2021届高考物理一轮复习课件:专题10 恒定电流
高考物理:恒定电流知识点总结!
高考物理:恒定电流知识点总结!1电流1、电流电荷的定向移动形成电流(例如:只要导线两端存在电压,导线中的自由电子就在电场力的作用下,从电势低处向电势高处定向移动,移动的方向与导体中的电流方向相反。
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,导线内的电场线保持和导线平行。
)2、电流产生的条件:a)导体内有大量自由电荷(金属导体——自由电子;电解质溶液——正负离子;导电气体——正负离子和电子)b)导体两端存在电势差(电压)c)导体中存在持续电流的条件:是保持导体两端的电势差。
3、电流的方向:电流可以由正电荷的定向移动形成,也可以是负电荷的定向移动形成,也可以是由正负电荷同时定向移动形成。
习惯上规定:正电荷定向移动的方向为电流的方向。
说明:(1)负电荷沿某一方向运动和等量的正电荷沿相反方向运动产生的效果相同。
金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反。
(2)电流有方向但电流强度不是矢量。
(3)方向不随时间而改变的电流叫直流;方向和强度都不随时间改变的电流叫做恒定电流。
通常所说的直流常常指的是恒定电流。
4、电流的宏观表达式:I=q/t,适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
5、电流的微观表达式:I=nqvS(n为单位体积内的自由电荷个数,S为导线的横截面积,v为自由电荷的定向移动速率)电源和电动势1、电源:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。
2、非静电力:电源内使正、负电荷分离,并使正电荷聚积到电源正极,负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用。
来源:在化学电池(干电池、蓄电池)中,非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用;在温差电源中,非静电力是一种与温度差和电子浓度差相联系的扩散作用;在一般发电机中,非静电力起源于磁场对运动电荷的作用,即洛伦兹力。
变化磁场产生的有旋电场也是一种非静电力,但因其力线呈涡旋状,通常不用作电源,也难以区分内外。
作用:电源内部的非静电力使电源两极间产生并维持一定的电势差。
恒定电流的基本概念
3.电功与电热的关系 (1) 纯电阻电路:电流做功将电能全部转化为 热能,所以电功等于电热Q=W. (2) 非纯电阻电路:电流做功将电能转化为热 能和其他形式的能 (如机械能、化学能等),所 以电功大于电热,由能量守恒可知W=Q+E其他 或UIt=I2Rt+E其他
4.电功率:单位时间内电流做的功.计算公式 P=W/t=UI(适用于一切电路),对于纯电阻电路 P=I2R=U2/R.
三、电阻和电阻率
1.电阻定义:导体两端的电压与通过导体中的电 流的比值叫导体的电阻.定义式:R=U/I, 单位:欧姆(欧) 符号:Ω.
L 2.电阻决定式(电阻定律):R S
适用条件:粗细均匀的导线;浓度均匀的电解液. 3.电阻意义:反映了导体的导电性能,即导体对 电流的阻碍作用. 说明:电阻是导体本身的属性,跟导体两端的电压 及通过电流无关.
四、部分电路欧姆定律和伏安特性曲线
1.部分电路欧姆定律
(1)内容:通过导体的电流跟导体两端的电压 成正比,跟导体的电阻成反比. (2)表达式: I
U R
(3)适用条件:金属或电解液导电.
2.理解伏安特性曲线的意义
图象
部分电路欧姆定律U-I图象 ①反映U和I的正比关 系 ②k=R 伏安特性曲线I-U图象
(4)国际单位:安培(A) 1A=103mA=106μA
4.电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电 流方向. 5.电流是标量.
6.电流的分类:方向不随时间变化的电流叫直流, 方向随时间变化的电流叫交流,大小方向都不随时 间变化的电流叫做恒定电流.
二、电源电动势
电源是将其他形式的能转化成电能的装置. 1.电源电动势 (1) 物理意义:表示电源通过非静电力做功把 其他形式的能转化为电能的本领大小. (2) 定义:在电源内部非静电力所做的功 W 与 移送的电荷量 q 的比值,叫电源的电动势,用 E 表 示.定义式为:E=W/q.
恒定电流恒定电流基本概念
问 (1)当接通几只电热器时,实际使用的电热器 都正常工作?
(2)当接通几只电热器时,发电机输出功率最大? (3)当接通几只电热器时,电热器组加热物体最快?
(4)当接通几只电热器时,电阻 R1R2 上消耗功
率最大? (5)当接通几只电热器时,实际使用的每只电热器
中电流最大?
(四)串联电路与并联电 路的特征
U
g
;
n U总 (Rg R分压)
Ug
Rg
∴ R分 (n 1)Rg
(3)使用:并联在被测电路两点间.
电流从“+”流入,“-”接线柱流
出理. 想
相当于 RV 断路;
实际 相当于已知电压的大电阻
准确度
(4)读00 ~~数13V:5V
0.1V 0.5V
估计到
电场力对移动电荷做的功
单位 V(伏特)1V=1J/C
V
通 路
U内 U端 ,
Ir内 U端
量度式 等于内外电压之和
U AB IRAB U内 Ir内(纯电阻)
断
路 时
U端(可用 直测)
实 验
测路端电压:电源外部电流由U高 U低 测内电压:电源内部电流由U低 U高 ε为标量:内部电流方向为电动势
的方向.
(四)、电功、电热、电功率
物理量
电功W
电热Q
电功率P
物理意义 能量转化
电流通过电路的功, 即电荷定向移动电 场力的功
电流通过导体 电阻时的功
表征电流做功 快慢的物理量,
即电流的功与
消耗电能转化为 消耗电能转
其它能(内能、机 械能、化学能)
化为内能
做功所用的时 间的比值
专题10 恒定电流-2021年高考物理真题与模拟题分类训练(教师版含解析)(1)
专题10 恒定电流1.如图所示的电器中,电源电压不变,当开关S 闭合,甲、乙两表都为电压表时,两表的示数之比U 甲:U乙=5:3;当开关S 断开,甲、乙两表都为电流表时,两表的示数之比I 甲:I 乙是( )A .2:5B .3:5C .2:3D .5:2【答案】 A【解析】电键S 闭合时,电压表乙测量的是电阻R 2两端的电压,电压表甲测量的是R 1和R 2的总电压,由于两个电阻串联,因此可得122=3U U R R U -=甲乙乙 S 断开,两个电阻是并联关系,因此流过两个电阻的电流关系为122132I R I R == 甲、乙两表都为电流表时,流过甲电流表的电流为流过R 2的电流,而流过乙电流表的电流为两个电阻电流之和,因此21225I I I I I ==+甲乙,故选A 。
2.如图甲是用气敏电阻改装的酒精含量测试仪电路图,测试仪用以测试汽车司机是否酒驾,1R 为定值电阻,2R 为气敏电阻。
2R 的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图乙,电源电动势保持不变。
若测试对象呼出的气体中酒精气体浓度越大,则( )A .测试仪中电压表的示数越小B .测试仪中电流表的示数越小C .电路消耗的总功率越大D .电压表与电流表示数的比值越小 【答案】B【解析】AB .由图乙可知,酒精浓度越大,气敏电阻阻值越大,所以电路中的总电阻越大,根据闭合电路欧姆定律可知,电路中的电流就越小,即电流表示数越小。
根据闭合电路欧姆定律1()U E I R r =-+可得气敏电阻两端电压就越大,电压表示数就越大,A 错误B 正确; C .电路消耗的总功率为P EI =由上面的分析可知酒精浓度越大,电路中的电流越小,电路消耗的总功率越小,C 错误;D .压表与电流表示数的比值表示气敏电阻的阻值大小,因为酒精浓度越大,气敏电阻阻值就越大,所以电压表与电流表示数的比值就越大,D 错误。
故选B 。
3.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,副线圈上接有一个理想电流表和一个电动机。
恒定电流一轮复习
任意电路:P出=UI=P总-P内 纯电阻电路:P出=I2R=
第七章 恒定电流
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考点帮 必备知识通关
P出与外电阻 R的关系
电源的效率
任意电路:η= ×100%= ×100% 纯电阻电路:η= ×100%
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对电流表达式的理解
定义式 微观式
公式 I=qt I=nqSv
应用·实践 纯电阻电路相关实例:电饭锅、电炉、转子被卡住时的电动机等;
非纯电阻电路相关实例:电动机、电解槽、日光灯等.
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7.闭合电路欧姆定律的功率问题
电源总功率
电源内部消 耗的功率 电源的输 出功率
任意电路:P总=EI=P出+P内 纯电阻电路:E=I(R+r) P总=I2(R+r)=
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3.公式I= 、I= 及I=neSv的比较
I=
I=
含义
决定式.
定义式.
决定 因素
I与U、R有关.
适用 范围
纯电阻.
I与q、t无关. 任何导体.
I=neSv 微观表达式. I与n、e、S、v有关. 任何导体.
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4.电源电动势与电势差的区分和联系
B.常温下,若将金属丝从中点对折起来,电阻变为14R
C.给金属丝加上的电压逐渐从零增大到 U0,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
电功率和热功率的计算
2021届高考一轮复习物理:恒定电流含答案
2021届高考一轮物理:恒定电流含答案 复习:恒定电流**一、选择题 1、两根材料相同的均匀导线x 和y 串联在电路中,两导线沿长度方向的电势变化情况分别如图中的ab 段和bc 段图线所示,则导线x 和y 的横截面积之比为( )A .2∶1B .1∶2C .6∶1D .1∶62、(双选)如图所示,电流表A 1(0~3 A)和A 2(0~0.6 A)是由两个相同的电流计改装而成,现将这两个电流表并联后接入电路中。
闭合开关S ,调节滑动变阻器,下列说法中正确的是 ( )A.A 1、A 2的读数之比为1∶1B.A 1、A 2的读数之比为5∶1C.A 1、A 2的指针偏转角度之比为1∶1D.A 1、A 2的指针偏转角度之比为1∶5 3、在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束.已知电子的电荷量为e 、质量为m ,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( ) A.IΔl eS m2eU B .IΔl e m 2eU C.I eSm 2eUD .ISΔl em 2eU4、有两个标有“110 V ,25 W ”和“110 V ,60 W ”字样的灯泡,要把它们接在220V的电源上,灯泡既正常发光,又最省电的连接方式应是图中的( )A B C D5、如图所示为小灯泡的U-I图线,若将该小灯泡与一节电动势E=1.5 V,内阻r=0.75 Ω的干电池组成闭合电路时,电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据( )A.1.5 W 1.0 W B.0.75 W 0.5 WC.0.75 W 0.75 W D.1.5 W 0.75 W6、(一题多法)(双选)在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器,A、V分别为理想电流表和电压表。
高考物理专题复习:《恒定电流》附答案
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。
【物理一轮】2021高中物理一轮复习学案--第十章 第1讲 电磁感应现象 楞次定律
第1讲电磁感应现象楞次定律ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU ,知识梳理·自测巩固知识点1 磁通量1.定义匀强磁场中,磁感应强度(B)与垂直于磁场方向的面积(S)的乘积叫作穿过这个面积的磁通量,简称磁通,我们可以用穿过这一面积的磁感线条数的多少来形象地理解。
2.公式Φ=BS。
在国际单位制中,磁通量的单位是韦伯,符号是Wb。
3.公式适用条件(1)匀强磁场。
(2)磁感线的方向与平面垂直,即B⊥S。
思考:如图所示,矩形abcd、abb′a′,a′b′cd的面积分别为S1、S2、S3,匀强磁场的磁感应强度B与平面a′b′cd垂直,则:(1)通过矩形abcd的磁通量为BS1cos_θ或BS3。
(2)通过矩形a′b′cd的磁通量为BS3。
(3)通过矩形abb′a′的磁通量为0。
知识点2 电磁感应现象1.电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时,电路中有感应电流产生的现象。
2.产生感应电流的条件(1)条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化。
(2)特例:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。
3.电磁感应现象的实质产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流;如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。
知识点3 感应电流方向的判定1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
(2)适用范围:适用于一切回路磁通量变化的情况。
2.右手定则(1)使用方法。
①让磁感线穿入右手手心。
②使大拇指指向导体运动的方向。
③则其余四指指向感应电流的方向。
(2)适用范围:适用于部分导体切割磁感线的情况。
思考:如图所示,矩形闭合线圈abcd竖直放置,OO′是它的对称轴,通电直导线AB与OO′平行,且AB、OO′所在平面与线圈平面垂直,AB中通有如图所示的电流I,请回答:(1)穿过线圈abcd中的磁通量为多少?(2)AB中电流I逐渐增大,线圈abcd中有感应电流吗?(3)要使线圈abcd中产生感应电流,可行的做法有哪些(至少答出两种方法)?[答案](1)0 (2)无(3)使线圈左右平动;以OO′为轴转动。
《恒定电流》知识点与典型例题解析
《恒定电流》知识点与典型例题解析《恒定电流》知识点与例题解析知识点总结一、基本概念及基本规律1.电流 电流的定义式:t q I =,适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
对于金属导体有I=nq v S (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 ),此公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。
2.电阻定律导体的电阻R 跟它的长度l 成正比,跟它的横截面积S 成反比,公式: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,单位是Ω m 。
(2)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。
(3)材料的电阻率与温度有关系:①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运动加剧,对自由电子的定向移动的阻碍增大。
)铂较明显,可用于做温度计;锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻。
②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)。
③有些物质当温度接近0 K 时,电阻率突然减小到零——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1989年把T C 提高到130K 。
现在科学家们正努力做到室温超导。
3.部分电路欧姆定律 RU I =(适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电) 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。
4.电动势与电势差电动势:E=W/q ,单位:V电势差:U=W/q ,单位:V在电源外部的电路中,是静电力对自由电荷做正功,电流由电源的正极流向负极,沿电流方向电势降低;而在电源内部是电荷受的非静电力克服静电力做功,电流由负极流向正极,沿电流电势升高。
2021届人教版高考物理一轮复习课件-多用电表的原理与使用
对应 Rx=0。 (2)当红黑表笔断开时,I=0,指针指在最左端,对应 Rx=∞。
E (3)当红、黑表笔之间接有未知电阻 Rx 时,有 I= 02 __R_g_+__R_+__r_+__R_x__,
故每一个未知电阻都对应一个电流值 I。 由于 I 与 Rx 是非线性关系,表盘上的电流刻度是均匀的,所以其对应
R5
和
R6
的最大电流为
I′=2×10-3
A+1
0.8 V Ω+99
Ω=0.01
A,测量的最大值
(量程)为 U=I′(R5+R6)+U0=100 V。
(3)当选择开关置于“3”时,多用电表测量的是电阻;当开关置于“3”时,
中值电阻 R 中=IE′=150 Ω,当开关置于“4”时,中值电阻 R 中′=EI′′=
(2)在(1)的条件下,若 R5=0.92×103 Ω,R6=9.0×103 Ω,当选择开关 置 于 “6” 时 , 多 用 电 表 测 量 的 是 __电__压____( 选 填 “ 电 流 ”“ 电 压 ” 或 “ 电 阻”),其测量的最大值(量程)为__1_0_0_V___。
(3) 当 选 择 开 关 置 于 “3” 时 , 多 用 电 表 测 量 的 是 __电__阻____( 选 填 “ 电 流”“电压”或“电阻”);若要测量的是阻值为几千欧姆的电阻,应当把 选择开关置于“____4____”。
②按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于 13 _直__流__电__流___挡, 测量通过小灯泡的电流。
(5)测量定值电阻 ①根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察 指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆调 零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处。 ②将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数。 ③读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的 14 _倍__率___, 即得测量结果。 ④ 测 量 完 毕 , 将 选 择 开 关 置 于 15 ___交__流__电__压__最__高_____ 挡 或 “ 16 __O__F_F____”挡。
【核动力】高三物理一轮复习课件:第章恒定电流高考_4
【答案】 ①1.0 ②如图 ③1.66 充分利用已测得 的数据 ④CD
[拓展创新实验] 探究高考命题视角 以本实验为背景,通过改变实验条件、实验仪器设置 题目,不脱离教材而又不拘泥教材,体现开放性、探究性、 设计性等特点. 视角1 实验方法、方案的选择 根据题目所给仪器→确定实验方案(伏安法、安阻法、 伏阻法等). 视角2 实验器材的灵活选用 如:①定值电阻可以作为保护电阻
(2)现有电流表(0~0.6 A)、开关和导线若干,以及以下 器材:
A.电压表(0~15 V) B.电压表(0~3 V) C.滑动变阻器(0~50 Ω) D.滑动变阻器(0~500 Ω) 实验中电压表应选用________;滑动变阻器应选用 ______表所示,其中5组数据 的对应点已经标在图2的的坐标纸上,请标出余下一组数据 的对应点,并画出U—I图线.
