、乙分别表示两种电压的波形,其中图甲所示的电压按正弦规律变化,图乙所示的电压是正弦函数的一局部,以下说法错误的选项是()图2A.图甲、图乙所示的电压的最大值不相等B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin(50πt) VC.图乙所示电压的有效值为20 VD.图乙所示电压的有效值为10 V答案 D解析图甲、图乙所示电压的最大值都等于20 V,图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin(100πt) V,选项A、B错误;由有效值定义,(102)2R×=×U2R,解得题图乙所示电压的有效值为10 V,选项D正确,C错误.3.用220V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电,变压器输出电压是110V,通过负载的电流随时间变化的图像如图3所示,那么()图3A.变压器输入功率约为B.输出电压的最大值是110VC.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i=(100πt+π2) A答案 A解析变压器的输入功率等于输出功率,等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积,所以P=UI=110V×2A≈,A正确;输出电压的有效值是110V,最大值是1102V,所以B错;变压器原、副线圈匝数之比是2∶1,C错;负载电流的函数表达式是i=(100πt) A,D错.4.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图4甲所示.发电机线圈内阻为5Ω,外接一只电阻为95Ω的灯泡,如图乙所示,那么()图4A.电压表的示数为220VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为答案 D解析电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由题图知电动势的最大值E m=220 2 V,有效值E =220 V,灯泡两端电压U=RE=209 V,A错;R+r由题图甲知T=0.02 s,一个周期内电流方向变化两次,可知1 s 内电流方向变化100次,B 错;灯泡的实际功率P =U 2R =209295W =459.8 W ,C 错;电流的有效值I =E R +r=2.2 A ,发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q r =I 2rt =2×5×1 J =对.5.如图5所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1,R 1=20Ω,R 2=10Ω,C 为电容器,原线圈所加电压的瞬时值表达式为u =2202sin100πt (V).以下说法正确的选项是( )图5A.通过电阻R 3的电流始终为零B.副线圈两端交变电压的频率为5HzC.电阻R 2的电功率为D.原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为10∶1解析 电容器能够通交流,选项A 错误;变压器能够改变交流电的电压,但是不能改变交流电的频率,选项B 错误;根据U 1U 2=n 1n 2得U 2=22V ,所以电阻R 2的电功率为P 2=U 22R 2=,选项C 正确;根据法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为1∶1,选项D 错误.6.如图6所示为音箱的电路图,高、低频混合电流由a 、b 端输入,L 1和L 2是线圈,C 1和C 2是电容器,那么( )图6A .甲扬声器是高频扬声器B .C 2的作用是阻碍高频电流通过乙扬声器C .L 1的作用是阻碍高频电流通过甲扬声器D .L 2的作用是减少通过乙扬声器的高频电流解析由电感和电容对高、低频的阻碍作用可知,电感L对高频电流的阻碍作用大,所以电感L1阻碍高频电流通向甲,电感L2阻碍高频电流通过乙,C正确,D错误;电容对高频电流的阻碍作用小,所以电容C2阻碍低频电流通向乙.甲是低频扬声器,乙是高频扬声器,A、B错误.二、多项选择题(本大题共4小题,每题5分,共20分.在每题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)7.如图7,M为半圆形导线框,圆心为O M;N 是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为O N;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线O M O N的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面.现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过O M 和O N 的轴,以相同的周期T 逆时针匀速转动,那么( )图7A .两导线框中均会产生正弦交流电B .两导线框中感应电流的周期都等于TC .在t =T 8时,两导线框中产生的感应电动势相等D .两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等答案 BC解析 当线框进入磁场过程中,根据E =12BR 2ω可得,感应电动势恒定,感应电流恒定,不是正弦式交流电,A 错误,C 正确;当线框进入磁场时,根据楞次定律可得,两线框中的感应电流方向为逆时针,当线框穿出磁场时,根据楞次定律可得,线框中产生的感应电流为顺时针,所以感应电流的周期和线框运动周期相等,B 正确;线框N 在完全进入磁场后有T 4时间内穿过线框的磁通量不变化,没有感应电动势产生,即线框N 在0~T 4和3T 4~T 内有感应电动势,其余时间内没有;而线框M 在整个过程中都有感应电动势,即便两导线框电阻相等,两者的电流有效值不会相同,D 错误.8.如图8甲所示,理想变压器的原线圈电路中装有的保险丝L ,原线圈匝数n 1=600匝,副线圈匝数n 2=120匝.当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时,要使整个电路和用电器正常工作,那么副线圈两端可以接 ( )图8A.阻值为的电阻B.并联两盏“36V,40W〞的灯泡C.工作频率为10Hz的电视D.耐压值为36V的电容器答案AB解析理想变压器可以变压、变流,但不可以改变功率和频率;由题图乙可知,原线圈中交变电源的周期为0.02 s,频率为50 Hz,那么副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz,故接入工作频率为10 Hz的电视不能正常工作,C错误;由题图乙可知,原线圈所接电源的电压有效值为180 V,由理想变压器特点可知,变压比等于匝数比,那么U=120600×180 V,得U=36 V,B中两灯泡接入电路时,原线圈中的电流I1≈0.44 A<0.5 A,B正确;副线圈两端电压的有效值为36 V,但其最大值大于电容器的耐压值,故D错误;由理想变压器特点可知,原、副线圈消耗的功率相等,=180 V×0.5 A,解得R=14.4 Ω,A 那么(36 V)2R正确.9.如图9所示,理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R.开始时,开关S断开,当S接通后()图9A.变压器的输出电压减小B.输电线等效电阻R两端的电压增大C.通过灯泡L1的电流减小D.原线圈中的电流减小答案BC解析当S接通后,变压器的输出电压不变,副线圈负载电阻减小,引起总电流增大,因此输电线的等效电阻两端的电压增大,灯泡L1两端的电压减小,通过灯泡L1的电流减小,选项A错误,选项B、C正确;S接通后,变压器输出功率增大,输入功率增大,原线圈中的电流增大,选项D错误.10.如图10为某小型水电站的电能输送示意图,发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电.输电线的总电阻R=10Ω,降压变压器T2原、副线圈的匝数之比为4∶1,副线圈与用电器R0组成闭合电路.假设T1、T2均为理想变压器,T2的副线圈的输出电压的瞬时值表达式为u=2202sin100πt (V),用电器的电阻R0=11Ω,那么()图10A.通过用电器R0的电流的有效值是20AB.升压变压器的输入功率为4650WC.发电机中的交变电流的频率为100HzD.当用电器的电阻R0减小时,发电机的输出功率减小答案AB解析由T2的副线圈的输出电压的表达式可知,副线圈的输出电压的有效值为220V,电流的有效值为I=22011A=20A,选项A正确;通过输电线的电流I′=204A=5A,所以升压变压器的输入功率为P=I′2R+I2R0=52×10W+202×11W=4650W,选项B正确;发电机中的交变电流的频率与T2的输出电压的频率相同,也为50Hz,选项C错误;当用电器的电阻R0减小时,其消耗的功率变大,发电机的输出功率变大,选项D错误.三、填空题(共2小题,共10分)11.(4分)有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝,将原线圈接在220V 的交流电压上,副线圈上电压为________V ,穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.答案 24 26解析 由U 1U 2=n 1n 2得U 2=24V ,穿过铁芯的磁通量的最大变化率等于每一匝线圈中产生的感应电动势的最大值,即⎝⎛⎭⎪⎪⎫ΔΦΔt m =E m n =22021320Wb/s =26Wb/s.12.(6分)利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图11所示)的线圈产生的交变电流.图11实验步骤如下:①将电压传感器接入数据采集器;②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联;③点击“数据采集设置〞设定“采样点时间间隔〞;④缓慢摇动发电机的手柄,观察工作界面上的信号.图12(1)屏上出现的电压波形如图12所示,从图中可以看出,手摇发电机产生的电压波形不是正弦波,其原因可能是________________________(写出一条即可).