高中物理第4章家用电器与日常生活第4节家用电器的基本元件学案粤教版选修1-1(2021年整理)

2018版高中物理第4章家用电器与日常生活第4节家用电器的基本元件学案粤教版选修1-1
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第四节家用电器的基本元件
学习目标知识脉络
1.识别电阻器、电容器、电感器．（重点）
2．初步了解它们在电路中的作用以及在日常
生活和生产中的应用．（难点）
电阻器的作用
［先填空］
电阻器的主要作用：在电路中电阻的主要作用是改变和控制电路中的电流、电压的大小,即电阻器对电流有阻碍作用．
错误!
1．金属导体的电阻随温度的升高而增大．（√）
2．滑动变阻器是靠改变连入电路的导体的横截面积来改变电阻的．(×)
错误!
导体的电阻与哪些因素有关？
【提示】导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关，与温度也有关系．
电阻器的作用和分类
1．控制电路：通过改变电阻器的电阻值，改变电路中的电流或改变电路中某部分电路的电压，如图4­4。

1。

图4­4。

1
2．释放热能：电流通过电阻器时,电能全部转化为热能．电烤箱、电炉、电熨斗等就是利用电阻器的这一特性工作的．
3．各种电阻器
（1）普通电阻：由电阻值受环境温度等因素影响很小或者不受环境温度等因素影响的金属材料制成．普通电阻可制成定值电阻和变阻器，变阻器是利用改变导体长度来改变导体电阻的．
(2）热敏电阻：电阻值随温度的变化而改变，分金属热敏电阻和半导体热敏电阻两种．一般应用于温度传感器电路中．
(3）光敏电阻：电阻值随照射光的强弱的变化而改变，一般光敏电阻的阻值随入射光强度的增加而减小．光敏电阻一般应用于光传感器电路中．
（4)压敏电阻：电阻值随电压的变化而变化．
1．关于导体的电阻及导电性能(电阻率）的说法中,正确的是（)
【导学号：75392129】A．导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻，因此只有导体有电流通过时，才具有电阻
B．由R＝U/I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．以上说法均不对
【解析】导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,它只跟导体的几何形状和材料性质有关，跟导体是否通电及通电电流的大小无关．导电性能(电阻率)的大小和导体几何形状无关,只跟材料性质和温度有关．所以选D.
【答案】D
2．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白炽灯串联使用,电灯还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图4.4­2所示），下列说法正确的是（）
图4­4­2
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，电灯熄灭,只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小
C．开关断开时，电灯发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热功率减小D．开关断开时，电灯发光,可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变
【解析】开关接通将灯泡短路，电灯熄灭，电路中总阻值减小，由P＝错误!知，电路的总电功率增大，A对，B错．开关断开时,电灯发光,电路中总阻值较大，由P＝错误!知，电路的总电功率减小,电烙铁发热功率减小，C、D错．
【答案】A
3．用功率2 kW的电炉把2 kg水从20 ℃加热到100 ℃,如电炉的效率为30%，需要多少时间？已知水的比热为4.2×103 J/(kg·℃)．
【解析】根据加热水所需吸收的热与电流产生的热量,由热平衡方程即得
2 kg水从20 ℃加热至100 ℃需吸热：Q1＝cmΔt
电炉在时间t内放出的有效热量为Q2＝η·Pt
由Q1＝Q2，即：cmΔt＝η·Pt
得加热时间
t＝错误!＝错误! s＝1 120 s。