(3)由于图象斜率不变,所以电源电动势不变,图象的 横轴截距变小,表示短路电流的倒数变小,短路电流变大, 故内阻变小.
【答案】 (1)如图所示 (2)1.0 900 (3)不变 变小
[高考题组]
(1)按图(a)在实物图(b)中画出连线,并标出导线1和其P 端.
(2)测量时,改变鳄鱼夹P所夹的位置,使R1、R2、R3、 R4、R5依次串入电路,记录对应的电压表的示数U和电流表 的示数I.数据如下表所示.根据表中数据,在图(c)中的坐标
③某次实验的数据如下表所示:
该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速 度的方法(逐差法),计算出电池组的内阻r=________Ω(保 留两位小数);为减小偶然误差,逐差法在数据处理方面 体现出的主要优点是___________________________.
A.电压表内阻的影响 B.滑动变阻器的最大阻值偏小
高中物理 恒定电流 知识点归纳
高中物理恒定电流知识点归纳恒定电流是指电流大小和方向不发生变化的电流,它在电路中的作用非常重要。
本文将对恒定电流的相关知识进行归纳。
恒定电流的基础概念在电路中,电子在导体中移动形成电流。
电流的大小和方向取决于电子的数量和移动方向。
如果电子的数量和移动方向保持不变,那么电流就是恒定电流。
恒定电流可以表示为:I = Q / t其中,I 表示电流,Q 表示通过截面的电荷量,t 表示时间。
恒定电流的单位是安培(A)。
恒定电流的特性恒定电流有以下特性:1.电流大小不变:恒定电流在电路中流动时,电流大小不会发生变化。
2.电流方向不变:恒定电流在电路中流动时,电流方向不会发生变化。
3.电流稳定:恒定电流在电路中流动时,电流稳定,不会出现突然增加或减小的情况。
4.恒定电流的大小受电压和电阻的影响:当电压和电阻不变时,恒定电流大小保持不变。
恒定电流的计算方法1.直接测量电流表读数:将电流表串联在电路中,测量电流表的读数,即可得知电路中的电流大小。
2.根据欧姆定律计算:欧姆定律表示 U = RI,其中 U 表示电压,R 表示电阻,I 表示电流。
利用欧姆定律,可以根据电源电压和电阻计算出电路中的电流大小。
3.根据功率和电压计算:根据功率公式 P = UI,其中 P 表示功率,U 表示电压,I 表示电流,利用功率公式可以根据电源功率和电压计算出电路中的电流大小。
恒定电流的应用1.简单电路:在简单的电路中,恒定电流可以用于驱动电器,如电灯、电风扇等。
2.电化学:在电化学反应中,恒定电流可以用于电解、电沉积等过程。
3.电磁学:在电磁学中,恒定电流可以用于产生恒定的磁场。
4.计算机技术:在计算机技术中,恒定电流用于计算机主板上的电源电路。
恒定电流的注意事项1.确保电路合理:在使用恒定电流时,需要确保电路结构合理,避免短路,否则会引起危险。
2.谨慎操作电路:在操作电路时,应该正确选择电器、电源和电线,以及正确地连接电路,避免出现电击等危险。
恒定电流 电流密度
1)磁场:物质的一种状态 2)磁场:对运动电荷和电流有力的作用 二 磁场的描述 磁感强度
B
第十一章 稳恒磁场
B 大小与方向的规定: 1) q在磁场中以 运动时, 如 q不受力, 与 平行的方向, 即为 B 的方向(磁针N极指向). 2) 与 B 垂直时, 受力 F 最大, F 且 F q ,而 B 一定, 仅
F最大
矢量点函数
0<F F
单位 特斯拉
1(T ) 1N/A m
B (x,y,z) E(x,y,z)
S
-
I
dt 时间内通过S的电荷: dq vd S n e dt I dq / dt envd S (整体量)
漂移速度 vd (平均概念)
第十一章 稳恒磁场
二 电流密度 电流分布一般是不均匀的 流过各截面的电流均为 I 大地 不同截面电流大小不同 电流 同一截面各点电流方向不同
I
j
方向:该点正电荷运动方向 大小: 单位时间内过该点附近垂直于正电荷运动方向的 单位面积的电荷
U AB
B
Ek dl
A
E dl章 稳恒磁场
学习方法
知识点 静电场 基 本 库仑定律 定 律 基 静电场高斯定理 本 原 理 环路定理 基 高斯定理 本 原 理 安培环路定理 静电场高斯定理 类比(与静电场):知识点、研究方法、解题思路
一 理解电流密度和电动势的概念. 二 掌握描述磁场的物理量——磁感应强度的概念,理解 它是矢量点函数. 三 理解毕奥-萨伐尔定律,能利用它计算一些简单问 题中的磁感强度. 四 理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理.理解用安培 环路定理计算磁感强度的条件和方法. 五 理解洛伦兹力和安培力的公式 ,能分析电荷在均匀 电场和磁场中的受力和运动. 能计算简单几何形状载流导体在 均匀磁场中或在无限长载流直导线产生的非均匀磁场中所受的 力和运动.
2022届人教新高考物理一轮复习专题10恒定电流(含解析)
专题十恒定电流考点1 电路的分析与计算1.[多选]如图所示,电路中R1、R2是材料相同、上下表面均为正方形的长方体导体,R1、R2厚度相同,R1的上下表面积大于R2的上下表面积.闭合开关后,以下判断正确的是()A.R1两端的电压小于R2两端的电压B.R1两端的电压等于R2两端的电压C.R1的电功率小于R2的电功率D.R1的电功率等于R2的电功率2.图示电路中,电源电动势为E,内阻为r,且R1=r,电流表和电压表均为理想电表.闭合开关S,让滑动变阻器的滑片P由图示位置向右滑动到另一位置,则与P滑动前比较()A.电流表A的示数变大B.电压表V的示数变大C.电容器所带电荷量变小D.电源的输出功率变小3.风扇是夏日必备用品,如图为一电脑连接的迷你风扇的铭牌,由此我们可以得到的信息是( )A.该风扇的内阻为10 ΩB.该风扇的机械功率为2.5 WC.若该风扇正常工作,8小时耗电0.02 kW·hD.若该风扇被卡住,产生的热功率为2.5 W4.图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况.把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙),用这段金属丝做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,就得到了一个简易温度计.下列说法正确的是()A.t A应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系B.t A应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系C.t B应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是线性关系D.t B应标在电流较大的刻度上,且温度与电流是非线性关系5.在图所示的电路中,A、B、C分别表示理想电流表或电压表,它们的示数以安或伏为单位.当开关S 闭合后,A、B、C三表示数分别为1、2、3时,灯L1、L2正好均正常发光.已知灯L1、L2的额定功率之比为3:1,则可判断()A.A、B、C均为电流表B.A、B、C均为电压表C.B为电流表,A、C为电压表D.B为电压表,A、C为电流表考点2 实验:测定金属的电阻率1.某同学测量一个由新材料制成的均匀圆柱体的电阻率ρ.他用刻度尺测得其长度为50.0 mm,用螺旋测微器测量其直径如图1所示.当他用多用电表粗测该圆柱体的电阻时,发现其阻值较小.为了较精确地测量该圆柱体的电阻,他设计了如图2所示的电路原理图.其中定值电阻阻值为R0=5.0 Ω,其余器材如下:①电流表(量程:0~0.6 A,内阻约为0.2 Ω);②电压表(量程:0~3 V,内阻约9 kΩ);③滑动变阻器(最大阻值20 Ω);④电源(电动势3.0 V,内阻不计);⑤开关一个、导线若干.(1)由图1可读出圆柱体的直径为mm.(2)图2中,在闭合S前应将滑动变阻器的滑片移至端(选填“a”或“b”).(3)在图3所示实物图中,已正确连接了部分导线,请根据实验原理图将图3所示的实物图连线补充完整.(4)实验中将多次测量出来的数据描入了如图4所示的坐标系中,请根据所描的点作出U-I图像.求得该圆柱体的电阻R=Ω(保留两位有效数字),可进一步求得电阻率.2.有一根由a、b两段横截面积相同,材料不同的金属线串接而成的导线,总长度为1.0 m,某兴趣小组利用实验探究其电阻的规律.(1)小明用欧姆表测其电阻值,选用“×100”倍率的电阻挡测量时,发现欧姆表指针偏转过大,因此需选择(填“×10”或“×1k”)倍率的电阻挡,并将红表笔和黑表笔,调节旋钮使指针指到欧姆零点,再进行测量时示数如图甲所示,读数为Ω.(2)小红用伏安法描绘其伏安特性曲线,选用的器材包括:电源(电动势3 V,内阻约1 Ω)电流表(内阻约2 Ω)电压表(内阻约30 kΩ)滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流2 A)开关、导线若干为使实验尽可能准确,且电压由零开始调节,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路. (3)小刚将导线与电源、电流表连成图丙所示的电路,电流表和电源的内阻均可忽略.电流表的一端接在导线上的某一点,用刻度尺测得接点与导线左端的距离x,由电流表测得电流I,计算导线连入电路的电阻R,作出R-x的关系图像如图丁所示,则导线a的电阻为Ω,导线a的电阻率(填“大于”“等于”或“小于”)导线b的电阻率,要测量导线a的电阻率,还需要的测量仪器是.考点3 实验:描绘小电珠的伏安特性曲线1. LED被公认为21世纪“绿色照明”,具有“高节能”“寿命长”“多变幻”“利环保”“高新尖”等特点,LED通用照明成为最具市场潜力的行业热点.LED绿色照明技术已经真正走进了我们的生活.某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,已知该灯正常工作时的电阻大约为450 Ω.实验室提供的器材有:A.电流表(量程为15 mA,内阻r1约为3 Ω,读数记为I1)B.电流表(量程为5 mA,内阻r2=10 Ω,读数记为I2)C.电压表(量程为15 V,内阻R V=15 kΩ,读数记为U)D.定值电阻R1=790 ΩE.定值电阻R2=1 790 ΩF.滑动变阻器R3(0~20 Ω)G.滑动变阻器R4(0~2 000 Ω)H.蓄电池E(电动势为10 V,内阻很小),开关S一个(1)如图所示是某同学设计的实验电路图,请你帮他选择合适的器材,电表1应选,电表2应选,定值电阻应选,滑动变阻器应选.(这四空均填写器材前的字母代号)(2)测量该LED灯电阻的表达式为R x= (用字母表示).实验时,不断改变滑动变阻器的阻值,当电表2的示数达到时,其对应的结果为该LED灯正常工作时的电阻. 2.[9分]某学习小组欲描绘一个标有“3 V0.9 W”的小灯泡的伏安特性曲线.实验室中有以下器材可供选用:A.两个一样的电压表(量程为2 V,内阻约为2 kΩ);B.电压表(量程15 V,内阻未知);C.电流表(量程0.4 A,内阻约为0.2 Ω);D.电流表(量程3 A,内阻约0.1 Ω);E.滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,允许通过的最大电流为2 A);F.滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω,允许通过的最大电流为5 A);G.电源(电动势E=6 V,内阻不计);H.开关一个和导线若干.选择合适的器材,并测绘小灯泡的伏安特性曲线,要求记录多组实验数据,误差尽可能小.(1)某同学选择器材后,画出了如图甲所示的电路图,请指出他的两处设计错误:①;② .图甲图乙(2)为了达到实验要求,请选择合适的实验器材,在图乙的虚线框中画出实验电路图,并标出所选择器材符号.(3)在正确选择器材并连接好电路后,某同学调节滑动变阻器进行多次测量并在表中记录了电流表和一个电压表的读数,请在图丙的坐标纸内画出小灯泡的伏安特性曲线.U/V 0.15 0.30 0.60 0.90 1.05 1.20 1.35 1.50I/A0.130 0.180.220.2450.2550.2590.2650.27(4)根据(3)中作出的小灯泡的伏安特性曲线,可知小灯泡两端的电压为 2 V时的电阻为Ω(结果保留两位有效数字).(5)若某元件的伏安特性曲线如图丁所示,则该伏安特性曲线与小灯泡的伏安特性曲线有何异同点?相同点: .不同点: .图丙图丁3.小明想测额定电压为2.5 V的小灯泡在不同电压下的电功率,设计了如图1所示的电路.图1图2(1)在实验过程中,调节滑片P,电压表和电流表均有示数但总是调不到零,其原因是的导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点,空格中请填写图中的数字,如“7点至8点”);(2)正确连好电路,闭合开关,调节滑片P,当电压表的示数达到额定电压时,电流表的指针如图2所示,则电流为A,此时小灯泡的功率为W;(3)做完实验后,小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00 V时通过小灯泡的电流,但在草稿纸上记录了下列数据,你认为最有可能的是.A.0.08 AB.0.12 AC.0.20 A考点4 实验:测定电源电动势和内阻1. [9分]某实验小组自制三个水果电池并将其串联起来(如图甲所示,总电动势约为4.5 V),利用如下器材设计了如图乙所示的电路,先测量未知电阻阻值,再利用图丙所示电路测量水果电池的电动势及内阻.实验室提供的器材有:电流表A1(量程0~15 mA,内阻为r1=10 Ω);电流表A2(量程0~100 mA,内阻为r2=1.5 Ω);定值电阻R1(阻值R1=90 Ω);定值电阻R2(阻值R2=190 Ω);滑动变阻器R3(阻值范围0~30 Ω);电阻箱R4(阻值范围0~99.99 Ω);待测电阻R x(电阻约55 Ω);开关S,导线若干.(1)图乙中为使测量更准确,电阻A应选(填符号),已知此电路设计不会损坏电表,其原因是.(2)实验小组在某次实验中,测得I1=12 mA,I2=60 mA,则待测电阻R x的阻值为.(3)测水果电池电动势和内阻时,图丙中电阻B选择R4,某实验小组通过处理实验数据,作出了电阻B的阻值R与电流表A2示数的倒数之间的关系图像,如图丁所示,则水果电池的总电动势为,总内阻为.2.某实验小组的同学利用电流表和电压表测定由两节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻,实验电路如图(a)所示.现有开关和导线若干,以及如下器材:A.电流表(量程0~0.6 A,内阻约为0.125 Ω)B.电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)C.滑动变阻器(最大阻值20 Ω)D.滑动变阻器(最大阻值200 Ω)(1)为了操作方便,减小实验误差,滑动变阻器应选用(选填相应器材前的字母).(2)图(a)中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该置于最(选填“左”或“右”)端.(3)图(b)是甲同学根据实验数据绘制的U-I图线,根据图线求得被测电池组的电动势E= V,内阻r=Ω.(结果均保留到小数点后两位)(4)该实验中,产生系统误差的主要原因是.图(c)为乙同学作出的伏安特性曲线,其中的实线为根据测量数据绘制的图线,虚线为在没有系统误差的情况下,通过电源电流与电压表两端电压的关系的图线,图(c)四幅图中能够正确反映两者关系的是.3.为测定一电池的电动势和内阻,甲和乙两位同学先后用同一套实验仪器来测量电池的电动势和内阻,其中R、R0分别是电阻箱和定值电阻,R0=2 Ω.实验时甲、乙分别设计了如图a和b 所示的两个电路,实验记录电阻箱R的阻值以及对应电压表的示数U.据实验记录的数据作出图c和图d.(1)可以判断图d是利用图(填“a”或“b”)电路进行实验所作出的.(2)依据实验数据绘出的-图线如图e所示,则电源电动势E= V,内阻r=Ω.(计算结果均保留2位有效数字)考点5 实验:练习使用多用电表1.某同学利用多用电表测量电阻.试完成下列测量步骤.(1)检查多用电表的机械零点.(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处.(3)将红、黑表笔,进行欧姆调零.(4)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘(填“左侧”“右侧”或“中央”).(5)若测二极管的反向电阻,应将表笔接二极管正极,将表笔接二极管负极,读出电表示数.(6)测量完成后,将选择开关拨向位置.2.如图甲所示为某一电路中的一部分,由于其中的一个电阻发生了断路,导致整个电路不能正常工作,小明和小亮两位同学利用多用电表进行了以下实验操作,请根据他们的测量情况,回答相应的问题.