(2)研究交变电流的波形,发现在用手摇动发电机手柄的2min内屏上出现了61个向上的“尖峰〞,那么交变电流的平均周期为____________.如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍,那么手摇大轮转动的平均角速度为__________.答案(1)转子不是在匀强磁场中转动(或手摇动发电机的转速不均匀)(2)2s解析 只有线圈在匀强磁场中匀速转动时,产生的交变电流才是标准的正弦式电流,手摇发电机的磁场是由条形磁铁产生的,所以不是匀强磁场,由于是手摇转动,转速难以保证恒定.屏上每出现一次向上的尖峰,就代表经过了一个周期,2min 内屏上出现了61个向上的尖峰,说明周期T =2×6061-1s =2s ,大轮的角速度等于小轮的角速度的一半,所以大轮的角速度ω=2πT ·12= 四、解答题(此题共4小题,共46分.解容许写出必要的文字说明,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)13.(10分)如图13甲所示,固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一个小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场.线圈的匝数n =100匝,总电阻r =1Ω,所围成的矩形的面积S =2,小灯泡的电阻R =9Ω,磁感应强度随时间按图乙所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e =nB m S 2πT cos ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2πT t ,其中B m 为磁感应强度的最大值,T 为磁场变化的周期,不计灯丝电阻随温度的变化,求:图13(1)线圈中产生的感应电动势的最大值;(2)小灯泡消耗的电功率;(3)在0~T 4时间内,通过小灯泡的电荷量. 答案 (1)8V (2) (3)4×10-3C解析 (1)由图像知,线圈中产生的交变电流的周期T =×10-2s ,所以E m =nB m Sω=2πnB m S T =8V .(2)电流的最大值I m =E m R +r=,有效值I =I m 2=225A ,小灯泡消耗的电功率P =I 2R =2.88W. (3)在0~T 4时间内,电动势的平均值E =nS ΔB Δt ,平均电流I =E R +r =nS ΔB (R +r )Δt , 通过小灯泡的电荷量Q =I Δt =nS ΔB R +r=4×10-3C.14.(10分)如图14所示,理想变压器原线圈中输入电压U 1=3300V ,副线圈两端电压U 2为220V ,输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2,绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U =2V .求:图14(1)原线圈n 1等于多少匝?(2)当开关S 断开时,电流表A 2的示数I 2=5A.那么电流表A 1的示数I 1为多少?(3)当开关S闭合时,电流表A1的示数I1′等于多少?答案(1)1650匝(2)(3)解析(1)由电压与变压器匝数的关系可得:U1 n1=U2n2=U,那么n1=1650匝.(2)当开关S断开时,有:U1I1=U2I2,I1=U2I2U1=13A≈(3)当开关S断开时,有:R1=U2I2=44Ω.当开关S闭合时,设副线圈总电阻为R′,有R′=R12=22Ω,副线圈中的总电流为I2′=U2R′=10A.由U1I1′=U2I2′可知,I1′=U2I2′U1=23A≈0.67A.15.(12分)一居民小区有440户,以前每户平均消耗电功率为100W,使用的区间变压器匝数比为165∶6,恰好能使额定电压为220V 的家用电器正常工作,现在因家用电器增加,每户平均消耗的电功率为250W ,假设变压器输入电压仍为6600V ,区间输电线路不变,为了使家用电器正常工作,需更换区间变压器,那么更换后的区间变压器的匝数比为多少?答案 220∶9解析 未换时,输电电流I =P 总U 用=440×100220A =200A.输出电压U 2=n 2n 1U 1=6165×6600V =240V ,那么由U 线=U 2-U 用=IR 线知,R 线=240-220200Ω=0.1Ω.换变压器后,I ′=P 总′U 用=440×250220A =500A.线路损失电压U 线′=I ′R 线=50V ,变压器输出电压U 2′=U 用+U 线′=220V +50V=270V.变压器匝数之比为n1∶n2=U1∶U2′=6600∶270=220∶9.16.(14分)某发电厂的发电机的输出功率P=100kW,发电机端电压U=250V,向远处送电的输电线的总电阻R=8Ω.输电线上损失的功率为输送功率的5%,用户得到的电压是220V. (1)应该怎样安装变压器?画出输电线路的示意图.(2)求出所用的变压器的原、副线圈的匝数之比. 答案(1)见解析(2)1∶16190∶11解析(1)需要安装一台升压变压器和一台降压变压器,输电线路的示意图如下图.(2)按题意,P损=5%P=×100×103W=5×103W 设输电线路中的电流为I,P损=I2RI=P损R=5×1038A=25A输送电压U 2=P I =100×10325V =4000V 对升压变压器,n 1n 2=U 1U 2=2504000=116输电线路上损失的电压U损=IR =25×8V =200V降压变压器原线圈两端的电压U 3=U 2-U 损=(4000-200) V =3800V用户在副线圈两端得到的电压U 4=220V所以n 3n 4=U 3U 4=3800220=19011即升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶16,降压变压器原、副线圈的匝数之比为190∶11.。
高二物理选修3-1第二章:2.11简单的逻辑电路(19张ppt)PPT课件
2020年9月28日 河南省确山县第一高中 刘玉中
1
数码摄影机
数码相机
条形码
2020年9月28日
遥控器和数字电视机
2
u
模拟信号:
0
数字信号: u
变化则是连续的 t
跳跃0式变化的,只有两种状态,t 高电势高电势和 低电势可以分别用数字“1”和“0”来表示。
处理数字信号的Байду номын сангаас路叫做数字电路
2020年9月28日
3
最基本的逻辑电路——门电路
门电路是一种有一个或多个输入端,只有一个输 出端的开关电路,是数字电路的基本单元。
门电路就像一扇门,当具备开门条件时,输出端 就有一个信号输出;反之,门关闭,就有另一个信号 输出。
有三种基本类型:与门电路、或门电路、非门电 路。
2020年9月28日
4
A
Y
0
1
1
0
A1
Y
13
集成电路
四个2输入“与”门集 成电路的外引线
2020年9月28日
14
2020年9月28日
15
例题:下图是一个火警报警装置的逻辑电路图。
Rt是一个热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时 电阻值很小,R是一个阻值较小的分压电阻。
(1) 要做到低温时电铃不响,火警时产生高温, 电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件? (2) 为什么温度高时电铃会被接通?
汇报人:XXX 汇报日期:20XX年10月10日
2020年9月28日
19
≥1
Z
B
2020年9月28日
18
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高中创新设计物理粤教选修第二章波粒二象性章末整合提升讲课文档
【例2】 20世纪20年代,剑桥大学学生泰勒做了一个实验:在一个 密闭的箱子里放上小灯泡,烟熏黑的玻璃、狭缝、针尖、照相底 板,整个装置如图1所示.小灯泡发出的光通过熏黑的玻璃后变得 十分微弱,经过三个月的曝光,在底片上针尖影子周围才出现非 常清晰的衍射条纹.泰勒对这照片的平均黑度进行测量,得出每 秒到达底片的能量是5×10-13 J(h=6.63×10-34 J·s).
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答案 (1)C (2)减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用 解析 (1)同一金属的逸出功一定, 对于同一频率的光, 由 eU0=12mvm2=hν-W0 知, 遏止电压相等,遏止电压与光的强度无关;光越强,光电流越大, 所以 C 项正确.
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四、光的波粒二象性、物质波 1.光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性,光电效应、
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【例3】 用波长为2.0×10-7 m的紫外线照射钨的表面,释放 出来的光电子中最大的动能是4.7×10-19 J.由此可知,钨 的极限频率是(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,光速c= 3.0×108 m/s,结果取两位有效数字)
()
A.5.5×1014 Hz C.9.8×1014 Hz 答案 B
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图1
(1)假如起作用的光波波长约为500 nm,计算从一个光子到下 一光子到达底片所相隔的平均时间及光束中两邻近光子之间 的平均距离; (2)如果当时实验用的箱子长为1.2 m,根据(1)的计算结果,能 否找到支持光是概率波的证据? 答案 (1)8.0×10-7 s 240 m (2)见解析
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图2
2.I-U 图象 光电流强度 I 随光电管两极间电压 U 的变化图象如图 3 所示, 图中 Im 为饱和光电流,U0 为遏止电压.利用12mev2max=eU0 可得 光电子的最大初动能.