【答案】 1 120 s。

电容器和电感器
错误!
1．电容器
（1)组成：电容器由互相靠近而又彼此绝缘的两个导体组成．
(2）作用:能够把外部电路的电能储存在电容器内部的电场中．
（3)在电路中的功效：直流电不能通过电容器，交流电能通过电容器，交流电的频率越低，电流的通过能力越低．
2．电感器
(1)组成：由导线绕成的各种形状的线圈．
（2）作用：能够把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中．
(3）在电路中的功效：电感器对交流电有阻碍作用，直流电能通过电感器．交流电的频率越高，阻碍作用越明显．
错误!
1．电容器可以用来储存电荷．（√)
2．电感器对直流电、交流电都没有阻碍作用．(×)
错误!
电容器是互相靠近而彼此绝缘的两个导体组成，交流电是怎样通过电容器的？
【提示】交流电能通过电容器是电容器不断地充电、放电的结果．
1．电容器
（1）电容器(如图）：电容器是一种能容纳电荷的容器．由两个彼此绝缘且靠近的导体组成．平行板电容器由两个正对的金属板——极板和置于两板之间的绝缘物质——电介质组成．电容器所带电荷量是指一板上的电荷量的绝对值．
(2）电容器的作用
①储存电能：把外部电路的电能储存在电容器内部的电场中．
②隔直流通交流：直流电不能通过电容器，交流电能够通过电容器．交流电的频率越低，电容器对交流电的阻碍作用越明显．
③电容器的充电和放电：
充电：把原来不带电的电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，如图4。

4。

2，使两个极板上分别带上了等量的异种电荷．
图4。

4。

2
放电：充电后的电容器两个极板之间存在电压，把两个极板用导线接通，两极板上的电荷互相中和．
2．电感器
自感现象是通过线圈自身的电流发生变化时而产生的电磁感应现象．在一切含有较大电感且电流也很大的电路中，在接通电源或切断电源的瞬间，电感线圈中会产生很高的自感电动势,这种电动势有很大的安全隐患．
电感器实际上就是线圈,对直流电的作用就是直流电阻．在交流电路中，由于自感的作用，对交变电流起阻碍作用，且随频率的增加阻碍作用增大．
电感器在电路里“通直流，阻交流；通低频，阻高频"．
4．使用220 V交流电源的电气设备和电子仪器,金属外壳与电源之间都有良好的绝缘性．但是，有时候用手摸外壳时仍会感到“麻手”，用试电笔测试时氖管也会发光,这是为什么?
【解析】既然用手摸外壳时仍会感到“麻手"，用试电笔测试时氖管也会发光，这充分说明外壳上有电荷，通过接触形成电流，这与交变电流有关，金属外壳与电源之间虽然都有良好的绝缘性，但相当于一个电容器，交变电流是可以通过的．
【答案】与电源相连的机芯和金属外壳可以看作电容器的两个极板,交变电流能够“通过”这个“电容器”．
5．如图4.4。

3所示，一个灯泡和一个电感器相连后与一个交流电源相接,现将一块铁芯插入线圈之后，该灯泡将( )
【导学号：75392130】
图4。

4。

3
A．变亮B．变暗
C．没变化D．不能确定
【解析】线圈和灯泡是串联的，因此加在串联电路两端的总电压一定是线圈上的电势差与灯泡上的电势差之和．由墙上插孔提供220 V的交流电压，当未插铁芯时，由于线圈电阻很小,空心线圈的自感系数也很小，线圈在电路中对电流的阻碍作用很小，因此灯泡两端的电压几乎为220 V；当铁芯插入线圈后，线圈的自感系数比原来大得多，当交变电流通过时会产生较大的自感电动势阻碍回路中电流的变化，使得加在灯泡两端的电压小于220 V，因而灯泡的亮度将变暗,故B选项正确．
【答案】B
6．某实验电路图如图4。

4。

4所示，电路接入交流电，灯亮．保持电压不变使频率逐渐增大，观察到灯逐渐变亮，则X接入的是（)
图4.4­4
A．电容器B．电感器
C．电阻器D．保险丝
【解析】交流电能够通过电容器．交流电的频率越低，电容器对交流电的阻碍作用越明
显．当交流电频率增大时，电容器对交流电的阻碍作用减小，灯泡亮度增加．【答案】A。