(1)小明首先在P、Q间接上一直流电源,P接电源正极,多用电表的选择开关置于“直流电压2.5 V”挡位,红表笔接P,黑表笔接Q,稳定后电表指针在表盘上的位置如图乙所示,则P、Q之间的电压是V.(2)小明又将红表笔接P,黑表笔接M,若多用电表示数与P、Q之间的电压完全相同,则可以确定必定是发生了断路.(3)小亮同学在该部分电路不接电源的情况下,将多用电表选择开关置于欧姆挡倍率“×10”的挡位,调零后红表笔接P,黑表笔接M,电表指针在表盘上的位置如图丙所示,由于多用电表最上面的刻度线被磨损得很严重,无法直接读取数据,他进一步观察发现,此时指针恰好位于表盘0~15 Ω之间的正中位置,其中15 Ω的位置是多用电表指针半偏时所指的位置,则此时多用电表所测的阻值是Ω,小亮据此确定电阻R2没有断路,你认为他的判断是(填“正确”或“错误”)的.一、选择题(共4小题,24分)1.如图所示,电源电动势为E,内阻为r.开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片向下滑动,理想电压表V1、V2的示数分别为U1、U2,示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2,理想电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,示数变化量的绝对值为ΔI1、ΔI2,则下列说法正确的是( )A.电流表A2示数I2减小B.电压表V2示数U2增大C.ΔU1小于ΔU2D.和都变小2.小明在一根细橡胶管中灌满食盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱.他将此盐水柱接到电源两端,电源电动势和内阻恒定.握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2倍,若忽略温度对电阻率的影响,则此盐水柱( )A.通过的电流增大B.两端的电压增大C.阻值增大为原来的1.2倍D.电功率增大为原来的1.44倍3.如图所示,其中电流表的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于电流表内阻的;R2的阻值等于电流表内阻的4倍.若用电流表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()A.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 A4.[多选]在图示电路中,电源内阻不可忽略,R1、R2为定值电阻,为灵敏电流计,为理想电压表,平行板电容器两极板水平.开关S闭合后,位于电容器两板间的带电油滴恰好静止.现将滑动变阻器的滑片P向上移动,则以下说法正确的是 ()A.油滴向上运动B.示数减小C.中有从b到a的电流D.R1消耗功率增大二、非选择题(共8小题,68分)5.新冠疫情期间,额温枪被大量应用于排查高温患者,额温枪的原理是通过传感器接收红外线得出感应温度数据.超超同学为了研究额温枪中某导电材料的导电规律,她用该种导电材料制作成电阻较小的元件Z做实验,测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.(1)她应选用下图中所示的电路进行实验.A BC D(2)影响物质材料电阻率的因素很多,一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大,而半导体材料的电阻率与之相反,随温度的升高而减小.由(1)中所选电路测得元件Z的电压与电流关系作出元件Z的I-U图线如图a.根据Z的I-U图线可判断元件Z是(填“金属材料”或“半导体材料”).(3)超超同学为了进一步验证额温枪测量温度的准确性,设计了图b所示电路,已知电源电动势E=1.5 V,内阻忽略不计,R0=15 Ω,热敏电阻的阻值与温度的关系如图c所示,则:①温度越高,电压表示数( 填“越大”或“越小”);②闭合开关后,发现电压表示数为0.45 V, 则热敏电阻此时的温度为℃(保留一位小数).图a图b图c6.[开放题][8分]用下列器材测量电流表的电阻r1:要求测量尽量准确,能够使电路中各表的读数控制在量程范围内,并且大于量程的.器材规格量程800 μA 内阻约为500待测电流表Ω电流表量程10 mA内阻r2=40 Ω电压表量程15 V内阻约10 kΩ电源E电动势1.5 V内阻不计滑动变阻器R最大电阻10 Ω两个定值电阻R1=50 ΩR2=500 Ω开关K导线若干评价下面四个电路设计:认为符合要求的,写出r1的表达式,并说明所用符号的物理意义.认为不符合要求的,写出理由.(A)(B)(C)(D)7.[9分]举世瞩目的嫦娥四号,其能源供给方式实现了新的科技突破.它采用同位素温差发电与热电综合利用技术相结合的方式供能.图甲中探测器两侧张开的是光伏发电板,光伏发电板在外太空将光能转化为电能.某同学利用图乙所示的电路探究某光伏电池的路端电压U与电流I的关系,图中定值电阻R0=5 Ω,设相同光照强度下光伏电池的电动势不变,电压表、电流表均可视为理想电表.(1)实验一:用一定强度的光照射该电池,闭合开关S,调节滑动变阻器R的阻值,通过测量得到该电池的U-I图线如图丁中的曲线a.由此可知,该电源内阻是否为固定值?(填“是”或“否”).某时刻电压表示数如图丙所示,读数为 V,由图丁可知,此时电源内阻为Ω.实验二:减小实验一中的光照强度,重复实验,测得U-I图线如图丁中的曲线b.(2)在实验一中,当滑动变阻器的电阻为某值时路端电压为2.0 V,则在实验二中滑动变阻器仍为该值时,滑动变阻器消耗的电功率为 W(计算结果保留两位有效数字).8.在测量定值电阻阻值的实验中,提供的实验器材如下:电压表V1(量程3 V,内阻r1=3.0 kΩ),电压表V2(量程5 V,内阻r2=5.0 kΩ),滑动变阻器R(额定电流1.5 A,最大阻值100 Ω),待测定值电阻R x,电源E(电动势6.0 V,内阻不计),单刀开关S,导线若干.回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应采用接法(填“限流”或“分压”).(2)将虚线框中的电路原理图补充完整.(3)根据下表中的实验数据(U1、U2分别为电压表V1﹑V2的示数),在图(a)给出的坐标纸上补齐数据点,并绘制U2-U1图像.测量次1 2 3 4 5数U1/V 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00U2/V 1.61 2.41 3.21 4.02 4.82图(a)(4)由U2-U1图像得到待测定值电阻的阻值R x=Ω(结果保留三位有效数字).(5)完成上述实验后,若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻R y(阻值约为700 Ω)的阻值,在不额外增加器材的前提下,要求实验精度尽可能高,请在图(b)的虚线框内画出你改进的电路图.图(b)9.[8分]充电宝是给手机及时充电的一种重要工具.可将充电宝视为跟蓄电池和干电池一样的可移动直流电源.一同学想测量某充电宝在充满电后的电动势(约5 V)和内阻,实验室还提供了如下器材:A.量程是3 A,内阻约为0.2 Ω的电流表;B.量程是6 V,内阻约为6 kΩ的电压表;C.量程是15 V,内阻约为30 kΩ的电压表;D.阻值为0~1 kΩ,额定电流为0.5 A的滑动变阻器;E.阻值为0~10 Ω,额定电流为3 A的滑动变阻器;F.阻值为2.5 Ω的定值电阻;G.阻值为20 Ω的定值电阻;H.开关S一个,导线若干.图甲(1)实验中滑动变阻器应选用.(选填相应器材前的字母)(2)根据所给器材,该同学设计了如图甲所示的电路,其中R0应选择(选填相应器材前的字母),它在电路中的作用是.(3)该同学记录的8组数据如表中所示,请在图乙的坐标纸上画出该充电宝的U-I图线.由图线可知该充电宝的电动势E=V,内阻r=Ω.(保留到小数点后2位)次数 1 2 3 4 5 6 7 8电流I/A 0.17 0.31 0.66 0.93 1.18 1.37 1.63 1.89电压U/V 5.05 5.03 5.00 4.97 4.94 4.92 4.89 4.86图乙10.某物理兴趣小组欲用图示电路将电流表改装成欧姆表,使欧姆表的中央刻度为15,倍率为“×1”.实验室提供的器材有:A.一节1.5 V干电池E(内阻不计);B.电流表(量程0~100 mA,内阻为2.5 Ω);C.电流表(量程0~0.6 A,内阻为0.2 Ω);D.滑动变阻器R1(0~30 Ω);E.滑动变阻器R2(0~3 kΩ);F.一对表笔及导线若干.(1)图中a为(填“红”或“黑”)表笔.(2)电流表应选用(填“B”或“C”),滑动变阻器应选用(填“D”或“E”).(3)在正确选用器材的情况下,正确连接好实验电路,并正确操作,若电流表满偏电流为I g,则电阻刻度盘上原I g处应标上“”(填写具体数值).11.某同学设想利用如图甲所示的实验电路,测量未知电阻R x的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势,实验过程中电流表的读数始终符合实验要求.(1)为了测量未知电阻R x的阻值,他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至(填“最大”或“最小”),然后闭合开关K1,将K2拨至1位置,调节R2,稳定后电流表A读数为I0;接着将开关K2拨至2位置,保持R2不变,调节R1,当R1=34.2 Ω时,电流表A读数仍为I0,则该未知电阻的阻值R x= Ω.图甲图乙(2)为了测量电流表A的内阻R A和电源的电动势E,他将R1的阻值调到某一值,将R2的阻值调到最大,将开关K2拨至2位置,闭合开关K1;然后多次调节R2,并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I;最后根据记录的数据,画出如图乙所示的图像,根据你所学的知识和题中所给字母写出该图像对应的函数表达式: ;已知R1=1.5 Ω,利用图像中的数据可求得,电流表A的内阻R A= Ω,电源的电动势E= V.12.用电阻箱、多用电表(当电流表用)、开关和导线测一节干电池的电动势和内阻.(1)将图(a)的实物连接成可完成实验的电路.(2)完成以下步骤的相关内容:①将多用电表的选择开关旋转至直流电流100 mA挡.②调节电阻箱,示数如图(b)所示,读得电阻值R= Ω.③合上开关,从多用电表上读得数值为I.④重复②③,收集多组R和I的数据.……(3)某同学根据他设计的实验以及收集到的数据,作出了如图(c)所示的R-图线,由此可知,干电池的电动势E=______V(计算结果保留三位有效数字);图像的纵截距的绝对值表示.答案专题十恒定电流考点1 电路的分析与计算1.BD 设电阻的上下表面边长为a,厚度为d,根据R=可得R==,则可知电阻与厚度d有关,与上下表面边长无关,因此R1的电阻等于R2的电阻;R1与R2串联,则通过R1和R2的电流相等,由U=IR可知,R1两端的电压等于R2两端的电压,故A错误,B正确.二者电阻值相等,由P=I2R可知,R1的电功率等于R2的电功率,故C错误,D正确.2.D 滑动变阻器滑片P由图示位置向右滑动,其接入电路的电阻增大,故电路的外电阻R增大.由I=可知,电路中的电流减小,故电流表示数减小,A项错误;由U1=IR1可知,电阻R1两端电压减小,电压表示数减小,B项错误;由U=E-Ir可知,路端电压即电容器两端电压增大,由Q=CU可知,电容器所带电荷量增大,C项错误;由P出=()2R=可知,内、外电阻相等时,电源的输出功率最大,结合R1=r可知,外电路电阻从大于r的某一值开始增大,电源的输出功率不断减小,D项正确.3.C 由于风扇接在电路中正常工作时为非纯电阻元件,因此欧姆定律不适用,即不能求出该风扇的电阻值,A错误;该风扇正常工作时消耗的电功率为2.5 W,又有P电=P机械+P r ,则该风扇的机械功率应小于2.5 W,B错误;该风扇正常工作时,8小时内消耗的电能为E电=P电t=2.5×8W·h=0.02 kW·h,C正确;由以上可知,风扇的内阻为r==,当风扇被卡住时,风扇的热功率为P'r===>P电=2.5 W,D错误.4.B t A对应的电阻小,由闭合电路欧姆定律I=可知,对应电路中的电流大,应标在电流较大的刻度上.由于金属丝电阻随温度变化的关系式为R=kt+b,结合I=得I=,故温度与电流是非线性关系,选项B正确.5.D由于理想电流表内阻为零,若A、B、C均为电流表,两个灯将被短路,均不亮,A错误.由于理想电压表内阻无穷大,若A、B、C均为电压表,电路中电流为零,两个灯均不亮,与题不符,B 错误.B为电流表,A、C为电压表时,两灯串联电流相等,A、C电压之比为1:3,则两灯功率之比为1:3,C错误;A、C为电流表,B为电压表,两灯并联,两灯能同时正常发光,功率之比为3:1,D 正确.考点2 实验:测定金属的电阻率1.(1)4.713(4.711~4.715均可,2分)(2)b(2分)(3)如图甲所示(2分)(4)如图乙所示(2分)1.0(0.88~1.1均可,2分)解析:(1)由螺旋测微器的读数规则可知,该圆柱体的直径为4.5 mm+21.3×0.01 mm=4.713 mm.(2)为了保护实验器材,在开关S闭合前,应使滑动变阻器接入电路的电阻最大,所以开关S闭合前应将滑动变阻器的滑片移至b端.(3)根据电路图将实物图连线补充完整,如图甲所示.(4)舍掉误差较大的点,将坐标系中其余各点用一条直线连接起来,如图乙所示,则图线的斜率大小为该电阻R与定值电阻R0的阻值之和,可得R=1.0 Ω.2.(1)“×10”(1分)短接(1分)50(1分)(2)电路图见解析(2分)(3)9.0(9.0±0.3均可,2分)小于(1分)螺旋测微器(2分)解析:(1)指针偏转过大,说明所选电阻挡的倍率太大,换用更小的“×10”挡即可;进行欧姆调零过程中,需要将红、黑表笔短接;欧姆表读数为表盘示数乘以倍率,所以读数为5×10 Ω=50 Ω.(2)电压从零开始调节,所以滑动变阻器采用分压式接法接入电路,待测电阻和电表内阻满足>,可知电压表的分流较小,所以电流表采用外接法,连接电路如图所示.(3)根据图像可知x=0时,R a+R b=48.0 Ω,当x=0.3 m时,R b=39.0 Ω,所以导线a的电阻为R a=9.0 Ω;根据电阻定律R=ρ可知R a=9.0 Ω=ρa、R b=39.0 Ω=ρb,可知<1,所以导线a的电阻率小于导线b的电阻率;测量导线的电阻率,需要测量导线的横截面积,所以需要使用螺旋测微器测量导线的直径,从而求得横截面积.考点3 实验:描绘小电珠的伏安特性曲线1.(1)A(1分)B(1分)D(1分)F(1分)(2)(1分)3.75 mA(1分)解析:(1)要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻,需要测量LED灯两端的电压和通过LED灯的电流,由于电压表的量程较大,测量误差较大,故不能用题给的电压表测量LED 两端的电压,可以将电流表与定值电阻串联改装为电压表测量电压;如果将该电流表改装成3 V量程的电压表,则由电表的改装原理得U g=I g(r2+R),整理并代入数据解得R=-r2=(-10)Ω=590 Ω,结合题意为了达到量程要求,电流表应与定值电阻R1串联改装成量程为4 V的电压表,电表2选择B,定值电阻选择D;LED灯额定电压下的电流大约为I= A≈6.67 mA,电流表的量程为15 mA,故电表1应选择A;由于滑动变阻器采用了分压接法,因此滑动变阻器应选择最大阻值较小的,即滑动变阻器应选择F.(2)LED灯工作的电压为I2(R1+r2),电表1测的是总电流,则通过LED灯的电流为(I1-I2),测量LED灯正常工作时的电阻表达式R x=.因为改装后的电压表内阻为R V=(790+10)Ω=800 Ω,则当I2= mA=3.75 mA时,LED灯两端的电压为3 V,达到额定电压,测出来的电阻为LED正常工作时的电阻.2.(1)①电压表量程太小(1分)②滑动变阻器应采用分压式接法(1分)(2)如图1所示(1分)(3)如图2所示(2分)(4)7.9(7.7~8.1均给分 )(2分)(5)通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小灯泡的电流与电压的变化关系都是非线性关系(1分)该元件的阻值随电压的升高而减小,而小灯泡的阻值随电压的升高而增大(1分)。
江苏省2021高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十测量金属丝的电阻率教案
实验十测量金属丝的电阻率1.实验原理(如图1所示)由R=ρ错误!得ρ=错误!,因此,只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R,即可求出金属丝的电阻率ρ。