2020-2021学年高中创新设计物理粤教版选修3-1学案:第二章 第2讲 对电阻的进一步研究
[目的定位] 1.通过伏安特性曲线,知道什么是线性元件和非线性元件.2.掌握串、并联电路的电流和电压的特点.3.掌握电阻串、并联的计算.一、导体的伏安特性1.伏安特性曲线:用纵轴表示电流I 、横轴表示电压U ,画出的I -U 图线叫做导体的伏安特性曲线.2.线性元件:伏安特性曲线是通过原点的直线,即电流和电压成正比例的线性关系,具有这种伏安特性的元件叫做线性元件.3.非线性元件:气态导体和二极管等器件的伏安特性曲线不是直线,欧姆定律不适用,这种元件称为非线性元件.深度考虑金属导体的电阻随温度的升高会增大,它的伏安特性曲线是向上弯曲还是向下弯曲?为什么?答案 向下弯曲,金属导体电阻随温度升高而增大,根据I -U 图象斜率可以反映出电阻的倒数,所以图线向下弯曲.例1 如图1所示的图象所对应的两个导体:图1(1)电阻R 1∶R 2为多少?(2)假设两个导体中的电流相等(不为零)时,电压之比U 1∶U 2为多少?(3)假设两个导体中的电压相等(不为零)时,电流之比I 1∶I 2为多少?解析 (1)因为在I -U 图象中,R =1k =ΔU ΔI ,所以R 1=10×10-35×10-3Ω=2Ω, R 2=10×10-315×10-3Ω=23Ω, 所以R 1∶R 2=2∶23=3∶1. (2)由欧姆定律得U 1=I 1R 1,U 2=I 2R 2,由于I 1=I 2,那么U 1∶U 2=R 1∶R 2=3∶1.(3)由欧姆定律得I 1=U 1R 1,I 2=U 2R 2, 由于U 1=U 2,那么I 1∶I 2=R 2∶R 1=1∶3.答案 (1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3I -U 图象与U -I 图象的区别(1)坐标轴的意义不同:I -U 图象中,横坐标表示电压U 、纵坐标表示电流I ;U -I 图象中,横坐标表示电流I ,纵坐标表示电压U .(2)图线斜率的意义不同.I -U 图象中,斜率表示电阻的倒数,U -I 图象中,斜率表示电阻,如图2所示,在图甲中R 2<R 1,图乙中R 2>R 1.图2例2 如图3所示为一小灯泡的伏安特性曲线,横轴和纵轴分别表示电压U 和电流I .图线上点A 的坐标为(U 1,I 1),过点A 的切线与纵轴交点的纵坐标为I 2,小灯泡两端的电压为U 1时,电阻等于( )图3 A.I 1U 1B.U 1I 1C.U 1I 2D.U 1I 1-I 2解析 由电阻的定义式R =U I 可知,B 正确,其他选项错误.要特别注意R ≠ΔU ΔI. 答案 B假设伏安特性为曲线,那么I -U 曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数,曲线上各点切线的斜率无意义.二、电阻的串联 1.串联电路:把电阻依次首尾相连,就组成了串联电路.2.串联电路的特点(1)串联电路的电流:串联电路中各个电阻上的电流相等;(2)串联电路的电压:串联电路两端的总电压等于各电阻两端的电压之和.(3)串联电路的电阻:串联电路的总电阻等于各局部电路电阻之和.(4)串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比.深度考虑(1)假设R 1、R 2组成串联电路,R 1不变,R 2增大时,串联的总电阻如何变化?假设R 1≪R 2,串联的总电阻接近哪个电阻?(2)假设n 个一样的电阻R 串联,总电阻是多大?答案 (1)增大 接近R 2 (2)nR例3 电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中.R 1=10Ω、R 3=5Ω,R 1两端的电压为6V ,R 2两端的电压为12V ,那么( )A .电路中的电流为0.6AB .电阻R 2的阻值为20ΩC .三只电阻两端的总电压为21VD .电阻R 3两端的电压为4V解析 电路中的电流I =U 1R 1=610A =0.6A ,A 对; R 2阻值为R 2=U 2I =120.6Ω=20Ω,B 对; 三只电阻两端的总电压U =I (R 1+R 2+R 3)=21V ,C 对;电阻R 3两端的电压U 3=IR 3=0.6×5V =3V ,D 错.答案 ABC(1)分析串联电路要抓住电流不变的特点.(2)串联电路的总电阻大于其中任一局部电路的电阻;当一个大电阻和一个小电阻串联时,串联电阻接近大电阻.(3)串联电路中任一电阻增大,总电阻增大.三、电阻的并联1.并联电路:把几个电阻并列地连接起来,就组成了并联电路.2.并联电路的特点(1)并联电路的电压:并联电路的总电压与各支路电压相等.(2)并联电路的电流:并联电路的总电流等于各支路电流之和.(3)并联电路的电阻:并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和.(4)并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比.深度考虑(1)假设R 1、R 2组成并联电路,R 1不变,R 2增大时,并联的总电阻如何变化?假设R 1≪R 2,并联的总电阻接近哪个电阻?(2)假设n 个一样的电阻R 并联,总电阻是多大?答案 (1)增大 接近R 1 (2)R n例4 如图4所示的电路中,R 1=2Ω,R 2=3Ω,R 3=4Ω.图4(1)电路的总电阻是多少?(2)假设流过电阻R 1的电流I 1=3A ,那么通过R 2、R 3的电流分别为多少?干路电流为多少? 解析 (1)根据并联电路的特点电路中1R 总=1R 1+1R 2+1R 3所以R 总=1213Ω. (2)由于I 1R 1=I 2R 2=I 3R 3,所以I 2=2AI 3=1.5A干路电流I =I 1+I 2+I 3=(3+2+1.5) A =6.5A.答案 (1)1213Ω (2)2A 1.5A 6.5A (1)分析并联电路要抓住电压不变的特点.(2)并联电阻小于任一个分电阻;一个大电阻与一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻. (3)并联电路任一电阻增大时,总电阻也随之增大.1.(对伏安特性曲线的认识)(多项选择)某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时,将记录的实验数据通过整理作出了如图5所示的图象,根据图象,以下说法正确的选项是( )图5A .导体甲的电阻大于导体乙的电阻B .在导体乙的两端加1V 的电压时,通过导体乙的电流为0.1AC .当通过导体甲的电流为0.9A 时,导体甲两端的电压为4VD .将导体乙连接到电压为5V 的电源上时,通过导体的电流为0.5A答案 BD解析 I -U 图象的斜率表示电阻的倒数,那么R 甲=U I =20.4 Ω=5 Ω,R 乙=20.2Ω=10 Ω,A 错误;由I =U R ,得当导体乙两端的电压为1 V 时,I 1=U 1R 乙=110A =0.1 A ,选项B 正确;乙连接到电压为5 V 的电源上时,I 2=U 2R 乙=510A =0.5 A ,选项D 正确;由U =IR ,得当通过导体甲的电流为0.9 A 时,导体甲两端的电压U =I ′R 甲=0.9×5 V =4.5 V ,选项C 错误.2.(对伏安特性曲线的认识)小灯泡的伏安特性曲线如图6中的AB 段(曲线)所示,由图可知,灯丝的电阻因温度的影响改变了( )图6A .5ΩB .10ΩC .1ΩD .6Ω答案 B解析 由电阻的定义式R =U I 知,A 点电阻R A =30.1Ω=30Ω;B 点的电阻R B =60.15Ω=40Ω,从而使AB 段电阻改变了10Ω,故B 正确.3.(串、并联电路的有关计算)电阻R 1与R 2并联在电路中,通过R 1与R 2的电流之比为1∶2,那么当R 1与R 2串联后接入电路中时,R 1与R 2两端电压之比U 1∶U 2为( )A .1∶2B .2∶1C .1∶4D .4∶1 答案 B4.(串、并联电路的有关计算)由四个电阻连接成的电路如图7所示.R 1=8Ω,R 2=4Ω,R 3=6Ω,R 4=3Ω.图7(1)求a 、d 之间的总电阻;(2)假如把42V 的电压加在a 、d 两端,那么通过每个电阻的电流是多少?答案 见解析解析 (1)由题图可知R cd =R 3R 4R 3+R 4=6×36+3Ω=2Ω. 故R ad =R 1+R 2+R cd =8Ω+4Ω+2Ω=14Ω.(2)由欧姆定律知I =U R ad =4214A =3A ,即为通过R 1、R 2的电流.设通过R 3、R 4的电流分别为I 3、I 4,那么由并联电路电压相等,得I 3R 3=I 4R 4,又I 3+I 4=3A ,解得I 3=1A ,I 4=2A.(时间:60分钟) 题组一 对伏安特性曲线的理解1.某同学做三种电学元件的导电性实验,他根据所测量的数据分别绘制了三种元件的I -U 图象,如图1所示,那么下述判断正确的选项是( )图1A .只有乙图正确B .甲、丙图的曲线肯定是偶尔误差太大C.甲、丙不遵从欧姆定律,肯定错误D.甲、乙、丙三个图象都可能正确,并不一定有较大误差答案 D解析由于三种电学元件可能是线性的,也可能是非线性的,故其I-U图象可能是直线,也可能是曲线,故D正确.2.(多项选择)将阻值为R的电阻接在电压为U的电源两端,那么描绘其电压U、电阻R及流过R的电流I间的关系图象中正确的选项是()答案CD解析电阻的阻值不随U、I的变化而改变,但电压U与电流I成正比,C、D正确.3.如图2所示,A、B、C为三个通电导体的I-U关系图象.由图可知,电阻最大的导体是________;假设在导体B两端加上10V电压时,通过导体B的电流是________.图2答案C 2.5A解析由I-U图象知,电阻最大的应该是斜率最小的,所以电阻最大的导体是C.其中导体B的电阻R B=4V1.0A=4Ω,所以在导体B两端加10V电压时,通过导体B的电流为2.5A. 4.(多项选择)某导体中的电流随其两端电压的变化如图3所示,那么以下说法中正确的选项是()图3A.该元件是非线性元件,不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻B.加5V电压时,导体的电阻约是0.2ΩC.加12V电压时,导体的电阻约是8ΩD.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断增大答案CD解析该元件是非线性元件,但仍能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻,故A错误;由题图可知,当加5 V电压时,通过导体的电流为1.0 A,根据欧姆定律可得导体此时电阻R=UI=5 Ω,所以B错误;同理当加12 V电压时,电流为1.5 A,电阻等于8 Ω,所以C正确;由题图知,随着电压的增大,图象上的点与原点连线的斜率减小,此斜率等于电阻的倒数,那么知导体的电阻不断增大,故D正确.题组二串联电路的特点及有关计算5.将一只阻值为几千欧的电阻R 1和一只阻值为千分之几欧的电阻R 2串联起来,那么总电阻( )A .很接近R 1且略大于R 1B .很接近R 1且略小于R 1C .很接近R 2且略大于R 2D .很接近R 2且略小于R 2答案 A6.(多项选择)电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中,R 1=10Ω,R 3=5Ω.R 1两端的电压为6V ,R 2两端电压为12V ,那么( )A .电路中的电流为0.6AB .电阻R 2的阻值为20ΩC .三只电阻两端的总电压为15VD .电阻R 3两端的电压为4V答案 AB解析 电路中电流I =U 1R 1=610A =0.6A ,A 对;R 2的阻值R 2=U 2I =120.6Ω=20Ω,B 对;三只电阻两端的总电压U =I (R 1+R 2+R 3)=21V ,C 错;电阻R 3两端的电压U 3=IR 3=0.6×5V =3V ,D 错.7.R 1=10Ω,R 2=20Ω,R 1允许通过的最大电流为1.5A ,R 2两端允许加的最大电压为10V ,假设将它们串联,加在电路两端的最大电压可以是( )A .45VB .5VC .25VD .15V答案 D解析 R 2的最大电压为U 2=10V ,R 2允许通过的最大电流为0.5A ,与R 1串联后,由电压与电阻成正比,故R 1两端电压U 1=R 1R 2U 2=5V .总电压U =U 1+U 2=15V .故D 正确. 题组三 并联电路的特点及有关计算8.通过三个并联支路的电流之比I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3,那么三个并联支路的电阻之比R 1∶R 2∶R 3为( )A .6∶3∶2B .2∶3∶6C .1∶2∶3D .2∶3∶1答案 A解析 三个并联支路的电压相等,根据欧姆定律I =U R 得,电流I 与电阻R 成反比.电流之比I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3,那么电阻之比R 1∶R 2∶R 3=6∶3∶2,应选A.9.如图4所示的电路中,R 0为定值电阻,R 为滑动变阻器.挪动滑片P ,电路的总电阻会发生变化.以下表达正确的选项是( )图4A .P 向左滑动时总电阻将减小B .P 向右滑动时总电阻将减小C .P 滑到最左端时总电阻为R 0D .P 滑到最右端时总电阻为零答案 A解析 根据并联电路总电阻特点可知,P 向左滑动时,电阻R 减小,并联电阻将减小,A 正确;P 向右滑动时,电阻R 增大,总电阻将增加,B 错误;P 滑到最左端时,电阻R 0被短路,故总电阻为零,C 错误;P 滑到最右端时,总电阻最大,D 错误.10.电阻R 1阻值为6Ω,与电阻R 2并联后接入电路中,通过它们的电流之比I 1∶I 2=2∶3,那么电阻R 2的阻值和总电阻的阻值分别是( )A .4Ω,2.4ΩB .4Ω,3.6ΩC .9Ω,3.6ΩD .9Ω,4.5Ω答案 A解析 因R 1、R 2并联,所以I 1I 2=R 2R 1故R 2=4Ω,R 总=R 1·R 2R 1+R 2=2.4Ω,A 对. 11.三个阻值都为R 的电阻,它们任意连接、组合,得到的电阻值不可能是( )A .0.5RB .3RC .1.5RD.23R 答案 A解析 全部串联R 1=3R ,全部并联R 2=R 3;两并一串R 3=R +R 2=1.5R .两串一并R 4=2R ·R 2R +R=23R ,综上可知B 、C 、D 均可能,A 不可能. 12.四个一样的灯泡按如图5所示连接,关于四个灯泡的亮度,以下结论中正确的选项是( )图5A.A灯、B灯一样亮,C灯次之,D灯最暗B.A灯最亮、C灯次之,B与D灯最暗且亮度一样C.A灯最亮、B与C灯一样亮,D灯最暗D.A与B灯一样亮,C与D灯一样亮,但比A与B灯暗些答案 B解析电路连接的特点是:B灯与D灯串联后和C灯并联再和A灯串联,A灯在干路上通过它的电流最大,A灯最亮,C灯中的电流大于B与D灯中的电流,C灯较亮,B灯与D灯最暗且亮度一样,综合以上分析得B正确,A、C、D错误.题组四综合应用13.如图6所示电路中的A、B两端加有电压U,假设R1=2Ω,R2=4Ω,R3=3Ω,通过它们的电流与电阻两端电压分别为I1、I2、I3和U1、U2、U3,那么I1∶I2∶I3为多大?U1∶U2∶U3为多大?图6答案1∶1∶21∶2∶3解析由题图看出,电阻R1与R2串联,电流相等,即I1=I2,根据欧姆定律U=IR得知,U1∶U2=R1∶R2=1∶2,电阻R1与R2串联后与R3并联,并联电路电压相等,根据欧姆定律U=IR得知,I2∶I3=R3∶(R1+R2)=1∶2,电压U3=U1+U2,又U1∶U2=1∶2,得到U1∶U3=1∶3.综上可得I1∶I2∶I3=1∶1∶2,U1∶U2∶U3=1∶2∶3.14.如图7所示,滑动变阻器R 1的最大值是200Ω,R 2=R 3=300Ω,A 、B 两端电压U AB =8V .图7(1)当开关S 断开时,挪动滑片P ,R 2两端可获得的电压变化范围是多少?(2)当开关S 闭合时,挪动滑片P ,R 2两端可获得的电压变化范围又是多少? 答案 (1)4.8~8V (2)3.43~8V解析 (1)当开关S 断开时,滑动变阻器R 1为限流式接法,R 3及R 1的下部不接入电路中,当滑片P 在最上端时,R 2上获得的电压最大,此时R 1接入电路的电阻为零,因此R 2上的最大电压等于U AB =8V .当滑片P 在最下端时,R 1的全部与R 2串联,此时R 2上获得的电压最小,U =R 2R 1+R 2U AB =4.8V ,所以R 2上的电压变化范围为4.8~8V . (2)当开关S 闭合时,滑动变阻器R 1为分压式接法,当滑片P 在最下端时,R 2上获得的电压最小,此时R 2与R 3并联,再与R 1的全部串联,R 2与R 3的并联电阻R ′=R 22=150Ω,电压U ′=R ′R 1+R ′U AB =150200+150×8V ≈3.43V ,当滑片P 在最上端时,R 2上获得的电压最大等于U AB =8V ,所以R 2上的电压变化范围为3.43~8V.。
【教育资料】2017-2018学年高中创新设计物理教科版选修3-1学案:第二章 第3讲 电阻的串联、并联及其应用学