图12.实验器材被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻器(0~50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺.3.实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d.(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路.(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。
(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.(5)闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内.(6)将测得的R x、l、d值,代入公式R=ρ错误!和S=错误!中,计算出金属丝的电阻率.1.数据处理(1)在求R x的平均值时可用两种方法①用R x=错误!分别算出各次的数值,再取平均值.②用U-I图线的斜率求出.(2)计算电阻率将记录的数据R x、l、d的值代入电阻率计算公式ρ=R x Sl=错误!.2.误差分析(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要来源之一.(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小.(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差.(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差.3.注意事项(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法.(2)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路,然后再把电压表并联在被测金属丝的两端.(3)测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的被测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值.(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值.(5)闭合开关之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置.(6)在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0~0。
2021版高考物理一轮复习第八章恒定电流5实验十测定电源的电动势和内阻学案
实验十测定电源的电动势和内阻一、实验目的1.会用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻.2.进一步加深对闭合电路欧姆定律的理解.3.进一步熟练掌握电压表和电流表的使用方法.二、实验原理闭合电路欧姆定律:E=U外+U内.如果电表器材是电压表和电流表,可用U-I法,即E=U+Ir.原理图如图甲,实物连接图如图乙.三、实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等.四、实验过程1.连接电路电流表用0.6 A量程,电压表用3 V量程,按实验电路图连接好电路.2.测量与记录(1)把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端.(2)闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(I1,U1).(3)用同样方法测量出多组I、U值,填入数据记录表格中.(4)断开开关,拆除电路,整理好器材.五、数据处理设计表格,将测得的六组U、I值填入表格中.第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组U /V I /A(1)联立六组对应的U 、I 数据,数据满足关系式:U 1=E -I 1r 、U 2=E -I 2r 、U 3=E -I 3r …(2)让第1式和第4式联立方程,第2式和第5式联立方程,第3式和第6式联立方程,这样解得三组E 、r ,取其平均值作为电池的电动势E 和内阻r 的大小.方法二:图象法.(1)在坐标纸上以路端电压U 为纵轴、干路电流I 为横轴建立U -I 坐标系.(2)在坐标平面内描出各组(I ,U )值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧.(3)直线与纵轴交点的纵坐标值即为电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线斜率的绝对值即为电池的内阻r 的大小,即r =⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI .六、误差分析 1.偶然误差(1)读数不准引起误差.(2)用图象法求E 和r 时,由于作图不准确造成误差. 2.系统误差(1)若采用甲图电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I 真与I 测的差越大.其U -I 图象如图乙所示.结论:E测<E真,r测<r真.(2)若采用丙图电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流越大,电流表分压越多,对应U真与U测的差越大.其U-I图象如图丁所示.结论:E测=E真,r测>r真.七、注意事项1.为了使电池的路端电压变化明显,应选内阻大些的电池(选用已使用过一段时间的干电池).2.在实验中不要将I调得过大,每次读完U和I的数据后应立即断开电源,以免干电池在大电流放电时,E和r明显变化.3.要测出不少于6组的(I、U)数据,且变化范围要大些.4.画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I 必须从零开始),但这时图线与横轴的交点不再是短路电流,而图线与纵轴的交点仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻.电路设计和器材选择[学生用书P173]【典题例析】某课外活动小组自制了西红柿电池组,现在要测量该西红柿电池组的电动势和内阻(电动势约为2 V,内阻一千多欧姆),实验室现有如下器材:多用电表:欧姆挡(×1,×10,×100,×1 k);直流电流挡(0~0.5 mA,0~1 mA,0~10 mA,0~100 mA);直流电压挡(0~0.5 V,0~2.5 V,0~10 V,0~50 V,0~250 V,0~500 V)电压表(0~3 V,0~15 V)电流表(0~0.6 A,0~3 A)滑动变阻器:R1(10 Ω),R2(2 000 Ω)开关及导线(1)该小组同学先用多用电表直流电压“0~2.5 V”挡粗测了西红柿电池组的电动势,指针稳定时如图甲所示,其示数为________ V;(2)为了用伏安法更精确地测量西红柿电池组的电动势和电阻,应选____________测电压,选______________测电流(填电表名称和所选量程);滑动变阻器应选______(填电阻符号);(3)请设计方案,在图乙上进行实物连接.甲乙[答案] (1)1.60 (2)电压表(0~3 V) 多用电表直流电流挡0~1 mA R2(3)如图所示某课外小组在参观工厂时,看到一丢弃不用的电池,同学们想用物理课上学到的知识来测定这个电池的电动势和内阻,已知这个电池的电动势为11~13 V,内阻小于3 Ω,由于直流电压表量程只有0~3 V,需要将这只电压表通过连接一固定电阻(用电阻箱代替)改装为量程为0~15 V的电压表,然后再用伏安法测电池的电动势和内阻,以下是他们的实验操作过程:(1)把电压表量程扩大,实验电路如图甲所示,实验步骤如下,完成填空.第一步:按电路图连接实物;第二步:把滑动变阻器的滑片移到最右端,把电阻箱的阻值调到零;第三步:闭合开关,把滑动变阻器的滑片调到适当位置,使电压表的读数为3 V;第四步:把电阻箱的阻值调到适当值,使电压表的读数为____________V;第五步:不再改变电阻箱阻值,保持电压表和电阻箱串联,撤去其他线路,即得量程为0~15 V的电压表.(2)实验可供选择的器材有:A.电压表(量程为0~3 V,内阻约2 kΩ)B.电流表(量程为0~3 A,内阻约0.1 Ω)C.电阻箱(阻值范围0~9 999 Ω)D.电阻箱(阻值范围0~999 Ω)E.滑动变阻器(阻值为0~20 Ω,额定电流2 A)F.滑动变阻器(阻值为0~20 kΩ,额定电流0.2 A)电阻箱应选____________,滑动变阻器应选__________.(选填相应器材前的字母)(3)用该扩大了量程的电压表(电压表的表盘没变),测电池电动势E和内阻r,实验电路如图乙所示,得到多组电压U和电流I的值,并作出U-I图线如图丙所示,可知电池的电动势为________V,内阻为________Ω.解析:(1)将量程为0~3 V的电压表改装成量程为0~15 V 的电压表,串联电阻箱后的总内阻为原来电压表内阻的5倍,由于滑动变阻器滑片的位置不变,分压部分两端的电压仍为3 V,此时电压表两端的电压为0.6 V.(2)改装电压表需要串联的电阻阻值大约为8 kΩ,故电阻箱选C;由于采用分压式电路,滑动变阻器选E.(3)由于电压表改装后量程扩大5倍,将图丙的纵坐标值扩大5倍,即可根据纵轴截距得电池的电动势为11.5 V ,由图线斜率的绝对值可求得电池的内阻为2.5 Ω.答案:(1)0.6 (2)C E (3)11.5 2.5对数据处理和误差分析的考查[学生用书P174]【典题例析】(2017·高考天津卷)某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻.其中电流表A 1的内阻r 1=1.0 k Ω,电阻R 1=9.0 k Ω,为了方便读数和作图,给电池串联一个R 0=3.0 Ω的电阻.(1)按图示电路进行连接后,发现aa ′、bb ′和cc ′三条导线中,混进了一条内部断开的导线.为了确定哪一条导线内部是断开的,将电键S 闭合,用多用电表的电压挡先测量a 、b ′间电压,读数不为零,再测量a 、a ′间电压,若读数不为零,则一定是________导线断开;若读数为零,则一定是________导线断开.(2)排除故障后,该小组顺利完成实验.通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A 1和A 2的多组I 1、I 2数据,作出图象如图.由I 1-I 2图象得到电池的电动势E =________V ,内阻r =________Ω.[解析] (1)根据U =IR ,导线电阻R 等于零,所以良好的同一根导线上任何两点都不会存在电势差,若一根导线两端有电势差,则导线断开.据此可推断出导线是完整的还是断开的.(2)将电流表A 1和R 1串联当成电压表使用,电压测量值U =I 1(r 1+R 1),根据闭合电路欧姆定律有I 1(r 1+R 1)=E -I 2(r +R 0),整理得I 1=E r 1+R 1-r +R 0r 1+R 1I 2,由题图可知,纵轴截距b =0.14×10-3 A =Er 1+R 1,所以电动势E =0.14×10-3×(1×103+9×103) V =1.4 V ,斜率的绝对值表示r +R 0r 1+R 1,即|k |=0.14-0.05260=r +R 0r 1+R 1,解得r ≈0.5 Ω.[答案] (1)aa ′ bb ′ (2)1.4(1.36~1.44均可) 0.5(0.4~0.6均可)小明利用如图1所示的实验装置测量一干电池的电动势和内阻.(1)图1中电流表的示数为____________A.(2)调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数记录如下:U (V) 1.45 1.36 1.27 1.16 1.06 I (A)0.120.200.280.360.44由图线求得:电动势E =____________V ;内阻r =____________Ω.(3)实验时,小明进行了多次测量,花费了较长时间,测量期间一直保持电路闭合.其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为________________________________________________________________________.解析:(1)电流表所用量程为0~0.6 A ,其分度值为0.02 A ,其示数为0.4 A +2×0.02 A =0.44 A. (2)U -I 图线见答案.因U =E -Ir ,故由U -I 图线可得,电动势E =1.6 V ,内阻r =ΔU ΔI =1.6-1.00.5 Ω=1.2 Ω.答案:(1)0.44 (2)U -I 图线如图 1.60(1.58~1.62都算对) 1.2(1.18~1.26都算对)(3)干电池长时间使用后,电动势和内阻会发生变化,导致实验误差增大创新实验[学生用书P175]1.设计本实验时,还可有以下两种思路:(1)利用电流表(或电压表)和电阻箱,改变电阻箱的阻值,测出对应的电流(或电压),由闭合电路欧姆定律列式求解或作出相关量间的关系图象,利用截距、斜率求解.(2)利用电阻箱和数据采集系统获取相关数据,或给出图象,利用闭合电路欧姆定律导出有关量间函数关系,由图象截距、斜率求解.无论实验如何设计,给出哪两个量的关系图象,都是利用闭合电路欧姆定律,进行相关的推导,找出其函数关系,从而求得电动势和内阻.2.电源的电动势和内阻测量方法一般为伏安法,另外还有以下几种方法:(1)安阻法:用一个电流表和电阻箱测量,电路如图甲所示,测量原理为:E =I 1(R 1+r ),E =I 2(R 2+r ),由此可求出E 和r ,此种方法使测得的电动势无偏差,但内阻偏大.(2)伏阻法:用一个电压表和电阻箱测量,电路如图乙所示.测量原理为:E =U 1+U 1R 1r ,E =U 2+U 2R 2r ,由此可求出E 和r ,此种方法测得的电动势和内阻均偏小.(3)粗测法:用一只电压表粗测电动势,直接将电压表接在电源两端,所测值近似认为是电源电动势,此时U =ER VR V +r≈E ,需满足R V ≫r .(4)双伏法:用两个电压表可测得电源的电动势,电路如图所示.测量方法为:断开S ,测得V 1、V 2的示数分别为U 1、U 2,此时,E =U 1+U 2+U 1R V r ,R V 为V 1的内阻;再闭合S ,V 1的示数为U ′1,此时E =U ′1+U ′1R V r ,解方程组可求得E 和r .【典题例析】硅光电池是一种可将光能转化为电能的元件.某同学利用图甲所示电路探究某硅光电池的路端电压U 与电流I 的关系.图中定值电阻R 0=2 Ω,电压表、电流表均可视为理想电表.(1)用笔画线代替导线,根据电路图,将图乙中的实物电路补充完整.(2)实验一:用一定强度的光照射硅光电池,闭合开关S ,调节可调电阻R 的阻值,通过测量得到该电池的U -I 曲线a (见图丙).则由图象可知,当电流小于200 mA 时,该硅光电池的电动势为________ V ,内阻为________ Ω.(3)实验二:减小光照强度,重复实验,通过测量得到该电池的U -I 曲线b (见图丙).当可调电阻R 的阻值调到某值时,若该电路的路端电压为1.5 V ,由曲线b 可知,此时可调电阻R 的电功率约为________ W(结果保留2位有效数字).[解析] (1)分析图甲所示实验原理图,根据原理图连接实物电路图,如图所示.(2)在硅光电池的U -I 图象中,当I =0时,U =E ,图线斜率的绝对值表示内阻.由图线a 可知E =2.9 V ,在电流小于200 mA 的情况下,此电池的内阻r =4.0 Ω.(3)由图线b 可知,在实验二中当路端电压为1.5 V 时,电路电流I =60 mA =0.06 A ,由欧姆定律可知,此时外电阻R 外=U 外I=1.5 V0.06 A=25 Ω,可调电阻阻值R =R 外-R 0=25 Ω-2 Ω=23 Ω,可调电阻消耗的电功率P =I 2R =(0.06 A)2×23 Ω=0.083 W.[答案] (1)实物连接图见解析 (2)2.9 4.0 (3)0.083(2020·湖北八校联考)甲同学设计了如图甲所示的电路来测量电源电动势E 及电阻R 1和R 2的阻值.实验器材有:待测电源E (不计内阻),待测电阻R 1,待测电阻R 2,电压表V(量程为1.5 V ,内阻很大),电阻箱R (0~99.99 Ω),单刀单掷开关S 1,单刀双掷开关S 2,导线若干.(1)先测电阻R 1的阻值.请将甲同学的操作补充完整:闭合S 1,将S 2切换到a ,调节电阻箱,读出其示数R 0和对应的电压表示数U 1.保持电阻箱示数不变,______________________,读出电压表的示数U 2.则电阻R 1的表达式为R 1=______________.(2)甲同学已经测得电阻R 1=4.80 Ω,继续测电源电动势E 和电阻R 2的阻值,该同学的做法是:闭合S 1,将S 2切换到a ,多次调节电阻箱,读出多组电阻箱示数R 和对应的电压表示数U ,用测得的数据,绘出了如图乙所示的1U -1R图线,则电源电动势E =________V ,电阻R 2=________Ω(保留3位有效数字).解析:(1)保持电阻箱示数不变,将S 2切换到b ,由于R 和R 1串联,所以通过R 1的电流I =U 1R 0,R 1两端的电压为U 2-U 1,所以R 1=U 2-U 1I =U 2-U 1U 1R 0.(2)根据闭合电路欧姆定律,E =U R(4.8+R 2+R ),所以1U =1E ·(4.8+R 2)1R +1E ,由此式看出,1U -1R图线的截距为 1E =0.7,斜率k =1E ·(4.8+R 2)=2.8-0.70.5=4.2,由此两式得,E ≈1.43 V ,R 2=1.20 Ω.答案:(1)将S 2切换到b U 2-U 1U 1R 0(2)1.43 1.20[学生用书P176]1.某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提出的实验方案中有如下四种器材组合.为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是( )A .一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器B .一个伏特表和多个定值电阻C .一个安培表和一个电阻箱D .两个安培表和一个滑动变阻器解析:选D.A 选项属于伏安法测定干电池的电动势和内阻的实验器材,A 正确;由U =E -URr ,B 正确;由E =I (R +r ),C 正确;因不能读出滑动变阻器的阻值,D 错误.2.用电流表和电压表测定由三节干电池串联组成的电池组(电动势约4.5 V ,内电阻约1 Ω)的电动势和内电阻,除待测电池组、开关、导线外,还有下列器材供选用:A .电流表:量程0.6 A ,内电阻约1 ΩB .电流表:量程3 A ,内电阻约0.2 ΩC .电压表:量程3 V ,内电阻约30 k ΩD .电压表:量程6 V ,内电阻约60 k ΩE .滑动变阻器:0~1 000 Ω,额定电流0.5 AF .滑动变阻器:0~20 Ω,额定电流2 A(1)为了使测量结果尽量准确,电流表应选用________,电压表应选用________,滑动变阻器应选用________(均填仪器的字母代号).(2)下图为正确选择仪器后,连好的部分电路.为了使测量误差尽可能小,还需在电路中用导线将________和________相连、________和________相连、________和________相连(均填仪器上接线柱的字母代号).(3)实验时发现电流表坏了,于是不再使用电流表,剩余仪器中仅用电阻箱替换掉滑动变阻器,重新连接电路,仍能完成实验.实验中读出几组电阻箱的阻值R 和对应电压表的示数U .用图象法处理采集到的数据,为使在直角坐标系中得到的函数图象是一条直线,则可以________为纵坐标,以________为横坐标.解析:(1)为了使测量更准确,电流表选量程为0.6 A 的电流表A ,电池组的电动势约4.5 V ,故电压表选D ,为了便于调节滑动变阻器应选F.(2)为了使测量误差尽可能小,测量电源电动势和内电阻的原理图如图(a)所示,因此将a 、d 相连,c 、g 相连,f 、h 相连.(3)用电阻箱和电压表测量电源电动势和内电阻的实验原理图如图(b)所示,根据闭合电路欧姆定律,得E =U +U Rr所以1U =1E +r E ·1R ⎝⎛⎭⎪⎫或U =E -U Rr 或R U =r E +1E R ,因此可作出1U -1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫或U -U R 或RU -R 图象处理数据.答案:(1)A D F (2)a d c g f h(3)1U1R(或UU R 或RUR )(横纵坐标互换亦可)3.在测定一组干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材: A .电流传感器1 B .电流传感器2C .定值电阻R 0(3 k Ω)D .滑动变阻器R (0~20 Ω)E .开关和导线若干某同学发现上述器材中没有电压传感器,但给出了两个电流传感器,于是他设计了如图甲所示的电路来完成实验.(1)该同学利用测出的实验数据作出的I 1-I 2图线(I 1为电流传感器1的示数,I 2为电流传感器2的示数,且I 1远小于I 2)如图乙所示,则由图线可得被测电池的电动势E =____________V ,内阻r =____________ Ω.(2)若将图线的纵轴改为____________,则图线与纵轴交点的物理含义即被测电池电动势的大小. 解析:(1)由闭合电路欧姆定律有E =U +Ir ,可得I 1R 0=E -I 2r ,则I 1=ER 0-rR 0I 2,即I 1与I 2间为线性关系,由数学知识可得,k =-rR 0,b =ER 0,由题图乙可知,b =1.5 mA ,k =-0.5×10-3,解得E =4.5 V ,r =1.5 Ω.(2)若将图象纵轴改为路端电压,即I 1R 0,则图线与纵轴交点的物理意义即为被测电源电动势的大小. 答案:(1)4.5 1.5 (2)I 1R 0 4.用如图所示电路测量电源的电动势和内阻.实验器材:待测电源(电动势约3 V ,内阻约2 Ω),保护电阻R1(阻值10 Ω)和R2(阻值5 Ω),滑动变阻器R,电流表A,电压表V,开关S,导线若干.实验主要步骤:①将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关;②逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值,记下电压表的示数U和相应电流表的示数I;③以U为纵坐标,I为横坐标,作U-I图线(U、I都用国际单位);④求出U-I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a.回答下列问题:(1)电压表最好选用________;电流表最好选用________.A.电压表(0~3 V,内阻约15 kΩ)B.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ)C.电流表(0~200 mA,内阻约2 Ω)D.电流表(0~30 mA,内阻约2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大.两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________.A.两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B.两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C.一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱,另一条导线接在电阻丝左端接线柱D.一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱,另一条导线接在电阻丝右端接线柱(3)选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E=________,r=________,代入数值可得E和r的测量值.解析:(1)测电源的电动势和内阻的原理为闭合电路的欧姆定律,即U=E-Ir,I是电路中的总电流,实际测量时电压表的分流作用会引起系统误差,为了减小系统误差,应选用内阻较大的电压表,即选A;由于电路中的最大电流约为I=Er+R1+R2=32+10+5A≈0.176 A=176 mA,应选C.(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动,发现电压表示数增大,说明滑动过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大,因此说明一根导线接在滑动变阻器金属杆左、右端接线柱均可,另一条导线接在电阻丝左端接线柱,C项正确.(3)图象斜率绝对值k =r +R 2,图象与横轴的截距为电压表短路时的电流,即a =Er +R 2,因此电源的内阻r =k -R 2,电源的电动势E =ka .答案:(1)A C (2)C (3)ak k -R 25.小明在做测量电源电动势和内阻的实验,已知干电池的电动势约为1.5 V ,内阻约为0.3 Ω;电压表 V(0~3 V ,内阻约为3 kΩ);电流表A(0~0.6 A ,内阻为0.80 Ω);滑动变阻器R (最大阻值10 Ω).(1)为了更准确地测出电源电动势和内阻.请在给出的虚线框中画出实验电路图.在实验中测得多组电压和电流值,得到如图所示的U -I 图线,由图可得出该电源电动势E =____________V ,内阻r =____________Ω.(结果保留2位小数)(2)请结合你设计的电路图和U -I 图线对实验结果进行误差分析.解析:(1)因电流表的内阻是已知的,故可采用相对电源电流表内接电路,电路图如图所示.由题图可知E =1.50 V ,r =ΔU ΔI -r A =1.50-1.000.50Ω-0.80 Ω=0.20 Ω.(2)根据闭合电路欧姆定律可得U 1+I 1(r +r A )=U 2+I 2(r +r A ),而电流表的内阻r A 为已知,所以本实验结果不存在电路图引起的系统误差;但在电压表、电流表读数,描点、连线及利用图象进行数据处理时会存在偶然误差.答案:(1)图见解析 1.50 0.20 (2)见解析6.用实验测一电池的电阻r 和一待测电阻的阻值R x .已知电池的电动势约6 V ,电池内阻和待测电阻阻值都为数十欧.可选用的实验器材有:电流表A 1(量程0~30 mA);电流表A2(量程0~100 mA);电压表V(量程0~6 V);滑动变阻器R1(阻值0~5 Ω);滑动变阻器R2(阻值0~300 Ω);开关S一个,导线若干条.某同学的实验过程如下:Ⅰ.设计如图所示的电路图,正确连接电路.Ⅱ.将R的阻值调到最大,闭合开关,逐次调小R的阻值,测出多组U和I的值,并记录.以U为纵轴,I为横轴,得到如图所示的图线.Ⅲ.断开开关,将R x改接在B、C之间,A与B直接相连,其他部分保持不变.重复Ⅱ的步骤,得到另一条U-I图线,图线与横轴I的交点坐标为(I0,0),与纵轴U的交点坐标为(0,U0).回答下列问题:(1)电流表应选用________,滑动变阻器应选用________.(2)由U-I图线,得电源内阻r=________ Ω.(3)用I0、U0和r表示待测电阻的关系式R x=________,代入数值可得R x.(4)若电表为理想电表,R x接在B、C之间与接在A、B之间,滑动变阻器滑片都从最大阻值位置调到某同一位置,两种情况相比,电流表示数变化范围________,电压表示数变化范围________.(均选填“相同”或“不同”)解析:(1)由题U -I 图线可知电流表量程应为0~100 mA ,故选A 2.路端电压大于5.5 V ,而电源电动势E =6 V ,故R 外≫r ,则滑动变阻器选R 2.(2)由题图得:r =ΔUΔI =25 Ω.(3)R x +r =U 0I 0,R x =U 0I 0-r .(4)电流I =ER +r +R x,r +R x 一定,R 从300 Ω变到某同一阻值,电流变化范围相同.R x 接A 、B 间时,U =E R +R x +r (R +R x ),R x 接B 、C 间时,U ′=ER +R x +rR ,故两种情况下电压变化不同.答案:(1)A 2 R 2 (2)25 (3)U 0I 0-r(4)相同 不同。
2022届高考物理一轮复习专题十恒定电流试题1含解析新人教版
2022届高考物理一轮复习:专题十恒定电流考点1 电路的分析与计算高考帮·揭秘热点考向1.[2020全国Ⅰ,17,6分]图(a)所示的电路中,K与L间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压U C.如果U C随时间t的变化如图(b)所示,则下列描述电阻R两端电压U R随时间t变化的图像中,正确的是( )A B C D2.[2020江苏,6,4分,多选]某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示.当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯突然变暗,此时()A.车灯的电流变小B.路端电压变小C.电路的总电流变小D.电源的总功率变大拓展变式1.[2017浙江11月选考,12,3分]小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示,则这些电器一天消耗的电能约为()电器消耗功率/W 工作时间/h电茶壶 2 000 1空调 1 200 3电视机100 2节能灯16 4路由器9 24A.6.1×103 WB.6.1×103 JC.2.2×104 WD.2.2×107 J2.如图所示,已知电源电动势E=5 V,内阻r=2 Ω,定值电阻R1=0.5 Ω,滑动变阻器R2的阻值范围为0~10 Ω.(1)当滑动变阻器R2的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大?最大功率是多少?(2)当滑动变阻器的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?最大功率是多少?(3)当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的输出功率最大?最大功率是多少?3.[2018江苏,8,4分,多选]如图所示,电源E对电容器C充电,当C两端电压达到80 V时,闪光灯瞬间导通并发光,C放电.放电后,闪光灯断开并熄灭,电源再次对C充电.这样不断地充电和放电,闪光灯就周期性地发光.该电路()A.充电时,通过R的电流不变B.若R增大,则充电时间变长C.若C增大,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大D.若E减小为85 V,闪光灯闪光一次通过的电荷量不变4.2020年12月19日,由嫦娥五号采集的重1 731克的月球样品正式交接.我国首次地外天体样品储存、分析和研究工作拉开序幕.嫦娥五号使用的太阳能电池帆板在有光照时,可以将光能转化为电能,太阳能电池帆板作为电源,其路端电压与干路电流的关系如图所示,则下列说法正确的是()A.该电池帆板的电动势为2.80 VB.随着外电路电阻增大,其内阻逐渐增大C.外电路阻值为1 kΩ时,电源输出功率约为3.2 WD.外电路阻值为1 kΩ时,电源效率约为36%考点2 实验:测定金属的电阻率高考帮·揭秘热点考向1.[2019天津,9(3),8分]现测定长金属丝的电阻率.①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是mm.②利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻.这段金属丝的电阻R x约为100 Ω,画出实验电路图,并标明器材代号.电源E(电动势10 V,内阻约为10 Ω)电流表A1(量程0~250 mA,内阻R1=5 Ω)电流表A2(量程0~300 mA,内阻约为5 Ω)滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流2 A)开关S及导线若干③某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式R x=.从设计原理看,其测量值与真实值相比(填“偏大”“偏小”或“相等”).2.[2019江苏,11,10分]某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下:图甲(1)螺旋测微器如图甲所示.在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏.(2)选择电阻丝的(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径.(3)如图乙所示,R x为待测电阻丝.请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图丙所示实物电路中的正确位置.