[目标定位] 1.掌握串、并联电路的电流和电压的特点.2.掌握电阻串、并联的计算.3.理解将小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理,并会进行有关计算.一、电阻的串联与并联1.电阻的串联:把各个电阻依次首尾连接起来. 2.电阻的并联:把各个电阻并列地连接在一起. 3.串联电路和并联电路的特点串联电路并联电路例1 电阻R 1、R 2、R 3串联在电路中.已知R 1=10 Ω、R 3=5 Ω,R 1两端的电压为6 V ,R 2两端的电压为12 V ,则( ) A .电路中的电流为0.6 AB .电阻R 2的阻值为20 ΩC .三只电阻两端的总电压为21 VD .电阻R 3两端的电压为4 V解析 电路中的电流I =U 1R 1=610 A =0.6 A ,A 对;R 2阻值为R 2=U 2I =120.6Ω=20 Ω,B 对;三只电阻两端的总电压U =I (R 1+R 2+R 3)=21 V ,C 对; 电阻R 3两端的电压U 3=IR 3=0.6×5 V =3 V ,D 错. 答案 ABC(1)分析串联电路要抓住电流不变的特点.(2)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻;当一个大电阻和一个小电阻串联时,总电阻接近大电阻.(3)串联电路中任一电阻增大,总电阻增大.例2 如图1所示的电路中,R 1=2 Ω,R 2=3 Ω,R 3=4 Ω.图1(1)电路的总电阻是多少?(2)若流过电阻R 1的电流I 1=3 A ,则通过R 2、R 3的电流分别为多少?干路电流为多少? 解析 (1)根据并联电路的特点 电路中1R 总=1R 1+1R 2+1R 3所以R 总=1213Ω.(2)由于I 1R 1=I 2R 2=I 3R 3,所以I 2=2 A I 3=1.5 A干路电流I =I 1+I 2+I 3=(3+2+1.5)A =6.5 A.答案 (1)1213 Ω (2)2 A 1.5 A 6.5 A(1)分析并联电路要抓住电压不变的特点.(2)并联电阻小于任一个分电阻;一个大电阻与一个小电阻并联时,总电阻接近小电阻. (3)并联电路任一电阻增大时,总电阻也随之增大.二、电压表和电流表的改装1.小量程电流表G(表头)的三个参数 (1)电流表的内阻:电流表G 的电阻R g . (2)满偏电流:指针偏转到最大刻度时的电流I g .(3)满偏电压:电流表G 通过满偏电流时,加在它两端的电压U g .由欧姆定律可知U g =I g R g . 2.电压表、电流表的改装及其特点深度思考由相同的表头改装成两个量程不同的电流表,读数越大的电流表表示流过表头的电流越大吗?什么可以表示流过表头的电流大小?答案 不是.指针偏转角度越大表示流过表头的电流越大. 例3 有一电流表G ,内阻R g =10 Ω,满偏电流I g =3 mA.(1)要把它改装成量程为0~3 V 的电压表,应串联一个多大的电阻?改装后电压表的内阻是多大?(2)要把它改装成量程为0~0.6 A 的电流表,需要并联一个多大的电阻?改装后电流表的内阻是多大?解析 (1)由题意知电流表G 的满偏电压 U g =I g R g =0.03 V改装成量程为0~3 V 的电压表,当达到满偏时,分压电阻R 的分压U R =U -U g =2.97 V 所以分压电阻R =U R I g =2.970.003 Ω=990 Ω改装后电压表的内阻R V =R g +R =1 000 Ω.(2)改装成量程为0~0.6 A 的电流表,当达到满偏时,分流电阻R ′的分流I R ′=I -I g =0.597 A 所以分流电阻R ′=U gI R ′≈0.05 Ω 改装后电流表的内阻R A =R g R ′R g +R ′≈0.05 Ω 答案 见解析关于电表的改装,要分清改装成电压表时需串联电阻,改装成电流表时需并联电阻,然后再结合电路知识及部分电路欧姆定律加以解决.(1)先明确小量程电流表G 的两个参数:I g 、R g ,并算出满偏电压U g =I g R g . (2)用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻.①改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻来分压,如图2所示,其阻值R =UI g-R g .图2②改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻来分流,如图3所示,其阻值R=I gI-I gR g.图31.(串、并联电路的有关计算)电阻R1与R2并联在电路中,通过R1与R2的电流之比为1∶2,则当R1与R2串联后接入电路中时,R1与R2两端电压之比U1∶U2为()A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1答案 B图42.(串、并联电路的有关计算)如图4所示,R1=4 Ω,R2=9 Ω,R3=18 Ω.通电后经R1、R2和R3的电流之比I1∶I2∶I3=________,R1、R2和R3两端的电压之比U1∶U2∶U3=________.答案3∶2∶12∶3∶3图53.(电表的改装)一量程为100 μA的电流表,内阻为100 Ω,表盘刻度均匀,现串联一个9 900 Ω的电阻将它改装成电压表,则该电压表的量程为______ V.用它来测量电压时,表盘指针位置如图5所示,此时电压表的读数大小为______ V.答案10.8解析4.(电表的改装)(多选)把表头G改装成大量程电流表时,下列说法正确的是()A.改装原理为并联电阻能增大通过G的电流B.改装成电流表后,表头G本身允许通过的最大电流并不改变C.改装后,表头G自身的电阻减小了D.改装后使用时,表头G本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的电流增大了答案BD解析把表头G改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整体并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各参量都不变,故B、D对,A、C错.题组一 串、并联电路的特点及有关计算 1.(多选)下列说法中正确的是( )A .一个电阻和一根理想导线并联,总电阻为零B .并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻也增大D .并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小 答案 ABC解析 由并联电路的特点知:并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小,且任一支路的电阻增大时(其他支路不变),总电阻也增大,所以A 、B 、C 对,D 错. 2.将一只阻值为几千欧的电阻R 1和一只阻值为千分之几欧的电阻R 2串联起来,则总电阻( )A .很接近R 1且略大于R 1B .很接近R 1且略小于R 1C .很接近R 2且略大于R 2D .很接近R 2且略小于R 2 答案 A3.已知通过三个并联支路的电流之比I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3,则三个并联支路的电阻之比R 1∶R 2∶R 3为( )A .6∶3∶2B .2∶3∶6C .1∶2∶3D .2∶3∶1 答案 A解析 三个并联支路的电压相等,根据欧姆定律I =UR 得,电流I 与电阻R 成反比.电流之比I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3,则电阻之比R 1∶R 2∶R 3=6∶3∶2,故选A.4.(多选)如图1所示,图中1、2分别为电阻R 1、R 2的电流随电压变化的关系图线,则( )图1A .R 1和R 2串联后的总电阻的I -U 图线应在Ⅰ区域B .R 1和R 2串联后的总电阻的I -U 图线应在Ⅲ区域C.R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在Ⅰ区域D.R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在Ⅱ区域答案BC5.如图2所示,变阻器的总电阻为R,连线电阻不计,当它的滑片P从左端向右端移动时,A、B间的电阻变化情况是()图2A.减小B.增大C.先减小后增大D.先增大后减小答案 D解析当滑片在最左端或者最右端时,A、B两点间的电阻均为0,当滑片在中间时,A、B 间的电阻最大.故选D.6.(多选)一个T形电路如图3所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一电压为100 V的测试电源,则()图3A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是40 ΩB.