图乙图丙图丁(4)为测量R x,利用图乙所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1-I1关系图线如图丁所示.接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图线.(5)由此,可求得电阻丝的R x=Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率.拓展变式1.[2015海南,11,6分]某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图(a)和(b)所示.该工件的直径为cm,高度为mm.图(a) 图(b)2.[2018天津,9(3),10分]某同学用伏安法测定待测电阻R x的阻值(约为10 kΩ),除了R x、开关S、导线外,还有下列器材供选用:A.电压表(量程0~1 V,内阻约10 kΩ)B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.05 Ω)E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确,电压表选用,电流表选用,电源选用.(均填器材的字母代号)(2)画出测量R x阻值的实验电路图.(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是.3.[山东高考]实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为 1.0 mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻R x,从而确定导线的实际长度.可供使用的器材有:电流表:量程0.6 A,内阻约0.2 Ω;电压表:量程3 V,内阻约9 kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值5 Ω;滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω;定值电阻:R0=3 Ω;电源:电动势6 V,内阻可不计;开关、导线若干.回答下列问题:(1)实验中滑动变阻器应选(填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至端(填“a”或“b”).(2)在图乙所示的实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接.图甲图乙图丙(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A时,电压表示数如图丙所示,读数为V.(4)导线实际长度为m(保留2位有效数字).4.[2018浙江下半年选考,18,5分]为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻R x,小明设计了如图1所示的电路.(1)实验时,闭合开关S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将c点先后与a、b点连接,发现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将c点接(选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果(选填“小于”“等于”或“大于”)R x的真实值.(2)根据实验测得的6组数据,在图2中描点,作出了2条图线.你认为正确的是(选填“①”或“②”),并由图线求出电阻R x= Ω.(保留2位有效数字)图1图25.[2020四川德阳高三诊断考试]测量电流表G1的内阻r1的电路如图甲所示.供选择的仪器如下:A.待测电流表G1(0~1 mA,内阻约为200 Ω);B.电流表G2(0~6 mA,内阻约为50 Ω);C.定值电阻R1(300 Ω);D.定值电阻R2(50 Ω);E.滑动变阻器R3(0~500 Ω);F.滑动变阻器R4(0~10 Ω);G.干电池(1.5 V);H.开关S及导线若干.(1)定值电阻应选,滑动变阻器应选.(均填器材前对应的字母序号)(2)补全实验步骤:①按电路图连接电路,;②闭合开关S,移动滑动触头至某一位置,记录G1、G2的读数I1、I2;③多次移动滑动触头,记录相应的G1、G2的读数I1、I2;④以I2为纵坐标,I1为横坐标,在图乙中作出相应图线.(3)根据I2-I1图线的斜率k及定值电阻,写出待测电流表内阻的表达式:(用题中所给字母表示).6.[2016海南,12,9分]某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路.(1)已知表头G满偏电流为100 μA,表头上标记的内阻值为900 Ω.R1、R2和R3是定值电阻.利用R1和表头构成1 mA的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表.若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1 V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3 V,则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1=Ω,R2=Ω,R3=Ω.(2)用量程为3 V,内阻为2 500 Ω的标准电压表对改装表3 V挡的不同刻度进行校准.所用电池的电动势E为5 V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为50 Ω和5 kΩ.为方便实验中调节电压,图中R应选用最大阻值为Ω的滑动变阻器.(3)校准时,在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近(填“M”或“N”)端.(4)若由于表头G上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,则表头G内阻的真实值(填“大于”或“小于”)900 Ω.7.[2016全国Ⅱ,23,9分]某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ),直流电源E(电动势3 V),开关1个,导线若干.实验步骤如下:①按电路原理图(a)连接线路;②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S;③调节滑动变阻器,使电压表满偏;④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00 V,记下电阻箱的阻值.回答下列问题:(1)实验中选择滑动变阻器(填“R1”或“R2”).(2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线.图(b)(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变.计算可得电压表的内阻为Ω(结果保留到个位).(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为(填正确答案标号).A.100 μAB.250 μAC.500 μAD.1 mA考点3 实验:描绘小电珠的伏安特性曲线高考帮·揭秘热点考向[2020江苏,10,8分]某同学描绘一种电子元件的I-U关系图像,采用的实验电路图如图甲所示,为电压表,为电流表,E为电源(电动势约6 V),R为滑动变阻器(最大阻值20 Ω),R0为定值电阻,S为开关.(1)请用笔画线代替导线,将图乙所示的实物电路连接完整.图甲图乙(2)调节滑动变阻器,记录电压表和电流表的示数如下表:电压U/V 0.000 0.250 0.500 0.650 0.700 0.725 0.750电流0.00 0.10 0.25 0.60 1.70 4.30 7.50I/mA图丙请根据表中的数据,在方格纸上作出该元件的I-U图线.(3)根据作出的I-U图线可知,该元件是(选填“线性”或“非线性”)元件.(4)在上述测量中,如果用导线代替电路中的定值电阻R0,会导致的两个后果是.A.电压和电流的测量误差增大B.可能因电流过大烧坏待测元件C.滑动变阻器允许的调节范围变小D.待测元件两端电压的可调节范围变小拓展变式1.[2020全国Ⅱ,23,10分]某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性.所用器材有:电流表A1(量程200 mA,内阻R g1=10.0 Ω)、电流表A2(量程500 mA,内阻R g2=1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0=10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V,内阻很小)、开关S和若干导线.该同学设计的电路如图(a)所示.(1)根据图(a),在图(b)的实物图中画出连线.(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流,利用I1、I2、R g1和R0写出:小灯泡两端的电压U=,流过小灯泡的电流I=.为保证小灯泡的安全,I1不能超过mA.(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零.逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在下表中给出.I1/mA32 55 85 125 144 173I2/mA 171 229 299 379 424 470根据实验数据可算得,当I1=173 mA时,灯丝电阻R=Ω(保留1位小数).(4)如果用另一个电阻替代定值电阻R0,其他不变,为了能够测量完整的伏安特性曲线,所用电阻的阻值不能小于Ω(保留1位小数).2.[2021浙江绍兴诊断性测试](1)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中:(i)为完成实验,在图甲提供的实验器材中,除了①②⑥⑨以外,还需要(填图中序号),共需要根导线;图甲图乙(ii)小灯泡的规格是“2.5 V,0.75 W”,某次测量时电流表和电压表的示数如图乙所示,则电流I=A,电压U=V.(2)在学习了伏安法测电阻后,小明用电流表内接法和外接法分别测量了同一个定值电阻的电流、电压,并将得到的数据描绘到U-I图上,如图丙所示.图丙(i)其中“×”组数据对应滑动变阻器的(填“分压”或“限流”)接法;(ii)在图中,由电流表外接法得到的数据点是用(填“·”或“×”)表示的.考点4 实验:测定电源电动势和内阻高考帮·揭秘热点考向1.[2020天津,9(2),6分]某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻,要求测量结果尽量准确.电压表(量程0~3 V,内阻约为3 kΩ)电流表(量程0~0.6 A,内阻约为1 Ω)滑动变阻器(0~20 Ω,额定电流1 A)待测电池组(电动势约为3 V,内阻约为1 Ω)开关、导线若干①该小组连接的实物电路如图甲所示,经仔细检查,发现电路中有一条导线连接不当,这条导线对应的编号是.图甲图乙②改正这条导线的连接后开始实验,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的端(填“a”或者“b”).③实验中发现调节滑动变阻器时,电流表读数变化明显但电压表读数变化不明显.为了解决这个问题,在电池组负极和开关之间串联一个阻值为5 Ω的电阻,之后该小组得到了几组电压表读数U和对应的电流表读数I,并作出U-I图像,如图乙所示.根据图像可知,电池组的电动势为V,内阻为Ω.(结果均保留两位有效数字)2.[2020北京,16,9分]用图1所示的甲、乙两种方法测量某电源的电动势和内电阻(约为1 Ω).其中R为电阻箱,电流表的内电阻约为0.1 Ω,电压表的内电阻约为3 kΩ.(1)利用图1中甲图实验电路测电源的电动势E和内电阻r,所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势E'和内电阻r'.若电流表内电阻用R A表示,请你用E、r和R A表示出E'、r',并简要说明理由.(2)某同学利用图像分析甲、乙两种方法中图3由电表内电阻引起的实验误差.在图3中,实线是根据实验数据(甲:U=IR,乙:I=)描点作图得到的U-I图像;虚线是该电源的路端电压U随电流I变化的U-I图像(没有电表内电阻影响的理想情况).在图3中,对应甲电路分析的U-I图像是:;对应乙电路分析的U-I图像是:.(3)综合上述分析,为了减小由电表内电阻引起的实验误差,本实验应选择图1中的(填“甲”或“乙”).拓展变式1.[2020浙江7月选考,18,7分]某同学分别用图1甲和图1乙的电路测量同一节干电池的电动势和内阻.(1)请在虚线框中画出图1乙的电路图;甲乙图1(2)某次测量时电流表和电压表的示数如图2所示,则电流I= A,电压U= V;(3)实验得到如图3所示的两条直线,图中直线Ⅰ对应电路是图1(选填“甲”或“乙”);(4)该电池的电动势E= V(保留三位有效数字),内阻r= Ω(保留两位有效数字).图2图32.某同学要用电阻箱和电压表测量某水果电池组的电动势和内阻,考虑到水果电池组的内阻较大,为了提高实验的精度,需要测量电压表的内阻.实验室中恰好有一块零刻度在表盘中央的双向电压表,该同学便充分利用该电压表,设计了如图甲所示的实验电路图,既能实现对该电压表内阻的测量,又能利用该电压表完成对水果电池组电动势和内阻的测量.该同学用到的实验器材有:待测水果电池组(电动势约4 V、内阻约50 Ω),双向电压表(量程为0~2 V、内阻约为2 kΩ),电阻箱(阻值为0~9 999 Ω),滑动变阻器(阻值为0~200 Ω),一个单刀双掷开关及若干导线.(1)该同学按图甲所示电路图连接好电路后,首先测量了电压表内阻.请完善测量电压表内阻的实验步骤.①将R1的滑动触片滑至最左端,将开关S拨向1位置,将电阻箱阻值调为零;②调节R1的滑动触片,使电压表示数达到满偏电压U max;③保持R1的滑动触片位置不变,调节R2,使电压表的示数达到,读出电阻箱的阻值,记为R0,则电压表的内阻R V=.(2)若测得电压表内阻为2 kΩ,可分析此测量值(填“大于”“等于”或“小于”)真实值.(3)接下来测量水果电池组的电动势和内阻,实验步骤如下:①将电阻箱阻值调至最大,将开关S拨至(填“1”或“2”)位置,将R1的滑动触片移到最(填“左”或“右”)端,不再移动;②调节电阻箱的阻值,使电压表的示数达到一合适值,记录电压表的示数U和电阻箱的阻值R;③重复步骤②,记录多组电压表的示数和对应的电阻箱的阻值.(4)根据(3)中记录的数据,作出-图像,如图乙所示,图像的纵截距为b,斜率为k,则水果电池组的电动势为,内阻为.3.[2018海南,12,12分]某同学利用图(a)中的电路测量电流表的内阻R A(约为5 Ω)和直流电源的电动势E (约为10 V).图中R1和R2为电阻箱,S1和S2为开关.已知电流表的量程为100 mA,直流电源的内阻为r.(1)断开S2,闭合S1,调节R1的阻值,使满偏;保持R1的阻值不变,闭合S2,调节R2,当R2的阻值为4.8 Ω时的示数为48.0 mA.忽略S2闭合后电路中总电阻的变化,经计算得R A=Ω;(保留2位有效数字)(2)保持S1闭合,断开S2,多次改变R1的阻值,并记录电流表的相应示数.若某次R1的示数如图(b)所示,则此次R1的阻值为Ω;图(a) 图(b) 图(c)(3)利用记录的R1的阻值和相应的电流表示数I,作出I-1-R1图线,如图(c)所示.用电源的电动势E、内阻r和电流表内阻R A表示I-1随R1变化的关系式为I-1=.利用图(c)可求得E= V. (保留2位有效数字)4.某实验小组设计了如图甲所示的电路来测量蓄电池的电源电动势和内电阻.U2/V 5.0 4.5 4.0 3.2 3.0 2.5 2.0U1/V 0.66 1.00 1.33 1.80 2.00 2.32 2.68(1)定值电阻R1=20 Ω,连接好电路,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片位置,发现电压表V1有读数,电压表V2始终无读数,经检查发现电路中存在断路故障,则该故障可能在(选填“ab”、“bc”或“cd”)两点间.(已知连接电表的导线都是正常的)(2)排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器的阻值,记录多组电压表的示数U1、U2,如上表所示,请根据表中数据在图乙中作出U2-U1图像.(3)由U2-U1图像可知,电源电动势E=V,内阻r=Ω.(结果均保留两位有效数字)(4)为减小系统误差,R1可以选择比上述(填“较大”、“较小”)一些的阻值.考点5 实验:练习使用多用电表高考帮·揭秘热点考向[2017全国Ⅲ,23,9分]图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头○G的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连.该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V 挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100挡.图(a) 图(b)(1)图(a)中的A端与(填“红”或“黑”)色表笔相连接.(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号).A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=Ω,R4=Ω.(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为;若此时B端是与“3”相连的,则读数为;若此时B端是与“5”相连的,则读数为.(结果均保留3位有效数字)拓展变式1.在“练习使用多用电表”的实验中:(1)如图甲为一正在测量中的多用电表表盘.甲同学利用多用电表的直流50 mA挡测量电流,则读数为mA.(2)乙同学利用多用电表测量某一只电阻时,他用电阻“×100”挡测量时发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,操作顺序为(填写选项前的字母).A.将选择开关旋转到电阻挡“×1 k”的位置B.将选择开关旋转到电阻挡“×10 ”的位置C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 Ω”(3)丙同学想设计一个实验,测量多用电表“×1 Ω”挡的内部总电阻和内部电源的电动势.指针式多用电表欧姆挡的内部电路是由直流电源、调零电阻和表头相串联而成.给定的器材有:待测多用电表,量程为100 mA的电流表,最大电阻为20 Ω的滑动变阻器,鳄鱼夹,开关,导线若干.实验过程如下.①实验前将多用电表调至“×1 Ω”挡,将红、黑表笔短接,调节旋钮,使指针指向电阻的零刻度.②用鳄鱼夹将红、黑表笔固定在图乙的两接线柱上,请用笔画线代替导线将图乙电路连接完整.③调节滑动变阻器,读出多用电表示数R、毫安表示数I,求出电流倒数,记录在下面的表格中,请根据表格数据在图丙的坐标系中描点作图.R/Ω 4 7 10 14 18 20I/10-38.0 67.0 60.0 52.0 45.0 43.0A12.8 14.9 16.7 19.2 22.2 23.2/A-1④请通过图线求出多用电表内部电源的电动势为V,内部总电阻为Ω.(结果保留三位有效数字)⑤电流表存在一定的内阻,这对实验结果(填“有影响”或“无影响”).2.某兴趣小组自制了一个多量程的欧姆表,其电路图如图甲所示.其中电池的电动势E=1.5 V,内阻可忽略不计;表头G的量程I g=60 μA,内阻R g=2 kΩ,表头的表盘如图乙所示.(1)①开关S1拨至“×1 k”挡,将滑动变阻器R0滑片调到最左端.②将红、黑表笔短接,此时表头的读数如图乙所示,该读数为μA.由此可知,滑动变阻器R0的最大阻值为 kΩ(结果保留2位有效数字).③调节滑动变阻器R0的滑片位置,使电表指针满偏.④将被测电阻R x接在红、黑表笔之间,此时电表指针指向20 μA处,则该被测电阻的阻值为kΩ(结果保留2位有效数字).⑤根据上述原理,将表头的电流刻度改成与之相对的电阻值刻度,即做成一个欧姆表.(2)图中R3的阻值为 kΩ(结果保留3位有效数字).(3)电池使用一段时间后电动势E减小为1.44 V,改装后的欧姆表仍可以调零.若某次测量结果的读数为50 kΩ,则该被测电阻的真实阻值是 kΩ;若测量结果的读数为25 Ω,则该被测电阻的真实阻值是Ω.(结果均保留2位有效数字)3.如图所示,已知黑箱外有A、B、C三个接线柱,黑箱内有一个定值电阻和一个二极管,它们的两端都直接接在接线柱上.用多用电表依次测三个接线柱间的阻值,结果如下表所示.请判定黑箱内的结构.红表笔A A B C C B黑表笔B C C B A A阻值/100 150 50 2 000 2100 100Ω答案专题十恒定电流考点1 电路的分析与计算1.A由题图(b)可知,在0~1 s时间内,电容器两极板之间电压为零,说明电容器没有充放电,电路中没有电流,根据欧姆定律可知电阻R两端电压为零;在1~2 s时间内,电容器两极板之间电压均匀增大,根据I1==C,可知电路中有恒定电流对电容器充电,则电阻R两端电压也恒定且为=I1R;在2~3 s时间内,电容器两极板之间电压恒定且不为零,说明电容器带电荷量不变,电路中没有电流,电阻R两端电压为零;在3~5 s时间内,由I2=,Δt2=2Δt1,Δ=I2R可知,Δ=2Δ,又电容器充放电时电流反向,综合分析选项A正确.2.ABD 开关S闭合,电机工作,外电路的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知总电流增大,电源的内阻分压增大,路端电压减小,则车灯两端的电压减小,流过车灯的电流减小,A、B正确,C 错误;由P=EI可知,由于电路的总电流增大,则电源的总功率增大,D正确.1.D根据公式W=Pt及表可知,这些电器一天消耗的电能为W=2 kW·1 h+1.2 kW·3 h+0.1 kW·2 h+0.016 kW·4 h+0.009 kW·24 h=6.08 kW·h,又知1 kW·h=3.6×106J,可得W≈2.2×107J,选项D正确.2.(1)R2=0时,电阻R1消耗的功率最大,最大功率是2 W.(2)R2=2.5 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率是2.5 W.(3)R2=1.5 Ω时,电源的输出功率最大,最大功率是3.125 W.解析:(1)定值电阻R1消耗的电功率为P1=I2R1=,可见当滑动变阻器的阻值R2=0时,R1消耗的功率最大,最大功率为P1 max==2 W.(2)将定值电阻R1看作电源内阻的一部分,则电源的等效内阻r'=R1+r=2.5 Ω,故当滑动变阻器的阻值R2=r'=2.5 Ω时,滑动变阻器消耗的功率最大,最大功率为P2 max==2.5 W.(3)由电源的输出功率与外电阻的关系可知,当R1+R2=r,即R2=r-R1=(2-0.5) Ω=1.5 Ω时,电源有最大输出功率,最大功率为P出max==3.125 W.3.BCD充电时,通过R的电流逐渐减小,选项A错误;若R增大,充电的最大电流减小,电容器充电时间变长,选项B正确;若C增大,电容器充满电后所带的电荷量增多,则闪光灯闪光一次通过的电荷量增大,选项C正确;若E减小为85 V,此时E仍大于闪光灯导通所需要的电压,所以电容器充满电后电压仍然等于闪光灯导通所需要的电压,所以闪光灯闪光一次通过的电荷量不变,选项D正确.4.A在电源的路端电压与干路电流的关系图像中,图线与纵轴的交点表示电动势,所以由题图可知该电池帆板的电动势为2.80 V,A正确.由闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知内阻r=,取外电路电阻R1>R2,两电阻的U-I图线与原图线(如图甲所示)分别交于P1、P2,则r1=为E与P1连线的斜率,r2=为E与P2连线的斜率,由分析可知r1<r2,B错误.在原图中作出阻值为1 k Ω的电阻的U-I图线,如图乙所示,该图线与原图线交于(1.78 mA,1.78 V),此交点即表示电阻的实际状态,所以电源的输出功率约为1.78 V×1.78 mA≈3.2×10-3 W,此时电源的效率η==≈64%,故C、D错误.考点2实验:测定金属的电阻率1.①0.200(0.196~0.204均可)②如图所示。
恒定电流、欧姆定律
欧姆定律一、电流 1、恒定电流(1)电流:单位时间内通过导体横截面的电荷量,是表示电流强弱的物理量,一般用“I ”表示.(2)公式:qI t=,I 表示电流,q 表示在t 时间内通过导体横截面的电荷量. (3)单位:在国际单位制中电流的单位是安培,符合A.常用单位,31mA 10A -=,61μA 10A -=. (4)方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.2、电流的微观解释如图所示,AD 表示粗细均匀的一段导体l ,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体自由移动的速率为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 导体中的自由电荷数:N nlS =,总电荷量:Q Nq nlSq ==.所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间:l t v =,导体AD 中的电流:/Q nlSqI nqSv t l v===.由此可见,从微观上看,电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度,还与导体横截面积有关. 提醒:I nqsv =和UI R=都是电流的决定式,只是一种为微观,一种为宏观,二者事实上是统一的,因为电压U 影响电荷定向移动的速率,电阻R 是导体微观及截面积、长度的体现.电流的微观表达式在金属导体、静电除尘、电视机显像管等问题中均可应用.例1 关于电流的方向,下面叙述中正确的是( ) A .金属导体电流的方向是自由电子定向移动的方向B .在电解液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C .不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D .电流的方向有时与正电荷定向移动方向相同,有时与负电荷定向移动方向相同 <答案> C例2 关于电流,下面叙述中正确的是( ) A. 通过导体横截面的电荷越多,电流越大 B. 电子运动速率越大,电流越大C. 单位时间内通过导线横截面的电荷量越多,导体中的电流越大D. 因为电流有方向,所以电流是矢量例3 电子绕核运动可以看作为一环形电流.设氢原子中的电子以速度v 在半径为r 的轨道上运动,用e 表示电子的电荷量,则其等效电流等于_______.<解析> 氢原子的核外电子只有一个,电子绕核做圆周运动,圆轨道周长为2πr ,电子运动速度为v ,则每秒钟电子绕核转动的圈数为2πv n r=电流为每秒钟通过某横截面的电荷量,对电子绕核运动形成的等效电流而言,其等效电流为()2πvI ne e r==. 例4 在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场,设其初速度为0,经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束,已知电子的电荷量为e 、质量为m ,则在刚射出加速度电场时,一小段长为l ∆的电子束的电子个数是( )AB.C.D.二、电动势 1、电源(1)定义:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置.(2)作用:电源的作用就是不断把正电荷从负极搬运到正极,从而使两极间有一定的电压,将一段导体(或一段电路)接到电源两极之间,在导体(或电路)两端保持着一定的电压. 2、电动势(1)定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟移送的电荷量的比值叫做电源的电动势.(2)公式:/E W Q =,单位伏特,简称伏.(3)物理意义:电动势是描述电源把电能以外的其他形式的能转化为电能的本领的物理量. (4)方向规定:规定其方向为电源内部电流方向,即由电源负极指向正极方向. 3、内阻(1)定义:电源的内部也是由导体组成,所以也有电阻,这个电阻叫做电源的内阻. (2)电源使用时间越长,内阻越大 4、电动势理解:①电源电动势在数值上等于非静电力把1C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所作的功.②电动势等于电源开路时正、负极的电压.即电路断开时,E U =外;电动势等于内、外电路电压之和.即电路闭合时, E U U =+外内. ③电动势和电势差的区别和联系:例5 下列关于电源电动势的说法正确的是( )A. 在某电池的电路中,每通过2C 的电荷量,电池提供的电能是4J ,那么这个电池的电动势是0.5VB .电压的路端电压增大时,其电源提供的电能一定也增大 C. 无论内电压和外电压如何变化,其电源电动势一定不变B. 电源的电动势越大,电源所提供的电能就越多例6 关于电动势的下列说法中正确的是( )A .对于给定的电源,移动正电荷非静电力做功越多,电动势越大B .电动势越大,说明非静电力在电源内部从负极向正极移动的单位电荷量做功越多C .电动势、电压和电势差虽名称不同,但物理意义相同,所以单位也相同D .在电源内部把正电荷从负极移动到正极,非静电力做功,电能增加<解析> 由电动势公式WE q=非知,E 等于非静电力将单位正电荷从负极移动到正极所做功的值,W 非越大,非静电力将其他形式的力转化为电能越多,E 也越大,A 错;因从负极向正极移送的是单位“正”电荷,B 错;电压和电动势的物理意义不同,C 错、D 对.<答案> D 三、欧姆定律1、内容:导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比.公式为UI R=或写成U IR =.2、适用范围:只适用于金属、电解液导体,不适用于气体导电,只适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路.3、导体的伏安特性曲线(1)定义:建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流I ,用横轴表示电压U ,画出的导体I-U 图像叫做导体的伏安特性曲线.(2)伏安特性:线性电学元件的伏安特性在I U -图上是过原点的直线,而非线性电学元件的I U -图线不是直线.①电阻恒定不变的导体,它的伏安特性曲线是直线,如图中A 、B 两直线所示,直线的斜率等于电阻的倒数,斜率大的电阻小.②电阻因外界条件变化而变化的导体,它的伏安特性曲线是曲线,曲线c 随电压的增大,曲线上的任一点与原点的连线的斜率变大,则对应的导体电阻减小.例7 有一段长为1m 的电阻丝,电阻是10Ω,现在它均匀拉伸到长为5m 的电阻丝,则电阻变为( )A.. 10ΩB. 50ΩC. 150ΩD. 250Ω 例8 在下图中,能正确表示出线性元件的伏安特性曲线的是( )<答案> D例9 小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如下图所示,P 为图线上一点,PN 为图线在P 点的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 的垂线,则下列说法正确的是( )A.. 随着所加电压的增大,小灯泡电阻减小B. 对应P 点,小灯泡电阻为11U R I =C. 对应P 点,小灯泡电阻为121U R I I =-D .对应P 点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM 的面积 4、伏安法测电阻 (1)原理:UR I=,其中U 为被测电阻两端电压,I 为流经被测电阻的电流. (2)伏安法测电阻的两种电路电流表接在电压表两接线柱外侧,通常叫“外接法”;电流表接在电压表两接线柱内测,通常叫做“内接法”.R x R x大内偏大(大电阻用内接法,测量值偏大) 小外偏小(小电阻用外接法,测量值偏小)(3)确定电流表内接法、外接法 ①临界值法:令0R =当0R x R >时,用内接法;0R x R <时,用外接法.②试触法例10 (太原模拟)用电流表和电压表测量电阻x R 的阻值.如图,分别将(a )和(b )两种测量电路接到电路中,按照(a )时,电流表示数为4.60mA ,电压示数为2.5V ;按照(b )时,电流表示数为5.00mA ,电压表示数为2.30V ,比较这两次结果,正确的是( ). A. 电阻的真实值更接近于543Ω,且大于543Ω B. 电阻的真实值更接近于543Ω,且小于543ΩC. 电阻的真实值更接近于460Ω,且大于460ΩD. 电阻的真实值更接近于460Ω,且小于460Ω 例11 用伏安法测电阻,可采用下图所示(甲)、(乙)两种接法.所用电压表内阻为5000 Ω,电流表内阻0.5 Ω.(1)当测量电阻100 Ω左右的电阻时,宜采用________电路.