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40 ΩC.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端的电压为80 VD .当c 、d 两端接通测试电源时,a 、b 两端的电压为80 V 答案 AC解析 当c 、d 端短路时,等效电路如图甲所示,R 123=R 1+R 2R 3R 2+R 3=40 Ω,同理可知当a 、b端短路时,R 213=R 2+R 1R 3R 1+R 3=128 Ω,选项A 正确,选项B 错误.当a 、b 两端接通测试电源时,等效电路如图乙所示,根据欧姆定律得I =U R 1+R 3=10010+40 A =2 A ,所以U cd =IR 3=80 V .当c 、d 两端接通测试电源时,等效电路如图丙所示,根据欧姆定律得I ′=UR 2+R 3=100120+40 A =58 A ,所以U ab =I ′R 3=25 V ,选项C 正确,选项D 错误.题组二 改装电表的原理7.电流表的内阻是R g =200 Ω,满刻度电流值是I g =500 μA ,现欲把此电流表改装成量程为1 V 的电压表,正确的方法是( ) A .应串联一个0.1 Ω的电阻 B .应并联一个0.1 Ω的电阻 C .应串联一个1 800 Ω的电阻D .应并联一个1 800 Ω的电阻 答案 C解析 电流表改装成电压表,应串联电阻.电阻两端的电压U ′=U -U g =1 V -200×500×10-6 V =0.9 V ,串联的电阻阻值为R =U ′I g=1 800 Ω.8.(多选)如图4所示电路,将两个相同的电流计分别改装成电流表A 1(0~3 A)和电流表A 2(0~0.6 A),把这两个电流表并联接入电路中测量电流.则下列说法中正确的是( )图4A .A 1的指针半偏时,A 2的指针也半偏B .A 1的指针还没有满偏,A 2的指针已经满偏C .A 1的读数为1 A 时,A 2的读数为0.6 AD .A 1的读数为1 A 时,干路中的电流为1.2 A 答案 AD解析 电流表是由电流计并联一个电阻改装而成,两电流表并联,所以两表头也并联,流过两表头的电流相等,A 1的指针半偏时,A 2的指针也半偏.A 正确,B 错误;两电流表的内阻之比为1∶5,则电流之比为5∶1.A 1的读数为1 A 时,A 2的读数为0.2 A ,干路中的电流为1.2 A .C 错误,D 正确.故选A 、D.9.一个电流表由小量程的电流表G 与电阻R 并联而成.若在使用中发现此电流表读数比准确值稍小些,下列采取的措施正确的是( ) A .在R 上串联一个比R 小得多的电阻 B .在R 上串联一个比R 大得多的电阻 C .在R 上并联一个比R 小得多的电阻 D .在R 上并联一个比R 大得多的电阻 答案 A解析 电流表读数比准确值稍小些,是由于并联的电阻R 阻值偏小,而使流经小量程的电流表的电流偏小,所以应该给电阻R 串联一个阻值比R 小的多的电阻,从而使通过G 的电流变大.10.如图5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5A .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 答案 C解析 当接线柱1、2接入电路时,R 1与电流表并联,由于R 1=R A2,可知流过R 1的电流为流过电流表电流的2倍,所以1、2接线柱间的电流为流过电流表电流的3倍,所以每一小格是原来的3倍,即为0.06 A ,所以A 、B 错误;当接线柱1、3接入电路时,电流表与R 1并联,然后再与R 2串联,串联电阻对电流无影响,与1、2接入电路的效果一样,所以每一小格表示0.06 A ,C 正确,D 错误. 题组三 综合应用11.如图6所示为一双量程电压表的示意图.已知电流表G 的量程为0~100 μA ,内阻为600 Ω,则图中串联的分压电阻R 1和R 2分别为多大?图6答案 4.94×104 Ω 1.0×105 Ω 解析图712.在如图7所示的电路中,小量程电流表G 的内阻R g =100 Ω,满偏电流I g =1 mA ,R 1=900 Ω,R 2=100999Ω.(1)当S 1和S 2均断开时,改装成的表是什么表?量程为多大? (2)当S 1和S 2均闭合时,改装成的表是什么表?量程为多大? 答案 (1)电压表 1 V (2)电流表 1 A解析 (1)S 1和S 2均断开时,电阻R 1与小量程电流表G 串联,可组成较大量程的电压表,电压表的内阻R V =R g +R 1=1 000 Ω.所以电压表两端的电压最高为: U =I g R V =0.001×1 000 V =1 V.教育资源教育资源 即改装成的电压表的量程为1 V.(2)S 1和S 2均闭合时,电阻R 1被短路,电阻R 2与小量程电流表G 并联,组成较大量程的电流表.当小量程电流表G 满偏时,通过R 2的电流为:I R 2=I g R g R 2=0.001×100100999A =0.999 A .故改装成的电流表的量程为I =I R 2+I g =0.999 A +0.001 A =1 A.。
高二年级物理选修3-1人教版《闭合电路欧姆定律》的创新处理
对闭合电路欧姆定律实验的创新处理
xxxxxxx
闭合电路欧姆定律是高中物理中处理电路问题所用的重要定律,因此对闭合电路欧姆定律的深入认识将有利于学生掌握整个电路问题。
我们都知道,闭合电路欧姆定律的表达形
式有多种,比如E=U
内+U
外
,I=E
R+r
等等,其中对于外电路,同学们可以通过调节器材得
到自己想要的数据,非常直观形象,但对于内电路,国内几个版本的教材却都有所规避,所以经常会导致学生对内电路的了解只是停留在硬性记忆的基础上。
针对这个问题,下面笔者就凭借自己通过对闭合电路欧姆定律的实验器材的多次研究提出自己的一些处理方法,不当之处,请批评指正。
这是一个化学原电池,透明装置有利于同学观察电池内部
结构,缺点就是原始状态下此电池的内阻比较小。
一般情况下,课堂上利用此装置都是通过改变外电路电阻
让学生明白“路端电压可变”这个重要事实,进而通过逻辑推
理得出内电路与内电阻。
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[目标定位] 1.通过对决定导体电阻因素的探究过程体会控制变量法.2.掌握电阻定律,能用电阻定律进行有关计算.3.理解电阻率的概念、意义及决定因素.4.了解导体、绝缘体和半导体.一、探究决定导体电阻的因素1.可能有关的因素:导体的长度、横截面积和导体的材料.2.导体横截面积的测量:将金属丝紧密地并排绕制成一个线圈,用刻度尺测出它的宽度,除以圈数,便得出金属丝的直径,然后算出横截面积.金属丝的直径也可用螺旋测微器直接测量.3.导体长度的测量:把金属丝拉直,用刻度尺量出它的长度.4.导体电阻的测量:测出导体两端的电压U 和通过的电流,根据R =UI算出金属丝的电阻.例1 “探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图1所示,a 、b 、c 、d 是四种不同的金属丝.现有几根康铜合金丝和镍铬合金丝,其规格如下表所示.图1(1)电路图2中四条金属丝应分别选上表中的________(用编号表示);(2)在相互交流时,有位同学提出用如图2所示的电路,只要将图中P 端分别和触点1、2、3、4相接,读出电流,利用电流跟电阻成反比的关系,也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系,你认为上述方法是否正确,如正确请说出理由;若不正确,请说出原因.图2解析 (1)用控制变量法研究,选电阻丝时要注意尽量选择有相同参数(材料、长度、横截面积)的;从上述材料看以看出,B 、C 、E 横截面积相同,B 、C 、D 材料相同,C 、D 、E 长度相同; (2)接不同的电阻时,电流不同,故电阻分得的电压不同,电流与电阻成反比的前提是导体两端的电压一定. 答案 (1)BCDE(2)不正确,因为P 端分别和触点1、2、3、4相接时,电阻两端的电压不一定相同,只有电压不变时,利用电流跟电阻成反比的关系,才能探究出导体的电阻与其影响因素的定量关系.二、电阻定律1.内容:同种材料的导体,其电阻R 与它的长度l 成正比,与它的横截面积S 成反比;导体电阻与构成它的材料有关.2.表达式:R =ρlS .ρ表示导体材料的电阻率,l 是沿电流方向导体的长度,S 是垂直于电流方向的横截面积. 深度思考公式R =ρl S 和公式R =UI的区别是什么?答案 公式R =U I 是电阻的定义式,但电阻大小与U 、I 无关;公式R =ρlS 是电阻的决定式,电阻大小与长度l ,横截面积S 和导体材料(电阻率ρ)有关.