(2)现采用(乙)图电路测量某电阻的阻值时,两点表的读数分别为10V ,0.5A ,则此电阻的测量值为_____ Ω,真实值为________ Ω.5、滑动变阻器两种接法的选择滑动变阻器在电路中往往起调控电压、电流的作用,而最重要的两种连接方式为限流式和分压式连接(1)两种接法的比较:(2)限流式接法、分压式接法的选择原则限流式适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比,相差不多或比滑动变阻器总电阻还要小)分压式适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大).因为x R 越小,限流式中滑动变阻器分得的电压越大,调节范围越大. x R 越大,分压式中x R 几乎不影响电压的分配,滑动触头移动时,电压变化接近于线性关系,便于调节. 下列情况必须采用分压接法:①若采用限流式不能满足控制电流实验要求,即滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流,则必须采用分压式接法.②若待测电阻的阻值比滑动变阻器的阻值大得多,以致在限流式电路中,滑动变阻器的触头从一端滑倒另一端时,待测电阻上的电流或电压范围不够大,此时,应采用分压式接法. ③若实验要求电压从零开始连续可调,则必须采用分压式接法.例12 如图所示为伏安法测定一个定值电阻的阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:A 待测电阻x R (约100Ω)B 直流电流表(量程0~20mA ,内阻约为50Ω);C 直流电压表(量程0~3V ,内阻约5k Ω);D 直流电源(输出电压6V ,内阻不计);E 滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A );F 开关1个,导线若干根据器材规格及实验要求,在本题的实物图上连线. 6、实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线 (1)实验目的①掌握伏安法测电阻的电路设计(关键是内、外接法)②理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是过原点的一条直线. (2)实验原理由于电流增大,小灯泡温度升高,小灯泡电阻会随着温度升高而增大,灯泡电阻不是定值.因此电流与电压成正比并不适用,它的伏安特性曲线(I-U图线)并不是一条直线,在该曲线上,任意一点与原点连接的斜率表示该点(在此电流、电压下)的电阻的倒数,斜率越小,电阻越大.(3)实验器材:“3.8V 0.3A”的小灯泡、4~6V学生电源、0~100Ω的滑动变阻器,0~15V 电压表,0~3A的电流表,开关一个、导线若干.(4)实验步骤①选取适合的仪器按如图所示连接好.②将滑动变阻器滑到A端后,闭合开关.③将滑动变阻器的滑片逐渐由A向B滑动.在灯泡额定电阻范围内读取数据组不同的电压值和电流值,并制表记录.④断开开关,拆下导线,将仪器回复原状.⑤以I为纵轴,U为横轴,画出I-U图像并进行分析.(5)注意事项①本实验中,因被测小灯泡灯丝电阻较小,因此实验电路必须采用电流表外接法.②因本次实验要作I-U图线,要求测出包括零在内的电压、电流值,因此变阻器采用分压接法③开关闭合前滑动器滑片移动到所分电压为零处.④作图选取的坐标尽量用平滑曲线将各数据点连接起来例13 为了研究’3.8V 0.3A”小灯泡的电阻随电流变化的规律,某同学测量了小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的关系.实验可提供的器材如下:①直流电源E(电动势约4V,内阻可不计)②电流表A(量程为0~0.6A,内阻约0.5Ω③电压表V(量程为0~5V,内阻约20kΩ);R(阻值为0~10Ω,额定电流2A);④滑动变阻器1R(阻值为0~200Ω,额定电流1.5A);⑥开关S及导线若干.⑤滑动变阻器2(1)应选择的滑动变阻器为(填写仪器符号)________.(2)根据以上条件画出符合的实验电路图,并在图中标出器材的符号.(3)试求:电压为1.5V和2.80V时的小灯泡的电阻值并说明它们大小不同的原因.(结果保留两位有效数字)。
一轮复习教案----恒定电流
一电流部分电路欧姆定律电阻定律一、电流1、形成:电荷的定向移动形成电流。
2、导体中存有持续电流的条件:保持导体两端的电势差。
①导体中电流方向:从电势高处流向电势低处②电源:内部从电势低处流向电势高处;外部从电势高处流向电势低处【例1】在10s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2C,向左迁移的负离子所带电量为3C,那么电解槽中电流强度大小为多少?.解析:正负电荷向相反方向运动形成电流的方向是一致的,所以在计算电流强度I=q/t时q应是正负电量绝对值之和.I=(2C+3C)/10s=0.5A.点拨:正负电荷向相反方向运动计算电流强度时,q应是正负电量绝对值之和.【例2】有一横截面为S的铜导线,流经其中的电流为I.设每单位体积的导线有n个自由电子,电子电量为e,此时电子的定向移动速度为v.在Δt时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为( C )(A)nvSΔt (B)nvΔt (C)IΔt/e (D)IΔt/Se解释:从微观角度考虑,N=n*V=ns(vΔt)从宏观考虑n=q/e=IΔt/e点拨:考电流强度定义时要注意从微观和宏观两个方面考虑5、分类:①直流电:电流方向不随时间变化而改变的电流叫直流电.②交流电:大小、方向随时间作周期变化的电流叫交流电.二、部分电路欧姆定律——实验定律1、内容:导体中的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比。
2、表达式:I=U/R3、适用条件:金属导电或电解质导电.不适用气体导电.4、伏—安特性曲线【例3】图10-1-1所示的图像所对应的两个导体:(1)电阻关系R1∶R2为3:1 ;(2)若两个导体中的电流相等(不为0)时,电压之比U1∶U2为3:1 ;(3)若两个导体的电压相等(不为0)时,电流之比I1∶I2为1:3 .【例4】三个标有“100Ω4W”、“12Ω48W”和“90Ω10W”的电阻,当它们串联使用时电路两端允许加的最大总电压为_____V;并联使用时电路允许通过的最大总电流________A.参考答案:40.4 2.1【例5】如图15-3所示的电路中,R1=R2=R3=R4=4Ω,A、B所加电压U=2.4V;若在a,b间接一理想电压表时,其示数为________V;在ab间接理想电流表时,其示数为______A.点拨:在ab间接理想电压表时,相当于ab断路,其测量的是R3和R4上的电压之和.在ab间接理想安培表时,相当于ab短路,其测量的是流过R2和R3的电流之和.参考答案:1.92 0.8三、电阻定律1、内容:导体的电阻跟导体的长度成正比,跟它的横截面积成反比。
2021高考物理必背恒定电流公式归纳
2021高考物理必背恒定电流公式归纳1.电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}2.欧姆定律:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}3.电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}4.闭合电路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也能够是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}5.电功与电功率:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}7.纯电阻电路中:因为I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R8.电源总动率、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}9.电路的串/并联、串联电路(P、U与R成正比)、并联电路(P、I与R成反比)电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+;1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系:I总=I1=I2=I3;I并=I1+I2+I3+电压关系:U总=U1+U2+U3+;U总=U1=U2=U3功率分配:P总=P1+P2+P3+;P总=P1+P2+P3+10.欧姆表测电阻(1)电路组成(2)测量原理:两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得:Ig=E/(r+Rg+Ro)接入被测电阻Rx后通过电表的电流为:Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R 中+Rx)。
因为Ix与Rx对应,所以可指示被测电阻大小。
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考情解读
核心素养聚焦 物理观念:1.认识电路及其特点,理解电源电动势等重要概念;2.掌握焦耳定 律、闭合电路欧姆定律的应用. 科学思维:1.分析电路结构,判断电路有关问题;2.用闭合电路欧姆定律计算 电路有关问题. 科学探究:1.善于发现问题,提出合理猜想、设计实验、分析论证、反思评 估;2.通过创设问题情境,激发探究欲望,提高实验探究能力. 科学态度与责任:1.树立安全用电、节约用电的思想意识;2.通过实验培养 严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度.
对于纯电阻电路,电功率等于热 功率,即P电=P热=UI=I2R; 对于非纯电阻电路,电功率大于 热功率,即P电>P热.
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6.闭合电路欧姆定律的三种表达 (1)电流表达:I= (只适用于纯电阻电路) (2)电压表达:E=U外+U内(适用于任何电路) (3)功率表达:IE=IU+I2r(适用于任何电路)
应用·实践 (1)纯电阻电路相关实例:电饭锅、电炉、转子被卡住时的电动机等; (2)非纯电阻电路相关实例:电动机、电解槽、日光灯等.
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7.闭合电路欧姆定律的功率问题
电源总功率
电源内部消 耗的功率 电源的输 出功率
任意电路:P总=EI=P出+P内 纯电阻电路:E=I(R+r) P总=I2(R+r)=
考情解读
核心考点 1.电路的分析 与计算
2.实验:测定金 属的电阻率
3.实验:描绘小 电珠的伏安特 性曲线
考题取样 2020全国Ⅰ,T17
2020江苏,T6
2019天津,T9(3) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ019江苏,T11
2020全国Ⅱ,T23 2020江苏,T10
考法考向
含容电路的UC-t图像分析 闭合电路的分析与计算 测金属丝的电阻率 考查螺旋测微器的使用、实验数据 的处理,伏安法测电阻及误差分析
R=
意义
电阻的决定式.
电阻的定义式.
理解
说明导体的电阻由ρ、l、S决定,即ρ 一定时,R与l成正比,与S成反比.
提供了一种测量电阻的方法(伏 安法),不能认为R与U成正比,与I 成反比.
粗细均匀的金属导体或浓度均匀的
适用范围
电解液.
任何纯电阻导体.
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3.公式I= 、I= 及I=neSv的比较
专题十 恒定电流
考情解读
课标要求 1.观察并能识别常见的电路元器件,了解它们在电路中的作用.会使用多用 电表. 2.通过实验,探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关 系.会测量金属丝的电阻率. 3.了解串、并联电路电阻的特点. 4.理解闭合电路欧姆定律.会测量电源的电动势和内阻. 5.理解电功、电功率及焦耳定律,能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象. 6.能分析和解决家庭电路中的简单问题,能将安全用电和节约用电的知识应 用于生活实际.
I=
I=
含义
决定式.
定义式.
决定 因素
I与U、R有关.
适用 范围
纯电阻.
I与q、t无关. 任何导体.
I=neSv 微观表达式. I与n、e、S、v有关. 任何导体.
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4.电源电动势与电势差的区别和联系
电势差
电动势
意义
表示电场力做功时将电能转 表示非静电力做功时将其他形式能转化 化为其他形式能的本领大小. 为电能的本领大小.
意义 电流在一段电路 电功 中所做的功. 电流通过导体产 电热 生的热量. 单位时间内电流 电功率 所做的功. 单位时间内导体 热功率 产生的热量.
公式
联系
W=UIt Q=I2Rt
对于纯电阻电路,电功等于电热, 即W=Q=UIt=I2Rt; 对于非纯电阻电路,电功大于电 热,即W>Q.
P电=UI P热=I2R
考点1 电路的分析与计算
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1.串、并联电路的特点
电流 电压 总电阻 功率分配
串联电路
I=I1=I2=…=In
R总=R1+R2+…+Rn
并联电路
I=I1+I2+…+In U1=U2=…=Un
P1R1=P2R2=…=PnRn
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2.公式R= 与R= 的比较
比较项
R=
P内=I2r=P总-P出
任意电路:P出=UI=P总-P内 纯电阻电路:P出=I2R=
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P出与外电阻 R的关系
电源的效率
任意电路:η= ×100%= ×100% 纯电阻电路:η= ×100%
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考法1 “柱体微元”模型的应用
示例1 [2015安徽,17,6分]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
A.
B.
C.ρnev
D.
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解析:由电流的微观表达式I=neSv和电阻定律R=ρ ,知棒两端电压 U=IR=ρnevL,棒内电场视为匀强电场,则E= =ρnev,C正确.
归纳总结:利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时,注意以下 基本思路:设“柱体微元”的长度为L,横截面积为S,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,电荷定向移动的速率为v,则 1.柱体微元中的总电荷量为Q=nLSq; 2.自由电荷通过横截面的时间t= ; 3.电流的微观表达式I= =nqvS.
研究小灯泡的伏安特性曲线 描绘电子元件的I-U图像及电路图 连接
考情解读
核心考点 4.实验:测定电 源电动势和内 阻
5.实验:练习使 用多用电表
考题取样
2020天津,T9(2)
2019全国Ⅲ,T23 2017全国Ⅲ,T23
考法考向
考查测定电池组的电动势和内阻 的实验
考查电表改装的相关问题 考查多用电表的原理及读数
定义
UAB=
,数值上等于将单位 E= ,数值上等于将单位电荷量的正电荷
电荷量的正电荷从导体一端
从电源负极移到正极非静电力所做的功.
移到另一端电场力所做的功.
单位 联系
伏特(V)
电动势在数值上等于内、外电路电压之和,也等于电源开路时两极间的 电势差.
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5.电功和电热、电功率和热功率的区别
考情解读
命题探究 1.命题分析:高考对本专题的考查,主要围绕电路展开,涉及电路的计算、故 障判断和动态变化分析.特别是电路的测量问题,要求学生能根据实验要求 选择器材、设计电路、读取数据、分析误差等. 2.趋势分析:试题考法灵活多变,对实验综合能力要求较高,学生应予以高度 重视,尤其是对欧姆表的应用.