例2 如图3所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab =2bc ,当将A 与B 接入电路或将C 与D 接入电路中时电阻之比R AB ∶R CD 为( )图3A .1∶4B .1∶2C .2∶1D .4∶1解析 设沿AB 方向横截面积为S 1,沿CD 方向横截面积为S 2,则有S 1S 2=l bc l ab =12.根据电阻定律有R ABR CD=ρ·l abS1ρ·l bc S2=l ab l bc ·S 2S 1=21×21=41,D 选项正确. 答案 D(1)电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定,只与导体的材料、长度和横截面积有关,与其他因素无关.(2)电阻定律适用于温度一定,粗细均匀的导体或浓度均匀的电解质溶液. 例3 滑动变阻器的原理如图4所示,则下列说法中正确的是( )图4A .若将a 、c 两端连在电路中,则当滑片OP 向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值增大B .若将a 、d 两端连在电路中,则当滑片OP 向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值减小C .将c 、b 两端接入电路中,则当滑片OP 向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值将增大D .将a 、b 两端接入电路中,则当滑片OP 向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值将变大 解析 若将a 、c 两端连在电路中,aP 部分连入电路,则当滑片OP 向右滑动时,该部分的导线长度变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,A 正确.若将a 、d 两端连在电路中,也是将aP 部分连入电路,则当滑片OP 向右滑动时,该部分的导线长度变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,B 错误.当将c 、b 两端连在电路中,连入电路部分是Pb 部分,当滑片OP向右滑动时,该部分的导线长度变短,变阻器接入电路中的阻值将减小,C 项错误;若将a 、b 两端接入电路中,则将电阻丝全部接入了电路,滑片OP 向右滑,无法改变接入电路的电阻,D 项错误. 答案 A滑动变阻器的原理及使用原理:利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻.图5结构简图如图5甲所示,若采用限流式接法,可将A 、C (或D )接入电路,也可将B 、C (或D )接入电路,即“一上、一下接”,如图乙所示,将滑动变阻器接入电路当滑片向右移动时,电阻将变小.三、电阻率 导体、绝缘体和半导体1.电阻率(1)电阻率是由导体的材料决定的,它是一个反映材料导电性能的物理量.(2)大小:ρ=RSl ,电阻率在数值上等于长度为1 m 、横截面积为1 m 2的导体的电阻;单位:欧·米(Ω·m).(3)连接电路用的导线一般用纯金属制成,电炉丝通常用合金丝制成是因为纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大.(4)金属的电阻率随温度的升高而增大,电阻温度计就是利用这一规律制成的. 2.导体、绝缘体和半导体导体的电阻率很小,绝缘体的电阻率一般都很大,半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,半导体的电阻率随温度、光照等变化而发生灵敏变化,人们利用这种特性制成了光敏电阻、热敏电阻等.例4关于电阻率的说法中正确的是()A.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关B.电阻率反映材料导电能力的强弱,由导体的材料决定,且与温度有关C.电阻率大的导体,电阻一定很大D.有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制成电阻温度计解析电阻率反映材料导电能力的强弱,只与材料及温度有关,与导体的长度l和横截面积S无关,故A错,B对;由R=ρlS知ρ大,R不一定大,故C错;有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作标准电阻,故D错.答案 B(1)电阻率是一个反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关.(2)电阻率与温度的关系及应用①金属的电阻率随温度的升高而增大,可用于制作电阻温度计.②半导体的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度的变化较大,可用于制作热敏电阻.③有些合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作标准电阻.④当温度降到绝对零度时,某些导体变成超导体.1.(影响导体电阻的因素)在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,某实验小组提出了如下猜想:猜想一:导体电阻跟导体长度有关;猜想二:导体电阻跟导体粗细有关;猜想三;导体电阻跟导体材料有关.同学们想利用如图6的电路和表中的导体特征验证上述猜想.图6(1)请将猜想一的实验设计思路补充完整.选取________和________相同、________不同的导体,分别将其接入如图电路中,通过比较电路中________的大小,判断导体电阻的大小.(2)验证猜想三时,若需对比三个实验数据,则应从上表中选取导体________(填写导体代号来进行实验).答案(1)材料横截面积长度电流(2)C、F、G解析(1)为了研究导体电阻与导体长度的关系,则需使导体的材料和横截面积相同,长度不同,应选用的三种导体是B、D、E,分别将其接入如题图电路中.通过比较电路中电流的大小,判断导体电阻的大小;(2)为了研究导体电阻与导体材料的关系,则需使导体的长度和横截面积相同,材料不同,应选用的三种导体是C、F、G,分别将其接入如题图电路中.通过比较电路中电流的大小,判断导体电阻的大小.2.(对电阻率的理解)关于下列电阻和电阻率的说法正确的是()A .把一根均匀导线分成等长的两段,则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半B .由ρ=RSl 可知,ρ与R 、S 成正比,与l 成反比C .所有材料的电阻率随温度的升高而增大D .对某一确定的导体当温度升高时,若不计导体的体积和形状变化,发现它电阻增大,说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大 答案 D解析 导体的电阻率由材料本身决定,并随温度的变化而变化,但并不都是随温度的升高而增大,半导体的电阻率随温度升高而减小,选项A 、B 、C 错误;若导体温度升高时,电阻增大,又不考虑导体的体积和形状变化,其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的,选项D 正确.3.(电阻定律的理解和应用)(多选)某根标准电阻丝的电阻为R ,接入电压恒定的电路中,要使接入电路的电阻变为12R ,可采取的措施是( )A .剪其一半的电阻丝接入B .并联相同的电阻丝接入C .串联相同的电阻丝接入D .对折原电阻丝后再接入 答案 AB解析 由电阻定律R =ρl S 可知,剪去一半的电阻丝,长度变为原来的12,电阻减小为12R ,选项A 正确;并联相同的电阻丝后,横截面积变为原来的2倍,电阻减小为12R ,选项B 正确;串联一根相同的电阻丝后,长度变为原来的2倍,电阻为原来的2倍,选项C 错误;对折原电阻丝后,长度变为原来的12,横截面积变为原来的2倍,总电阻变为原来的14,选项D 错误.4.(电阻定律的理解和应用)如图7所示,一同学将滑动变阻器与一只6 V ,6~8 W 的小灯泡L 及开关S 串联后接在6 V 的电源E 上,当S 闭合后,发现灯泡发光.当滑片P 向右滑动时,灯泡将( )图7A.变暗B.变亮C.亮度不变D.可能烧坏灯泡答案 B解析由题图可知,滑动变阻器接入电路的是PB段的电阻丝.当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻丝变短,电阻减小,电流增大,灯泡变亮,B选项正确,A、C选项错误.由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡,D选项错误.题组一对电阻率的理解1.(多选)关于材料的电阻率,下列说法正确的是()A.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大B.金属的电阻率随温度的升高而增大C.银材料的电阻率较锰铜合金的电阻率小D.金属丝拉长为原来的两倍,电阻率变为原来的2倍答案BC解析电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截面积无关,D错误;金属材料的电阻率随温度升高而增大,B对;合金的电阻率比纯金属的电阻率大,电阻率大表明材料的导电性能差,不能表明对电流的阻碍作用一定大,因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量,而电阻除跟电阻率有关外还跟导体的长度、横截面积有关,所以A错误,C对.2.金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大;金属的电阻率随温度的升高而增大,有的金属电阻率随温度变化而显著变化,有的合金的电阻率几乎不受温度的影响.根据以上的信息,判断下列的说法中正确的是()A.连接电路用的导线一般用合金来制作B.电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作C .电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作D .标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作 答案 B解析 纯金属的电阻率小,故连接电路用的导线一般用纯金属来制作,A 错误;合金的电阻率大,故电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作,B 正确;有的金属的电阻率随温度变化而显著变化,故电阻温度计一般用纯金属来制作,C 错误;有的合金的电阻率几乎不受温度的影响,故标准电阻一般用合金材料制作,D 错误.故选B.3.一只白炽灯泡,正常发光时的电阻为121 Ω,当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是( )A .大于121 ΩB .小于121 ΩC .等于121 ΩD .无法判断 答案 B解析 由于金属的电阻率随温度的升高而增大,故白炽灯泡正常发光时的电阻大,停止发光一段时间后,灯丝温度降低,电阻减小,故选B. 题组二 导体的电阻4.(多选)关于导体电阻,下列说法中正确的是( )A .由R =ρlS 知,导体的电阻与导体的长度l 、电阻率ρ成正比,与横截面积S 成反比B .由R =UI 可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比C .将一根导线一分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D .电阻率往往随温度的变化而变化 答案 AD解析 导体的电阻率由材料本身的性质决定,并随温度的变化而变化,导体的电阻与导体的长度、横截面积和构成它的材料有关,与导体两端的电压及导体中的电流无关,A 对,B 、C 错.电阻率反映材料导电性能的强弱,电阻率往往随温度的变化而变化,D 对.5.一根粗细均匀的金属裸导线,其电阻为R .分别把它均匀拉长为原来的3倍和截成等长的三段再绞合成一根,则它的电阻变为(设拉长与绞合时温度不变)( ) A .3R 19R B .3R 13RC .9R 19RD .9R 13R答案 C6.(多选)温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能,在如图1所示的图像中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线,则( )图1A .图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化B .图线2反映金属导体的电阻随温度的变化C .图线1反映金属导体的电阻随温度的变化D .图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化 答案 CD解析 金属导体随着温度升高,电阻率变大,从而导致电阻增大,对于半导体材料,电阻随着温度升高而减小,因此由题图可知,图线1表示金属导体的电阻随温度的变化,图线2表示半导体材料的电阻随温度的变化.故C 、D 正确,A 、B 错误.7.两段材料和质量都相同的均匀电阻线,它们的长度之比为l 1∶l 2=2∶3,则它们的电阻之比R 1∶R 2为( ) A .2∶3 B .4∶9 C .9∶4 D .3∶2 答案 B解析 材料和质量都相同的均匀电阻线的体积是相同的,又因长度之比l 1∶l 2=2∶3,故横截面积之比S 1∶S 2=3∶2.由电阻定律得电阻之比为R 1R 2=ρl 1S1ρl 2S2=l 1l 2·S 2S 1=23×23=49. 8.(多选)如图2所示,R 1和R 2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体,但R 1的尺寸比R 2的尺寸大,在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图所示,则下列说法中正确的是()图2A .R 1中的电流小于R 2中的电流B .R 1中的电流等于R 2中的电流C .R 1中自由电荷定向移动的速率大于R 2中自由电荷定向移动的速率D .R 1中自由电荷定向移动的速率小于R 2中自由电荷定向移动的速率答案 BD9.把两根同种材料的电阻丝分别接在两个电路中.甲电阻丝长为l ,直径为d ;乙电阻丝长为2l ,直径为2d .要使两电阻丝通过的电流相等,加在两电阻丝上的电压比应满足( ) A.U 甲U 乙=1 B.U 甲U 乙=22C.U 甲U 乙= 2D.U 甲U 乙=2 答案 D解析 根据电阻定律R =ρl S 得,R 甲=ρl π⎝⎛⎭⎫d 22=ρ4l πd 2;R 乙=ρ2l π⎝⎛⎭⎫2d 22=ρ2l πd 2. 由欧姆定律公式I =U R ,又因为I 甲=I 乙,可得U 甲U 乙=R 甲R 乙=2.故D 正确,A 、B 、C 错误. 题组三 综合应用10.如图3所示,P 为一块半圆形薄电阻合金片,先将它按图甲方式接在电极A 、B 之间,然后将它再按图乙方式接在电极C 、D 之间,设AB 、CD 之间的电压是相同的,则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是( )图3A .图甲产生的热量比图乙产生的热量多B .图甲产生的热量比图乙产生的热量少C .图甲产生的热量和图乙产生的热量一样多D .因为是形状不规范的导体,所以判断不出哪一个产生的热量多答案 A解析 将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻,设为r ,图甲中等效为两个电阻并联,R 甲=r 2,图乙中等效为两个电阻串联,R ′=2r ,又因为两端的电压是相等的,故由P =U 2R 知电阻小的产生的热量多,A 正确,B 、C 、D 错误.11.给装在玻璃管内的水银柱加一电压,则通过水银柱的电流为0.1 A ,若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内,接在同一电压上,通过水银柱的电流为多少?答案 1.6 A解析 设水银柱在两种情况下的电阻分别为R 1、R 2,对应的长度、横截面积分别为l 1、l 2,S 1、S 2,则有:R 1=ρl 1S 1,R 2=ρl 2S 2,两种情况下水银柱的体积相同, l 1S 1=l 2S 2,S 1=π(d 2)2,S 2=π(2d 2)2,S 2=4S 1,l 1=4l 2. 解得:R 2=R 116由欧姆定律得:U =I 1R 1=I 2R 2,解得:I 2=I 1R 1R 2=0.1×16 A =1.6 A. 12.如图4甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P 、Q 为电极,设a =1 m ,b =0.2 m ,c =0.1 m ,当里面注满某电解液,且P 、Q 加上电压后,其U -I 图线如图乙所示.当U =10 V 时,求电解液的电阻率ρ是多少?图4答案 40 Ω·m解析 由题图乙可求得电解液的电阻为R =U I =105×10-3Ω=2 000 Ω 由题图甲可知电解液长为:l =a =1 m横截面积为:S =bc =0.02 m 2结合电阻定律R =ρl S得ρ=RS l =2 000×0.021 Ω·m =40 Ω·m.。